CN114497928A - 一种毫米波单刀单掷开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种毫米波单刀单掷开关。该单刀单掷开关包括：第一射频输入输出端、第二射频输入输出端、并联反射式结构、串联谐振结构和串并联吸收式结构；其中，并联反射式结构连接于第一射频输入输出端与串联谐振结构之间，串并联吸收式结构连接于串联谐振结构与第二射频输入输出端之间；并联反射式结构、串联谐振结构与串并联吸收式结构依次连接，构成非对称式开关结构。本发明实施例的技术方案可同时实现毫米波开关在导通状态时具有低插入损耗，在关断状态时具有高隔离度，并且可提高毫米波开关的稳定性。

Description

一种毫米波单刀单掷开关

技术领域

本发明实施例涉及微波开关技术领域，尤其涉及一种毫米波单刀单掷开关。

背景技术

在卫星、广播、雷达和通信系统中，需要对电路参量进行控制，例如：控制电路的通断、相移量和衰减量等。微波开关因体积小、用途广泛等优点，成为微波控制电路中的重要组成部分，具有信号连接及切换的重要作用。

在毫米波频段领域，传统的毫米波开关控制电路通常采用单级串联或并联晶体管的结构或者两级串并联晶体管的结构。但单级的串联结构具有适用带宽较宽、高频插入损耗大和隔离度小的特点；单级的并联结构具有适用带宽较窄、高频插入损耗小而隔离度大的特点。而两级串并联结构虽可结合单级串联结构和单机并联结构的优点，但仍无法同时实现低插入损耗和高隔离度的效果。因此，现有技术中的毫米波开关控制电路无法同时满足低插入损耗、高隔离度及高稳定性的要求。

发明内容

本发明提供一种毫米波单刀单掷开关，以解决毫米波开关难以同时实现低插入损耗、高隔离度及高稳定性的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种毫米波单刀单掷开关，该单刀单掷开关包括：第一射频输入输出端、第二射频输入输出端、并联反射式结构、串联谐振结构和串并联吸收式结构；其中，

并联反射式结构连接于第一射频输入输出端与串联谐振结构之间，串并联吸收式结构连接于串联谐振结构与第二射频输入输出端之间；

并联反射式结构、串联谐振结构与串并联吸收式结构依次连接，构成非对称式开关结构。

可选的，该单刀单掷开关还包括第一控制端口和第二控制端口；

第一控制端口与并联反射式结构的控制端以及串并联吸收式结构的第一控制端相连接；

第二控制端口与串联谐振结构的控制端以及串并联吸收式结构的第二控制端相连接；

第一射频输入输出端与并联反射式结构的第一端相连接，第二射频输入输出端与串并联吸收式结构的第二端相连接。

可选的，并联反射式结构包括第一晶体管和第二晶体管；

第一晶体管的漏极与并联反射式结构的第一端电连接，第一晶体管的栅极与并联反射式结构的控制端电连接，第一晶体管的源极接地；

第二晶体管的漏极与第一晶体管的漏极电连接，第二晶体管的栅极与并联反射式结构的控制端电连接，第二晶体管的源极接地。

可选的，并联反射式结构还包括：第一电阻、第二电阻、第一电容匹配单元、第二电容匹配单元、第一过孔和第二过孔；

第一晶体管的漏极通过第一电容匹配单元与第一射频输入输出端电连接，第一电阻串联电连接于第一晶体管的栅极与第一控制端口之间，第一晶体管的源极通过第一过孔直接接地；

第二晶体管的漏极通过第二电容匹配单元与第一晶体管的漏极电连接，第二电阻串联电连接于第二晶体管的栅极与第一控制端口之间，第二晶体管的源极通过第二过孔直接接地。

可选的，串联谐振结构包括第三晶体管；

第三晶体管的漏极与串联谐振结构的第一端电连接，第三晶体管的源极与串联谐振结构的第二端电连接，第三晶体管的栅极与串联谐振结构的控制端电连接。

可选的，串联谐振结构还包括第三电阻和第一电感；

第三电阻串联电连接于第三晶体管的栅极与第二控制端口之间，第一电感的一端与第三晶体管的漏极电连接，第一电感的另一端与第三晶体管的源极电连接。

可选的，串并联吸收式结构包括第四晶体管和第五晶体管；

第四晶体管的栅极与串并联吸收式结构的第一控制端电连接，第四晶体管的漏极与串并联吸收式结构的第一端电连接，第四晶体管的源极接地，第五晶体管的源极与第四晶体管的漏极电连接，第五晶体管的漏极与串并联吸收式结构的第二端电连接，第五晶体管的栅极与串并联吸收式结构的第二控制端电连接。

可选的，串并联吸收式结构还包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三电容匹配单元和第三过孔；

第四电阻串联电连接于第四晶体管的栅极与第一控制端口之间，第四晶体管的源极通过第三过孔直接接地；

第五电阻串联电连接于第五晶体管的栅极与第二控制端口之间，第五晶体管的源极通过第三电容匹配单元与第四晶体管的漏极电连接，第五晶体管的漏极与第二射频输入输出端电连接；

第六电阻的一端与第五晶体管的漏极电连接，第六电阻的另一端与第五晶体管的源极电连接。

可选的，第六电阻的阻值为50欧姆，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻的阻值至少为2千欧姆。

可选的，串联谐振结构的两侧分别连接并联反射式结构和串并联吸收式结构，构成可变滤波器结构；

在开关处于导通状态时，可变滤波器结构表现为低通滤波器；在开关处于关断状态时，可变滤波器结构表现为多零点带阻滤波器。

本发明实施例提供的技术方案通过在第一射频输入输出端和第二射频输入输出端之间依次连接并联反射式结构、串联谐振结构以及串并联吸收式结构，构成非对称式开关结构。非对称式开关结构可同时实现在开关处于导通状态时具有很低的插入损耗，在开关处于关断状态时具有很高的隔离度，并且串并联吸收式结构可吸收由并联反射式结构反射出的杂散信号，从而提高开关结构的稳定性。该非对称式开关结构可以良好的性能应用于整个毫米波频段。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例提供的一种毫米波单刀单掷开关的结构示意图；

图2是根据本发明实施例提供的又一种毫米波单刀单掷开关的结构示意图；

图3是根据本发明实施例提供的又一种毫米波单刀单掷开关的结构示意图；

图4是根据本发明实施例提供的又一种毫米波单刀单掷开关的结构示意图；

图5是根据本发明实施例提供的又一种毫米波单刀单掷开关的结构示意图；

图6是根据本发明实施例提供的一种毫米波单刀单掷开关处于闭合导通状态下的端口回波损耗测试图；

图7是根据本发明实施例提供的一种毫米波单刀单掷开关处于关断状态下的端口回波损耗测试图；

图8是根据本发明实施例提供的一种毫米波单刀单掷开关处于导通状态下的端口插入损耗测试图；

图9是根据本发明实施例提供的一种毫米波单刀单掷开关处于关断状态下的端口隔离度测试图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所述，现有技术中的毫米波开关控制电路通常为对称式结构，输入输出接口均为相同结构，即同为反射式结构或者同为吸收式结构。反射式结构具有插入损耗小且隔离度高的特点，但反射式结构在开关处于关断状态时会反射杂散信号，容易造成系统不稳定；吸收式结构具有吸收电阻，可在开关处于关断状态时吸收杂散信号，有利于系统保持稳定性，但吸收式结构插入损耗大，难以在毫米波频段领域应用时表现低插入损耗的特点。此外，现有技术中通常很少采用串联谐振结构。虽然串联谐振结构在一定程度上可利用在开关处于关态下的谐振状态形成的高阻状态，提高开关的关态隔离度，但带宽适用范围会受到限制，不适宜在宽频带领域应用。

基于此，本发明实施例提出以下技术方案：

本发明实施例提供一种毫米波单刀单掷开关。图1为本发明实施例提供的一种毫米波单刀单掷开关的结构示意图。如图1所示，该单刀单掷开关包括：第一射频输入输出端RF1、第二射频输入输出端RF2、并联反射式结构10、串联谐振结构20和串并联吸收式结构30；其中，

并联反射式结构10连接于第一射频输入输出端RF1与串联谐振结构20之间，串并联吸收式结构30连接于串联谐振结构20与第二射频输入输出端RF2之间；

并联反射式结构10、串联谐振结构20与串并联吸收式结构30依次连接，构成非对称式开关结构。

具体地，第一射频输入输出端RF1和第二射频输入输出端RF2可以互为信号的输入端和输出端，即当第一射频输入输出端RF1用于输入信号源时，则第二射频输入输出端RF2用于输出信号源；当第二射频输入输出端RF2用于输入信号源时，则第一射频输入输出端RF1用于输出信号源。

串联谐振结构20的两侧分别连接并联反射式结构10和串并联吸收式结构30，串联谐振结构20可在开关处于导通状态时保持低插入损耗，在开关处于关断状态下保持高隔离度。并且相比于未采用串联谐振结构20的开关结构，采用串联谐振结构20可进一步提高开关处于关断状态下的隔离度。其中，插入损耗多指功率损失，通常表现为信号衰减，即信号电压的幅度相对于原信号幅度减小。隔离度是指射频信号泄漏到其他端口的功率与输入功率的比值。

连接在第一射频输入输出端口RF1和串联谐振结构20之间的并联反射式结构10也能够在开关处于导通状态时，保持很低的插入损耗；在开关处于关断状态下保持很高的隔离度。但并联反射式结构在开关处于关断状态下，会对信号产生反射作用，易对毫米波开关系统的稳定性造成影响。连接在第二射频输入输出端RF2和串联谐振结构20之间的串并联吸收式结构30可以在开关处于导通状态时保持很低的插入损耗，而在开关处于关断状态时，只能保持较低的隔离度。但串并联吸收式结构30可以吸收反射出的杂散信号，以提高毫米波开关系统的稳定性。因此，在第一射频输入输出端口RF1和第二射频输入输出端口RF2之间，由并联反射式结构10、串联谐振结构20和串并联吸收式结构30依次连接构成非对称式开关结构，可实现开关结构同时具有低插入损耗、高隔离度以及高稳定性的特性，该非对称式开关结构能够以良好的性能应用于整个毫米波频段。

本实施例提供的技术方案通过在第一射频输入输出端和第二射频输入输出端之间依次连接并联反射式结构、串联谐振结构以及串并联吸收式结构，构成非对称式开关结构。非对称式开关结构可同时实现在开关处于导通状态时具有很低的插入损耗，在开关处于关断状态时具有很高的隔离度，并且串并联吸收式结构可吸收由并联反射式结构反射出的杂散信号，从而提高开关结构的稳定性。该非对称式开关结构可以良好的性能应用于整个毫米波频段。

可选的，图2是本发明实施例提供的又一种毫米波单刀单掷开关的结构示意图。在上述实施例的基础上，如图2所示，该单刀单掷开关还包括：第一控制端口VC1和第二控制端口VC2；

第一控制端口VC1与并联反射式结构10的控制端Q1以及串并联吸收式结构30的第一控制端Q2相连接；

第二控制端口VC2与串联谐振结构20的控制端Q3以及串并联吸收式结构30的第二控制端Q4相连接；

第一射频输入输出端RF1与并联反射式结构10的第一端相连接，第二射频输入输出端RF2与串并联吸收式结构的第二端相连接。

具体地，第一控制端口VC1和第二控制端口VC2用于输出直流电平信号至各结构相应的控制端，以使各结构对应的部分电路结构保持导通或关断的状态。其中，第一控制端口VC1与并联反射式结构10的控制端Q1相连接，同时与串并联吸收式结构30的第一控制端Q2相连接，第一控制端口VC1输出相应的电平信号可控制并联反射式结构10导通或关断，同时可控制串并联吸收式结构30的部分电路结构与并联反射式结构10保持相同的导通或关断状态。第二控制端口VC2与串联谐振结构20的控制端Q3相连接，同时与串并联吸收式结构30的第二控制端Q4相连接，当第二控制端口VC2输出相应的电平信号时，可控制串联谐振结构20导通或关断，同时可以控制串并联吸收式结构30的另一部分电路结构与串联谐振结构20保持相同的导通或关断状态。

第一控制端口VC1和第二控制端口VC2分别控制并联反射式结构10、串联谐振结构20和串并联吸收式结构30均处于导通状态时，则该非对称式毫米波单刀单掷开关处于闭合导通状态。开关的方向要求在此不作任何限定，也就是说，信号源可由第一射频输入输出端RF1输入，由第二射频输入输出端RF2输出；或者信号源可由第二射频输入输出端RF2输入，由第一射频输入输出端RF1输出。在本发明各实施例中，均以信号源由第一射频输入输出端RF1输入，由第二射频输入输出端RF2输出的开关方向为例，解释该非对称式毫米波单刀单掷开关的工作原理。该开关的非对称式结构，可使毫米波开关同时实现低插入损耗、高隔离度以及高稳定性的特性。

可选的，图3是本发明实施例提供的又一种毫米波单刀单掷开关的结构示意图。在上述实施例的基础上，如图3所示，并联反射式结构10包括第一晶体管P1和第二晶体管P2；

第一晶体管P1的漏极与并联反射式结构10的第一端电连接，第一晶体管的栅极与并联反射式结构10的控制端Q1电连接，第一晶体管P1的源极接地；

第二晶体管P2的漏极与第一晶体管P1的漏极电连接，第二晶体管P2的栅极与并联反射式结构10的控制端Q1电连接，第二晶体管P2的源极接地。

具体地，并联反射式结构10主要包括两级开关晶体管，分别为第一晶体管P1和第二晶体管P2，第一晶体管P1和第二晶体管P2可以是N型MOS管，并且两晶体管的栅极均与第一控制端口VC1电连接。当第一控制端口VC1输出直流高电平电信号至第一晶体管P1和第二晶体管P2的栅极时，控制第一晶体管P1和第二晶体管P2处于导通状态，则并联反射式结构10处于导通状态。第一晶体管P1和第二晶体管P2作为电路结构中并联结构的晶体管，能够提高开关电路结构的隔离度。而第一晶体管P1与第一射频输入输出端RF1相连接，可构成开关处于关断状态下的反射结构，会反射杂散的微波信号，可能造成毫米波开关系统的不稳定。若开关电路结构为并联反射式结构组成的对称式结构，则并联反射式结构反射的微波信号无法被处理，容易影响毫米波开关系统的稳定性。而对于非对称式开关电路结构，由并联反射式结构10产生的反射信号可被吸收，从而提高了毫米波开关系统的稳定性。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，并联反射式结构10还包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容匹配单元TL1、第二电容匹配单元TL2、第一过孔BV1和第二过孔BV2；

第一晶体管P1的漏极通过第一电容匹配单元TL1与第一射频输入输出端RF1电连接，第一电阻R1串联电连接于第一晶体管P1的栅极与第一控制端口VC1之间，第一晶体管P1的源极通过第一过孔BV1直接接地；

第二晶体管P2的漏极通过第二电容匹配单元TL2与第一晶体管P1的漏极电连接，第二电阻R2串联电连接于第二晶体管P2的栅极与第一控制端口VC1之间，第二晶体管P2的源极通过第二过孔BV2直接接地。

具体地，第一晶体管P1的栅极通过高阻值的第一电阻R1与第一控制端口VC1的焊盘连接，第二晶体管P2的栅极通过高阻值的第二电阻R2与第一控制端口VC1的焊盘连接，可满足毫米波开关系统的整体阻抗需求，并且可实现射频信号隔离，减小插入损耗，提高隔离度。

第一晶体管P1的漏极通过第一电容匹配单元TL1与第一射频输入输出端RF1电连接，第二晶体管P2的漏极通过第二电容匹配单元TL2与第一晶体管P1的漏极电连接。其中，第一电容匹配单元TL1和第二电容匹配单元TL2可以是微带线结构。微带线是一种微波传输线，可有效传输高频信号，并且可与其他固体器件构成匹配网络，使信号在传输过程中实现良好的匹配。在本发明实施例中，开关处于关断状态时，第一晶体管P1和第二晶体管P2可等效为电容，第一电容匹配单元TL1和第二电容匹配单元TL2的微带线结构可与第一晶体管P1和第二晶体管P2的寄生电容进行匹配，并且可通过优化微带线的长度和宽度，实现良好的匹配效果，从而可降低毫米波开关系统的端口回波损耗。

在高频微波信号传输电路结构中，在接地端之前还需要连接过孔。因此，由第一晶体管P1源极输出的信号通过第一过孔BV1传输至地端，由第二晶体管P2的源极输出的信号通过第二过孔BV2传输至地端。

可选的，图4是本发明实施例提供的又一种毫米波单刀单掷开关的结构示意图。在上述实施例的基础上，如图4所示，串联谐振结构20包括第三晶体管P3；

第三晶体管P3的漏极与串联谐振结构20的第一端电连接，第三晶体管P3的源极与串联谐振结构20的第二端电连接，第三晶体管P3的栅极与串联谐振结构20的控制端Q2电连接。

具体地，串联谐振结构20主要包括第三晶体管P3，第三晶体管P3的栅极连接第二控制端口VC2，用于接收直流电平信号，使第三晶体管P3保持导通或关断状态。第三晶体管P3可以是N型MOS管，当第二控制端口VC2输出高电平信号至第三晶体管P3的栅极时，高电平信号使第三晶体管P3导通，并联反射式结构10输出的信号由第三晶体管P3的漏极输入，再由第三晶体管P3的源极输出至串并联吸收式结构30。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图4，串联谐振结构20还包括第三电阻R3和第一电感L1；

第三电阻R3串联电连接于第三晶体管P3的栅极与第二控制端口VC2之间，第一电感L1的一端与第三晶体管P3的漏极电连接，第一电感L1的另一端与第三晶体管P3的源极电连接。

具体地，串联谐振结构20中的第三电阻R3的一端连接第三晶体管P3的栅极，另一端连接第二控制端口VC2，且第三电阻R3同样为高阻值电阻。第三电阻R3可将由第二控制端口VC2输入的直流电信号转换为直流低电压信号，传输至第三晶体管P3的栅极，以控制第三晶体管P3处于导通或关断状态。第三晶体管P3在开关电路结构中为串联结构的晶体管，而第一电感L1并联连接于第三晶体管P3的漏极和源极两端。在开关处于闭合导通状态时，第三晶体管P3和第一电感L1并联的结构可实现低插入损耗；在开关处于关断状态时，第三晶体管P3和第一电感L1形成谐振结构，可达到高隔离度的效果。并且，第一电感L1串联于开关电路结构中，可进一步提高开关在关断状态下的隔离度。

可选的，图5是本发明实施例提供的又一种毫米波单刀单掷开关的结构示意图。在上述实施例的基础上，如图5所示，串并联吸收式结构30包括第四晶体管P4和第五晶体管P5；

第四晶体管P4的栅极与串并联吸收式结构30的第一控制端Q2电连接，第四晶体管P4的漏极与串并联吸收式结构30的第一端电连接，第四晶体管P4的源极接地，第五晶体管P5的源极与第四晶体管P4的漏极电连接，第五晶体管P5的漏极与串并联吸收式结构30的第二端电连接，第五晶体管P5的栅极与串并联吸收式结构30的第二控制端Q4电连接。

具体地，第四晶体管P4为开关电路结构中的并联结构晶体管，第四晶体管P4的栅极连接于第一控制端口VC1，第五晶体管P5为开关电路结构中的串联结构晶体管，第五晶体管P5的栅极连接于第二控制端口VC2，第四晶体管P4的漏极与第五晶体管P5的源极电连接。第四晶体管P4和第五晶体管P5可以是N型MOS管，当第一控制端口VC1向第四晶体管P4的栅极输出高电平直流电信号时，可控制第四晶体管P4导通，且第一控制端口VC1可控制第一晶体管P1、第二晶体管P2和第四晶体管P4处于相同的导通或关断状态；第二控制端口VC2向第五晶体管P5的栅极输出高电平电信号，控制第五晶体管P5导通，且第二控制端口VC2可同时控制第三晶体管P3和第五晶体管P5处于相同的导通或关断状态。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图5，串并联吸收式结构30还包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第三电容匹配单元TL3和第三过孔BV3；

第四电阻R4串联电连接于第四晶体管P4的栅极与第一控制端口VC1之间，第四晶体管P4的源极通过第三过孔BV3直接接地；

第五电阻R5串联电连接于第五晶体管P5的栅极与第二控制端口VC2之间，第五晶体管P5的源极通过第三电容匹配单元TL3与第四晶体管P4的漏极电连接，第五晶体管P5的漏极与第二射频输入输出端RF2电连接；

第六电阻R6的一端与第五晶体管P5的漏极电连接，第六电阻R6的另一端与第五晶体管P5的源极电连接。

具体地，第四电阻R4连接于第四晶体管P4的栅极与第一控制端口VC1之间，第五电阻R5连接于第五晶体管P5的栅极和第二控制端口VC2之间，且第四电阻R4和第五电阻R5均为高阻值电阻。当第一控制端口VC1输出直流电平信号时，第四电阻R4可将直流电平信号转换成低电压信号传输至第四晶体管P4的栅极，控制第四晶体管P4导通或关断；当第二控制端口VC2输出直流电平信号时，第五电阻R5可将直流电平信号转换成低电压信号传输至第五晶体管P5的栅极，控制第五晶体管P5导通或关断。在高频信号传输电路中，接地端之前均需连接过孔。因而，第四晶体管P4的源极通过第三过孔BV3接地。

第五晶体管P5的源极通过第三电容匹配单元TL3与第四晶体管P4的漏极电连接，第三电容匹配单元TL3可以是微带线。通过优化微带线的尺寸，例如，长度及宽度，使得在开关处于关断状态下，微带线能够与晶体管寄生电容进行良好的匹配。在本发明实施例所述的非对称式毫米波单刀单掷开关的电路结构中，由于各晶体管之间均通过微带线相连接，优化微带线的长度和宽度，可使微带线与晶体管寄生电容之间实现良好匹配，从而得到较小的端口回波损耗。

图6是本发明实施例提供的一种毫米波单刀单掷开关处于闭合导通状态下的端口回波损耗测试图，图7是本发明实施例提供的一种毫米波单刀单掷开关处于关断状态下的端口回波损耗测试图。如图6所示的两条曲线分别为在开关处于导通状态时，第一射频输入输出端RF1和第二射频输入输出端RF2的回波损耗曲线。图6表明，在27-33GHz的频段范围内，第一射频输入输出端RF1和第二射频输入输出端RF2的回波损耗均小于-15dB，则说明开关电路结构中匹配良好，回波损耗很小，达到95%的信号能量均可正常传播。因此，各晶体管之间通过微带线连接可使毫米波开关具有良好的端口回波损耗。如图7所示的两条曲线分别为在开关处于关断状态时，第一射频输入输出端RF1和第二射频输入输出端RF2的回波损耗曲线。图7表明，在27-33GHz的频段范围内，开关处于关断状态时信号不需传输，第一射频输入输出端RF1的回波损耗小于-10dB，则回波损耗小；而第二射频输入输出端RF2的回波损耗大于-10dB，则信号由第二射频输入输出端RF2输入时，大部分信号发生反射未进行传输，并且由第一射频输入输出端RF1输出时可吸收大部分信号，输出信号很少。因此可保持较好的关断状态，减少信号泄漏。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图5，第六电阻R6的阻值为50欧姆，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5的阻值至少为2千欧姆。

具体地，并联反射式结构10、串联谐振结构20和串并联吸收式结构30之间均为50欧姆阻抗匹配，则第六电阻R6的阻值设置为50欧姆。其余各电阻均为高阻值电阻，阻值可以在2千欧姆至1万欧姆范围内，从而使非对称式毫米波开关中的各结构之间满足50欧姆阻抗匹配。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图5，串联谐振结构20的两侧分别连接并联反射式结构10和串并联吸收式30结构，构成可变滤波器结构；

在开关处于导通状态时，可变滤波器结构表现为低通滤波器；在开关处于关断状态时，可变滤波器结构表现为多零点带阻滤波器。

具体地，由并联反射式结构10、串联谐振结构20和串并联吸收式结构30依次连接得到的非对称式结构，构成了可变滤波器结构，使毫米波开关可同时实现低插入损耗、高隔离度以及高稳定性的效果。当毫米波开关处于闭合导通状态时，可变滤波器结构用作低通滤波器，既保证了毫米波开关的低插入损耗特性，也提高了毫米波开关导通时的稳定性。当毫米波开关处于关断状态时，可变滤波器结构用作多零点带阻滤波器，克服了串联谐振结构20的适用带宽范围的限制，可在整个毫米波频段保证高隔离度的性能，也增强了串并联吸收式结构30在开关关断状态下的稳定性。

图8是本发明实施例提供的一种毫米波单刀单掷开关处于导通状态下的端口插入损耗测试图，图9是本发明实施例提供的一种毫米波单刀单掷开关处于关断状态下的端口隔离度测试图。图8所示图线是由第一射频输入输出端口RF1输入，由第二射频输入输出端口RF2输出的插入损耗曲线。由图8可得，插入损耗稳定于-1.2dB附近，绝对值数值小于1.5，则表明非对称式毫米波开关结构具有低插入损耗。图9所示图线是在第一射频输入输出端口RF1为输入端，第二射频输入输出端口RF2为输出端时，开关处于关断状态的隔离度曲线。由图9可知，隔离度参数一般为负值，隔离度参数的数值越大，表明毫米波开关的隔离度越好。例如：对于隔离度为-50dB的毫米波开关A以及隔离度为-40dB的毫米波开关B，毫米波开关A的隔离度性能优于毫米波开关B。在27-33GHz的频段范围内，隔离度数值均保持在40dB以上，并且由于串联谐振结构20中第一电感L1的作用，在接近31GHz的频率处隔离度数值超过56dB，表明第一电感L1可进一步提高毫米波开关在关断状态下的隔离度。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种毫米波单刀单掷开关，其特征在于，包括：第一射频输入输出端、第二射频输入输出端、并联反射式结构、串联谐振结构和串并联吸收式结构；其中，

所述并联反射式结构连接于所述第一射频输入输出端与所述串联谐振结构之间，所述串并联吸收式结构连接于所述串联谐振结构与所述第二射频输入输出端之间；

所述并联反射式结构、所述串联谐振结构与所述串并联吸收式结构依次连接，构成非对称式开关结构。

2.根据权利要求1所述的毫米波单刀单掷开关，其特征在于，还包括第一控制端口和第二控制端口；

所述第一控制端口与所述并联反射式结构的控制端以及所述串并联吸收式结构的第一控制端相连接；

所述第二控制端口与所述串联谐振结构的控制端以及所述串并联吸收式结构的第二控制端相连接；

所述第一射频输入输出端与所述并联反射式结构的第一端相连接，所述第二射频输入输出端与所述串并联吸收式结构的第二端相连接。

3.根据权利要求2所述的毫米波单刀单掷开关，其特征在于，所述并联反射式结构包括第一晶体管和第二晶体管；

所述第一晶体管的漏极与所述并联反射式结构的第一端电连接，所述第一晶体管的栅极与所述并联反射式结构的控制端电连接，所述第一晶体管的源极接地；

所述第二晶体管的漏极与所述第一晶体管的漏极电连接，所述第二晶体管的栅极与所述并联反射式结构的控制端电连接，所述第二晶体管的源极接地。

4.根据权利要求3所述的毫米波单刀单掷开关，其特征在于，所述并联反射式结构还包括：第一电阻、第二电阻、第一电容匹配单元、第二电容匹配单元、第一过孔和第二过孔；

所述第一晶体管的漏极通过所述第一电容匹配单元与所述第一射频输入输出端电连接，所述第一电阻串联电连接于所述第一晶体管的栅极与所述第一控制端口之间，所述第一晶体管的源极通过所述第一过孔直接接地；

所述第二晶体管的漏极通过所述第二电容匹配单元与所述第一晶体管的漏极电连接，所述第二电阻串联电连接于所述第二晶体管的栅极与所述第一控制端口之间，所述第二晶体管的源极通过所述第二过孔直接接地。

5.根据权利要求2所述的毫米波单刀单掷开关，其特征在于，所述串联谐振结构包括第三晶体管；

所述第三晶体管的漏极与所述串联谐振结构的第一端电连接，所述第三晶体管的源极与所述串联谐振结构的第二端电连接，所述第三晶体管的栅极与所述串联谐振结构的控制端电连接。

6.根据权利要求5所述的毫米波单刀单掷开关，其特征在于，所述串联谐振结构还包括第三电阻和第一电感；

所述第三电阻串联电连接于所述第三晶体管的栅极与所述第二控制端口之间，所述第一电感的一端与所述第三晶体管的漏极电连接，所述第一电感的另一端与所述第三晶体管的源极电连接。

7.根据权利要求2所述的毫米波单刀单掷开关，其特征在于，所述串并联吸收式结构包括第四晶体管和第五晶体管；

所述第四晶体管的栅极与所述串并联吸收式结构的第一控制端电连接，所述第四晶体管的漏极与所述串并联吸收式结构的第一端电连接，所述第四晶体管的源极接地，所述第五晶体管的源极与所述第四晶体管的漏极电连接，所述第五晶体管的漏极与所述串并联吸收式结构的第二端电连接，所述第五晶体管的栅极与所述串并联吸收式结构的第二控制端电连接。

8.根据权利要求7所述的毫米波单刀单掷开关，其特征在于，所述串并联吸收式结构还包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三电容匹配单元和第三过孔；

所述第四电阻串联电连接于所述第四晶体管的栅极与所述第一控制端口之间，所述第四晶体管的源极通过所述第三过孔直接接地；

所述第五电阻串联电连接于所述第五晶体管的栅极与所述第二控制端口之间，所述第五晶体管的源极通过所述第三电容匹配单元与所述第四晶体管的漏极电连接，所述第五晶体管的漏极与所述第二射频输入输出端电连接；

所述第六电阻的一端与所述第五晶体管的漏极电连接，所述第六电阻的另一端与所述第五晶体管的源极电连接。

9.根据权利要求8所述的毫米波单刀单掷开关，其特征在于，所述第六电阻的阻值为50欧姆，所述第四电阻和所述第五电阻的阻值至少为2千欧姆。

10.根据权利要求1所述的毫米波单刀单掷开关，其特征在于，所述串联谐振结构的两侧分别连接所述并联反射式结构和所述串并联吸收式结构，构成可变滤波器结构；

在开关处于导通状态时，可变滤波器结构表现为低通滤波器；在开关处于关断状态时，可变滤波器结构表现为多零点带阻滤波器。

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