高幅度一致性和高相位一致性微波開關設計方法
2023-04-27 11:03:01 1
專利名稱：：高幅度一致性和高相位一致性微波開關設計方法
技術領域：
：本發明涉及一種高頻微波開關的設計，尤其是一種高幅度一致性和高相位一致性微波開關設計方法。
背景技術：
：目前微波射頻設計領域，對微波開關的設計要求是開關隔離度要大(開關關斷時)和開關插入損耗要小(開關導通時)。目前微波開關多是採用兩級或多級PIN二極體來實現對開關隔離度的要求，如圖l所示，當開關二極體導通時，微波信號關斷，鑑於二極體參數的離散性，關斷時很難保證隔離度控制在很小的範圍內，這與對多路開關一致性有特殊要求(關斷時幅度一致性要求〈3dB)的應用環境很難實現。另外在不同溫度下二極體的參數也會有變化，造成開關隔離度在高低溫下變化較大，每個二極體在高低溫下都會變化1.5dB左右，導致整個開關的隔離度變化範圍在7dB左右。鑑於使用器件參數的離散性，不同環境溫度下，使用傳統的設計手段無法保證多個開關關斷時隔離度一致和相位一致，因此需要採用特殊的設計手段保證開關幅相一致性的實現。
發明內容本發明需要解決的技術問題是提供一種開關關斷時隔離度一致和相位一致性好，多個開關在導通時幅度相位一致，關斷時幅度相位也一致，適用於特殊環境要求的高幅度一致性和高相位一致性微波開關設計方法。為解決上述問題，本發明所採取的技術方案是一種高幅度一致性和高相位一致性微波開關設計方法，包括以下步驟1)在微波開關關斷時，採用微波射頻耦合器耦合輸入信號，送入微波開關輸出端，2)通過調節微波射頻耦合器的耦合度，使微波開關在關斷時，輸出端輸出一定隔離度的信號，使多個微波開關的信號幅度相位一致。所述微波射頻耦合器採用耦合度可以調節的微帶電路實現，設有調整機構。微波射頻耦合器耦合的信號經一級PIN二極體開關送至微波開關輸出端，來實現信號導通與關斷，形成一個並聯於微波開關輸入輸出端的耦合信號支路，在微波開關關斷時，輸入信號通過耦合信號支路進入微波開關輸出端，在微波開關導通時，信號直接由微波開關輸入端輸入，輸出端輸出，此時耦合信號支路關斷。採用上述技術方案所產生的有益效果在於本發明設計方法通過增加耦合信號支路，通過調整耦合信號支路的耦合度，使多個微波開關幅度、相位一致性達到特殊要求，適用於特殊的應用環境，而不會降低性能。圖1是現有微波開關的電路結構圖；圖2是採用本發明方法設計的微波開關電路結構圖。具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述圖1所示為目前現有微波開關的電路結構圖，由三級PIN二極體開關組成信號通路，當開關二極體導通時，微波信號關斷，鑑於二極體參數的離散性，關斷時很難保證隔離度控制在很小的範圍內，在不同溫度下二極體的參數也會有變化，造成開關隔離度在高低溫下變化較大，因此傳統的設計手段已無法保證多個開關關斷時隔離度一致和相位一致，需要採用新的設計方法來實現，為了使微波開關適應更加惡劣的應用環境，而不降低幅度、相位一致性精度，同時消除二極體離散型帶來的影響，採用以下方法來設計-欽波開關1)在微波開關關斷時，採用微波射頻耦合器耦合輸入信號，送入微波開關輸出端，2)通過調節微波射頻耦合器的耦合度，使微波開關在關斷時，輸出端輸出一定隔離度的信號，使多個微波開關的信號幅度相位一致。為了實現上述設計，微波射頻耦合器耦合的信號需經一級PIN二極體開關送至微波開關輸出端，來實現信號導通與關斷，形成一個並聯於微波開關主路(現有技術中微波開關信號輸入輸出通路)的耦合信號支路，在微波開關關斷時，輸入信號通過耦合信號支路進入微波開關輸出端，在微波開關導通時，信號直接通過微波開關主路輸出(由信號輸入端輸入信號，通過信號通路，在輸出端輸出)，此時耦合信號支路關斷。為了使多路微波開關輸出信號幅度、相位一致，微波射頻耦合器採用微帶電路實現，通過調整微帶電路的耦合度實現微波開關輸出信號隔離度的一致。如圖2所示，為採用本發明設計方法設計的微波開關電路結構圖，該微波開關電路由四隻PIN二極體組成。當主路信號關斷時，支路的開關導通，主路上三級PIN二極體開關可對主路信號產生50dB以上的隔離度，耦合支路設計為耦合主路輸入信號35dB左右的信號通過支路開關(一級PIN二極體)進入主路輸出，從而保證了關斷狀態下開關輸出信號的幅度相位的一致；當主路開關導通時，支路的開關關斷，信號從主路直接輸出，插入損毫小於l.3dB。由於支路微波射頻耦合器採用微帶電路，受環境溫度影響及小，因此該電路結構減小了開關受器件離散性和環境溫度影響的通斷比，使開關通斷比在全溫度範圍內相對穩定；同時保證了開關在開啟與關斷狀態下都具有良好的輸出駐波係數。利用本發明設計方法在產品設計時可根據不同頻率對開關之間的1/4波長線進行調整，根據實際情況對支路耦合度進行調整，實現不同的開關隔離度。增加耦合支路後的微波開關幅度、相位一致性與現有微波開關相比效果顯境下測得的數據，如下表所示5tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1、一種高幅度一致性和高相位一致性微波開關設計方法，包括以下步驟1)在微波開關關斷時，採用微波射頻耦合器耦合輸入信號，送入微波開關輸出端，2)通過調節微波射頻耦合器的耦合度，使微波開關在關斷時，輸出端輸出一定隔離度的信號，使多個微波開關的信號幅度相位一致。2、根據權利要求1所述的高幅度一致性和高相位一致性微波開關設計方法，其特徵在於所述微波射頻耦合器採用耦合度可以調節的微帶電路實現，設有調整機構。3、根據權利要求1所述的高幅度一致性和高相位一致性微波開關設計方法，其特徵在於微波射頻耦合器耦合的信號經一級PIN二極體開關送至微波開關輸出端，來實現信號導通與關斷，形成一個並聯於微波開關輸入輸出端的耦合信號支路，在微波開關關斷時，輸入信號通過耦合信號支路進入微波開關輸出端，在微波開關導通時，信號直接由微波開關輸入端輸入，輸出端輸出，此時耦合信號支路關斷。全文摘要本發明公開了一種高幅度一致性和高相位一致性微波開關設計方法，包括以下步驟1)在微波開關關斷時，採用微波射頻耦合器耦合輸入信號，送入微波開關輸出端，2)通過調節微波射頻耦合器的耦合度，使微波開關在關斷時，輸出端輸出一定隔離度的信號，使多個微波開關的信號幅度相位一致。本發明設計方法通過增加耦合信號支路，通過調整耦合信號支路的耦合度，使多個微波開關幅度、相位一致性達到特殊要求，適用於特殊的應用環境，而不會降低性能。文檔編號H01P1/15GK101527376SQ20091007409公開日2009年9月9日申請日期2009年4月7日優先權日2009年4月7日發明者楊樹春,沈育蓉,龍王,趙元英申請人:中國電子科技集團公司第十三研究所