并联开关
图 1
图 1显示了两个典型的并联 PIN 二极管开关。这些并联二极管开关为许多应用提供高隔离度,并且由于二极管可以在一个电极处散热,因此它能够处理比串联型开关中的二极管更多的射频功率。在并联开关设计中,隔离和功耗是二极管正向电阻的函数,而插入损耗主要取决于 PIN 二极管的电容。描述分流开关工作参数的主要方程式由下式给出:
A. 插入损耗(分流开关)
该等式适用于 SPST 和 SPNT 并联开关,并在图 2 中以图形方式呈现 50 欧姆负载阻抗设计。
频率
图 2 :50 Ω 系统中并联 PIN 开关的插入损耗
B. 隔离(分流开关)
图 3 中所示的这个等式适用于 SPST 并联开关。将这些值增加 6 dB 以获得多掷开关的正确隔离。
图 3
50 Ω 系统中 SPST 并联 PIN 开关的隔离。多掷开关 (SPNT) 的隔离度增加 6 dB。
C. 功耗(正向偏置中的分流开关)
对于 ZO>>RS2 这变成:
其中最大可用功率由下式给出:
D. 功耗(反向分流开关)
其中 Rp 是反向偏置二极管的并联电阻。
E. 峰值射频电流(分流开关)
对于 50 欧姆系统,这变成:
F. 峰值射频电压(分流开关)
在 50 欧姆系统的情况下,这减少到:
复合和调谐开关 在实践中,通常很难在 RF 和更高频率下使用并联或串联的单个 PIN 二极管实现超过 40 dB 的隔离度。这种限制的原因通常是传输介质中的辐射效应和不充分的屏蔽。为了克服这个问题,出现了采用串联和并联二极管组合的开关设计(复合开关)和采用谐振结构的开关(调谐开关),从而提高了隔离性能。
两种最常见的复合开关配置是安装在 ELL(串联并联)或 TEE 设计中的 PIN 二极管,如图 4 所示。在复合开关的插入损耗状态下,串联二极管正向偏置,并联二极管为零或反向偏压。隔离状态则相反。与简单的开关相比,这会增加偏置电路的复杂性。图 5 给出了用于计算复合开关和简单开关的插入损耗和隔离度的公式摘要。
A. ELL (Serles-Shunt) SPST 开关
B. TEE SPST 开关
复合开关
图 4
图 5
SPST 开关的公式总结。 (将 6 dB 添加到隔离以获得 SPNT 开关的值)
图 6 串联分流开关
并联开关是一种常见的电子元件,用于在射频应用中提供高隔离度和较高功率处理能力。该文介绍了两种典型的并联PIN二极管开关,并给出了描述其工作参数的方程式。
对于分流开关,插入损耗、隔离和功耗是关键指标。插入损耗取决于PIN二极管的电容,隔离性能可通过增加6dB来适用于多掷开关。功耗与正向偏置和反向偏置二极管的电阻相关。
为了克服传输介质中的辐射效应和屏蔽不充分的问题,复合开关和调谐开关被提出。复合开关采用串联并联二极管的组合,提高了隔离性能,但增加了偏置电路的复杂性。调谐开关则采用谐振结构来提高隔离性能。
总的来说,本文介绍了并联开关的设计原理和参数分析方法,为射频电路设计提供了有价值的参考。
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