开关和矩阵基础知识

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开关和矩阵基础知识 [复制链接]

摘自 Artech House 出版的 Leonid A. Belov、Sergey M. Smolskiy 和 Victor N. Kochemasov 的“射频、微波和毫米波组件手册”

 

 

射频、微波和毫米波开关以及开关矩阵提供多种重要功能，包括：
控制频率、功率、各种电路参数和电路配置
信号相位、幅度和频率的调制
用于接收和传输的天线双工
切换到备份（自动可切换冗余）单元和数据传输通道
控制天线阵列的波束成形、扫描方向和其他参数
连接测试信号和测量设备，实现自动测量
源、移相器、衰减器、延迟块的数字控制
将各种输入端口连接到各种输出端口的任意端口。
例如，应用因功率水平、频率、所需的开关速度、同时开关电路的数量和配置、外部环境、控制信号和封装而异。因此，开关元件和技术的种类繁多。
基础
在微波区域，开关开发需要考虑输入和输出线路或端口中的信号参数（例如功率、幅度、相位、噪声），这些参数会影响相邻单元在ON和OFF状态下的功能（见图1）。

 

 

图1.开关速度参数。
这些参数在从 ON 到 OFF 状态的切换过程中会发生变化，反之亦然。上升时间T上升是RF信号从ON电平的10%上升到90%所需的时间。下降时间T下降是RF信号从ON电平的90%下降到10%所需的时间。导通时间 T导通是从控制脉冲的 50% 到 导通电平的 90% 的时间间隔。OFF时间T是控制脉冲的50%到ON电平的10%的时间间隔。理想的开关应具有零 T 导通和 T关（即零延迟和零上升和下降时间），除了在输出端打开或关闭外，输入信号不会伴随瞬态振荡或失真。
ON和OFF状态之间的瞬态间隔可能具有非理想的振荡特性，具体取决于开关技术和开关结构。例如，在机械继电器开关中，输出信号边沿的位置可以相对于控制信号边沿位置以阻尼振荡方式延迟。这有三个因素：1）线圈中的电感延迟，2）其触点物理移动所需的时间，以及3）RF触点的反弹时间。
即使是最简单的微波单刀单掷 （SPST） 开关也可能出现其他干扰现象。这归因于输入或输出对频率相关射频反射的响应、开关矩和振荡相位之间缺乏重合、高阶传输线模式的出现、电路 S 参数对入射功率电平的依赖性、瞬态的振荡特性以及开关内输入信号的非线性变换。
更复杂的交换机因端口和位置的数量而异。可以用多位置和矩阵开关的多端口网络来描述它们，即：
[B] = [S][A] （1）
其中 [B] 和 [A] 是输出和输入电路的矩阵，因此，[S] 是尺寸为 m x n 的散射（传输）矩阵，其中 m 是输入端口的数量，n 是输出端口的数量。
公式（1）表示正弦信号通过线性电路的理想化模型，该模型具有入射到端口上并从端口反射的已知波参数。（1）中每个信号频率的矩阵系数由开关的配置、尺寸和内部结构决定。等效电路通常由制造商提供，用于性能建模。该等效电路应令人满意地描述超过工作频率几倍的频率的行为，以评估高次谐波信号对信号频谱的影响。
对于具有欧姆触点的开关，其带宽在导通条件下的较低频率边界为直流电 （DC）。电容式开关不通过直流电。导通条件下的上限由引入传输损耗的杂散电路参数定义。在OFF条件下，上限由杂散电容或较差的隔离定义，允许在输入和输出电路之间传递不需要的信号以及欧姆损耗。
大多数交换机架构是互易的，它们的正向和反向传输特性是相同的;但是，例如，某些型号的开关使用铁氧体或嵌入式放大器（即非互易元件），因此无法更改输入和输出端口。
在大型开关矩阵中同时切换多个输入和输出端口需要确定各种初始状态和结果状态和路径。为了减少给定组合的数量，通常使用定制软件。
在ON和OFF状态下以及转换期间，每个端口的匹配条件的变化非常重要，因为这可能会导致电路性能不足。在这方面，开关电路可能很复杂，以尽量减少开关瞬变的影响，并确保匹配负载连接到开放端口。
开关的功率处理能力和使用寿命有限，具体取决于开关原理、制造技术和材料以及应用。例如，在没有入射射频的情况下进行开关（即“冷”开关）可以减少应力，从而实现更高的可靠性和更长的生命周期，而增加开关电流会降低可靠性和使用寿命。
 

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分类及参数
射频、微波和毫米波开关具有各种特性、配置和结构组合。可以根据开关配置区分二位、多位置和矩阵开关。变体如图 2 所示。基本功能是连接和断开高频电流流过的电路中的触点。

 

图2.开关配置：SPST （a）、DPST （b）、SPDT （c）、DPDT （d）;旋转传输 3x120 [1-2、3-4、5-6 或 2-3、4-5、1-6] （e）、旋转 3 位开关 [1-3 或 1-4、2-3 或 2-4] （f） 和 SP4T （g）。
最简单的机械式单刀单掷 （SPST） 开关有两个端子，可以连接或断开（见图 2a）。线圈有两个端子，例如继电器，总共有四个端子。当继电器未通电时，磁极可以常开或常闭。添加另一个输出使其成为单刀双掷 （SPDT）;一个输出为ON，另一个为OFF（见图2b）。这可以扩展到任意数量的输出端口（即 SPNT），其中一个端口打开而其他端口关闭。双极双刀双掷 （DPDT） 开关具有两对端子（端口），相当于由单个线圈驱动的两个 SPST 开关或继电器（见图 2c）。旋转转换开关是双位开关的变体，转子能够在两个正交位置之一旋转定向，如图 2d 所示。在转子的第一个位置，端子（端口）1 和 2 以及 3 和 4 连接;在第二个位置，2 和 3 以及 1 和 4 连接。该电路可用于插入或旁路放大器，改变发射和接收之间的天线连接（Tx/Rx），或将两个微波发射器连接到两个备用天线。三个触点相距+120度的类似电路（见图2e）适用于波导实现。为了增加SPNT开关的开关位置N个，可以组合更简单的电路（见图3）。

 

图3.SP16T 扇出开关的电气框图。
开关可以通过机电（包括簧片）继电器、固态继电器、微机电系统（MEMS）、非互易（例如铁氧体）以及手动和可编程电路等方式实现。继电器是一种电动开关。继电器用于需要用低功率信号控制高功率电路的地方。在机电继电器中，通过电磁铁和射频电路外部的机械机构实现连接/断开。真空密封触点在外部静磁场的帮助下连接/断开，同样用于簧片继电器;这里的开关机制和射频导体是相同的。在固态继电器中，输入端口和输出端口之间采用电阻。它可以通过改变半导体中的偏置电压来实现，与特定技术（例如PIN二极管，GaAs FET）和特定电路结构连接（吸收式，反射式）一致。在MEMS开关中，在芯片表面形成微观机械导电条，一端悬挂在触点上方。该机械执行器在受控静电力的影响下移动，以连接输入和输出电路。通常，非互易铁氧体开关是那些改变磁场方向的开关。手动控制开关通常用于测量和校准装置。对于可编程开关，其状态由来自数字控制单元的编码信号控制。

故障保护是一种工作模式，在这种模式下，当施加致动电压时，开关移动到闭合位置，并在电压被移除时始终返回到预定位置。这通常是通过驱动机构内的复位弹簧实现的
闭锁继电器具有两种松弛（双稳态）状态。每当驱动电压被移除或中断时，开关将保持在预选位置，并保持该预选位置，直到施加电压将其移动到另一个位置。这可以通过磁性或机械闭锁机制来实现。
常开 （NO） 或“按压接通”是一种工作模式，在这种模式下，开关的所有输出端口都与输入端口断开，直到施加电压以保持选定位置。开关返回到其打开位置，并消除电压。极化继电器在断开控制信号后保持在最后一个稳定位置。常闭 （NC） 或“推断”可以根据电路的状态进行区分。具有两种触点的开关称为转换开关。
端接或非端接开关模式因开路负载而异。 端接开关在其结构中包含每个输出端口中的内部匹配负载，以确保在OFF和ON状态下均具有较低的VSWR值（即处于ON状态的端口与连接电路匹配，而处于OFF状态的端口与内部负载匹配）。
自切断选项在启动后禁用执行器电流。串联触点（连接到执行器）或IC驱动器电路可实现截止。此选项可最大限度地降低功耗。脉冲锁存是一个术语，有时用于描述没有此功能的开关。
阻塞矩阵开关在输入和输出上都有开关。因此，每个输入信号都可以切换到一个单独的输出端口。阻塞开关矩阵应用的一个示例是无线电和天线系统，其中每个无线电都连接到一个独特的天线。如果应用程序要求输入同时可用于多个输出，则使用非阻塞矩阵。非阻塞开关矩阵用于多输入多输出 （MIMO） 收发器和卫星站接收器等应用。
全扇入和/或全扇出矩阵的特点是具有上行和下行端口的一整套连接变体。矩阵的通道间串扰是衡量从一个通道到另一个通道的高频信号泄漏的量度。它是通道之间的杂散电容、互感和漏电电阻的结果。
低功率、中功率和大功率开关根据开关功率的高低进行区分。

 

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指示器告诉系统开关处于哪个位置。指示灯通常是一组连接到执行器的内部安装的直流触点。
参数
以下是一些重要的性能参数：
工作频带，通常由输入频率的边界值定义，ON状态下的损耗增加3 dB;ON状态下的插入损耗（IL）以分贝表示。
每种状态下的电压驻波比 （VSWR）。
OFF电路的隔离度（以分贝为单位）是输入端信号电平除以输出信号电平的比值。隔离度（以 dB 为单位）为正数。
输入信号 P最大值的功率处理默认情况下，Pmax 是输入信号功率电平，当 ON 状态下的信号损耗增加 1 dB 时。在微波触点开关中，输入信号的最大功率处理可能会因电弧和触点发热而产生。在固态开关中，开关功率限制与半导体材料有源区的阻抗变化有关，取决于瞬时电压（偏置电压和高频电压的总和）。通过信号的非线性失真可能会随着输入功率的增加而增加。空间应用中射频开关、放大器和波导的功率处理能力受限的一个原因是倍增效应或二次电子发射，这可能导致器件故障。
微波开关的生命周期主要由开关区域的技术和功能安排决定。例如，在机电开关中，触点耐磨性可能取决于开关是在低输入射频功率电平（冷）还是高功率电平（热）下提供。固态开关具有更长的生命周期，而不会明显降低关键参数。
信号组延迟。
控制信号的类型、电平和极性，例如晶体管-晶体管逻辑 （TTL）、发射极耦合逻辑 （ECL）。
工作温度，通常为 -40° 至 +85° C。
无源互调 （PIM） 或无源互调失真是对具有非线性的系统中包含两个或多个不同频率的信号进行不需要的幅度调制。PIM产物是由铁磁材料、异种金属结、金属氧化物结、污染结和松动连接器引起的至少两个多功率音调混合的结果。用于测试无源器件的典型输入功率电平为+43 dBm，如果允许的PIM为-120 dBm，则得到的PIM电平为-163 dBc。常见的三阶互调为-110 dBc，低电平为-160 dBc。
MIL-DTL-55041 中定义了开关和矩阵的一般规范和测试方法。
固态开关和矩阵
固态开关提供机电继电器的功能，但没有移动组件，从而提高了长期可靠性。固态开关还利用大规模半导体组装和自动化功能来降低成本;而且，它们占用的尺寸更小（晶体管在微观水平上），这有助于设计紧凑的系统。
固态开关的特性很大程度上取决于开关半导体元件的类型，例如正-本-负 （PIN） 二极管、砷化镓、GaAs 或氮化镓晶体管技术以及肖特基二极管。
开关信号的最大频率f最大值、处理功率和开关速度是决定其性能优势的主要工程参数。最大频率由半导体结构的特性决定。固态开关输入微波信号的最大功率P（许多制造商）用两个主要参数来表征：P 1dB和PIP3。P1dB对应于输入功率，当该输入功率时，传递函数与其小信号值相比降低1 dB。磷IP3 是测试信号的高频功率，其形式为两个正弦信号 f 1 和 f 2 的总和，其电平相等，其中输出中三阶无用组合乘积的电平（2 f 1–f 2 和 f 1–2 f 2）等于频率 f 1 和 f的信号电平2. 较高的数字是衡量开关在导通状态下处理较高输入功率电平和输出失真的能力。PIN二极管开关的PIP3值比P5dB高出10至1 dB。 场效应GaAs晶体管可以将这种差异增加到20至25 dB。

图4.各种开关配置示意图：串联 （a）、分流器 （b） 和串联分流器 （c）。
固态开关可以串联、分流或组合连接（见图4），这些器件的电阻值为最大值或最小值，具体取决于偏置。许多制造商都提供射频、微波和毫米波范围内的固态开关和矩阵。

 

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PIN二极管开关
使用 PIN 二极管的开关设计可以采用分流、串联或复合拓扑。在RF和更高频率下，使用单个PIN二极管（分流或串联）通常很难实现超过40 dB的隔离。PIN二极管可以设计用于高功率（数十百瓦）和多倍频程带宽;然而，权衡是更高的损耗和更低的隔离度。
部分采用PIN二极管技术的型号的典型参数如表I所示。

 

 

图5.PIN SP24T 开关型号 PSW24-0618-13-11（由 Paciwave Inc. 提供）。
它们的不同之处在于物理结构、架构（例如从 SPST 到 SP36T）、0.1 至 40 GHz 的工作频率、吸收式与反射式配置、功率处理和开关时间。图 5 显示了 6 至 18 GHz 引脚二极管 SP24T 开关的外部视图。它具有 60 dB 隔离、10 dB IL、30 ns 开关速度和 100 mW 平均功率/2 W 峰值功率处理能力。

 

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FET/GaAs开关

图6. FET开关的典型框图。
开关场效应晶体管 （FET） 是一种三端口器件（见图 6），其中源极和漏极端口之间的通道形成射频信号的传导路径，栅极端口控制信号是被阻断还是通过。施加在栅极和通道之间的直流控制电压提供了此功能。与PIN二极管开关相比，FET开关具有相对较窄的带宽、更低的功率水平（小于1W）、更低的损耗（小于0.8 dB）和更高的隔离度。

 

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固态开关制造商使用获得专利的驱动器解决方案（用于控制信号电平的逻辑电路，用于将TTL或CMOS输入电压转换为具有适当工作速度的GaAs FET开关所需的互补驱动信号）。GaAs FET驱动器电路中有三个基本元件：TTL输入缓冲器部分、电压转换器和互补输出缓冲级（见图7）。独立的驱动器IC能够使性能与要求相匹配，例如控制特性的线性化。嵌入 IC 的驱动器提供最小的尺寸和最小的电流消耗。

 

图7.GaAs FET开关驱动器框图（由M/A-COM微电子部门提供）。

 

GaAs技术中MMIC固态开关的一些参数如表II所示。采用氮化镓技术的固态开关在高速开关、高开关功率、良好的关断状态隔离和导通状态下的低损耗方面是一个很有前途的发展。

 

 

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固态矩阵

全扇入矩阵拓扑（见图8a）允许多个同步路径和输入共享输出。输入信号组合成一个共享输出。

 

图8 非阻塞（a）和阻塞（b）矩阵的示意图。

 

例如，输入 2 路由到输出 1，输入 3 也路由到输出 1。输出 1（或任何其他输出）可以路由到其他可用输入。全扇出矩阵拓扑允许多个同步路径，并允许输出共享输入。全扇出矩阵通常用于下行链路或接收站点。全扇入矩阵是对全扇出拓扑的补充，通常用于上行链路或传输站点。

阻塞矩阵拓扑（参见图 8b）限制了矩阵中同时路径的数量。大多数用户会发现此拓扑的功能非常有限，无法满足他们的需求。例如，当输入 2 路由到输出 3 时，其他输入之间的其他路径可能会被阻塞。非阻塞矩阵拓扑允许多个同时路径，但任何路径都不能共享输入或输出（也称为扇出 = 1）。例如，输入 1 路由到输出 3，输入 2 路由到输出 2，输入 4 路由到输出 1。此时，输入 3 不可路由。

固态开关矩阵（见表III）是作为芯片或集成微电路内的简单开关阵列制造的。由于端口数量众多（大约数百个），因此可能的连接组合的数量可能很大。

 

 

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同轴机电开关和矩阵

同轴机电开关根据其架构可分为两类：闭锁继电器和非闭锁继电器。闭锁继电器用于需要长期闭锁状态且开关不是很频繁的应用。此类应用的示例包括用于冗余的天线切换。在这种类型的应用中，接收器/发射器天线切换并不频繁，因为它们要么切换冗余，要么仅在需要以不同的位置或频率发送和接收时才进行切换。

对于瞬时开关应用，在执行自动测试时，可能需要频繁更改测试端口以切换输入测试信号或将输出测试信号直接到另一个端口。非闭锁继电器适用于此类应用，无需断电线圈，可节省运行时间。机电开关是宽带的，通常从直流到40 GHz。它们还可以在工作频率范围内处理大约 100 W 的高功率。插入损耗范围为0.2 dB至0.6 dB，隔离范围为50至90 dB。切换时间为 10 毫秒或更长。

机电设计提供更好的插入损耗、驻波比、功率处理和隔离，但开关时间较慢。权衡是成本和机械尺寸。成本涉及将零件加工成特定尺寸、组装、调整继电器和执行最终测试的成本。机电开关具有更大的机械尺寸，因为隔离和功率处理、磁线圈以及它们之间的间隔要求最小，以便理想地运行。典型设计的关键参数如表IV所示。

 

 

机电开关的其他规格如下：

• 开关周期数（生命周期）。

• 多个触点非同时切换。

• 接触条件对开关时刻通过它们的电流值的影响。

• 外部机械振动和冲击水平（根据标准 MIL-STD-202 和 MIL-STD-883）。

• 使用脉冲锁存;自切断、故障保护模式。

• 应用电路对开关状态进行信号处理。

• 耐湿气、耐盐气氛、耐热冲击、耐溶剂。

此外，通常指定以下参数：

• 输入和输出电路的阻抗（例如，同轴开关的 50 欧姆和 75 欧姆）。

• 根据使用的材料符合环境安全规范。

• 测试方式：热或冷。

• 自动进入初始状态的电路（设置复位电路）。

为了抑制控制线圈中的振荡（可能导致重复致动），使用了分流电弧抑制二极管和执行器阻尼。为了抑制开关电弧，一些公司使用电弧抑制二极管。

机电开关的寿命（周期数）可以根据闭合开关的平均传递电阻对周期数的依赖性增加进行统计测量。它可以在10万到50万个周期后发生数百毫欧。为了延长生命周期，制造商可以使用各种方法，例如用电磁铁代替弹簧，选择更耐用和耐磨的材料，简化结构并减少运动部件的数量。在机电开关中，处理功率Pmax受到电弧的限制，电弧随着工作频率的增加而降低。

大多数机电开关由继电器或步进电机激活。在具有嵌入式TTL驱动器的型号中，需要额外的电路来将输入逻辑信号与执行器驱动电平相匹配。此类开关在 12 GHz 下的典型微波参数通常为 VSWR = 1.5：1，隔离度为 40 至 60 dB，导通状态下的损耗约为 0.5 dB。

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波导机电开关

波导开关器件在ON状态下的损耗较小，在OFF状态下的隔离度更高，并且可以处理高水平的开关功率。它们在毫米波范围内也能有效发挥作用。但是，它们具有较窄的工作频率带，并且由硬金属空心波导制成。用于状态控制的机电或铁氧体电路通常用于此类开关。

表五比较了部分波导开关的参数。通常的波导开关类型是故障安全或锁存，典型配置是单刀双掷或传输。ON状态下的损耗不超过0.05至0.1 dB，OFF通道的隔离度为60至80 dB，开关时间约为15至20 ms。波导开关中连续波（CW）平均功率的切换受到微波线路中断和电弧现象的限制。脉冲功率比 CW 高 20 到 50 倍，具体取决于测试条件和结构。典型的保证开关周期数不少于200万至000万次。

 

 

微机电开关

微机电系统（MEMS）是实现射频开关的固态技术的有吸引力的替代方案，因为它们具有低功耗、改进的射频性能、高隔离度和线性度、高度小型化和降低成本。MEMS开关处于固态开关和机电开关之间的中间位置;它们与其他有源半导体微波元件很好地集成在一起，同时具有机械开关的优点，例如没有非线性失真，关断状态下的高直流电阻和导通状态下的低损耗。开关时间也比机电开关少数百倍。提供了大量的串行开关MEMS元件（带电容或欧姆触点），并且有出版物报道了纳米级尺寸的实验开关的开发，即纳米机电系统（NEMS）。

RF MEMS开关是静电驱动的悬臂梁，以三个端子配置连接。它们的功能类似于场效应晶体管，端子类似地标记为源极、栅极和漏极。静电力将光束的自由端（栅极）拉到与排水管接触。当电压被移除时，光束充当弹簧，产生足够的恢复力以打开源极和漏极之间的栅极，从而断开电路。在多掷开关中，每个掷动都是一个独立驱动的悬臂。RF MEMS开关提供高可靠性，机械生命周期约为100亿次，与固态和机电开关相当。它们在高达 0 GHz 的频率下还提供小于 5.38 dB 的低插入损耗。 单个开关的隔离度约为20 dB，但在同一封装中组合串联和并联开关可以获得更高的隔离度。

MEMS开关通常在通过金属蚀刻或蒸发工艺产生的硅衬底上的平面微波结构（见图9）中实现。柔性金属悬臂的一端永久连接到输入线。另一端可以在静电荷的作用下移动以连接到输出线。改变开关状态后，可以消除控制，因此保持电流等于纳安单位，并且保持条件下开关的功耗可以忽略不计。

图9.MEMS开关处于关闭位置（a）和打开位置（b）。

 

 

 

图 10.双 MEMS 开关，适用于 DC–6 GHz 范围（尺寸 1.5 x 1.5 mm）。

在ON条件下，接触电阻等于欧姆的几部分，这导致6 GHz时的插入损耗为百分之一分贝。在OFF条件下，传输线中断，容量为飞法的十分之一，可提供60 dB的隔离。6 GHz双通道MEMS开关示例如图10所示。

 

MEMS开关的显著优势在于，它们使用与有源固态元件相同的低成本/大批量制造技术，并且易于集成到多功能微波集成电路（MMIC）中。此外，MEMS技术也有其自身的优势：

1.微型实现，适合将其频率上限频率提高到50 GHz。

2. 与二极管和晶体管半导体结构相比，隔离率和插入损耗更高。

3.触点闭合和断开后实际无功耗。

4.对环境因素具有高免疫力。

5. 与半导体开关相比，功率处理能力更高（高达 30W）。

6. 高静态灵敏度电压（高达 2 kV）。

7.高线性度。

8.制造成本低于半导体开关。

主要缺点是开关速度较低（开关时间 = 1 到 100 微秒），这也取决于触点状态（即触点是接通还是断开）。此外，对于静电控制，必须形成控制电压脉冲（40至120V），对于静磁控制，必须形成持续时间为10.100至0ms的电流脉冲（5至500mA）。这增加了重复切换周期之间的时间间隔。

在20 V下驱动的典型MEMS开关在DC至22 GHz的ON状态下可实现优于0 dB的回波损耗和小于7.40 dB的插入损耗;它在关断状态下提供优于30 dB的隔离。串行MEMS开关和矩阵的典型参数如表VI所示。

 

 

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铁氧体开关

铁氧体开关或继电器比机电开关具有更高的功率处理能力和更短的开关时间，比PIN二极管开关更高的功率处理能力，比旋转机电开关更短的开关时间。它们还可以通过铁氧体材料的非互易特性提供极化选择性和方向性。

铁氧体波导开关的一些变体如图11所示。在图11a中，使用了铁氧体环行器，其中磁场的方向由偏置线圈中的电流脉冲控制。在图11b中，使用T桥、两个90度铁氧体移相器和一个采用Butler矩阵配置的定向耦合器来构建环形SP2T开关。T桥将入射波分成两个振幅和相位相同的方向。+90度的相移将输出信号功率引导至定向耦合器的第一或第二输出。可以添加的功能包括功率分配、极化和单个元件的级联，以创建开关矩阵。

图 11.铁氧体波导开关基于环行器中磁极性切换的原理：单刀单掷开关（a）、sp2t开关（b）。

 

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干簧继电器

 

 

图 12.簧片继电器图。

射频干簧继电器使用电磁铁来控制一个或多个干簧开关。干簧继电器包括磁控射频触点，封装在真空密封或惰性气体填充容器中，带有外部致动线圈和驱动电路（见图 12）。最初闭合继电器所需的电压和保持继电器处于闭合状态所需的电压通常分别表示为拉入电压和压差电压。从线圈断电时间到触点断开或第一次触点闭合的时间称为释放时间。干簧继电器的开关频率高达 10 GHz，功率高达 50 W。开关时间大于 50 ms。

与机电和MEMS继电器相比，干簧继电器具有更长的使用寿命（高达10万次循环）。它们在 HF 和 RF 频段的优势是绝缘电阻高，通常为 10¹⁴欧姆和触点之间超过 200 伏的隔离。上升时间为 40 皮秒是典型的。

簧片继电器的品质因数是

RC = pF•欧姆 （2）

其中R是闭合接触电阻，C是开路接触电容。本产品越低，高频性能越好;通常对于干簧继电器，RC约为0.02 pF•欧姆。目前最好的固态继电器具有相当于约6 pF•欧姆的pF•欧姆产品。干簧继电器已经证明，在典型的信号切换电平下，闭合周期的平均故障间隔时间为数亿到数十亿个周期。