- 微波射頻開關-微波射頻開關微波射頻開關概述

1．電磁兼容性設計：為了控制印制電路板的差模輻射，應將信號和回線緊靠在一起，減小信號路徑形成的環(huán)路面積，因為信號環(huán)路的作用就相當于輻射或接收磁場的環(huán)天線。在本設計中每個模塊的射頻信號接地路徑最短，減少了差模輻射；共模輻射是由于接地面存在地電位造成的，這個地電位就是共模電壓。當連接外部電纜時，電纜被共模電壓激勵形成共模輻射。控制共模輻射，首先要減小共模電壓。本設計中采用地線網(wǎng)絡和接地平面，布成雙層版，全部在上層走線，下層全部鋪地，合理選擇了接地點；本電路屬于高頻高速電路，滿足2W準則（W是印制板導線的寬度，即導線間距不小于兩倍導線寬度），以減小串擾。此外，射頻導線短、寬、均勻、直，轉彎處采用45°角，導線寬度沒有突變，沒有突然拐角。

2．地線設計：地線設計是最重要的設計，往往也是難度最大的一部分?！暗鼐€”可以定義為信號流回源的低阻抗路徑，它可以是專用的回線，也可以是接地平面，有時也可以采用產(chǎn)品的金屬外殼。理想的“地”應是零電阻的實體，各接地點之間沒有電位差。本設計中，下層板布成接地板，完全鋪地，各接地點之間沒有電位差。在PCB版制作中，模塊之間設置跳線，使得模塊之間互相獨立，這樣做的目的是：模塊可以單獨測試性能，當電路出現(xiàn)問題時，方便檢測，迅速查出問題所在。

3．在PCB版制作中，模塊之間設置跳線，使得模塊之間互相獨立，這樣做的目的是：模塊可以單獨測試性能，當電路出現(xiàn)問題時，方便檢測，迅速查出問題所在。

設計的性能和優(yōu)點

1）由于設計的合理性和對稱性，保證了在一定的帶寬（120MHz）內很低的傳輸損耗，如圖5（S21）所示。其中S21表示的是：對于一個微波網(wǎng)絡，當其他端口都匹配，即接50R電阻匹配時，所測兩端口的傳輸，其物理公式：S21=Uout / Uin。曲線在中心頻率63.6MHz、帶寬120MHz的條件下，保持了很低的傳輸損耗，大約為-0.29dB，而且在整個帶寬內性能很穩(wěn)定。

2）電感的隔交流作用和電容的隔直流作用，保證了輸入輸出端口良好的匹配，得到很好的反射系數(shù)，如圖5（S11，S22））所示，在中心頻率 63.6MHz處，反射系數(shù)可以達到-30dB左右。中心頻率的大小是由核磁共振的B0場大小決定的，對于1.5T系統(tǒng)共振頻率為63.6MHz。

3）保證了很好的隔離度，如圖6所示，中心頻率處隔離度達到-30 dB以下。

4）在實際應用中，對于使用頻率高的電子元器件一個最重要的性能和指標就是對于應用環(huán)境要求不能太苛刻，可靠性要好，不易損壞。在本設計中由于使用了pin-diodes，電路的可靠性得以明顯提高，克服了以往的開關芯片容易損壞，可靠性差的缺點。

模塊化設計及其應用實例

1．成品所做成的元器件，其功能電路及其引腳功能如圖7所示。

2．應用實例：由于在核磁共振系統(tǒng)中接收通道的數(shù)目遠小于它的天線線圈數(shù)目，所以需要應用開關來切換選擇。其中一個應用實例就是采用7個RFSW（4x2）應用如圖8的邏輯組合，可以實現(xiàn)16路信號任意2路信號的輸出，然后接到系統(tǒng)上接收信號成像。

結論

由于設計的合理性，此微波射頻開關參數(shù)（反射系數(shù)、傳輸系數(shù)、隔離度）非常理想。本設計高度模塊化，使得電路故障的檢測變得容易。另外，本設計應用靈活，4輸入2輸出可以利用一定的組合邏輯得到想要的輸入輸出組合。在核磁共振系統(tǒng)中，16輸入2輸出得到廣泛應用。