CN217590777U - 单刀双掷开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单刀双掷开关，单刀双掷开关的输入偏置电路的输出端分别与第一隔直电容的第一端和第二隔直电容的第一端电连接，第一隔直电容的第二端与至少一个第一二极管的正极端电连接，第一二极管的负极端接地，第一隔直电容的第二端还与第一电源偏置电路的输出端电连接，第一电源偏置电路的输出端与单刀双掷开关的第一输出端电连接；第二隔直电容的第二端与至少一个第二二极管的正极端电连接，第二二极管的负极端接地，第二隔直电容的第二端还与第二电源偏置电路的输出端电连接，第二电源偏置电路的输出端与单刀双掷开关的第二输出端电连接。单刀双掷开关可以增加功率容量，改善开关电路的微波性能，满足系统高功率容量的要求。

Description

单刀双掷开关

技术领域

本实用新型涉及微波单片集成电路技术领域，尤其涉及单刀双掷开关。

背景技术

在微波射频传输领域中，开关尤其是单刀双掷开关作为微波控制器件起到很重要的作用，多用于通道之间微波信号相互转换。其在雷达，通信，电子对抗，电子对抗系统，消费电子等系统中应用广泛。且随着对微波控制电路的要求越来越高，研究低插损、高隔离度、大功率、小型化的微波控制电路越来越重要。

随着半导体功放技术和功率合成技术迅猛发展、大功率开关应用场景的增加，要求的开关功率容量也不断提高。但是，目前传统的单片PIN开关功率容量较低，难以满足大功率场景的应用要求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种单刀双掷开关，以满足开关的大功率容量的需求。

根据本实用新型的一方面，提供了一种单刀双掷开关，包括：第一输出端、第二输出端、输入偏置电路、第一隔直电容、第二隔直电容、第一电源偏置电路、第二电源偏置电路、至少一个第一二极管和至少一个第二二极管；

所述输入偏置电路的输入端作为所述单刀双掷开关的输入端，所述输入偏置电路的输出端分别与所述第一隔直电容的第一端和所述第二隔直电容的第一端电连接，所述第一隔直电容的第二端与至少一个所述第一二极管的正极端电连接，所述第一二极管的负极端接地，所述第一隔直电容的第二端还与所述第一电源偏置电路的输出端电连接，所述第一电源偏置电路的输出端与所述单刀双掷开关的第一输出端电连接；

所述第二隔直电容的第二端与至少一个所述第二二极管的正极端电连接，所述第二二极管的负极端接地，所述第二隔直电容的第二端还与所述第二电源偏置电路的输出端电连接，所述第二电源偏置电路的输出端与所述单刀双掷开关的第二输出端电连接。

可选的，所述第一电源偏置电路包括第一电压控制端、第一扼流电感和第一滤波电容，所述第一电压控制端与所述第一滤波电容的第一端电连接，所述第一滤波电容的第二端接地，所述第一电压控制端还与所述第一扼流电感的第一端电连接，所述第一扼流电感的第二端作为所述第一电源偏置电路的输出端。

可选的，所述第二电源偏置电路包括第二电压控制端、第二扼流电感和第二滤波电容，所述第二电压控制端与所述第二滤波电容的第一端电连接，所述第二滤波电容的第二端接地，所述第二电压控制端还与所述第二扼流电感的第一端电连接，所述第二扼流电感的第二端作为所述第二电源偏置电路的输出端。

可选的，所述输入偏置电路包括：阻抗匹配网络和匹配电感；

所述阻抗匹配网络的第一端作为所述输入偏置电路的输入端，所述阻抗匹配网络的第二端与所述匹配电感的第一端电连接，所述匹配电感的第二端接地，所述匹配电感的第一端作为所述输入偏置电路的输出端。

可选的，所述输入偏置电路的输出端与所述单刀双掷开关的第一输出端之间的结构与所述输入偏置电路的输出端与所述单刀双掷开关的第二输出端之间的结构对称。

可选的，所述单刀双掷开关还包括第三隔直电容和第四隔直电容，所述第三隔直电容的第一端与所述第一电源偏置电路的输出端电连接，所述第三隔直电容的第二端与所述单刀双掷开关的第一输出端电连接，所述第四隔直电容的第一端与所述第二电源偏置电路的输出端电连接，所述第四隔直电容的第二端与所述单刀双掷开关的第二输出端电连接。

可选的，所述单刀双掷开关还包括第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线和第六微带线；

所述第一微带线的第一端与所述第一隔直电容的第二端电连接，所述第一微带线的第二端与所述第一二极管的正极端电连接，所述第二微带线的第一端与所述第一微带线的第二端电连接，所述第二微带线的第二端与所述第一电源偏置电路的输出端电连接，所述第三微带线的第一端与所述第三隔直电容的第二端电连接，所述第三微带线的第二端与所述单刀双掷开关的第一输出端电连接；

所述第四微带线的第一端与所述第二隔直电容的第二端电连接，所述第四微带线的第二端与所述第二二极管的正极端电连接，所述第五微带线的第一端与所述第四微带线的第二端电连接，所述第五微带线的第二端与所述第二电源偏置电路的输出端电连接，所述第六微带线的第一端与所述第四隔直电容的第二端电连接，所述第六微带线的第二端与所述单刀双掷开关的第二输出端电连接。

可选的，所述单刀双掷开关包括两个第一二极管和两个第二二极管；

两个所述第一二极管之间并联连接，两个所述第二二极管之间并联连接。

可选的，所述单刀双掷开关通过单片微波集成技术集成于芯片上。

可选的，所述第一二极管和所述第二二极管均为PIN二极管。

本实用新型实施例提供的单刀双掷开关包括第一输出端、第二输出端、输入偏置电路、第一隔直电容、第二隔直电容、第一电源偏置电路、第二电源偏置电路、至少一个第一二极管和至少一个第二二极管；输入偏置电路的输入端作为单刀双掷开关的输入端，输入偏置电路的输出端分别与第一隔直电容的第一端和第二隔直电容的第一端电连接，第一隔直电容的第二端与至少一个第一二极管的正极端电连接，第一二极管的负极端接地，第一隔直电容的第二端还与第一电源偏置电路的输出端电连接，第一电源偏置电路的输出端与单刀双掷开关的第一输出端电连接；第二隔直电容的第二端与至少一个第二二极管的正极端电连接，第二二极管的负极端接地，第二隔直电容的第二端还与第二电源偏置电路的输出端电连接，第二电源偏置电路的输出端与单刀双掷开关的第二输出端电连接。通过第一电源偏置电路调节第一二极管的偏置，通过第二电源偏置电路调节第二二极管的偏置，从而使得第一二极管导通时，第二二极管关断，信号从第二输出端输出，或者第二二极管导通时，第一二极管关断，信号从第一输出端输出，实现单刀双掷的功能。且通过选择单刀双掷开关的单片工艺线和设计电路拓扑结构即设计电路的组成架构，增加功率容量，改善开关电路的微波性能，满足系统高功率容量的要求。且本实施例内带偏置电路，无需片外再装配电感等偏置电路，简化单刀双掷开关的外围控制结构，方便使用。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型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实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的一种单刀双掷开关的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种第一二极管的剖面结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的第一二极管模型仿真与实测数据的输入回波损耗的仿真图；

图4是本实用新型实施例提供的第一二极管模型仿真与实测数据的插入损耗的仿真图；

图5是本实用新型实施例提供的第一二极管模型仿真与实测数据的输出回波损耗的仿真图；

图6是本实用新型实施例提供的另一种单刀双掷开关的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种集成单刀双掷开关的芯片的外形结构图；

图8是本实用新型实施例提供的一种单刀双掷开关的装配示意图；

图9是本实用新型实施例提供的一种单刀双掷开关的版图示意图；

图10是本实用新型实施例提供的一种单刀双掷开关的插入损耗仿真图；

图11是本实用新型实施例提供的一种单刀双掷开关的输入回波损耗的仿真图；

图12是本实用新型实施例提供的一种单刀双掷开关的输出回波损耗的仿真图；

图13是本实用新型实施例提供的一种单刀双掷开关的隔离度的仿真图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型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，以便这里描述的本实用新型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。

图1为本实用新型实施例提供的一种单刀双掷开关的结构示意图，参考图1，单刀双掷开关包括：第一输出端OUT1、第二输出端OUT2、输入偏置电路10、第一隔直电容C1、第二隔直电容C2、第一电源偏置电路11、第二电源偏置电路12、至少一个第一二极管D1和至少一个第二二极管D2。

输入偏置电路10的输入端作为单刀双掷开关的输入端IN，输入偏置电路10的输出端分别与第一隔直电容C1的第一端和第二隔直电容C2的第一端电连接，第一隔直电容C1的第二端与至少一个第一二极管D1的正极端电连接，第一二极管D1的负极端接地GND，第一隔直电容C1的第二端还与第一电源偏置电路11的输出端U1电连接，第一电源偏置电路11的输出端U1与单刀双掷开关的第一输出端OUT1电连接。

第二隔直电容C2的第二端与至少一个第二二极管D2的正极端电连接，第二二极管D2的负极端接地GND，第二隔直电容C2的第二端还与第二电源偏置电路12的输出端U2电连接，第二电源偏置电路12的输出端U2与单刀双掷开关的第二输出端OUT2电连接。

具体的，单刀双掷开关的输入端IN用于输入微波信号，微波信号经第一输出端OUT1或第二输出端OUT2中的一者输出。输入偏置电路10用于进行阻抗匹配。本实施例中示例性示出包括一个第一二极管D1和一个第二二极管D2，在其他实施例中可包括多个第一二极管D1和多个第二二极管D2。第一电源偏置电路11用于控制第一二极管D1的偏置状态，第二电源偏置电路12用于控制第二二极管D2的偏置状态，其中，偏置状态包括正向偏置和反向偏置。单刀双掷开关工作时，通过第一电源偏置电路11控制第一二极管D1处于正向偏置（第一二极管D1导通），且通过第二电源偏置电路12控制第二二极管D2处于反向偏置（第二二极管D2关断）。第一隔直电容C1用于滤除单刀双掷开关的输入端IN输入的信号中的直流信号，避免直流信号影响第一二极管D1的偏置状态。第二隔直电容C2用于滤除单刀双掷开关的输入端IN输入的信号中的直流信号，避免直流信号影响第二二极管D2的偏置状态。第一二极管D1正向偏置时，呈小电阻，对单刀双掷开关的输入端IN输入的微波信号呈低阻态，第二二极管D2反向偏置时，呈结电容，对单刀双掷开关的输入端IN输入的微波信号呈高阻态。从输入偏置电路10的输出端到第一二极管D1以及到第二二极管D2处的距离为中心工作频率的四分之一波长，从输入偏置电路10的输出端到第一电源偏置电路11的阻抗非常大，相当于开路，第一输出端OUT1处于隔离状态，而第二二极管D2截止对信号传输不影响，微波信号经单刀双掷开关的输入端IN输入后，经第二输出端OUT2输出。

通过第一电源偏置电路11控制第一二极管D1处于反向偏置，且通过第二电源偏置电路12控制第二二极管D2处于正向偏置。第二二极管D2正向偏置时，呈小电阻，对单刀双掷开关的输入端IN输入的微波信号呈低阻态。第一二极管D1处于反向偏置时，呈结电容，对单刀双掷开关的输入端IN输入的微波信号呈高阻态。从输入偏置电路10的输出端到第一二极管D1以及到第二二极管D2处的距离为中心工作频率的四分之一波长，从输入偏置电路10的输出端到第二电源偏置电路12的阻抗非常大，相当于开路，第二输出端OUT2处于隔离状态，而第一二极管D1截止对信号传输不影响，微波信号经单刀双掷开关的输入端IN输入后，经第一输出端OUT1输出。

通过上述过程即可实现第一输出端OUT1和第二输出端OUT2的信号输出的切换，进而实现单刀双掷开关的功能。且通过选择单刀双掷开关的单片工艺线和设计电路拓扑结构即设计电路的组成架构，增加功率容量，改善开关电路的微波性能，满足系统高功率容量的要求。且本实施例内带偏置电路，无需片外再装配电感等偏置电路，简化单刀双掷开关的外围控制结构，方便使用。

继续参考图1，可选的，第一二极管D1和第二二极管D2均为PIN二极管。

本实施例中的第一二极管D1和第二二极管D2均选择砷化镓（GaAs）PIN单片工艺，选择合适的I层（本征层）厚度。增加I层厚度，可以提高器件的功率处理能力，减小并联结构开关的插损。

PIN二极管处于正向偏置时，二极管接近于短路，导通阻抗很小，等效电路为一个小的电阻。PIN二极管处于反向偏置时，二极管接近于开路，阻抗很高，等效电路为一个小的电容。PIN二极管是一种可以用直流激励控制电阻的一种控制器件，用较小的直流电流控制较大的射频功率。

图2为本实用新型实施例提供的一种第一二极管的剖面结构示意图，参考图2，第二二极管与第一二极管的结构相同，本实施例中以第一二极管的剖面结构为例进行说明。第一二极管包括依次层叠设置的GaAs半绝缘衬底01、n型GaAs层02、本征层03、p型欧姆接触层04，还包括两个设置于n型GaAs层02靠近本征层03一侧的n型欧姆接触层05。第一二极管制作过程中采用了挖槽腐蚀、空气桥和背面通孔等工艺技术步骤。

图3为本实用新型实施例提供的第一二极管模型仿真与实测数据的输入回波损耗的仿真图、图4为本实用新型实施例提供的第一二极管模型仿真与实测数据的插入损耗的仿真图、图5为本实用新型实施例提供的第一二极管模型仿真与实测数据的输出回波损耗的仿真图，通过图3-图5可知，仿真数据线07与实测数据线08的曲线无限接近，因此本实施例提供的第一二极管的模型误差较小，满足设计要求。

继续参考图1，可选的，输入偏置电路10包括：阻抗匹配网络M1和匹配电感L0；

阻抗匹配网络M1的第一端作为输入偏置电路10的输入端，阻抗匹配网络M1的第二端与匹配电感L0的第一端电连接，匹配电感L0的第二端接地GND，匹配电感L0的第一端作为输入偏置电路10的输出端。

阻抗匹配网络M1和匹配电感L0均用于进行单刀双掷开关整个电路的阻抗匹配，示例性的，阻抗匹配网络M1可以为微带线。本实施例中从匹配电感L0的第一端到各支路并联二极管处的距离为中心工作频率的四分之一波长，这个结构决定了全并联开关的带通特性，工作频带很难拓宽。通过引入阻抗匹配网络M1，可以优化驻波，改善带宽特性。增加匹配电感L0可以进一步匹配带内微波特性。

图6为本实用新型实施例提供的另一种单刀双掷开关的结构示意图，参考图6，可选的，第一电源偏置电路11包括第一电压控制端V1、第一扼流电感L1和第一滤波电容C3，第一电压控制端V1与第一滤波电容C3的第一端电连接，第一滤波电容C3的第二端接地GND，第一电压控制端V1还与第一扼流电感L1的第一端电连接，第一扼流电感L1的第二端作为第一电源偏置电路11的输出端U1。

第一电压控制端V1可以外接驱动芯片或者控制电路，以通过第一电压控制端V1向第一二极管D1提供电压信号，进而控制第一二极管D1的偏置状态。第一扼流电感L1对微波信号等效为高阻，抑制微波信号经第一扼流电感L1泄露。第一扼流电感L1对直流信号等效为低阻，为第一二极管D1提供直流通路，以使第一电压控制端V1提供的直流电压经第一扼流电感L1传输至第一二极管D1的正极端。第一滤波电容C3起滤波作用，泄露的微波信号经第一滤波电容C3到地，避免对第一电压控制端V1连接的外部驱动芯片或者控制电路产生干扰。示例性的，当第一电压控制端V1提供+25mA驱动电流时，第一二极管D1正向偏置，对微波信号呈低阻态，从匹配电感L0的第一端到第一输出端OUT1之间的输入阻抗非常大，相当于开路，第一输出端OUT1处于隔离状态，不进行信号的输出。

继续参考图6，可选的，第二电源偏置电路12包括第二电压控制端V2、第二扼流电感L2和第二滤波电容C4，第二电压控制端V2与第二滤波电容C4的第一端电连接，第二滤波电容C4的第二端接地GND，第二电压控制端V2还与第二扼流电感L2的第一端电连接，第二扼流电感L2的第二端作为第二电源偏置电路12的输出端U2。

第二电压控制端V2可以外接驱动芯片或者控制电路，以通过第二电压控制端V2向第二二极管D2提供电压信号，进而控制第二二极管D2的偏置状态。第二扼流电感L2对微波信号等效为高阻，抑制微波信号经第二扼流电感L2泄露。第二扼流电感L2对直流信号等效为低阻，为第二二极管D2提供直流通路，以使第二电压控制端V2提供的直流电压经第二扼流电感L2传输至第二二极管D2的正极端。第二滤波电容C4起滤波作用，泄露的微波信号经第二滤波电容C4到地，避免对第二电压控制端V2连接的外部驱动芯片或者控制电路产生干扰。示例性的，当第二电压控制端V2提供+25mA驱动电流时，第二二极管D2正向偏置，对微波信号呈低阻态，从匹配电感L0的第一端到第二输出端OUT2之间的输入阻抗非常大，相当于开路，第二输出端OUT2处于隔离状态，不进行信号的输出。

由上述可知，控制第一电压控制端V1输出的电压为-15V、第二电压控制端V2输出+25mA驱动电流时，第一二极管D1反向偏置，第二二极管D2正向偏置，单刀双掷开关的输入端IN输入的信号经第一输出端OUT1输出。当控制第二电压控制端V2输出的电压为-15V、第一电压控制端V1输出+25mA驱动电流时，第二二极管D2反向偏置，第一二极管D1正向偏置，单刀双掷开关的输入端IN输入的信号经第二输出端OUT2输出。通过改变第一电压控制端V1和第二电压控制端V2输出的电压的大小，实现第一输出端OUT1和第二输出端OUT2两个通路之间的通断转换，实现单刀双掷开关的功能。

继续参考图6，可选的，单刀双掷开关还包括第三隔直电容C5和第四隔直电容C6，第三隔直电容C5的第一端与第一电源偏置电路11的输出端U1电连接，第三隔直电容C5的第二端与单刀双掷开关的第一输出端OUT1电连接，第四隔直电容C6的第一端与第二电源偏置电路12的输出端U2电连接，第四隔直电容C6的第二端与单刀双掷开关的第二输出端OUT2电连接。

第三隔直电容C5用于滤除第一电源偏置电路11的输出端U1输出的直流信号，避免直流信号输出至第一输出端OUT1。第四隔直电容C6用于滤除第二电源偏置电路12的输出端U2输出的直流信号，避免直流信号输出至第二输出端OUT2。

继续参考图6，可选的，单刀双掷开关还包括第一微带线T1、第二微带线T2、第三微带线T3、第四微带线T4、第五微带线T5和第六微带线T6；

第一微带线T1的第一端与第一隔直电容C1的第二端电连接，第一微带线T1的第二端与第一二极管D1的正极端电连接，第二微带线T2的第一端与第一微带线T1的第二端电连接，第二微带线T2的第二端与第一电源偏置电路11的输出端U1电连接，第三微带线T3的第一端与第三隔直电容C5的第二端电连接，第三微带线T3的第二端与单刀双掷开关的第一输出端OUT1电连接；

第四微带线T4的第一端与第二隔直电容C2的第二端电连接，第四微带线T4的第二端与第二二极管D2的正极端电连接，第五微带线T5的第一端与第四微带线T4的第二端电连接，第五微带线T5的第二端与第二电源偏置电路12的输出端U2电连接，第六微带线T6的第一端与第四隔直电容C6的第二端电连接，第六微带线T6的第二端与单刀双掷开关的第二输出端OUT2电连接。

本实施例中提供的微带线可以起到匹配阻抗的作用，通过调节微带线的电长度即可实现阻抗的调节，保证在微波频带内有较小的插损和输出驻波。

继续参考图6，可选的，单刀双掷开关包括两个第一二极管D1和两个第二二极管D2；两个第一二极管D1之间并联连接，两个第二二极管D2之间并联连接。

两个第一二极管D1的正极端分别与第一微带线T1的第二端电连接，两个第一二极管D1的负极端分别接地GND，即两个第一二极管D1之间为并联的关系。两个第二二极管D2的正极端分别与第四微带线T4的第二端电连接，两个第二二极管D2的负极端分别接地GND，即两个第二二极管D2之间为并联的关系。第一二极管D1相对于单刀双掷开关的输入端IN至第一输出端OUT1之间的通路为分支支路，第二二极管D2相对于单刀双掷开关的输入端IN至第二输出端OUT2之间的通路为分支支路，即单刀双掷开关的输入端IN至第一输出端OUT1之间的通路以及单刀双掷开关的输入端IN至第二输出端OUT2之间的通路上未设有开关器件，有效减小插入损耗，提高了单刀双掷开关的功率性能。且第一输出端OUT1和第二输出端OUT2均采用两个二极管并联到地的形式，有利于提高功率容量、增加开关隔离度。

图6所示的单刀双掷开关的结构，通过单片加工工艺线、材料结构参数、PIN二极管性能参数进行电路拓扑结构的选择，可以提高开关的工作频率，拓宽工作频带，使得开关的工作频带覆盖26GHz-40GHz。且可以保证开关动作迅速，开关具备较短的动作时间。

可选的，单刀双掷开关通过单片微波集成技术集成于芯片上。

采用单片微波技术，提高了单刀双掷开关的集成度，可批量生产，一致性高，成本低，且芯片面积小。

图7为本实用新型实施例提供的一种集成单刀双掷开关的芯片的外形结构图，芯片010长1900μm，宽800μm，厚度为100μm。芯片010包括相对的第一边011、第二边012，还包括相对设置的第三边013和第四边014，其中单刀双掷开关的输入端IN设置于靠近第一边011的区域，第一输出端OUT1设置于靠近第三边013的区域，第二输出端OUT2设置于靠近第四边014的区域，第一电压控制端V1和第二电压控制端V2设置于靠近第二边012的区域，第一输出端OUT1和第二输出端OUT2距离第一边011的距离为367μm，第一电压控制端V1距离第三边013的距离为385μm，第二电压控制端V2距离第三边013的距离为1519μm。

图8为本实用新型实施例提供的一种单刀双掷开关的装配示意图，参考图8，芯片可以采用焊料烧结,也可采用导电胶粘接。一般采用焊料烧结的散热效果好。单刀双掷开关的输入端IN、第一输出端OUT1和第二输出端OUT2分别采用金丝06和外部微带线连接,示例性的采用两根金丝06连接。

图9为本实用新型实施例提供的一种单刀双掷开关的版图示意图，图9所示的版图对应于图6所示的单刀双掷开关的结构，参考图9，可选的，输入偏置电路的输出端与单刀双掷开关的第一输出端OUT1之间的结构与输入偏置电路的输出端与单刀双掷开关的第二输出端OUT2之间的结构对称。

输入偏置电路的输出端即指匹配电感L0的第一端。第一输出端OUT1、第三微带线T3、第二微带线T2、第一二极管D1、第一微带线T1、匹配电感L0、第四微带线T4、第二二极管D2、第五微带线T5、第六微带线T6和第二输出端OUT2依次沿第一方向X设置于芯片上，单刀双掷开关的输入端IN、阻抗匹配网络M1和匹配电感L0依次沿第二方向Y设置于芯片上，第一方向X和第二方向Y相交。单刀双掷开关的结构关于第一对称线N1对称，其中第一对称线沿第二方向Y延伸，且第一对称线N1平分匹配电感L0和阻抗匹配网络M1。

根据单刀双掷开关的频率、功率容量和微波性能要求，首先确定单片加工工艺线，包括衬底，I层厚度等，确定第一二极管和第二二极管的参数,包括二极管的结电容,反向击穿电压,正向导通电阻等。以图6所示的单刀双掷开关的结构，进行微波CAD仿真，调节各个微带线的宽度和长度，优化单刀双掷开关电路的微波S参数，根据电路原理图进行版图布局和电磁仿真，以达到设计要求。本仿真中，两个第一二极管D1和两个第二二极管D2的阳极半径均为30μm，第三微带线T3：宽20μm,长350μm，第二微带线T2：宽20μm,长50μm，第一微带线T1：宽30μm,长500μm，第六微带线T6：宽20μm,长35μm，第五微带线T5：宽20μm,长50μm，第四微带线T4：宽30μm,长500μm，阻抗匹配网络M1：宽70μm,长120μm，单刀双掷开关的输入端IN：宽100μm,长150μm，第一输出端OUT1：宽100μm,长150μm，第二输出端：宽100μm,长150μm，第一电压控制端V1：宽100μm,长100μm，第二电压控制端V2：宽100μm,长100μm。图10为本实用新型实施例提供的一种单刀双掷开关的插入损耗仿真图，图11为本实用新型实施例提供的一种单刀双掷开关的输入回波损耗的仿真图，图12为本实用新型实施例提供的一种单刀双掷开关的输出回波损耗的仿真图，图13为本实用新型实施例提供的一种单刀双掷开关的隔离度的仿真图，图11-13中，横坐标均为频率freq，单位为GHz，图10的纵坐标为插入损耗dB(S(2,1)),单位为dB，图11的纵坐标为输入回波损耗dB(S(1,1)),单位为dB，图12的纵坐标为输出回波损耗dB(S(2,2)),单位为dB，图13的纵坐标为隔离度dB(S(3,1)),单位为dB。本实施例中的单刀双掷开关的功率可以达到26-40GHz，插入损耗小于1.0dB，输入回波损耗小于13dB，输出回波损耗小于12dB，隔离度大于26dB,开关时间小于50ns。典型频率(30GHz)的测试结果: 1dB压缩输入功率35dBm，耐受功率39dBm，相较于传统的单刀双掷开关的1dB压缩输入功率一般是30dbm，耐受功率为36dbm，提高了单刀双掷开关的功率容量。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。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。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单刀双掷开关，其特征在于，包括：第一输出端、第二输出端、输入偏置电路、第一隔直电容、第二隔直电容、第一电源偏置电路、第二电源偏置电路、至少一个第一二极管和至少一个第二二极管；

所述输入偏置电路的输入端作为所述单刀双掷开关的输入端，所述输入偏置电路的输出端分别与所述第一隔直电容的第一端和所述第二隔直电容的第一端电连接，所述第一隔直电容的第二端与至少一个所述第一二极管的正极端电连接，所述第一二极管的负极端接地，所述第一隔直电容的第二端还与所述第一电源偏置电路的输出端电连接，所述第一电源偏置电路的输出端与所述单刀双掷开关的第一输出端电连接；

所述第二隔直电容的第二端与至少一个所述第二二极管的正极端电连接，所述第二二极管的负极端接地，所述第二隔直电容的第二端还与所述第二电源偏置电路的输出端电连接，所述第二电源偏置电路的输出端与所述单刀双掷开关的第二输出端电连接。

2.根据权利要求1所述的单刀双掷开关，其特征在于，所述第一电源偏置电路包括第一电压控制端、第一扼流电感和第一滤波电容，所述第一电压控制端与所述第一滤波电容的第一端电连接，所述第一滤波电容的第二端接地，所述第一电压控制端还与所述第一扼流电感的第一端电连接，所述第一扼流电感的第二端作为所述第一电源偏置电路的输出端。

3.根据权利要求2所述的单刀双掷开关，其特征在于，所述第二电源偏置电路包括第二电压控制端、第二扼流电感和第二滤波电容，所述第二电压控制端与所述第二滤波电容的第一端电连接，所述第二滤波电容的第二端接地，所述第二电压控制端还与所述第二扼流电感的第一端电连接，所述第二扼流电感的第二端作为所述第二电源偏置电路的输出端。

4.根据权利要求1所述的单刀双掷开关，其特征在于，所述输入偏置电路包括：阻抗匹配网络和匹配电感；

所述阻抗匹配网络的第一端作为所述输入偏置电路的输入端，所述阻抗匹配网络的第二端与所述匹配电感的第一端电连接，所述匹配电感的第二端接地，所述匹配电感的第一端作为所述输入偏置电路的输出端。

5.根据权利要求1所述的单刀双掷开关，其特征在于，所述输入偏置电路的输出端与所述单刀双掷开关的第一输出端之间的结构与所述输入偏置电路的输出端与所述单刀双掷开关的第二输出端之间的结构对称。

6.根据权利要求1所述的单刀双掷开关，其特征在于，还包括第三隔直电容和第四隔直电容，所述第三隔直电容的第一端与所述第一电源偏置电路的输出端电连接，所述第三隔直电容的第二端与所述单刀双掷开关的第一输出端电连接，所述第四隔直电容的第一端与所述第二电源偏置电路的输出端电连接，所述第四隔直电容的第二端与所述单刀双掷开关的第二输出端电连接。

7.根据权利要求6所述的单刀双掷开关，其特征在于，还包括第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线和第六微带线；

所述第一微带线的第一端与所述第一隔直电容的第二端电连接，所述第一微带线的第二端与所述第一二极管的正极端电连接，所述第二微带线的第一端与所述第一微带线的第二端电连接，所述第二微带线的第二端与所述第一电源偏置电路的输出端电连接，所述第三微带线的第一端与所述第三隔直电容的第二端电连接，所述第三微带线的第二端与所述单刀双掷开关的第一输出端电连接；

所述第四微带线的第一端与所述第二隔直电容的第二端电连接，所述第四微带线的第二端与所述第二二极管的正极端电连接，所述第五微带线的第一端与所述第四微带线的第二端电连接，所述第五微带线的第二端与所述第二电源偏置电路的输出端电连接，所述第六微带线的第一端与所述第四隔直电容的第二端电连接，所述第六微带线的第二端与所述单刀双掷开关的第二输出端电连接。

8.根据权利要求1所述的单刀双掷开关，其特征在于，包括两个第一二极管和两个第二二极管；

两个所述第一二极管之间并联连接，两个所述第二二极管之间并联连接。

9.根据权利要求1所述的单刀双掷开关，其特征在于，所述单刀双掷开关通过单片微波集成技术集成于芯片上。

10.根据权利要求1所述的单刀双掷开关，其特征在于，所述第一二极管和所述第二二极管均为PIN二极管。

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