CN207926554U - 一种改进型pin宽带射频开关 - Google Patents

Abstract

一种改进型PIN宽带射频开关，该改进型PIN宽带射频开关的导通装置的传输组件包括第一传输导体和第二传输导体，连接组件包括至少2组电容连接件，第一传输导体的输出端与电容连接件的输入端并行连接，电容连接件的输出端与第二传输导体的输入端耦合，电容连接件包括电容和电容传输线，电容传输线的输入端与第一传输导体的输出端耦合，电容传输线的输出端与电容的输入端耦合，电容连接件内的电容的容值大小不同，采用容值不同的双电容并联方式，实现高低频信号分别通过不同容值的电容传输信号，实现在兼顾低频信号插入损耗的同时，在一定程度上减少了高频信号的插入损耗。

Description

一种改进型PIN宽带射频开关

技术领域

本实用新型涉及射频开关领域，具体而言，涉及一种改进型PIN宽带射频开关。

背景技术

射频开关，是一种属于有线电视网或通讯领域用的信号开关，用于有线传输射频信号的通过控制件，是由外壳及两只晶体二极管及辅助电路相连的输入、输出及控制端构成，其中两只晶体二极管的一只晶体二极管串联于交流信号通道，而另一只二极管连接信号通道与交流信号通道。该射频开关具有结构简单，使用范围广，成本低，耗电低，易于安装，可靠性极高等优点，可广泛用于载波电话切换、有线电视信号切换、有线电视信号开关等领域。

随着通信行业发展，国内外毫米波器件的需求日益增加，器件的性能要求逐步提高，射频开关作为一种控制信号通断的产品，在系统中广泛应用，由于传统PIN宽带射频开关输入输出端LC电路的选值由产品最低频率所决定，故在兼顾低频通带的情况下，难以保证高频信号的传输特性，使得产品在高频段具有插入损耗大，信号的损失也就大的缺点，射频电容作为主传输线上的关键器件，对信号的传输损耗起着重要的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种改进型PIN宽带射频开关，其能够改变传统单电容设计方式，采用容值大小不同的双电容并联方式，实现高低频信号分别通过不同容值的电容传输信号，实现在兼顾低频信号插入损耗的同时，也在一定程度上减少了高频信号的插入损耗。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种改进型PIN宽带射频开关，该PIN宽带射频开关包括输入端电路和输出端电路，输入端电路包括承载装置和导通装置，导通装置设置在承载装置表面，导通装置包括传输组件和连接组件，传输组件与连接组件耦合，传输组件包括第一传输导体和第二传输导体，连接组件包括至少2组电容连接件，第一传输导体的输出端与电容连接件的输入端并行连接，电容连接件的输出端与第二传输导体的输入端耦合，电容连接件包括电容和电容传输线，电容传输线的输入端与第一传输导体的输出端耦合，电容传输线的输出端与电容的输入端耦合，电容连接件内的电容的容值大小不同。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电容连接件包括第一电容、第二电容、第一电容传输线和第二电容传输线，第一电容传输线的输入端与第一传输导体的输出端耦合，第一电容传输线的输出端与第一电容的输入端耦合，第二电容传输线的输入端与第一传输导体的输出端耦合，第二电容传输线的输出端与第二电容的输入端耦合，第一电容和第二电容的输出端与第二传输导体的输入端耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，上述连接组件还包括电感连接件，电感连接件的输入端与第二传输导体的输出端耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电感连接件包括电感和电感传输线，第二传输导体的输出端与电感传输线的输入端耦合，电感传输线的输出端与电感的输入端耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，上述连接组件还包括PIN二级管和PIN二极管传输线，第二传输导体的输出端与PIN二极管传输线的输入端耦合，PIN二极管传输线的输出端与PIN二极管的输入端耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，上述传输组件还包括第三传输导体，PIN二极管的输出端与第三传输导体的输入端耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，上述输出端电路包括第三传输导体、电容连接件和电感连接件，第三传输导体的输出端与电容连接件和电感连接件的输入端耦合，输入端电路的电容连接件和电感连接件的结构与输出端电路的电容连接件和电感连接件的结构相同。

在本实用新型较佳的实施例中，上述承载装置包括印制电路板，导通装置设置在印制电路板上。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一传输导体、第二传输导体和第三传输导体均为微带线传输导体。

在本实用新型较佳的实施例中，上述改进型PIN宽带射频开关适用于毫米波射频开关。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型中的改进型PIN宽带射频开关，在第一传输导体后并行连接至少2组电容连接件，每组电容连接件都包括电容和电容传输线，电容连接件内并行连接的电容的容值大小不同，使得高频信号可以选择不同容值的电容进行信号传输，低频信号可以选择不同容值的电容进行信号传输，使得射频开关能够兼容高低频信号的传输。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例传统PIN射频开关的结构示意图；

图2为本实用新型实施例传统PIN射频开关的电气性能测试图；

图3为本实用新型实施例改进型PIN宽带射频开关的结构示意图；

图4为本实用新型实施例改进型PIN宽带射频开关的电气性能测试图。

图标：100-印制电路板；200-传输导体；300-电容连接件；400-电感连接件；500-PIN二级管连接件；310-第一电容；320-第二电容。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

实施例中的并联电容可以选着任意组数的电容，但由于电容自身携带的寄生参数和电路连接的谐振频率共同影响下，本实施例选取输入频率为10MHz-3.5GHz的PIN射频开关举例说明。

请参见图1，现有技术中的传统PIN射频开关包括输入端电路和输出端电路，输入端电路包括承载印制电路板100和导通装置，导通装置设置在印制电路板100上，导通装置包括第一传输导体200、第二传输导体200、1组电容连接件300、1组电感连接件400和1组PIN二级管连接件500，第一传输导体200的输出端与所述电容连接件300的输入端耦合，电容连接件300的输出端与第二传输导体200的输入端耦合，第二传输导体200的输出端与电感连接件400和PIN二级管连接件500的输入端耦合。传输导体200包括微带线传输导体200、电容连接件300包括电容和电容传输线、电感连接件400包括电感和电感传输线、PIN二极管连接件包括PIN二级管和PIN二级管传输线，第一微带线传输导体200的输出端与电容传输线的输入端耦合，电容传输线的输出端与电容的输入端耦合，电容的输出端与第二微带线传输导体200输入端耦合，第二微带线输出导体的输出端分别与所述电感传输线和PIN二级管传输线的输入端耦合，电感传输线的输出端与电感的输入端耦合，PIN二级管传输线的输出端与PIN二极管的输入端耦合。

传统PIN射频开关的输出端电路同样包括印制电路板100和导通装置，导通装置设置在印制电路板100上，导通装置包括第三微带线传输导体200、电感连接件400和电容连接件300，第三微带线传输导体200的输出端与分别与电感连接件400和电容连接件300的输入端耦合，电容连接件300包括电容和电容传输线、电感连接件400包括电感和电感传输线，第三微带线传输导体200的输出端分别与电容传输线和电感传输线的输入端耦合，电容传输线的输出端与电容的输入端耦合，电感传输线的输出端与电感的输入端耦合。

请参见图2，Trc5S21：窗口5端口S21；dB Mag：回波损耗测试；Cal：校准；Ch1:1通道；Base Freq:基准频率。

将现有技术的传统PIN射频开关在ADS软件上仿真做出理论建模，从图2的传输特性插入损耗测试曲线图可以看出，当输入频率为500MHz时，传统一分二式功率分配器的插入损耗约为2.13dB；当输入频率为8GHz时，传统一分二式功率分配器的插入损耗约为2.82dB；当输入频率为26.5GHz时，传统一分二式功率分配器的插入损耗约为5.14dB；当输入频率为43.5GHz时，传统一分二式功率分配器的插入损耗约为8.36dB。从图2的插入损耗测试曲线图可以看出，随着输入频率的增加，传统PIN射频开关的插入损耗值越来越大，这种单电容的射频开关设计，由于LC电路的自身谐振频率，若要保证低频信号的插入损耗及驻波比，LC电路需要使用较大容值电容，在很大程度上直接影响了高频信号的插入损耗,对高频信号的损失较大。

请参见图3，改进型双电容PIN宽带射频开关也包括输入端电路和输出端电路，输入端电路包括承载印制电路板100和导通装置，导通装置设置在印制电路板100上，导通装置包括第一传输导体200、第二传输导体200、1组电容连接件300、1组电感连接件400和1组PIN二级管连接件500，第一传输导体200的输出端与所述电容连接件300的输入端耦合，电容连接件300的输出端与第二传输导体200的输入端耦合，第二传输导体200的输出端与电感连接件400和PIN二级管连接件500的输入端耦合。传输导体200包括微带线传输导体200、电感连接件400包括电感和电感传输线、PIN二极管连接件包括PIN二级管和PIN二级管传输线。传统PIN射频开关不同的是，电容连接件300包括第一电容310、第二电容320、第一电容310传输线和第二电容320传输线，第一电容310传输线的输入端与第一微带线传输导体200的输出端耦合，第一电容310传输线的输出端与第一电容310的输入端耦合，第二电容320传输线的输入端与第一微带线传输导体200的输出端耦合，第二电容320传输线的输出端与第二电容320的输入端耦合，第一电容310和第二电容320的输出端与第二微带线传输导体200的输入端耦合；第二微带线输出导体的输出端分别与所述电感传输线和PIN二级管传输线的输入端耦合，电感传输线的输出端与电感的输入端耦合，PIN二级管传输线的输出端与PIN二极管的输入端耦合。

改进型双电容PIN宽带射频开关的输出端电路同样包括印制电路板100和导通装置，导通装置设置在印制电路板100上，导通装置包括第三微带线传输导体200、电感连接件400和电容连接件300，第三微带线传输导体200的输出端与分别与电感连接件400和电容连接件300的输入端耦合，电感连接件400包括电感和电感传输线，与传统PIN射频开关不同的是电容连接件300包括第三电容、第四电容、第三电容传输线和第四电容传输线，第三电容传输线的输入端与第三微带线传输导体200的输出端耦合，第三电容传输线的输出端与第三电容的输入端耦合，第四电容传输线的输入端与第三微带线传输导体200的输出端耦合，第四电容传输线的输出端与第四电容的输入端耦合，第三电容和第四电容的输出端与第四微带线传输导体200的输入端耦合。

从图1和图3的PIN射频开关结构可以看出，不管使PIN射频开关的输入端电路还是输出端电路，改进型PIN宽带射频开关在电容连接件300上都采用双电容并联的方式，每组电容连接件300都包括电容和电容传输线，使得电容传输线的宽度加宽。增宽印制板上粘接芯片电容位置的传输线宽度，将大小容值不同的双电容使用导电胶粘接在传输线上，并在120℃高温下加热2小时固化，之后再使用金丝连接导通两颗芯片电容与传输线。

请参见图4，将改进型双电容PIN宽带射频开关在ADS软件上仿真做出理论建模，从图4的传输特性插入损耗测试曲线图可以看出，当输入频率为500MHz时，传统一分二式功率分配器的插入损耗约为1.94dB；当输入频率为8GHz时，传统一分二式功率分配器的插入损耗约为2.77dB；当输入频率为26.5GHz时，传统一分二式功率分配器的插入损耗约为4.97dB；当输入频率为43.5GHz时，传统一分二式功率分配器的插入损耗约为7.60dB。

从图2和图4的传输特性插入损耗测试曲线图对比可以看出，虽然改进型双电容PIN宽带射频开关在射频开关的输入端电路和输出端电路都新增了电容，但将2组电容连接并行连接在一起后，改进型双电容PIN宽带射频开关的插入损耗不增反降，当输入频率为低频时，传统PIN射频开关的插入损耗和改进型双电容PIN宽带射频开关的插入损耗差距不大，特别是当输入频率为高频时，传统PIN射频开关的插入损耗明显逊色于改进型双电容PIN宽带射频开关的插入损耗。

综上所述，本实用新型中的改进型PIN宽带射频开关并行连接至少2组电容连接件300，每组电容连接件300都包括电容和电容传输线，电容连接件300内并行连接的电容的容值大小不同，使得高频信号可以选择不同容值的电容进行信号传输，低频信号可以选择不同容值的电容进行信号传输，实现高低频信号分别通过不同容值的电容传输信号，实现在兼顾低频信号插入损耗的同时，也在一定程度上减少了高频信号的插入损耗。

本说明书描述了本实用新型的实施例的示例，并不意味着这些实施例说明并描述了本实用新型的所有可能形式。应理解，说明书中的实施例可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。公开的具体结构和功能细节不应当作限定解释，仅仅是教导本领域技术人员以多种形式实施本实用新型的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一附图说明和描述的多个特征可以与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本实用新型的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改进型PIN宽带射频开关，其特征在于，所述改进型PIN宽带射频开关包括输入端电路和输出端电路，输入端电路包括承载装置和导通装置，所述导通装置设置在所述承载装置表面，所述导通装置包括传输组件和连接组件，所述传输组件与所述连接组件耦合，所述传输组件包括第一传输导体和第二传输导体，所述连接组件包括至少2组电容连接件，所述第一传输导体的输出端与所述电容连接件的输入端并行连接，所述电容连接件的输出端与所述第二传输导体的输入端耦合，所述电容连接件包括电容和电容传输线，所述电容传输线的输入端与所述第一传输导体的输出端耦合，所述电容传输线的输出端与所述电容的输入端耦合，所述电容连接件内的所述电容的容值大小不同。

2.根据权利要求1所述的改进型PIN宽带射频开关，其特征在于，所述电容连接件包括第一电容、第二电容、第一电容传输线和第二电容传输线，所述第一电容传输线的输入端与所述第一传输导体的输出端耦合，所述第一电容传输线的输出端与所述第一电容的输入端耦合，所述第二电容传输线的输入端与所述第一传输导体的输出端耦合，所述第二电容传输线的输出端与所述第二电容的输入端耦合，所述第一电容和所述第二电容的输出端与所述第二传输导体的输入端耦合。

3.根据权利要求1所述的改进型PIN宽带射频开关，其特征在于，所述连接组件还包括电感连接件，所述电感连接件的输入端与所述第二传输导体的输出端耦合。

4.根据权利要求3所述的改进型PIN宽带射频开关，其特征在于，所述电感连接件包括电感和电感传输线，所述第二传输导体的输出端与所述电感传输线的输入端耦合，所述电感传输线的输出端与所述电感的输入端耦合。

5.根据权利要求1所述的改进型PIN宽带射频开关，其特征在于，所述连接组件还包括PIN二级管和PIN二极管传输线，所述第二传输导体的输出端与所述PIN二极管传输线的输入端耦合，所述PIN二极管传输线的输出端与所述PIN二极管的输入端耦合。

6.根据权利要求5所述的改进型PIN宽带射频开关，其特征在于，所述传输组件还包括第三传输导体，所述PIN二极管的输出端与所述第三传输导体的输入端耦合。

7.根据权利要求6所述的改进型PIN宽带射频开关，其特征在于，所述输出端电路包括第三传输导体、电容连接件和电感连接件，所述第三传输导体的输出端与所述电容连接件和所述电感连接件的输入端耦合，所述输入端电路的所述电容连接件和所述电感连接件的结构与所述输出端电路的所述电容连接件和所述电感连接件的结构相同。

8.根据权利要求1所述的改进型PIN宽带射频开关，其特征在于，所述承载装置包括印制电路板，所述导通装置设置在所述印制电路板上。

9.根据权利要求6所述的改进型PIN宽带射频开关，其特征在于，所述第一传输导体、所述第二传输导体和所述第三传输导体均为微带线传输导体。

10.根据权利要求1所述的改进型PIN宽带射频开关，其特征在于，所述改进型PIN宽带射频开关适用于毫米波射频开关。