一種新型利用pindiodes的4輸入2輸出射頻開關的設計

1 引言

通常RF系統中有許多輸入輸出端口，用多端口網絡分析儀分析散射特性價格昂貴，一般采用開關對多輸入多輸出的信號進行切換，然后用比較簡單的二端口網絡分析儀進行分析測量。

在核磁共振MR系統中，一般接收系統的通道數小于天線線圈數，所以多路線圈也要應用開關進行切換選擇。

目前大多采用現成的開關器件實現切換功能。但是大多數的開關器件可靠性低、易損壞、供電線路復雜。例如SW-437器件雖然可以完成簡單的開關功能，但是它對防靜電要求非常高，一般的實驗室和生產車間很難達到器件的要求，所以在實際應用中不方便，容易損壞。本文設計了一種新型的應用pin diodes的射頻開關轉換電路，實現4路RF輸入信號選擇其中任意2路RF信號輸出功能。

2 電路設計

利用直流信號控制pin diodes二極管的通斷，輸入射頻信號通過導通的二極管輸出；改變控制邏輯，從而控制輸入射頻信號的輸出。設計步驟如下：

1)根據設計要求設計直流控制電路

本電路二極管采用Infineon公司的BA592，導通的最佳性能電流是5 mA。所以滿足二極管的要求在設計中加人的控制電壓是10 V，回路電阻R7，R8、R11、R12的大小均為10 kΩ。

2)根據散射特性的要求設計交流信號電路

電路工作的中心頻率為63.6 MHz，屬于高頻段，因此要保證輸入輸出端口的匹配。即一路射頻信號輸出的時候，另外一路信號應該接50 Ω電阻匹配。由于本電路既有直流信號又有交流信號，因此把二者分開，使其互不影響非常重要。根據頻率的要求選用10 nF的耦合電容，交流信號短路，而直流信號斷路；而選用18μH的耦合電感，對于交流信號斷路，而直流信號短路。

3)電路基本模塊及其模塊的設計之間的連接

圖1和圖2是電路的基本模塊。圖1是2輸入2輸出模塊(2×2)：在CTRL3、CTRL4之間加入10 V的直流電壓，即在CTRL3加10 V電壓，CTRL4加0 V電壓時，二極管D6、D9導通。這時候輸入信號input1通過二極管D9輸出，輸入信號input2通過二極管D6輸出。當控制信號反向，即在CTRL4加10 V電壓，而CTRL3加0 V電壓時，二極管D5、D10導通，輸入信號input1通過二極管D5輸出，輸人信號input2通過二極管D10輸出。從而達到兩路輸人信號同時輸出，而且可以通過控制信號的邏輯轉換改變輸入信號輸出方向的目的。