p>
ВЧ і СВЧ ключі повинні виконувати вимоги не тільки по частоті, але і по комутованій потужності. Наприклад, ключі на кремнієвих ПТ мають відмінну комутованої потужністю на низьких частотах, а при підвищенні частоти цей параметр різко погіршується. Ключі на GaAs-польових транзисторах з МОП структурою затвора (MOSFET) і регульованих резистивних діодах (PIN) працюють досить добре на високих частотах, але тільки при невеликих амплітудах сигналу. Отже, при роботі на частоті більше декількох ГГц твердотільні ключі мають великі вносяться втрати (порядку 1 ... 2дБ) і поганий коефіцієнт розв'язки (- 20. ..25дБ).
Вибір ключа сильно залежить від рівня сигналу і необхідної швидкодії. І механічні, і електронні ключі мають як свої переваги, так і свої недоліки. В якості перемикаючих пристроїв в ВЧ і СВЧ микросистемах найчастіше використовуються твердотільні напівпровідникові ключі. Це пов'язано з їх технологічною сумісністю і низькою вартістю виготовлення.
. 1 Механічні високочастотні перемикачі
Електромеханічні перемикачі широко використовуються в системах, що працюють в різних частотних діапазонах радіо і телевізійного мовлення, для передачі сигналів високої потужності. Такі пристрої, як правило, забезпечуються або хвилеводом, ліб?? портом з коаксіальними висновками.
Ряд фірм (microlab.rxr, mcibroadcast, elmika, walmba, dowkey-com, astswitcli, macom/products) пропонують електромеханічні ВЧ і СВЧ ключі, що володіють різними характеристиками і працюють в різних частотних діапазонах, з рівнем потужності від кВт до МВт.
Під механічним перемиканням мається на увазі розрив/з'єднання лінії передач або електричних проводів за допомогою електромагнітного реле, керованого спеціальним сигналом. Існують механічні ключі з різною схемою включення/відключення.
Типовий електромеханічний ключ підвищеної надійності складається з електромагніту для впливу на якір і пружини, що повертає його у вихідне положення. Такий ключ завжди знаходиться в нормальному положенні (нормально замкнутому або нормально розімкнутому) до тих пір, поки через котушку не потече струм, який викликає його спрацьовування. Ключ повернеться у вихідне положення, як тільки котушка буде знеструмлена. Такі перемикаючі пристрої знаходять своє застосування в системах, де можливі перебої в лінії електроживлення.
У багатьох системах у разі знаходження ключа у відключеному стані (електрична лінія розірвана) не існує альтернативного шляху для поширення ВЧ сигналу. Для запобігання переотражения ВЧ сигналу назад до джерела в схему вводяться спеціальні пристрої, наприклад, циркулятори, перенаправляють енергію ВЧ сигналу по штучно створеному шляху. Для поглинання потужності ВЧ сигналу під час розриву електричного ланцюга до висновків ключа приєднуються внутрішні навантажувальні елементи, як правило, 50-ти омні резистори.
. 2 Високочастотні перемикачі на основі PIN-діодів
Як зазначалося вище, електромеханічні ключі володіють поганим швидкодією. У випадках, де швидкодія більш важливо, ніж потужність комутації використовують твердотільні перемикачі. Швидкодія електронних ключів на порядок вище, ніж у механічних. Більше того, габарити електронних перемикачів набагато менше розмірів механічних ключів, що працюють на тих же частотах. В електронних ключах в якості перемикаючих елементів використовуються напівпровідникові компоненти: або діоди, або польові транзистори. Найбільш поширеними переключающими елементами є PIN діоди, які можуть підключатися або паралельно, або послідовно, або у вигляді послідовно-паралельної комбінації.
Напівпровідникові пристрої, до яких відносяться і PIN діоди, будуються на основі керованого напівпровідникового переходу. Цей перехід може бути включений або відключений за допомогою відповідного напруги зсуву. PIN діод при прямому зсуві виконує роль низкоомного резистора, а при зворотному зміщенні перетворюється в конденсатор з низьким рівнем втрат. Таким чином, змінюючи напругу зміщення, можна використовувати PIN діод в якості ВЧ перемикає пристрої, або для направлення сигналу по необхідному шляху, або для підключення сигналу до відповідного виходу. Такий простий комутаційний механізм використовується в багатьох ВЧ схемах і додатках. PIN діоди часто застосовуються при побудові ВЧ ключів і фазовращателей. Вони також використовуються в фазоуправляемих антенних решітках.
PIN діоди схожі на звичайні р-п діоди, але на відміну від них володіють малою ємністю переходу, що пояснюється більшою шириною збідненої зони. Чим нижче ємність, тим вище імпеданс діода при зворотному зміщенні і тим вище коефіцієнт розв'язки у вимкненому стані.
Залежно від технології виготовлення та структ...
