【CN110572143A】具有高线性度的单刀双掷SPDT开关和发送接收电路【专利】

单刀双掷模拟开关产品
佚名
【期刊名称】《今日电子》
【年(卷),期】2016(0)8
【摘要】这款开关解决方案的低导通电阻能够在音频信号路由时确保高完整性，因此非常适合用于手机、平板电脑和电子阅读器，以及个人音乐播放器、掌上游戏机、卫星导航和其他音频设备等广泛的先进消费电子产品。

【总页数】1页(P62-62)
【关键词】数字芯片;磁开关;霍尔效应;磁信号;电磁线圈;自检测;引脚数;彩色视频;赛普拉斯;动态电源管理
【正文语种】中文
【中图分类】TN624
【相关文献】
1.高精度双路单刀单掷模拟开关 [J],
2.新型双单刀双掷模拟开关NLAS5223 [J], 戴维德
3.双SPDT（单刀／双掷）、低压模拟信号开关 [J],
4.单刀双掷/四路单刀双掷模拟开关 [J],
5.双路单刀双掷／四路单刀双掷模拟开关 [J],
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什么是单⼑双掷开关（SPDT）SPDT（单⼑双掷）是⼀种特殊的开关结构。

与普通的SPST（单⼑单掷）开关不同，SPDT开
关控制两个设备的⼯作状态，这两个设备的⼯作状态相反。

例如，SPDT交换机连接到设备A和设备B，设备A将处于开启状态，如果SPDT交换机关闭，则设备B关闭;相反，如果SPDT开关打开，则设备A将处于关闭状态，设备B将打开。

因此，我们可以知道，⽆论SPDT开关处于什么状态，都只会打开⼀个设备。

SPDT开关结构的基础知识：
极点：极点是开关内的控制器。

我们通常使⽤单极，双极等来显⽰由开关控制的多少个独⽴电路。

投掷：投掷意味着将由杆控制的电路。

我们通常使⽤单掷，双掷等来显⽰⼀个电极将控制多少电路。

打开：如果杆与⼀个投掷断开，则此投掷的状态称为打开状态或打开状态。

关闭：如果杆连接到⼀个投掷，则该投掷的状态称为关闭状态或关闭。

NO（常开）：如果抛出电路默认断开（当极点不受外⼒作⽤时），该抛出电路称为常开电路（NO电路，N / O电路），并且开关将被称为常开开关（NO开关，N / O开关）。

NC（常闭）：如果抛出电路默认连接到极点（当极点不受外⼒作⽤时），该抛出电路称为常闭电路（NC电路，N / C电路），并且开关将被称为常闭开关（NC开关，N / C开关）。

第1篇一、实验目的1. 理解单刀双掷开关（SPDT）的工作原理。

2. 掌握单刀双掷开关在电路中的应用。

3. 通过实验验证单刀双掷开关在不同电路状态下的功能。

二、实验原理单刀双掷开关（SPDT）是一种电子开关，具有一个公共端和两个可选择的连接端。

当开关处于不同位置时，公共端可以分别与两个连接端之一连接，从而实现电路的切换。

SPDT开关广泛应用于音频、视频、通信等领域。

三、实验器材1. 单刀双掷开关（SPDT）1个2. 欧姆表1个3. 直流稳压电源1个4. 电阻1kΩ、10kΩ、100kΩ各1个5. 电容0.1μF、1μF各1个6. 电路板1块7. 连接线若干四、实验步骤1. 搭建实验电路：将电阻、电容、直流稳压电源和单刀双掷开关按照图1所示连接。

2. 检查电路：使用欧姆表测量电路各部分的电阻值，确保电路连接正确。

3. 电路状态1：将单刀双掷开关的公共端与10kΩ电阻连接，另一端连接到直流稳压电源的正极。

观察电路状态，记录电阻两端的电压值。

4. 电路状态2：将单刀双掷开关的公共端与1kΩ电阻连接，另一端连接到直流稳压电源的正极。

观察电路状态，记录电阻两端的电压值。

5. 电路状态3：将单刀双掷开关的公共端与0.1μF电容连接，另一端连接到直流稳压电源的正极。

观察电路状态，记录电容两端的电压值。

6. 重复步骤3-5，将公共端分别与10kΩ电阻、1kΩ电阻、100kΩ电阻和0.1μF 电容、1μF电容连接，观察并记录电路状态。

五、实验结果与分析1. 实验结果：（1）电路状态1：电阻两端的电压值为直流稳压电源的输出电压。

（2）电路状态2：电阻两端的电压值为直流稳压电源的输出电压。

（3）电路状态3：电容两端的电压值为直流稳压电源的输出电压。

2. 分析：（1）在电路状态1和2中，由于电阻的阻值较大，电流较小，因此电阻两端的电压值接近直流稳压电源的输出电压。

（2）在电路状态3中，由于电容的电容值较大，电流较小，因此电容两端的电压值接近直流稳压电源的输出电压。

127收稿日期:2019-07-30作者简介:袁琼琨(1984—),女,浙江衢州人,硕士,工程师,研究方向:微波电路设计与调试。

0 引言近年来,半导体功放技术和功率合成技术迅猛发展,雷达通讯系统的输出功率不断提高。

作为微波系统中的常用控制器件,开关所需承受的功率也不断提高。

大功率开关通常有3种结构:机械开关、铁氧体开关和PIN开关。

机械开关、铁氧体开关虽然承受功率较高,但其切换速度慢、使用寿命有限。

而PIN开关的优势在于开关次数不受限制,开关速度更快,因而在高速、高可靠的大功率微波系统中发挥了不可替代的作用[1-3]。

同时,随着超宽带通信的普及,无线通信系统对宽频带、大功率、低损耗PIN开关的需求越来越迫切[4-6]。

长期以来,以美国为首的西方国家形成联盟,对我国实行严格的禁运政策。

随着中美贸易战的加剧,进口电子元器件的供应更难以保障,加之在安全隐患、质量风险等方面的诸多问题,因此,实现关键元器件的自主可控,已然成为一项构筑国家信息安全、保卫国家独立外交能力的紧迫而艰巨的任务。

PIN开关的关键元器件是PIN 二极管,经过几十年的攻关,目前,国产管芯的门类已逐步齐全,大多数进口管芯都能找到国产化替代型号。

虽然部分国产型号管芯的性能参数较进口芯片还有差距,但可以从电路的整体设计上加以弥补,最终达到工程所需的性能指标。

本文在传统并联开关的公共端引入一种阻抗匹配网络,配合设计软件优化,大大改善了其带宽特性。

进一步分析了大功率开关的失效模式和失效机理,优化了开关的功率设计。

对比了国产元器件与进口元器件的主要参数,优选国产元器件,实现了宽带大功率单刀双掷开关的国产化设计。

1 电路分析与设计1.1 电路结构设计PIN开关中的核心元器件是PIN二极管[7],通常由硅或砷化镓材料制备,具有以直流低电流低电压控制大功率的特性。

PIN管的结构是在两层重参杂的P+和N+层中夹一层本征层I层。

PIN管的射频特性主要由I层载流子浓度确定。

DOI ：10．19392/j．cnki．1671-7341．201912003CMOS 高线性度非对称式SPDT 开关的设计王涛周明珠王博威杭州电子科技大学电子信息学院浙江杭州310018摘要：介绍了一种具有高线性度非对称式单刀双掷开关，本电路在传统对称式电路结构的基础上进行优化，对称式结构的其中一条支路上增加可变阻抗模块，这种非对称式结构可以满足开关在发射模式下对高功率处理容量的要求。

该非对称式工作在15GHz 时，在发射模式下，插入损耗为1．9dB ，隔离度为18dB ，输入1dB 压缩点为26dBm ，回波损耗S11、S22分别为-21dB 和-18dB ;在接收模式下，插入损耗为1．4dB ，隔离度为21dB ，输出1dB 压缩点为7．6dBm ，回波损耗S11、S22分别为-28dB 和-18dB 。

关键词：CMOS ;高功率增益;两路对称;功分器文献标识码：A 性能优良的信号收发系统对无线通信系统起着极其重要的作用。

收发系统中射频集成电路前端模块是研究的重点之一，开关则是该模块其中重要的组件之一。

开关属于控制元件，常常用于信号发射/接收（T /Ｒ）、收发链路切换、波段选择等场景，在每一个无线应用产品中，如智能电话、WLAN 、穿戴设备、WIMAX 等都离不开开关的使用。

收发开关在发射和接收这两个路径中扮演着一个桥梁的角色，有选择性的通过开关将发射机、接收机与天线连接，能够避免发射路径与接收路径的之间的信号干扰。

1对称式与非对称电路结构当开关工作在发射模式时，由于信号功率较大，则需要尽量减小接收支路受到大的电压摆幅影响，特别是在天线端口失配的情况下。

因此发射支路与接收支路的隔离度显得尤为重要。

［1］如图1所示，在对称式串并联SPDT 开关结构中，其隔离度主要通过关断M3和导通M4实现的，在低频时能获得不错的隔离度，但是在高频时电容阻抗降低而导致隔离度恶化。

如图1所示，对于非对称SPDT 开关而言其隔离度主要由可变阻抗模块决定，在实际电路中使用的是LC 谐振回路实现，通过并联晶体管的导通与关断控制LC 串联谐振和并联谐振的切换以实现阻抗变换，当ＲX 支路处于并联谐振时则与天线获得良好的匹配，ω=（LC ）0．5，其中ω为工作频率。

专利名称：一种用于射频收发切换的单刀双掷开关专利类型：发明专利
发明人：廖红梅,朱贤能
申请号：CN201711391949.9
申请日：20171221
公开号：CN107994918A
公开日：
20180504
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种用于射频收发切换的单刀双掷开关，属于雷达天线控制领域。

该开关电路包括两根微带线和一个开关管芯，其中第一微带线一端与天线连接，另一端与PA输出匹配端连接；第二微带线一端与天线连接，另一端同时与LNA输入匹配端和开关管芯Q4的漏极连接；开关管芯Q4的源极接地，漏极与源极之间并接有电感L，栅极为控制端。

本发明开关与传统的双路并接开关管芯到地、两路开关管芯导通状态互异的单刀双掷开关相比，简化了开关收发控制电压路数，去除了发射电路部分原有的控制开关以及与其连接的1/4波长微带线，简化了开关路径，使得发射信号传输路径缩短，减小了尺寸，也有效避免了发射功率回退的问题，同时也进一步减少了发射输出端的插损。

申请人：南京华讯方舟通信设备有限公司
地址：210029 江苏省南京市鼓楼区汉中门大街301号1002室
国籍：CN
代理机构：南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：柏尚春
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一种吸收式单刀单掷开关的设计
戴林华
【期刊名称】《通信电源技术》
【年(卷),期】2021(38)21
【摘要】讨论了一种利用PIN管特性设计的吸收式单刀单掷开关。

该开关采用串并联结构的设计方法,通过金丝压焊技术进行装配,同时设计了驱动电路,最终研制成了工作频率为0.6~3 GHz、插损小于2.5 dB、隔离度大于80 dB、电压驻波比小于1.5以及开关时间小于1μs的PIN管吸收式单刀单掷开关,并已经可以在微波系统中广泛应用。

【总页数】3页(P51-53)
【作者】戴林华
【作者单位】上海华湘计算机通讯工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN9
【相关文献】
1.一种基于MMIC技术的S波段GaAs单刀单掷开关
2.嵌入吸收式单刀八掷开关电路
3.一种宽带大功率单刀双掷开关的国产化设计分析
4.一种单端匹配式PIN单刀单掷功率开关芯片
5.91～98GHz集成单刀单掷开关设计
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