[发明专利]一种单刀双掷开关

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种单刀双掷开关。

背景技术

在射频电路中经常需要用开关对信号进行切换。按照信号通道形态划分，常用的开关类型有单刀单掷(Single-Pole Single-Throw，简称SPST)、单刀双掷(Single-Pole Double-Throw，简称SPDT)、双刀双掷(Double-PoleDouble-Throw，简称DPDT)等。PIN二极管由于具有良好的开关特性成为射频开关设计的良好选择。

PIN管是电流控制的可变电阻，当在PIN管两端加直流或低频信号时，其特性类似于一般二极管的I-V曲线，可作为整流元件使用，当正向偏置时，PIN管表现为一个小的直流电阻，这时I层称为穿通状态，在I层有一定的存储电荷Q，存储电荷量决定了器件正向导通串联电阻的大小。当零偏置时，I层耗尽变宽，PIN管表现为高阻状态。

当加在PIN管两端的信号频率逐渐升高，意味着信号周期缩短，信号变化速度加快，载流子复合时间跟不上信号周期的变化，因此PIN管的整流作用逐渐减弱，最后消失。从外特性来看，PIN管对射频信号的阻抗保持不变，这个阻抗大小跟I区存储电荷Q有关，即跟直流偏置信号的大小有关，反映为直流偏置可以控制PIN管射频阻抗的大小。

在正向偏置(控制信号为高电平)作用下，PIN管耗尽层变薄，对射频信号呈现低阻抗；在零偏置下(控制信号为低电平)，PIN管对射频信号有高的阻抗，这样通过改变PIN管偏置电压，可以起到控制射频信号通断的开关作用。

PIN开关的主要指标有插入损耗(开关接通时)、隔离度(开关切断时)、开关速度等指标等，对于SPDT开关，隔离度往往是较难实现的关键指标。

图1为现有技术SPDT开关结构示意图，如图1所示，第一输入端(input1)和第二输入端(input2)为SPDT开关两路射频信号的输入端口，第一控制端(control1)和第二控制端(control2)为SPDT开关两路控制信号的输入端口，该控制信号须具有一定的电流驱动能力；输出端(output)为SPDT开关射频信号的输出端口。

当第一控制端(control1)输入高电平、第二控制端(control2)输入低电平时，通过外接合适的直流偏置电路，使得与第一控制端(control1)直接相连的PIN管D1处于正向导通状态，D1工作电流处于某一特定值，此时PIN管D1对于第一输入端(input1)输入的信号相当于一个阻值很小的电阻，使得第一输入端(input1)的信号几乎完全通过PIN管D1至输出端(output)输出。由于第二控制端(control2)输入低电平，与第二控制端(control2)直接相连的PIN管D2处于零偏置截止状态，D2工作电流为0，此时PIN管D2对于第二输入端(input2)输入信号相当于一个阻值很大的电阻，对于第二输入端(input2)输入的射频信号起到隔离左右。因此SPDT开关选通第一输入端(input1)的信号，对第二输入端(input2)的信号隔离；此时输出端(output)检测的第一输入端(input1)的信号功率与第一输入端(input1)的输入功率之比就是SPDT开关对第一输入端(input1)的插入损耗；输出端(output)检测的第二输入端(input2)的信号功率与第二输入端(input2)输入功率之比就是开关对第二输入端(input2)的隔离度。

当第一控制端(control1)输入低电平、第二控制端(control2)输入高电平时，与上述情况相反，此时SPDT开关选通第二输入端(input2)输入的信号，对第一输入端(input1)输入的信号隔离。此时输出端(output)检测的第二输入端(input2)输入的信号功率与第二输入端(input2)的输入功率之比就是SPDT开关对第二输入端(input2)的插入损耗；输出端(output)检测的第一输入端(input1)输入的信号功率与第一输入端(input1)的输入功率之比就是SPDT开关对第一输入端(input1)的隔离度。

SPDT开关上述插入损耗、隔离度及各端口回波损耗指标可以通过矢量网络分析仪测试得到结果。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术方案至少存在有如下问题：对于隔离信号，现有SPDT开关由于只有一个PIN管处于高阻状态进行隔离，没有其他隔离和吸收措施，易造成一定的射频信号泄漏，使得开关隔离度指标和回波损耗指标较差。

发明内容