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射頻開關設計理論、方法與技術-之1-射頻開關應用背景與主要技術指標

發布時間:2023-04-10作者來源:金航標瀏覽:1901


 射頻開關是射頻收發器前端的一個重要功能模塊,其主要功能包括收發信道的切換選擇、信號調制以及構建各種類型控制電路,諸如移相器、衰減器等。常用的收發(Transmit/Receive, T/R)開關通常由傳輸分支和接收分支組成。沿著接收支路,接收到的射頻信號將通過帶通濾波器(Bandpass Filter, BPF),然后通過T/R開關切換到低噪聲放大器(LNA);而在傳輸分支中,傳輸的射頻信號將由功率放大器(Power Amplifier, PA)放大,然后由T/R開關切換到天線。特別是,在任何基于時分雙工(Time-Division Duplexing, TDD)的無線電前端中都可以找到T/R開關,它將無線電發射機(Transmitter, Tx)和接收機(Receiver, Rx)交替連接到共用天線。TDD無線電系統固有地提供了頻分雙工(Frequency-Division Duplexing, FDD)無線電系統無法提供的許多優點和靈活性。這些優點包括信道互易性(Channel Reciprocity)、動態帶寬分配(Dynamic Bandwidth Allocation)和更高的頻率分集(Frequency Diversity)。

  射頻開關可以使用機械開關或固態開關實現。機械開關可以制作成波導或同軸線形式,且能操縱高功率,但很笨重且速度較慢。與機械開關相比,固態(Solid-State)開關具有以下優點:更快的開關速度或更短的開關時間,更高的可靠性以及更緊湊的尺寸,因此更容易在大規模集成/制造中使用。微納加工(Micromachining)提供了如射頻微電子機械系統(Micro-Electro-Mechanical SystemMEMS)等新技術以實現射頻開關,但集成和可靠性挑戰阻礙了這些解決方案的采用。固態開關可以使用PINPositive Intrinsic Negative)二極管、MESFETMetal-Semiconductor Field Effect Transistor/高電遷移率晶體管(High Electro-Mobility Transistors, HEMT)、CMOSComplementary Metal Oxide Semiconductor)晶體管等固態器件實現。

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