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不同射频开关的特性及应用

admin3天前科技动态10

不同射频开关的特性及应用

在射频信号链中，射频开关是重要组成部分，主要用于通信、传感和测试测量等应用。射频开关主要有机电式开关和固态开关两大类，今天我们就一起探讨不同类型射频开关的特性及应用，以方便选型。

（一）射频开关基础知识

射频开关通常用于天线端口的接收或发送信道之间进行切换，在滤波器信道之间进行转换，或在矩阵中用于切换测试信道以进行高通量自动测试或扩展矢量网络分析仪的端口数。射频开关一般可分为以下两类：

1）机电式射频开关：依靠机械触点，主要用于切换直流和低频信号。

2）固态射频开关：依靠固态器件来进行操作，即PIN二极管、GaAs FET、高速硅二极管或混合电路等，用于切换高频信号。

这些开关可设计为多种不同构型——从单刀单掷到可将单个输入转换成16种不同输出状态的单刀十六掷，或更多掷的构型。切换开关为一种双刀双掷构型的开关。此类开关具有四个端口以及两种可能的开关状态，从而可将负载在两个源之间切换。影响射频开关的电气参数主要有隔离度、插入损耗、开关时间及功率处理能力等。

（二）固态射频开关

固态射频开关的电路装配为平坦且不包含较大的元器件，其封装厚度较小且物理尺寸通常小于机电式开关。固态射频开关使用的开关元件为高速硅PIN二极管或场效应晶体管（FET），或者为集成硅或FET单片微波集成电路。这些开关元件与电容器，电感器和电阻器等其他芯片组件分立集成于同一电路板上。

PIN 二极管 SPDT 开关，2 GHz ~26.5 GHz ，最大功率 +30 dBm单片射频微波集成电路技术与设计，SMA

使用PIN二极管电路的开关产品具有更高的功率处理能力，而FET类型的开关产品通常具有更快的开关速度。当然，由于固态开关包含活动部件，因此其使用寿命是无限的。同时固态开关的隔离度较高，开关速度极快，电路的耐冲击/振动性较好。

此外，固态射频开关在低频应用中具有局限性。这是因为其工作频率下限只能到千赫级，而非直流。这一局限源于其所使用半导体二极管固有的载流子寿命特性。固态射频开关对静电放电更为敏感，且其功率处理能力取决于开关构型、连接器类型、工作频率以及环境温度。某些构型的PIN二极管开关虽然可处理峰值为数千瓦的功率，但是同时需以更低的开关速度为代价。

反射式 SPDT GaN 大功率PIN 二极管开关，DC ~ 12 GHz，最大功率 25 W (+44 dBm)，100ns ， SMA

总体而言，与机电式开关相比，固态射频开关的可靠性更高，使用寿命更长，开关速度更快。因此，在对开关速度和可靠性要求更高的应用中，应该优先选择固态射频开关；在需要宽频段覆盖低至直流以及低插入损耗的应用中，优先选择机电式开关；在以长使用寿命为绝对要求的应用中，优先选择高可靠性开关。

（三）射频机电开关

射频机电开关是许多信号链中的关键有源器件，包括时域双工通信和脉冲雷达应用。这种开关可以像3端口拨动开关一样简单，也可以是单刀双掷开关，也可以是更复杂的双拉开关或单极10极以上开关。机电开关技术的一个主要优点是，它们可以使用高质量的机械部件和导体进行制造，这些部件和导体可以限制通过开关的插入损耗，并且可以处理比其他开关技术更高的功率。然而，机电开关的速度不如有源开关（PIN二极管或固态开关）或微电子机械（MEMS）开关快。

SP6T机电式继电器开关，带闭锁执行器， DC~12.4 GHz，最大功率功率 400W， 28V指示器，复位，N 型

因此，相对于其他开关来说不同射频开关的特性及应用，射频机电开关更适合某些应用。考虑到射频开关的高隔离度、低插入损耗和高功率处理，这些开关非常适合任何需要优化这些参数的应用，并且可以在机电继电器限制开关时间的情况下工作。此外单片射频微波集成电路技术与设计，机电式射频开关往往比其他射频开关技术更大、更重，并且开关需要更多的控制信号功率（驱动功率）。因此，机电式射频开关通常封装在同轴或波导组件中，而不是表面安装或完全集成的选择。

（四）手动开关

射频手动开关与自动开关和电动开关的不同之处在于，它们需要手动调整开关。手动射频开关只需要操作员能够接触到相对较小且轮廓较低的开关执行器。

在性能方面，手动射频开关与电磁开关基本相同，只是开关的致动机制不同。对于手动驱动应用，手动射频开关可以非常可靠，处理相对较高的功率单片射频微波集成电路技术与设计，并且可能相当紧凑。因此，手动射频开关可以通过更紧凑的封装提供电磁开关的性能优势。这意味着，就原始开关性能而言，手动射频开关往往超过固态开关。然而，考虑到手动操作，手动射频开关显然不适用于需要在短时间内进行多次开关操作或精确计时的应用。

SPDT 手动旋钮开关，浪涌保护，DC~1.3 GHz不同射频开关的特性及应用，额定功率为500W，N型