RF开关：麻雀虽小，业绩优良的电路元件

RF开关被用来从多个可用的来源中选择所需的信号，或者将一条信号到所希望的信道，在诸如分集式天线系统，雷达，以及测试和测量设置。开关（有时称为继电器）在使用的机电（EM）设计类似于非RF开关建立，但这些现已所取代开关集成电路，除了在更高功率的应用中，集成电路是不够的，以及一些非常特殊情况下，或在交换机需要多极（触点）。也有基于MEMS技术的射频开关，从而复制机电设计，但使用的IC制造技术。本文重点介绍基于IC的固态开关，它以一个SPDT（单刀/双掷）结构（图1），通常建有FET和PIN二极管作为其核心开关元件。

图1：一个单刀双掷射频开关概念简单，具有控制信号，使开关，发送输入到任意两个可能输出中的一个。 （Skyworks的解的提供），这些是其限定RF开关性能的许多参数，并且最必须的特征在于相对于电源电压，温度，频率，功率电平，以及其他因素。有些是在给定的应用特别重要，而其他人可能不一样重要。注意，大多数的RF开关被设计为50Ω的操作，但一些被设计用于有线电视75Ω标准。鉴于高频率，在这些开关的工作，许多供应商现在提供的S参数和史密斯圆图作为配件为他们的数据表规格（背景中的技术展区文章"史密斯圆图：一个"古老"的图形化工具在RF设计依然重要"），以帮助工程师确定总体信号路径性能，匹配元件的阻抗的损失降到最低，并模拟系统的性能。其中工程师必须检查的第一个参数是开关的频率覆盖范围。例如，一个交换机的性能可能完全从1至5千兆赫，或3至10千兆赫，或指定只是在有限的频带，如2.4GHz的无线网络连接的频带（虽然开关将工作在较小的，而不是保证的的范围外的程度）。由于底层的半导体物理的基础上，PIN二极管射频开关往往具有较低的频率性能的降低，而基于FET器件最低可以非常低的频率，甚至直流。功率处理是下一个关键因素。但是，它不只是交换机可以多少功率处理失败过，但如何执行它在不同的功率电平。今天的复杂的调制方案和较高的平均到最大信号功率的比率意味着开关必须提供充分的性能在线性，相邻信道泄漏比（ACLR），失真，第三阶互调产物（IP3），以及在带误差矢量幅度（EVM）在感兴趣的功率电平。开关速度，这是不相关的频率范围内，也就是在某些应用中很重要的。虽然定义厂商各不相同，对导通时间的最常见的定义是时间开关RF输出开关"位置"开始后的变化，以达到90％的终值;关断时间是时间减少到最终值的10％。 IC开关具有微秒甚至纳秒级的导通/截止时间（比较EM开关，这是在毫秒范围内）。密切相关的开关速度，并且在许多应用更重要，是稳定时间，当RF输出稳定到小于0.1 dB或最终值的偶数0.05 dB的，因为该电路不能在信号采取行动，直到它已经到达非常接近到了最后，正确的阀门在许多应用中。插入损耗限定在信号通路中的衰减。所有集成电路开关诱导信号他们路由在一些损失，由于在沟道电阻，除了他们的导通电阻的负载阻抗和相关联的信号的反射，并通过泄漏内部电容。插入损耗是通常在0.5和2分贝，供应商可以根据内部电阻和电容，以尽量减少在规定的工作频带内的损耗，以降低插入损耗的该带外的成本。隔离规范定义了开关的RF信号到断开（或脱离）的传输抛出。再次，开关设计师可以设计的拓扑结构杠杆器件物理，哪些收益权衡隔离在不同的频率。因此，一个宽带交换机可以具有80分离或甚至90 dB的在较低的频率，但只有30?40分贝更高的频率。视频馈通表征其出现在开关输出当开关信号的变化的路径，即使有当时没有信号电压瞬变。它是在高增益放大器的AGC（自动增益控制），它的目的是有意降低其增益响应于增加的信号电平设计的重要。驱动和功耗指示什么样的和多少电子信号需要管理的开关控制线，以及多少功率开关本身 - 作为有源器件，不同于直流开关 - ，即使它并没有改变它的路由路径。 （请注意，电磁开关具有相对高的功率需求进行切换时，但是零耗散一旦接通，因为它们是无源器件。）所有开关有可靠性问题。由于没有移动部件，IC开关可以操作"无限期"（亿万周期），如果他们的额定值范围内使用，而一个电磁开关可以只有几百万次指定的设备。升高的温带和热循环，但是，可以降低IC开关的使用寿命，并且开关可通过过量施加的功率或ESD事件损坏。最后，还有一个开关端接配置。射频开关被设计为是反射打开或反射短（有时称为吸收性）设备。反射开开关并没有有关的开放连接的分路路径到系统接地，因此减小了未使用的端口上的负载。与此相反，在反射短路开关的配置有50Ω终端路径（