專利名稱：Pin二極管寬帶開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種通信設(shè)備所使用的電子開關(guān)。
在短波、超短波通信設(shè)備中，當(dāng)通信設(shè)備帶有多個天線或多個信號源時，需使用選擇開關(guān)?，F(xiàn)有通信設(shè)備中的選擇開關(guān)主要有機(jī)械開關(guān)、繼電器開關(guān)、普通二極管電子開關(guān)，高頻同軸開關(guān)等。機(jī)械開關(guān)不適于自動控制，使用壽命也短；繼電器開關(guān)受接點(diǎn)影響其頻響性能差，速度慢，普通二極管電子開關(guān)，受管子分布參數(shù)影響，非線性失真大，高頻特性較差，而且插入損耗大。目前使用較多的選擇開關(guān)是高頻同軸開關(guān)。高頻同軸開關(guān)具有插入損耗小、頻響、隔離比性能好的特點(diǎn)。但由于它仍離不開繼電器控制，因而其轉(zhuǎn)換速度慢、使用壽命短、故障率高，并且其功耗也大，選擇路數(shù)少。
本實(shí)用新型的目的是根據(jù)上述各種開關(guān)的缺點(diǎn)，提供一種適合于2～1000MHy頻段使用的頻響性能好，反映速度快，帶內(nèi)插入損耗小，路間及反向隔離比高的寬帶PIN二極管電子開關(guān)。
以下結(jié)合實(shí)施例具體介紹本實(shí)用新型所提供的PIN二極管選擇開關(guān)。用PIN二極管做選擇開關(guān)，主要是利用PIN二極管在正反向偏置時所具有的不同傳輸特性。對于高頻信號，PIN二極管導(dǎo)通時，二極管相當(dāng)于一個小電阻；PIN二極管截止時相當(dāng)于一個小電容。利用二極管的這一特點(diǎn)，結(jié)合具體電路設(shè)計，以PIN二極管為核心元件構(gòu)成選擇開關(guān)，其性能指標(biāo)能夠達(dá)到較高的水平。本實(shí)用新型所采用的基本電路如附

圖1所示。圖中D1D2D3D4為PIN二極管；C1C2為串接在開關(guān)二端的電容；T1T2T3為三節(jié)線輸線；電阻R1電感L1相串聯(lián)，串聯(lián)后電感L1另一端并接在傳輸線段T1上，電阻R1另一端做為開關(guān)控制端；電感L2一端并接在傳輸線段T3上，另一端接地。在本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例中，各傳輸線段T1T2T3均采用微帶傳輸線。實(shí)用時傳輸線節(jié)數(shù)及串聯(lián)的PIN二極管個數(shù)可改為多節(jié)多個。
上述以PIN二極管為核心元件所構(gòu)成的開關(guān)電路，其工作原理為當(dāng)控制端信號為正時，PIN二極管D1D2反向偏置、二極管截止，此時D1D2相當(dāng)于兩個小電容，串聯(lián)PIN二極管D3D4正向偏置，D3D4導(dǎo)通相當(dāng)于兩個串聯(lián)小電阻。因D1D2為小電容，其容抗很大，傳輸線T1與地之間相當(dāng)于開路；而D3D4串聯(lián)電阻很小，串在電路中相當(dāng)于短路，各傳輸線段連通，開關(guān)導(dǎo)通。當(dāng)控制端信號為負(fù)時，PIN二極管D1D2導(dǎo)通相當(dāng)于短路，串聯(lián)二極管D3D4截止相當(dāng)于開路，于是傳輸線段T1接地，而T1與T2、T2與T3之間開路相互隔離，開關(guān)斷開。圖中電容C1C2的作用是隔直流，電感L1L2的作用是調(diào)節(jié)匹配，并且為PIN二極管提供偏置。
附圖1中介紹的是一種PIN二極管開關(guān)。對于多路PIN二極管選擇開關(guān)，只需將各單路開關(guān)相并聯(lián)，電路聯(lián)接方式如附圖2所示，其各路PIN二極管Di，N＋1的正向端并接在傳輸線段TN的一端。通過控制各開關(guān)控制端，可選擇其中各個單路開關(guān)與公共口的通斷。
上述PIN電子開關(guān)的每一端口都即可用于輸入，也可用于輸出。這種選擇開關(guān)可以用在多個天線信號的選擇接收，也可用在多個信源之間的選擇轉(zhuǎn)換。
附圖3繪出的是一個八選一PIN二極管選擇開關(guān)的微帶印制版圖。按照同樣方法，選擇不同路數(shù)的PIN二極管開關(guān)相并聯(lián)，便可以形成二選一、四選一、八選一等PIN二極管開關(guān)系列。每種開關(guān)的結(jié)構(gòu)其最大尺寸要遠(yuǎn)小于所通過信號的最短波長。
按照上述方案實(shí)現(xiàn)的PIN二極管選擇開關(guān)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測試已達(dá)到如下性能指標(biāo)插入損耗≤1.5dB反向隔離比＞50dB駐波比＜1.5開關(guān)速度＜1μS非線性失真二階互調(diào)截取點(diǎn)80dBm三階互調(diào)截取點(diǎn)40dBm輸入輸出阻抗50Ω功率損耗＜1W本實(shí)用新型所提供的這種PIN開關(guān)系列，具有頻率響應(yīng)性能好，帶內(nèi)插入損耗小，路間及反向隔離比高，開關(guān)速度快，可選擇開關(guān)個數(shù)多，使用壽命長，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。這是一種可用于通信接收中天線以及高頻信道選擇轉(zhuǎn)換的新型高頻開關(guān)。
權(quán)利要求1.一種由PIN二極管、電阻、電容、電感以及傳輸線段組成的PIN二極管開關(guān)，其特征在于該開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)為傳輸線段T與PIN二極管D相間隔依次串聯(lián)，其中各PIN二極管方向一致；在此串聯(lián)電路的兩端各串接一電容C1、C2；在與PIN二極管負(fù)極相連的第一節(jié)傳輸線段T1兩端，并聯(lián)接有兩個PIN二極管D1、D2，二極管D1D2負(fù)極接地；在第一節(jié)和最后一節(jié)傳輸線段T1TN上分別并聯(lián)接有電感L1L2，其中L1另一端與電阻R1串聯(lián)后，做為開關(guān)控制端，電感L2另一端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所提到的PIN二極管開關(guān)，其特征在于將多路PIN二極管開關(guān)相并聯(lián)，構(gòu)成多路選擇開關(guān)；電路的具體構(gòu)成方式為將各路PIN二極管Di、N＋1的正極并聯(lián)接在公共的傳輸線段TN一端；TN另一端與電容C2串聯(lián)后，做為選擇開關(guān)公共端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所提到的PIN二極管開關(guān)，其特征在于其中各傳輸線段T采用微帶傳輸線。
專利摘要本實(shí)用新型提供的是一種利用PIN二極管制成的2～1000MHg高頻寬帶電子開關(guān)。利用本實(shí)用新型所提供的這種電路結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)成二選一、四選一、八選一等開關(guān)系列。這種PIN二極管電子開關(guān)具有頻響性能好，帶內(nèi)插入損耗小，路間及反向隔離比高，開關(guān)速度快。可選擇開關(guān)個數(shù)多，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H03K17/74GK2046694SQ8821309
公開日1989年10月25日 申請日期1988年9月12日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月12日
發(fā)明者鄒肇惠, 張登科 申請人:中國人民解放軍57351部隊