射频开关基础知识详细讲解

射频开关基础知识详细讲解射频和微波开关可在传输路径内高效发送信号。此类开关的功能可由四个基本电气参数加以表征。虽然多个参数与射频和微波开关的性能相关，然而以下四个由于其相互间较强的相关性而被视为至关重要的参数：隔离度，插入损耗，开关时间，功率处理能力。隔离度即电路输入端和输出端之间的衰减度，是衡量开关截止有效性的指标。插入损耗（也称传输损耗）为开关处于导通状态下时损耗的总功率。由于插入损耗可直接导致系统噪声系数的增大，因此对于设计者而言，插入损耗是最为关键的参数。开关时间是指开关从“导通”状态转变为“截止”状态以及从“截止”状态转变为“导通”状态所需要的时间。该时间上可达高功率开关的数微秒级，下可至低功率高速开关的数纳秒级。开关时间的最常见定义为自输入控制电压达到其50%至最终射频输出功率达到其90%所需的时间。此外，功率处理能力定义为开关在不发生任何永久性电气性能劣化的前提下所能承受的最大射频输入功率。图示为使用 12 个不同 SMA 母同轴连接器的单刀十二掷机电式开关一例射频和微波开关可分为机电式继电器开关以及固态开关两大类。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。机电式继电器开关的插入损耗较低（《0.1dB ），隔离度较高（》85dB），且可以毫秒级的速度切换信号。此类开关的主要优点在于，其可在直流 ~毫米波（》 50 GHz ）频率范围内工作，而且对静电放电不敏感。此外，机电式继电器开关可处理较高的功率水平（达数千瓦的峰值功率）且不发生视频泄漏。然而，在机电式射频开关的操作中，有一些问题值得我们注意。此类开关的标准使用寿命大约只有100 万次，而且其组件对振动较为敏感。使用寿命是指机电式开关在满足射频及重复性要求的情况下所能完成的总开关次数。高质量或高可靠性机电式开关适用于需要更长使用寿命的应用场合。此类开关的可靠性和其他性能极其优越，而且使用寿命长达1000 万次。上述较长使用寿命源自于设计更为牢固的致动器以及在磁效率和机械刚性方面更为优化的传动连杆。此外，此类开关还设计为可承受更为严酷的环境条件，并满足MIL-STD-2002 标准在正弦和随机振动以及机械冲击方面的要求。举例而言， Pasternack 提供使用寿命为 100 万次...