前言
开关是射频通路中的常用器件。只要涉及到通路切换,都需要用到它。常见的射频开关有电子开关,机械开关,PIN管开关。今天主要讲讲电子开关。
指标
插损 :开关在导通状态下的衰减量
隔离度 :开关在断开状态下的衰减量
功率容量 :开关所能承受的最大功率
瞬变时间 :导通时,RF输出从10%增加到90%或者在断开时RF输出从90%减少到10%所需要的时间。
切换时间 :从控制电压位于50%点开始,到RF输出达到90%点(在导通的时候),或者是RF输出减少到10%点(在断开的时候)所需要的时间(具体时间点,看datasheet上的标注)。
1dB功率压缩点 :损耗增加1dB所对应的功率
分类
- 吸收式和反射式
吸收式开关,在关断状态时下,通过50ohm负载吸收反射信号,所以其在关断状态时,驻波也很好。
反射式开关,在关断状态下,处于开路或短路状态,对信号全反射,所以在关断状态时,驻波很差。
通常,反射式开关的承受功率要比吸收式开关大。
一般情况下,反射式和吸收式开关都可以使用;但是如果指标性能对反射波比较敏感,则需要选择吸收式开关。
- SPST(单刀双掷),SPDT(单刀双掷),SPnT(单刀多掷),DPDT(双刀双掷)等
- 大功率和小功率开关
小功率开关的话,产品种类比较多。大功率开关的话,比如10W、20W,可以去peregrine半导体查找是否有合适的。电子开关相对于PIN管开关来说,功耗比较低。
使用注意事项
- 热切换:开关带功率切换。使用时,需要关注这个功率电平。特别对于大功率开关,一般都要求,先关断射频信号,然后再切开关。打个比方,只有公路修好了,汽车才能开。
- 确认开关输入输出端是否需要加电容。有的开关手册上,会标注,可以不加;单有的开关手册上,标注必须加。
- 控制端的RC滤波的时间和频率响应问题。要求RC滤波器的时间响应不能超过系统所需的值。比如说,你系统的收发转换时间是100us,那你RC滤波器的响应时间极限值不能超过100us-开关的响应时间。RC滤波的带宽不是越窄越好,以控制信号频率的3~5倍为宜,这样既能保证滤除大部分的谐波分量,又能保持方波的基本特性。
作者在使用过程中碰到的问题
案例一:
假设滤波器的中心频率为250MHz,3dB带宽为5%,要求在偏移载波20%处加一1W的干扰信号时,接收机仍能正常工作。你知道最后,选了多大功率的开关后,才满足这个指标的么?10W。本来理解是,选择P0.1dB点大于2W的开关,应该已经很有余量了,但实际不是。
可能原因是因为在滤波器带外,滤波器呈现短路或开路状态,对干扰信号全反射,则输入信号与反射信号叠加,导致在开关处的功率增大。
案例二:
开关和放大器级联。用信号源控制射频信号的ON和OFF。发现,两者级联后的响应时间很长,达ms级;但是单测开关和放大器的响应时间都很短,为ns级。最后在开关和放大器中间并联了一10K电阻到地,才缩短级联后的响应时间。原因未想明白。
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