PIN射频开关与PIN限幅器基础知识

管D1处于正向状态，二极管D2处于反向状态，则通道1被短路，因而无功率通过，而通道2由于处于开路状态而不影响功率的通过。由于D1接在离分支点λ／4处，在D1短路时，反映到分支点为开路，因此不影响功率对通道2的传输。

1.4.3  多管阵列开关

当频率升高时，串联或并联一只PIN管的开关，其性能指标将恶化，因此，可采用多个二极管级联，以提高开关性能。多管阵列型开关是在均匀传输线上等间隔的并联(或串联)若干个PIN管而构成，根据微波网络理论可对阵列型开关进行分析。单管开关级联就可做成阵列式开关，因此阵列式开关的分析可归结为级联网络分析，可用传递矩阵相乘的方法求出阵列开关的衰减特性。

采用多管串联的电路形式，可加大该通道开关的功率容量：而采用多管并联的形式，则可提高该通道开关的隔离度。对于多管开关，隔离度高，频带宽是其优点，缺点是管子数多，插损大，调试困难。

1.4.4  S波段梳状线滤波器型PIN开关
 

梳状滤波器的结构示意图

这是由梳状滤波器和PIN管结合而形成的SPST开关，由于此种开关中的PIN管的结电容被纳入滤波器的谐振元中，PIN管的寄生参数获得了合理的利用，从而大大提高了开关的性能。因此它具有较宽的带宽、损耗小、隔离度高、结构紧凑、体积小、重量轻的特点。

如果用PIN管的C代替图l中的集中电容C5就可能形成微波PIN开关。当PIN管施加反向偏压时，PIN开关处于通过状态，这时输入的微波信号以确定的损耗通过PIN开关，此时有：。其中Ci为PIN管的结电容，Cp为管壳电容。当PIN管施加正向偏压时，根据其转换特性，这时梳状滤波器的各个谐振器完全变成一个个失谐结构。它们对输入的微波信号具有完全截止的特性。

1.5 管芯类型参数及掺杂

1.5.1 MA-COM公司的产品

M/A-COM Technology Solutions offers a comprehensive line of low capacitance, planar and mesa, silicon PIN diode chips which use ceramic glass and silicon nitride passivation technology. The Silicon PIN Chip series of devices cover a broad spectrum of performance requirements for control circuit applications. They are available in several choices of I-region lengths and have been optimally designed to minimize parametric trade offs when considering low capacitance, low series resistance, and high breakdown voltages. Their small size and low parasitics, make them an ideal choice for broadband, high frequency, micro-strip hybrid assemblies.

Notes:
1. Nominal carrier life time,TL , specified at IF = + 10mA , IREV = - 6mA.
2. Nominal reverse recovery time specified at IF = + 20mA , IREV = - 200mA.
3. VR ( Reverse Voltage ) is sourced and the resultant reverse leakage current, Ir, is measured to be <10μA. 

2  PIN限幅器

2.1  工作原理

PIN二极管偏置于0 V，当高功率射频信号通过时，在pin二极管中会形成这样一种现象：在射频信号的正半周内，微波大电流使载流子在p-和n+的边界注入，但当射频电压反向时，并非所有注入的载流子全部退回，而有一部分进入I区，经过几个周期后，在I区形成稳态分布，从而使I区由高阻变为低阻，射频信号达到较高衰减，只允许一小部分称之为"平顶泄露"的射频功率通过(即限幅)；而在达到稳态之前，pin管对射频信号的衰减很小，这部分称为"尖峰泄漏"。pin管的这种射频电导率调制现象可用于微波限幅器的制作，并有利于制作耐功率较大的微波限幅器。
 

2.2电路结构

为提高限幅器的功率容量，可以通过级联提高，如图2所示，通过限幅器二极管的级联和并联可以极大提高限幅器的功率容量。图2(a)中的，单级电路图可以通过图2(b)的电路形式提高限幅器的功率隔离度，通过图2(c)的形式，提高限幅器的功率容量。为了提高限幅器的功率容量，可增加级联和并联的限幅器二极管数量。通过耦合输入信号进行检波，检波信号对限幅二极管施加正电压，能有效提高限幅器的功率容量。

图3所示，电路图是两级限幅器，通过级数的增加可以提高限幅器的隔离度。第一级限幅器由耦合检波器和限幅器共同构成，当脉冲或连续波信号通过时，耦合检波器产生一个正的检波电压加到第一级限幅器的限幅二极管的正端，降低限幅二极管R，(二极管正向电阻)
加大对高功率微波信号的反射，降低施加到限幅二极管的受功率。

 
2.3 性能参数

为保护电路不受损伤且保障系统在低功率电平下对信号影