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射频开关设计理论、方法与技术-之1-射频开关应用背景与主要技术指标

发布时间:2023-04-10作者来源:金航标浏览:1492


 射频开关是射频收发器前端的一个重要功能模块,其主要功能包括收发信道的切换选择、信号调制以及构建各种类型控制电路,诸如移相器、衰减器等。常用的收发(Transmit/Receive, T/R)开关通常由传输分支和接收分支组成。沿着接收支路,接收到的射频信号将通过带通滤波器(Bandpass Filter, BPF),然后通过T/R开关切换到低噪声放大器(LNA);而在传输分支中,传输的射频信号将由功率放大器(Power Amplifier, PA)放大,然后由T/R开关切换到天线。特别是,在任何基于时分双工(Time-Division Duplexing, TDD)的无线电前端中都可以找到T/R开关,它将无线电发射机(Transmitter, Tx)和接收机(Receiver, Rx)交替连接到共用天线。TDD无线电系统固有地提供了频分双工(Frequency-Division Duplexing, FDD)无线电系统无法提供的许多优点和灵活性。这些优点包括信道互易性(Channel Reciprocity)、动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Allocation)和更高的频率分集(Frequency Diversity)。

  射频开关可以使用机械开关或固态开关实现。机械开关可以制作成波导或同轴线形式,且能操纵高功率,但很笨重且速度较慢。与机械开关相比,固态(Solid-State)开关具有以下优点:更快的开关速度或更短的开关时间,更高的可靠性以及更紧凑的尺寸,因此更容易在大规模集成/制造中使用。微纳加工(Micromachining)提供了如射频微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical SystemMEMS)等新技术以实现射频开关,但集成和可靠性挑战阻碍了这些解决方案的采用。固态开关可以使用PINPositive Intrinsic Negative)二极管、MESFETMetal-Semiconductor Field Effect Transistor/高电迁移率晶体管(High Electro-Mobility Transistors, HEMT)、CMOSComplementary Metal Oxide Semiconductor)晶体管等固态器件实现。

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