微波控制电路-(1.微波开关).ppt

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1、微波电子线路第七章第七章 微波控制电路微波控制电路 微波电子线路l第七章第七章 微波控制电路微波控制电路 微波控制电路是指那些用来控制微波信号的传输路径、大小和相位的电路.近几年来,随着相控阵雷达、移动通信、卫星通信以及微波测量技术等方面的发展,微波控制电路的应用日益广泛且越来越多受到人们的重视.至今已出现了大量各种类型的微波控制电路和芯片.例如;微波开关、数字相移器、电调衰减器、微波调制器、以及微波限幅器等等,在微波技术的许多领域中起着很重要的作用。微波电子线路 微波控制电路的各种控制功能是通过控制元件来实现的.目前可采用的控制元件,主要是微波半导体器件和微波铁氧体器件.由于微波半导体器件具

2、有控制功率小、控制速度快和体积小、重量轻等优点因此它比铁氧体器件应用的更广泛.作为微波半导体控制器件主要有PIN二极管、变容二极管和肖特基二极管.但是,由于PIN二极管具有可控功率大、损耗小以及在正反偏置下能得到近似短路和近似开路的特性,所以几乎在大多数的控制电路中都采用PIN管.微波电子线路 各种类型的PIN管控制电路,就其本质来讲,都是利用PIN管的阻抗变化特性故我们先讨论PIN管的特性再讨论微波开关、微波相移器等几种常见的微波控制电路.(一)PIN二极管 微波电子线路 PIN PIN二极管的结构如上图所示二极管的结构如上图所示.两边分别为重掺杂的两边分别为重掺杂的 型和型和 型半导体中间

3、夹一层电阻率很高的本征半导体型半导体中间夹一层电阻率很高的本征半导体I I层层,故称为故称为PINPIN二极管二极管.中间层不可能做成理想的本征半导体中间层不可能做成理想的本征半导体,所以真正的所以真正的I I层是不存在的层是不存在的,它多少含有少量杂质它多少含有少量杂质(其电阻其电阻率典型值约为率典型值约为10001000欧姆厘米欧姆厘米).).若含有若含有P P型杂质则称为型杂质则称为 层层,PIN,PIN可以称为可以称为P NP N管管.如若含有如若含有N N型杂质则称为型杂质则称为 层层,PIN,PIN管管可以称为可以称为P NP N管管.PIN PIN二极管的等效电路如下图所示二极管

4、的等效电路如下图所示,图图(a)(a)是在正向偏置是在正向偏置时的等效电路时的等效电路,我们可以把此等效电路简化为一个电阻我们可以把此等效电路简化为一个电阻 ,此电阻随着偏置电流而变化此电阻随着偏置电流而变化,偏置电流小则等效电阻大偏置电流小则等效电阻大,偏偏置电流大则置电流大则等效电阻小等效电阻小,在完全导通时等效电阻很小在完全导通时等效电阻很小(小于小于1 1欧姆欧姆),),我们可以认为等效电阻为零我们可以认为等效电阻为零.微波电子线路 图图(a)(a)图图(b)(b)图图(b)(b)是在反向偏置时的等效电路是在反向偏置时的等效电路,我们可以把此等效电我们可以把此等效电路简化为一个电阻路简

5、化为一个电阻 ,和电容的串联和电容的串联,此电阻随着偏置电流此电阻随着偏置电流而变化而变化,当反向饱和电流很小时等效电阻大当反向饱和电流很小时等效电阻大,在完全截止在完全截止时等效电阻很大时等效电阻很大(大于大于10001000欧姆欧姆),),我们可以认为等效电阻我们可以认为等效电阻为无限大为无限大.微波电子线路 PIN二极管的主要参数;1 结电容或总电容 2 正向电阻 3 反向电阻 4 击穿电压 5 封装电容 6 引线电感 7 截至频率,微波电子线路(二)PIN开关 1、单刀单掷开关；（并联型）微波电子线路 2、单刀单掷开关；（串联型）微波电子线路微波电子线路 3、单刀单掷开关电抗补偿技术；

6、对串、并联开关的插损和隔离公式的研究表明，开关电路的性能受器件电抗或电纳的限制，因此器件电抗的补偿提供了改善开关性能的可能。我们考虑并联开关的插入损耗。开关在高阻的状态下，PIN 二极管都可以用一个高阻和一个小电容的并联组合来等效，高阻状态下的总导纳可以用一个与电容并联的幅度相等的感性电纳来降低，形成并联谐振，来降低插入损耗。其隔离度也可以由在低阻状态下的开关器件的感抗，串接一个外加合适的电容进行补偿而获得改善。微波电子线路4、单刀双掷开关改善插入损耗或隔离度同样可以采用电抗补偿电路。微波电子线路 微波电子线路5、串、并联开关结构；微波电子线路宽带串、并联开关结构；微波电子线路微波电子线路举例单刀双掷开关结构；微波电子线路微波电子线路 微波电子线路 微波电子线路