一种基于MMIC技术的S波段GaAs单刀单掷开关

微带线中传输的模式是由TE模和TM模组成的混合模式，是具有色散性质的模式并且模式特性和TEM模相差很小，即为准FEM模。对于微带线的特性阻抗，已经有很多相当成熟的计算方法。本文给出一种常用的计算公式。
其中εr是PCB板材质的介电常数。此公式必须在0．1(W／H)2．0及1(εr)15的情况才能应用。在本文PCB板的设计过程中，导体与接地板的间距H为0．508 mm，板材介电常数εr为3．38。T和H相比可以忽略，当W=1．1 mm时，求得Z=49．251，很好地达到了匹配要求。在实际电路板中，由于多方面因素的影响，射频信号传输线的实际特性阻抗与计算值有所偏差，应加以适当的修正。

4 具体制作工艺
4．1 印制基板的选择
印制电路基板是电子元器件导电图形连接的结构件，对电路设计的电性能，热性能，机械强度和可靠性起着重要的作用。根据以上特点，综合考虑我们选用了板厚为0．508 mm，敷铜箔厚为17／μm，介电常数为3．38的罗杰斯RO4003C板材，其性能满足作为表面安装要求，并用导电胶将微带电路板和腔体粘接在一起，并使背面良好的接地。
4．2 驱动电路的设计
本文涉及的开关属于串联／并联FET的SPST形式，故开关通断的控制脚有2个(A、B)，控制高电平为-5 V，低电平为0。当A输入高电平而B输入低电平时，开关处于“ON”状态，反之则处于“OFF”状态。其对应的驱动电路如图2所示。

其中负的逻辑电平由+5 V电平通过转换芯片MAX660来实现，采用负压驱动的理由是相比较于正压控制的砷化镓开关，开关的响应速度大大提高。TTL器件采用74HCT04，信号控制端接入一个稳定电压为5．1 V的稳压管。该驱动电路实现了两控制引脚输入电平的反相。
4．3 结构设计
结构设计是整机设计的一个难点，结构设计不但影响整机的成本和可靠性，对整机设备的技术指标也有很大的影响，采用SMA插座作为射频信号端口，通过侧面开槽微带搭焊引出，供电则采用穿芯电容搭焊引出，开关的腔体和整机采用一体化设计。
4．4 测试结果
通过以上工艺制造的开关，通过整机实际测量，频率2～4 GHz时隔离度达到48dB插入损耗不大于1．7dB。当控制信号脉宽为50ns，输入信号频率为3．1GHz时，输出波形如图3所示。其上升沿为4ns，下降沿为2．4ns。

5 结语
本文基于MMIC技术和微带线特性阻抗理论设计出一种SPST射频开关，该开关模块在使用过程中，工作稳定，性能良好，符合测试系统的要求，有极高的实用价值。