一种基于MMIC技术的S波段GaAs单刀单掷开关

时间:2012-03-09来源:网络

其中εr是PCB板材质的介电常数。此公式必须在0.1(W/H)2.0及1(εr)15的情况才能应用。在本文PCB板的设计过程中,导体与接地板的间距H为0.508 mm,板材介电常数εr为3.38。T和H相比可以忽略,当W=1.1 mm时,求得Z=49.251,很好地达到了匹配要求。在实际电路板中,由于多方面因素的影响,射频信号传输线的实际特性阻抗与计算值有所偏差,应加以适当的修正。

4 具体制作工艺
4.1 印制基板的选择
印制电路基板是电子元器件导电图形连接的结构件,对电路设计的电性能,热性能,机械强度和可靠性起着重要的作用。根据以上特点,综合考虑我们选用了板厚为0.508 mm,敷铜箔厚为17/μm,介电常数为3.38的罗杰斯RO4003C板材,其性能满足作为表面安装要求,并用导电胶将微带电路板和腔体粘接在一起,并使背面良好的接地。
4.2 驱动电路的设计
本文涉及的开关属于串联/并联FET的SPST形式,故开关通断的控制脚有2个(A、B),控制高电平为-5 V,低电平为0。当A输入高电平而B输入低电平时,开关处于“ON”状态,反之则处于“OFF”状态。其对应的驱动电路如图2所示。

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其中负的逻辑电平由+5 V电平通过转换芯片MAX660来实现,采用负压驱动的理由是相比较于正压控制的砷化镓开关,开关的响应速度大大提高。TTL器件采用74HCT04,信号控制端接入一个稳定电压为5.1 V的稳压管。该驱动电路实现了两控制引脚输入电平的反相。
4.3 结构设计
结构设计是整机设计的一个难点,结构设计不但影响整机的成本和可靠性,对整机设备的技术指标也有很大的影响,采用SMA插座作为射频信号端口,通过侧面开槽微带搭焊引出,供电则采用穿芯电容搭焊引出,开关的腔体和整机采用一体化设计。
4.4 测试结果
通过以上工艺制造的开关,通过整机实际测量,频率2~4 GHz时隔离度达到48dB插入损耗不大于1.7dB。当控制信号脉宽为50ns,输入信号频率为3.1GHz时,输出波形如图3所示。其上升沿为4ns,下降沿为2.4ns。

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5 结语
本文基于MMIC技术和微带线特性阻抗理论设计出一种SPST射频开关,该开关模块在使用过程中,工作稳定,性能良好,符合测试系统的要求,有极高的实用价值。

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关键词: 单刀 单掷 开关 GaAs 波段 MMIC 技术 基于

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