射频开关基础知识详细讲解

一，射频开关的性能参数

射频和微波开关可在传输路径内发送信号。此类开关的功能可由四个基本电气参数加以表征。虽然多个参数与射频和微波开关的性能相关，然而以下四个由于其相互间较强的相关性而被视为至关重要的参数：隔离度，插入损耗，开关时间，功率处理能力。

隔离度
隔离度即电路输入端和输出端之间的衰减度，是衡量开关截止有效性的指标。

插入损耗
插入损耗也称传输损耗，为开关处于导通状态下时损耗的总功率。由于插入损耗可直接导致系统噪声系数的增大，因此对于设计者而言，插入损耗是为关键的参数。

开关时间
开关时间是指开关从“导通”状态转变为“截止”状态以及从“截止”状态转变为“导通”状态所需要的时间。该时间上可达高功率开关的数微秒级，下可至低功率高速开关的数纳秒级。开关时间的常见定义为自输入控制电压达到其50%至终射频输出功率达到其90%所需的时间。

功率处理能力
功率处理能力定义为开关在不发生任何永久性电气性能劣化的前提下所能承受的射频输入功率。

二，开关分类详解（机电式继电器开关与固态射频开关的区别）

射频和微波开关可分为机电式继电器开关以及固态射频开关两大类。这些开关可设计为多种不同构型——从单刀单掷到可将单个输入转换成16种不同输出状态的单刀十六掷，或更多掷的构型。切换开关为一种双刀双掷构型的开关。此类开关具有四个端口以及两种可能的开关状态，从而可将负载在两个源之间切换。

机电式继电器开关

机电式继电器开关的插入损耗较低（《0.1dB），隔离度较高（》85dB），且可以毫秒级的速度切换信号。此类开关的主要优点在于，其可在直流~毫米波（》50 GHz）频率范围内工作，而且对静电放电不敏感。此外，机电式继电器开关可处理较高的功率水平（达数千瓦的峰值功率）且不发生视频泄漏。

固态射频开关

相比之下，由于固态射频开关的电路装配较为平坦且不包含较大的元器件，因此其封装厚度较小且物理尺寸通常小于机电式开关。固态射频开关使用的开关元件为高速硅PIN二极管或场效应晶体管（FET），或者为集成硅或FET单片微波集成电路。这些开关元件与电容器，电感器和电阻器等其他芯片组件分立集成于同一电路板上。
使用PIN二极管电路的开关产品具有更高的功率处理能力，而FET类型的开关产品通常具有更快的开关速度。当然，由于固态开关不包含活动部件，因此其使用寿命是无限的。此外，固态开关的隔离度较高（>60~80dB），开关速度极快（<100纳秒），电路的耐冲击/振动性较好。
固态射频开关的其他值得注意的性能包括其插入损耗。固态射频开关在插入损耗方面劣于机电式开关。此外，固态射频开关在低频应用中具有局限性。这是因为其工作频率下限只能到千赫级，而非直流。这一局限源于其所使用半导体二极管固有的载流子寿命特性。