寬帶小型化高隔離度SPDT開關的研制

摘要：微波開關是微波控制電路中的基本部件，是實現在各種惡劣環境和特定的空間內將微波信號進行切換的特定功能元件，它在雷達、電子對抗、微波通信、衛星通信以及微波測量等方面有著廣泛的應用。在此通過合理的電路布局和結構設計，結合微組裝工藝，實現了在3～12 GHz范圍內，插入損耗小于3．2 dB，隔離度大于70 dB，整體尺寸小于20 mm×15 mm×10 mm的一種寬帶小型化SPDT開關。
關鍵詞：SPDT開關；寬蒂；小型化；高隔離度；微組裝

0 引言
現代戰爭中電子系統的地位與日俱增，現代雷達、現代通信、制導武器和電子對抗等系統對微波控制電路的性能指標提出了愈來愈高的要求，主要表現在：信號頻段的不斷上升、占用帶寬的不斷擴大、電路體積的不斷縮小、關斷時隔離度的不斷提高等，因此研究一種低插損、寬頻帶、高隔離度、小型化的微波開關已顯得至關重要。

1 工作原理
最簡單的PIN二極管單刀雙擲開關，其基本電路連接主要有并聯型、串聯型、串并聯型3種，如圖1所示。它們分別由2個并聯、2個串聯型或者2個并聯加2個串聯型單刀單擲開關并接構成。在并聯型開關中，2個PIN二極管D1和D2分別并接于離分支接頭點1／4波長處。如果D1處正向導通，D2處于反向截至狀態，則通道A無功率通過。因為從接頭參考面向通道A看過，輸入阻抗為無限大。而B通道D2處近似開路，故不影響功率通過。這時，輸入的微波信號全部從B通道輸出，反之，當D1截至，D2導通時，輸入信號全部從A通道輸出。顯然，在串聯型開關中，當D1導通，D2截至時，通道A為導通通道而B為斷開通道；當D1截至，D2導通時，通道B為導通通道而A為斷開通道。在串并聯型開關中，當二極管D1、D4正向，D2、D3反向時，信號和通道A接通，相反時和通道B接通。由于有串并聯二極管共同起作用，故指標較高。由此可見，只要控制PIN二極管的工作狀態，就能使信號在2條不同的通道中換接，實現單刀雙擲的功能，且由于單管開關的隔離度和帶寬比較小，若要取得更高的隔離度和更寬的頻帶，就需采用多管級聯，組成陣列式開關。

2 設計方案
2．1 關鍵技術指標
關鍵技術指標有：工作頻率為3～12 GHz；插入損耗≤3．5 dB；輸入輸出駐波比≤2；隔離度≥70 dB；幅度一致性≤1．0 dB；供電電壓±5 V。