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由于固态射频开关的电路装配较为平坦且不包含较大的元器件,因此其封装厚度较小且物理尺寸通常小于机电式开关。固态射频开关使用的开关元件为高速硅PIN二极管或场效应晶体管(FET),或者为集成硅或FET单片微波集成电路。这些开关元件与电容器,电感器和电阻器等其他芯片组件分立集成于同一电路板上。使用PIN二极管电路的开关产品具有更高的功率处理能力,而FET类型的开关产品通常具有更快的开关速度。
当然,由于固态开关不包含活动部件,因此其使用寿命是无限的。此外,固态开关的隔离度较高(60~>80dB),开关速度较快(<<100纳秒),电路的耐冲击/振动性较好。固态射频开关的其他值得注意的性能包括其插入损耗。固态射频开关在插入损耗方面劣于机电式开关。此外,固态射频开关在低频应用中具有局限性。这是因为其工作频率下限只能到千赫级,而非直流。
这一局限源于其所使用半导体二极管固有的载流子寿命特性。作为PIN二极管开关的一例,图示为Pasternack的PE7167单刀四掷开关,其工作频率为500MHz~40GHz,非常大开关速度为100纳秒。在固态开关中,PIN二极管基本上作为可变电阻器使用,其电阻值可通过直流偏置电流调节。此外,固态射频开关对静电放电更为敏感,且其功率处理能力取决于开关构型、连接器类型、工作频率以及环境温度。
某些构型的PIN二极管开关虽然可处理峰值为数千瓦的功率,但是同时需以更低的开关速度为代价。PIN二极管开关的一例为Pasternack的PE7167单刀四掷开关,该产品的工作频率为500MHz~40GHz,非常大开关速度为100纳秒,输入功率处理能力非常高可达+20dBm。总体而言,与机电式开关相比,固态射频开关的可靠性更高,使用寿命更长,开关速度更快。因此,在对开关速度和可靠性要求更高的应用中
应该**选择固态射频开关;在需要宽频段覆盖低至直流以及低插入损耗的应用中,**选择机电式开关;在以长使用寿命为**要求的应用中,**选择高可靠性开关。Pasternack的PE71S6064单刀双掷开关使用机电式射频开关的数种典型构件,包括直流28V闭锁致动器,连接开关状态指示灯的数个单独触片,以及设于闲置端口的50欧姆终端匹配电阻,设计人员应该了解上述各种开关产品的其他特征,例如50欧姆电阻性负载。
因此必须由系统的其他部分实现可降低能量反射的阻抗匹配。非端接型开关的优点在于其插入损耗较小。开关电路中,任何闲置的开路传输线路都有可能在微波范围内的频率下发生共振。这种共振可将电能反射回处于工作状态下的射频源,从而对其造成损害。对于工作频率为26 GHz或更高的系统而言,由于隔离度大大下降,上述损害将更为严重。因此,多数传输线路都设计有50欧姆的阻抗,
从而使得射频开关在内置50欧姆电阻性负载后,反射能量非常小。机电式射频开关分为端接型和非端接型两类。在端接型开关中,当所有通道均端接50欧姆负载时,则关闭选定的通道,从而将所有电流截止或隔离。如此,入射信号的能量将由端接电阻吸收,而不反射回射频源。非端接型开关内不设置50欧姆负载,为单刀双掷射频开关一例,其使用PIN二极管作为开关元件以及作为隔断射频通道与直流偏置信号通道的无源器件。