什么是射頻開關(guān)

前言

開關(guān)是射頻通路中的常用器件。只要涉及到通路切換，都需要用到它。常見的射頻開關(guān)有電子開關(guān)，機(jī)械開關(guān)，PIN管開關(guān)。今天主要講講電子開關(guān)。

指標(biāo)

插損 ：開關(guān)在導(dǎo)通狀態(tài)下的衰減量

隔離度 ：開關(guān)在斷開狀態(tài)下的衰減量

功率容量 ：開關(guān)所能承受的最大功率

瞬變時間 :導(dǎo)通時，RF輸出從10%增加到90%或者在斷開時RF輸出從90%減少到10%所需要的時間。

切換時間 ：從控制電壓位于50%點(diǎn)開始，到RF輸出達(dá)到90%點(diǎn)（在導(dǎo)通的時候），或者是RF輸出減少到10%點(diǎn)（在斷開的時候）所需要的時間（具體時間點(diǎn)，看datasheet上的標(biāo)注）。

1dB功率壓縮點(diǎn) ：損耗增加1dB所對應(yīng)的功率

分類

• 吸收式和反射式

吸收式開關(guān)，在關(guān)斷狀態(tài)時下，通過50ohm負(fù)載吸收反射信號，所以其在關(guān)斷狀態(tài)時，駐波也很好。

反射式開關(guān)，在關(guān)斷狀態(tài)下，處于開路或短路狀態(tài)，對信號全反射，所以在關(guān)斷狀態(tài)時，駐波很差。

通常，反射式開關(guān)的承受功率要比吸收式開關(guān)大。

一般情況下，反射式和吸收式開關(guān)都可以使用；但是如果指標(biāo)性能對反射波比較敏感，則需要選擇吸收式開關(guān)。

• SPST(單刀雙擲)，SPDT(單刀雙擲)，SPnT(單刀多擲)，DPDT(雙刀雙擲)等
• 大功率和小功率開關(guān)

小功率開關(guān)的話，產(chǎn)品種類比較多。大功率開關(guān)的話，比如10W、20W，可以去peregrine半導(dǎo)體查找是否有合適的。電子開關(guān)相對于PIN管開關(guān)來說，功耗比較低。

使用注意事項

• 熱切換：開關(guān)帶功率切換。使用時，需要關(guān)注這個功率電平。特別對于大功率開關(guān)，一般都要求，先關(guān)斷射頻信號，然后再切開關(guān)。打個比方，只有公路修好了，汽車才能開。

• 確認(rèn)開關(guān)輸入輸出端是否需要加電容。有的開關(guān)手冊上，會標(biāo)注，可以不加；單有的開關(guān)手冊上，標(biāo)注必須加。
• 控制端的RC濾波的時間和頻率響應(yīng)問題。要求RC濾波器的時間響應(yīng)不能超過系統(tǒng)所需的值。比如說，你系統(tǒng)的收發(fā)轉(zhuǎn)換時間是100us，那你RC濾波器的響應(yīng)時間極限值不能超過100us-開關(guān)的響應(yīng)時間。RC濾波的帶寬不是越窄越好，以控制信號頻率的3~5倍為宜，這樣既能保證濾除大部分的諧波分量，又能保持方波的基本特性。

作者在使用過程中碰到的問題

案例一：

假設(shè)濾波器的中心頻率為250MHz，3dB帶寬為5%，要求在偏移載波20%處加一1W的干擾信號時，接收機(jī)仍能正常工作。你知道最后，選了多大功率的開關(guān)后，才滿足這個指標(biāo)的么？10W。本來理解是，選擇P0.1dB點(diǎn)大于2W的開關(guān)，應(yīng)該已經(jīng)很有余量了，但實(shí)際不是。

可能原因是因為在濾波器帶外，濾波器呈現(xiàn)短路或開路狀態(tài)，對干擾信號全反射，則輸入信號與反射信號疊加，導(dǎo)致在開關(guān)處的功率增大。

案例二：

開關(guān)和放大器級聯(lián)。用信號源控制射頻信號的ON和OFF。發(fā)現(xiàn)，兩者級聯(lián)后的響應(yīng)時間很長，達(dá)ms級；但是單測開關(guān)和放大器的響應(yīng)時間都很短，為ns級。最后在開關(guān)和放大器中間并聯(lián)了一10K電阻到地，才縮短級聯(lián)后的響應(yīng)時間。原因未想明白。