Введення
ВЧ ключі є найпоширенішими компонентами ВЧ мікросистем. Ключі та реле - прості, але важливі елементи всіх автоматизованих систем. Вони використовуються в інтерфейсах між мікросистемами та іншими пристроями і служать для автоматичного перемикання сигналів, що збільшує гнучкість і розширюваність всієї системи в цілому.
Наприклад, застосування ключів для організації двох режимів роботи: тестового та вимірювального, дозволяє зменшити кількість елементів системи, і, отже, спростити сам пристрій тестування.
Ключ - це пристрій, що дозволяє замикати і розмикати електричний ланцюг.
Всім ховаю відомо, що струми і напруги в електричному ланцюзі підкоряються законам Кірхгофа, які звучать наступним чином:
1. У будь-якому замкнутому контурі сума добутків сил струмів на опору відповідних ділянок цього контуру дорівнює сумі доданих до неї е.р.с;
2. Сума сил струмів, що сходяться в одному вузлі, дорівнює нулю.
Ці закони повинні виконуватися в будь-яких блоках системи і не порушуватися навіть при розмиканні ланцюга. Іншими словами, якщо в ланцюзі перестав текти електричний струм, зазначені закони все одно повинні продовжувати виконуватися. При виконанні операції по розмиканню ланцюга завжди виникають перехідні процеси перемикання, і чим вище частота, тим складніше стає їх аналіз. При роботі з ВЧ сигналами ключі можуть вносити в схему додаткові ємність і опір по сигнальним лініях і колами заземлення, а також встановлювати перехресні зв'язки. Оскільки ключі часто є механічними пристроями, вони мають обмежений термін служби і схильні до поломок. Кінцевий час перемикання є серйозною перешкодою для використання ключів в багатьох ВЧ пристроях. Залежно від типу ключа цей час знаходиться в діапазоні від мілісекунд до сотень наносекунд.
Малюнок 1 - Застосування ВЧ ключів.
На малюнку 1 представлені варіанти застосування ВЧ ключів. На малюнку 1 а ключ може використовуватися для підключення антени то до приймача, то до передавача сигналів. При цифрової модуляції в системах зв'язку малюнок 1 б ключ виконує роботу дозволяючого пристрою, який може або пропускати або зупиняти сигнал. На малюнку 1 в показана схема широкосмугового генератора сигналів. Варіант використання ключів для вибору каналів широкосмугового приймача представлений на малюнку 1 г. Для організації організації одночасного моніторингу показань вимірювача потужності і спектрального аналізатора підходить схема на малюнок 1 д. Застосування ключів в радарної системі показано на малюнку 1 е.
ВЧ ключі - це не просто послідовне або паралельне з'єднання діодів або монолітних ВЧ інтегральних схем, це об'єднуюча частина будь ВЧ системи. Відповідний вибір ВЧ ключів допомагає піти від роботи в граничних режимах і забезпечити виконання поставлених завдань. При акуратному підборі характеристик переключення можна реалізувати ВЧ ключі, відповідні практично будь-яких додатків.
1. Параметри перемикання
Електрична енергія передається через провідники, такі як проводи та шини, а процесом передачі можна управляти за допомогою реле і ключів. Основними елементами будь електричного кола є: джерело електричної енергії, навантаження або підключені пристрої і замкнутий контур для забезпечення протікання струму. Якщо будь-який з цих елементів відсутній, струму в ланцюзі не буде, і, отже, електрична енергія від джерела не дійде до підключених пристроїв. При розробці ВЧ ключів істотними є наступні параметри:
тривалість перехідних процесів,
час перемикання,
перехідні процеси при комутації,
потужність комутації ВЧ сигналу,
узгодження вхідних/вихідних ланцюгів,
- ширина смуги пропускання,
вносяться втрати,
розв'язка входу від виходу,
послідовний опір,
напруга спрацьовування,
термін служби,
резонансна частота,
перехресні наведення і рівень спотворень,
узгодження по амплітуді і фазі.
Тривалість перехідних процесів залежить від швидкості зміни стану ключа. Для операції включення вона визначається як час наростання вихідної ВЧ сигналу з 10% до 90% від його значення, а для операції вимикання - як час спаду вихідного сигналу з рівня 90% до рівня 10%. Іншими словами, тривалість перехідних процесів - це час, необхідний для зміни вихідної напруги на 1 дБ від стану спрацьовування. Для простого механічного ключа цей час визначається від ...
