前言
開關是射頻通路中的常用器件。只要涉及到通路切換,都需要用到它。常見的射頻開關有電子開關,機械開關,PIN管開關。今天主要講講電子開關。
指標
插損 :開關在導通狀態下的衰減量
隔離度 :開關在斷開狀態下的衰減量
功率容量 :開關所能承受的最大功率
瞬變時間 :導通時,RF輸出從10%增加到90%或者在斷開時RF輸出從90%減少到10%所需要的時間。
切換時間 :從控制電壓位于50%點開始,到RF輸出達到90%點(在導通的時候),或者是RF輸出減少到10%點(在斷開的時候)所需要的時間(具體時間點,看datasheet上的標注)。
1dB功率壓縮點 :損耗增加1dB所對應的功率
分類
- 吸收式和反射式
吸收式開關,在關斷狀態時下,通過50ohm負載吸收反射信號,所以其在關斷狀態時,駐波也很好。
反射式開關,在關斷狀態下,處于開路或短路狀態,對信號全反射,所以在關斷狀態時,駐波很差。
通常,反射式開關的承受功率要比吸收式開關大。
一般情況下,反射式和吸收式開關都可以使用;但是如果指標性能對反射波比較敏感,則需要選擇吸收式開關。
- SPST(單刀雙擲),SPDT(單刀雙擲),SPnT(單刀多擲),DPDT(雙刀雙擲)等
- 大功率和小功率開關
小功率開關的話,產品種類比較多。大功率開關的話,比如10W、20W,可以去peregrine半導體查找是否有合適的。電子開關相對于PIN管開關來說,功耗比較低。
使用注意事項
- 熱切換:開關帶功率切換。使用時,需要關注這個功率電平。特別對于大功率開關,一般都要求,先關斷射頻信號,然后再切開關。打個比方,只有公路修好了,汽車才能開。
- 確認開關輸入輸出端是否需要加電容。有的開關手冊上,會標注,可以不加;單有的開關手冊上,標注必須加。
- 控制端的RC濾波的時間和頻率響應問題。要求RC濾波器的時間響應不能超過系統所需的值。比如說,你系統的收發轉換時間是100us,那你RC濾波器的響應時間極限值不能超過100us-開關的響應時間。RC濾波的帶寬不是越窄越好,以控制信號頻率的3~5倍為宜,這樣既能保證濾除大部分的諧波分量,又能保持方波的基本特性。
作者在使用過程中碰到的問題
案例一:
假設濾波器的中心頻率為250MHz,3dB帶寬為5%,要求在偏移載波20%處加一1W的干擾信號時,接收機仍能正常工作。你知道最后,選了多大功率的開關后,才滿足這個指標的么?10W。本來理解是,選擇P0.1dB點大于2W的開關,應該已經很有余量了,但實際不是。
可能原因是因為在濾波器帶外,濾波器呈現短路或開路狀態,對干擾信號全反射,則輸入信號與反射信號疊加,導致在開關處的功率增大。
案例二:
開關和放大器級聯。用信號源控制射頻信號的ON和OFF。發現,兩者級聯后的響應時間很長,達ms級;但是單測開關和放大器的響應時間都很短,為ns級。最后在開關和放大器中間并聯了一10K電阻到地,才縮短級聯后的響應時間。原因未想明白。
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