微波射頻開關(guān),概述，電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計，性能和優(yōu)點，合理性
通常RF系統(tǒng)中有許多輸入輸出的端口，用多端口網(wǎng)絡(luò)分析儀分析散射特性價格比較昂貴。所以一般要用開關(guān)對多輸入多輸出的信號進(jìn)行切換，然后用比較簡單的二端口網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行分析測量。在核磁共振系統(tǒng)中，一般接收系統(tǒng)的通道個數(shù)小于天線線圈的個數(shù)，所以多路線圈也要應(yīng)用開關(guān)進(jìn)行切換選擇。
目前一般的設(shè)計中用現(xiàn)成的開關(guān)芯片實現(xiàn)切換功能。但是大多數(shù)的開關(guān)芯片可靠性不好，容易損壞，而且供電線路也比較復(fù)雜。例如SW-437芯片雖然可以完成簡單的開關(guān)功能，但是它對防靜電要求非常高，一般的實驗室和生產(chǎn)車間的條件很難達(dá)到廠家的要求，所以實際應(yīng)用起來很不方便，容易損壞。在本設(shè)計中，設(shè)計了一種新型的應(yīng)用pin diodes的射頻開關(guān)轉(zhuǎn)換電路，實現(xiàn)的功能是4路RF輸入信號選擇其中任意2路RF信號輸出。
基于LabView平臺由計算機提供給射頻開關(guān)的電壓控制信號是數(shù)字信號，極高電平為5V，低電平為0V，而射頻開關(guān)需要的電壓控制信號是10V，因此需要把5V轉(zhuǎn)換為10V，圖1為轉(zhuǎn)換電路圖。當(dāng)輸入信號input1為5V時，Q3導(dǎo)通，Q5截止，Q1導(dǎo)通，所以output1為0V。這時Q4截止，Q6導(dǎo)通，Q2截止，output2輸出VCC為10V。最終，使得當(dāng)LabView提供5V電壓時，輸入到開關(guān)的電壓為10V和0V；而當(dāng)輸入信號input1為0V時，Q3截止，Q5導(dǎo)通，Q1截止，所以output1為10V。此時Q4導(dǎo)通，Q6截止，Q2導(dǎo)通，output2輸出為0V，輸入到開關(guān)的電壓為0V和10V。滿足微波射頻開關(guān)的工作電壓。
1）由于設(shè)計的合理性和對稱性，保證了在一定的帶寬（120MHz）內(nèi)很低的傳輸損耗，如圖5（S21）所示。其中S21表示的是：對于一個微波網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)其他端口都匹配，即接50R電阻匹配時，所測兩端口的傳輸，其物理公式：S21=Uout / Uin。曲線在中心頻率63.6MHz、帶寬120MHz的條件下，保持了很低的傳輸損耗，大約為-0.29dB，而且在整個帶寬內(nèi)性能很穩(wěn)定。
