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功率处理能力定义为开关在不发生任何*性电气性能劣化的前提下所能承受的非常大射频输入功率。射频和微波开关可分为机电式继电器开关以及固态开关两大类。这些开关可设计为多种不同构型——从单刀单掷到可将单个输入转换成16种不同输出状态的单刀十六掷。
此类开关具有四个端口以及两种可能的开关状态,从而可将负载在两个源之间切换。机电式继电器开关的插入损耗较低(<0.1db),隔离度较高(>85dB),且可以毫秒级的速度切换信号。此类开关的主要优点在于,其可在直流~毫米波(>50 GHz)频率范围内工作,而且对静电放电不敏感。
机电式继电器开关可处理较高的功率水平(达数千瓦的峰值功率)且不发生视频泄漏。此类开关的标准使用寿命大约只有100万次,而且其组件对振动较为敏感。使用寿命是指机电式开关在满足射频及重复性要求的情况下所能完成的总开关次数。高质量或高可靠性机电式开关适用于需要更长使用寿命的应用场合。
开关的可靠性和其他性能较其优越,而且使用寿命长达1000万次。上述较长使用寿命源自于设计更为牢固的致动器以及在磁效率和机械刚性方面更为优化的传动连杆。然而,在机电式射频开关的操作中,有一些问题值得我们注意。或更多掷的构型。切换开关为一种双刀双掷构型的开关。
开关还设计为可承受更为严酷的环境条件,并满足MIL-STD-2002标准在正弦和随机振动以及机械冲击方面的要求。举例而言,Pasternack提供使用寿命为100万次的标准机电式射频开关,以及使用寿命为250万~1000万次的可靠性机电式射频开关。
公司型号为PE71S6064的单刀双掷可靠性开关即为上述产品中的一种,其工作频率范围为DC~40GHz,且保证使用寿命达1000万次。作为可靠性机电式射频开关的一例,Pasternack的PE71S6064单刀双掷机电式开关,其工作频率范围为DC~40GHz,保证使用寿命达1000万次相比之下。
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>
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。