CN101394173A - 基于增强型phemt的单刀双掷开关 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微波电路技术领域，公开了一种基于增强型PHEMT的单刀双掷微波开关，包括六个增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管EPHEMT、六个限流电阻R、三个隔直电容C、五段微带线L和两个电压控制端。利用本发明，只需要0～0.2V和正电压(1V)作为关断和导通的控制电平，使微波开关和采用正向电压供电的控制电路和其它微波电路更好的实现单片集成，提高了集成度和可实现性，降低了设计的复杂度和成本。
Description
技术领域
本发明涉及微波电路技术领域，尤其涉及一种基于增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管(enhancement—mode PHEMT，即E PHEMT)的单刀双掷微波开关。
背景技术
单刀单掷开关的作用是控制输入的信号是否可以传输到输出端；而单刀双掷开关的作用是控制输入的信号传输到哪一路输出端。单刀双掷开关中，要求一路导通，处于低阻抗，信号通过；另一路关断，处于高阻抗，信号阻止。
常规的基于PHEMT的单刀双掷微波开关，均利用耗尽型PHEMT作为开关器件，以控制输入信号从哪一路输出。如图1所示，图1为常规的基于耗尽型PHEMT的单刀双掷微波开关的电路图。耗尽型PHEMT在栅极电压为0V时，沟道导通，处于低阻抗状态；当栅极电压负向增加至夹断电压时，沟道关闭，处于高阻抗状态，因而需要两个控制电压分别为0V和负电压。图2示出了耗尽型PHEMT的IV曲线。
当控制电路和其它微波电路采用正向电压供电时，由于基于耗尽型的微波开关和这些电路的电源不同，不利于单片集成，从而给电路的设计和实现带来诸多困难。
而增强型PHEMT(即E PHEMT)在栅极电压为0V时，沟道关闭，处于高阻抗状态；只有当栅极电压正向增加至阈值电压(0～0.2V)时，沟道开启，处于低阻抗状态。因此，基于增强型PHEMT设计的微波开关，只需要0～0.2V和正电压(1V)作为控制电平。这样，可以避免电源正负向的转换，有利于和正电源供电的控制电路以及微波电路实现单片集成，并进而提高集成度，降低成本。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于增强型PHEMT的单刀双掷微波开关，使微波开关和采用正向电压供电的控制电路和其它微波电路更好的实现单片集成，提高集成度和可实现性，降低设计的复杂度和成本。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于增强型PHEMT的单刀双掷微波开关，该微波开关包括六个增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT、六个限流电阻R、三个隔直电容C、五段微带线L和两个电压控制端，其中，
所述第一电压控制端V1的正极通过第一限流电阻R1与第一增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT1的栅极连接，通过第五限流电阻R5与第五增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT5的栅极连接，通过第六限流电阻R6与第六增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT6的栅极连接；
所述第二电压控制端V2的正极通过第二限流电阻R2与第二增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT2的栅极连接，通过第三限流电阻R3与第三增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT3的栅极连接，通过第四限流电阻R4与第四增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT4的栅极连接；
所述E PHEMT1、E PHEMT2的漏极通过第一微带线L1与第一隔直电容C1的一端连接，第一隔直电容C1的另一端接输入端RF IN；
所述E PHEMT1的源极与E PHEMT4的漏极直接连接，并通过第二微带线L2与E PHEMT3的漏极连接，同时还依次通过第二微带线L2、第三微带线L3与第二隔直电容C2的一端连接，第二隔直电容C2的另一端接第一输出端RF OUT1；
所述E PHEMT2的源极与E PHEMT5的漏极直接连接，并通过第四微带线L4与E PHEMT6的漏极连接，同时还依次通过第四微带线L4、第五微带线L5与第三隔直电容C3的一端连接，第三隔直电容C3的另一端接第二输出端RF OUT2。
上述方案中，所述E PHEMT3的漏极通过第三微带线L3与第二隔直电容C2连接，所述E PHEMT3的源极接地。
上述方案中，所述E PHEMT4的漏极依次通过第二微带线L2、第三微带线L3与第二隔直电容C2连接，所述E PHEMT4的源极接地。
上述方案中，所述E PHEMT6的漏极通过第五微带线L5与第三隔直电容C3连接，所述E PHEMT6的源极接地。
上述方案中，所述E PHEMT5的漏极依次通过第四微带线L4、第五微带线L5与第三隔直电容C3连接，所述E PHEMT5的源极接地。
上述方案中，所述第一电压控制端V1的负极和第二电压控制端V2的负极均接地。
上述方案中，当E PHEMTT的栅极电压为1V时，该E PHEMT处于导通状态；当E PHEMT的栅极电压为0～0.2V的阈值电压时，该E PHEMT处于关闭状态。
上述方案中，当串联E PHEMT1处于导通状态，串联E PHEMT2处于关闭状态，并联E PHEMT3和并联E PHEMT4处于关闭状态，并联EPHEMT5和并联E PHEMT6处于导通状态时，该微波开关的第一输出端RF OUT1支路处于导通状态，插入损耗低，无限射频RF信号从输入端RFIN传输到第一输出端RF OUT1；该微波开关的第二输出端RF OUT2支路处于关断状态，隔离度高，RF信号不能从输入端RF IN传输到第二输出端RF OUT2。
上述方案中，当串联E PHEMT1处于关断状态，串联E PHEMT2处于导通状态，并联E PHEMT3和并联E PHEMT4处于导通状态，并联EPHEMT5和并联E PHEMT6处于关闭状态时，该微波开关的第一输出端RF OUT1支路处于关断状态，隔离度高，RF信号不能从输入端RF IN传输到第一输出端RF OUT1；该微波开关的第二输出端RF OUT2支路处于导通状态，插入损耗低，RF信号从输入端RFIN传输到第二输出端RFOUT2。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的基于增强型PHEMT的单刀双掷微波开关，只需要0～0.2V和正电压(1V)作为导通和关断的控制电平，使微波开关和采用正向电压供电的控制电路和其它微波电路更好的实现单片集成，提高了集成度和可实现性，降低了设计的复杂度和成本。
附图说明
图1为常规的基于耗尽型PHEMT的单刀双掷微波开关的电路图；
图2为耗尽型PHEMT的IV曲线；
图3为增强型PHEMT的IV曲线；
图4为本发明提供的基于增强型PHEMT的单刀双掷微波开关的电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图4所示，图4为本发明提供的基于增强型PHEMT的单刀双掷微波开关的电路图，该微波开关包括六个增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT、六个限流电阻R、三个隔直电容C、五段微带线L和两个电压控制端。
其中，所述第一电压控制端V1的正极通过第一限流电阻R1与第一增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT1的栅极连接，通过第五限流电阻R5与第五增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT5的栅极连接，通过第六限流电阻R6与第六增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT6的栅极连接。
所述第二电压控制端V2的正极通过第二限流电阻R2与第二增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT2的栅极连接，通过第三限流电阻R3与第三增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT3的栅极连接，通过第四限流电阻R4与第四增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT4的栅极连接。
所述E PHEMT1、E PHEMT2的漏极通过第一微带线L1与第一隔直电容C1的一端连接，第一隔直电容C1的另一端接输入端RF IN。
所述E PHEMT1的源极与E PHEMT4的漏极直接连接，并通过第二微带线L2与E PHEMT3的漏极连接，同时还依次通过第二微带线L2、第三微带线L3与第二隔直电容C2的一端连接，第二隔直电容C2的另一端接第一输出端RF OUT1。
所述E PHEMT2的源极与E PHEMT5的漏极直接连接，并通过第四微带线L4与E PHEMT6的漏极连接，同时还依次通过第四微带线L4、第五微带线L5与第三隔直电容C3的一端连接，第三隔直电容C3的另一端接第二输出端RF OUT2。
所述E PHEMT3的漏极通过第三微带线L3与第二隔直电容C2连接，所述E PHEMT3的源极接地。
所述E PHEMT4的漏极依次通过第二微带线L2、第三微带线L3与第二隔直电容C2连接，所述E PHEMT4的源极接地。
所述E PHEMT6的漏极通过第五微带线L5与第三隔直电容C3连接，所述E PHEMT6的源极接地。
所述E PHEMT5的漏极依次通过第四微带线L4、第五微带线L5与第三隔直电容C3连接，所述E PHEMT5的源极接地。
所述第一电压控制端V1的负极和第二电压控制端V2的负极均接地。
当E PHEMTT的栅极电压为1V时，该E PHEMT处于导通状态；当E PHEMT的栅极电压为阈值电压(对于增强型PHEMT，阈值电压一般为0～0.2V)时，该E PHEMT处于关闭状态。
本发明提供的这种基于增强型PHEMT的单刀双掷微波开关，采用串并联形式，在结构上是对称的，其工作原理如下：
当串联E PHEMT1处于导通状态，串联E PHEMT2处于关闭状态，并联E PHEMT3和并联E PHEMT4处于关闭状态，并联E PHEMT5和并联E PHEMT6处于导通状态时，该微波开关的第一输出端RF OUT1支路处于导通状态，插入损耗低，无限射频RF信号从输入端RFIN传输到第一输出端RF OUT1；该微波开关的第二输出端RF OUT2支路处于关断状态，隔离度高，RF信号不能从输入端传输到第二输出端RF OUT2。
当串联E PHEMT1处于关断状态，串联E PHEMT2处于导通状态，并联E PHEMT3和并联E PHEMT4处于导通状态，并联E PHEMT5和并联E PHEMT6处于关闭状态时，该微波开关的第一输出端RF OUT1支路处于关断状态，隔离度高，RF信号不能从输入端RF IN传输到第一输出端RF OUT1；该微波开关的第二输出端RF OUT2支路处于导通状态，插入损耗低，RF信号从输入端RF IN传输到第二输出端RF OUT2。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1、一种基于增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管的单刀双掷微波开关，其特征在于，该微波开关包括六个增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT、六个限流电阻R、三个隔直电容C、五段微带线L和两个电压控制端，其中，
所述第一电压控制端V1的正极通过第一限流电阻R1与第一增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT1的栅极连接，通过第五限流电阻R5与第五增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT5的栅极连接，通过第六限流电阻R6与第六增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT6的栅极连接；
所述第二电压控制端V2的正极通过第二限流电阻R2与第二增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT2的栅极连接，通过第三限流电阻R3与第三增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT3的栅极连接，通过第四限流电阻R4与第四增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管E PHEMT4的栅极连接；
所述E PHEMT1、E PHEMT2的漏极通过第一微带线L1与第一隔直电容C1的一端连接，第一隔直电容C1的另一端接输入端RF IN；
所述E PHEMT1的源极与E PHEMT4的漏极直接连接，并通过第二微带线L2与E PHEMT3的漏极连接，同时还依次通过第二微带线L2、第三微带线L3与第二隔直电容C2的一端连接，第二隔直电容C2的另一端接第一输出端RF OUT1；
所述E PHEMT2的源极与E PHEMT5的漏极直接连接，并通过第四微带线L4与E PHEMT6的漏极连接，同时还依次通过第四微带线L4、第五微带线L5与第三隔直电容C3的一端连接，第三隔直电容C3的另一端接第二输出端RF OUT2。
2、根据权利要求1所述的基于增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管的单刀双掷微波开关，其特征在于，所述E PHEMT3的漏极通过第三微带线L3与第二隔直电容C2连接，所述E PHEMT3的源极接地。
3、根据权利要求1所述的基于增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管的单刀双掷微波开关，其特征在于，所述E PHEMT4的漏极依次通过第二微带线L2、第三微带线L3与第二隔直电容C2连接，所述E PHEMT4的源极接地。
4、根据权利要求1所述的基于增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管的单刀双掷微波开关，其特征在于，所述E PHEMT6的漏极通过第五微带线L5与第三隔直电容C3连接，所述E PHEMT6的源极接地。
5、根据权利要求1所述的基于增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管的单刀双掷微波开关，其特征在于，所述E PHEMT5的漏极依次通过第四微带线L4、第五微带线L5与第三隔直电容C3连接，所述E PHEMT5的源极接地。
6、根据权利要求1所述的基于增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管的单刀双掷微波开关，其特征在于，所述第一电压控制端V1的负极和第二电压控制端V2的负极均接地。
7、根据权利要求1所述的基于增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管的单刀双掷微波开关，其特征在于，
当E PHEMTT的栅极电压为1V时，该E PHEMT处于导通状态；
当E PHEMT的栅极电压为0～0.2V的阈值电压时，该E PHEMT处于关闭状态。
8、根据权利要求1所述的基于增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管的单刀双掷微波开关，其特征在于，当串联E PHEMT1处于导通状态，串联E PHEMT2处于关闭状态，并联E PHEMT3和并联E PHEMT4处于关闭状态，并联E PHEMT5和并联E PHEMT6处于导通状态时，该微波开关的第一输出端RF OUT1支路处于导通状态，插入损耗低，无限射频RF信号从输入端RF IN传输到第一输出端RF OUT1；该微波开关的第二输出端RF OUT2支路处于关断状态，隔离度高，RF信号不能从输入端RF IN传输到第二输出端RF OUT2。
9、根据权利要求1所述的基于增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管的单刀双掷微波开关，其特征在于，当串联E PHEMT1处于关断状态，串联E PHEMT2处于导通状态，并联E PHEMT3和并联E PHEMT4处于导通状态，并联E PHEMT5和并联E PHEMT6处于关闭状态时，该微波开关的第一输出端RF OUT1支路处于关断状态，隔离度高，RF信号不能从输入端RF IN传输到第一输出端RF OUT1；该微波开关的第二输出端RF OUT2支路处于导通状态，插入损耗低，RF信号从输入端RF IN传输到第二输出端RF OUT2。
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