微波射頻之開關參數說明
本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/260693.htm備註:整理的資料均是產品選擇時的基本參數,具體工作原理不作詳細介紹,可參見相關參考書目。
PIN二極體開關
微波開關利用PIN管在直流正、反偏壓下呈現近似導通和關斷的阻抗特性,實現了控制微波信號通道轉換的作用。
PIN 二級管的直流伏安特性和PN結二極體是一樣的,但是在微波頻段卻有本質的區別。由於PIN二級管I層的總電荷主要由偏置電流產生,而不是由微波電流瞬時值產生的,所以其對微波信號只呈現一個線形電阻。此阻值由直流偏置決定,正偏時阻值小,接近於短路,反偏時阻值大,接近於斷路。因此PIN二極體對於微波信號不產生非線形整流作用,這是和一般二極體的本質區別,所以適合用於微波控制器件。
主要參數說明
插入損耗和隔離度
PIN管實際存在一定數值的電抗和損耗電阻,因此開關在導通時衰減不為零,成為正向插入損耗,開關在斷開時其衰減也非無窮大,成為隔離度。二者時衡量開關的主要指標,一般希望插入損耗小,而隔離度大。
開關時間
由於電荷的存儲效應,PIN管從截止轉變為導通狀態,以及從導通狀態轉變為截止狀態都需要一個過程,這個過程所需要的時間成為開關時間。
「開通延時」為控制脈衝90%到受控微波脈衝包絡10%所需的時間;
「開關開通時間」為受控微波脈衝包絡從10%到90%所需要的時間,也成為「上升沿」;
「關斷延時」為控制脈衝10%到受控微波脈衝包絡90%所需要的時間;
「開關關斷時間」為受控微波脈衝包絡從90%到10%所需要的時間,也成為「下降沿」。
一般「開通延時」和「關斷延時」取決於驅動器電路,而「上升沿」和「下降沿」取決於PIN管和偏置電路的選擇。
承受功率
在給定的工作條件下,微波開關所能承受的最大輸入功率。與PIN管功率容量、電路類型(串聯或者並聯)、工作狀態(CW和脈衝)給散熱條件有關。一般損壞機理有兩種:電壓擊穿,常見於脈衝功率;熱燒毀,常見於CW。
電壓駐波係數
電壓駐波係數僅僅反映埠輸入輸出匹配情況。埠電壓駐波係數最小,開關的損耗不一定最小;但是差損最小的開關其電壓駐波係數肯定小。
諧波
PIN二極體具有非線性,因此會產生諧波,當應用於較寬的場合時,諧波可能落入帶內而無法濾除,所以要給予重視。
結構說明
反射與吸收式開關:
反射式開關是通過PIN二極體導通時把輸入的微波信號反射回去而起到隔離作用的,因此在「開」狀態下駐波關係較好,而在「關」狀態下駐波很差;吸收式開關則採用了負載吸收PIN二極體導通時的反射信號,從而改善了埠駐波,因此其「開」與「斷」狀態下的駐波都比較好。通常,反射式開關的承受功率要比吸收式開關的大一些,但是價格相對要便宜一些。而吸收式開關可以降低在關斷狀態下對系統的級間牽引。