CN102468836A - 一种射频单刀多掷开关及用于毫米波全息成像的开关阵列 - Google Patents

一种射频单刀多掷开关及用于毫米波全息成像的开关阵列 Download PDF

Info

Publication number
CN102468836A
CN102468836A CN201010532695XA CN201010532695A CN102468836A CN 102468836 A CN102468836 A CN 102468836A CN 201010532695X A CN201010532695X A CN 201010532695XA CN 201010532695 A CN201010532695 A CN 201010532695A CN 102468836 A CN102468836 A CN 102468836A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radio frequency
switch
direct current
single pole
frequency single
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201010532695XA
Other languages
English (en)
Inventor
孙浩
刘传全
李凌云
关福宏
王伟
钱蓉
时翔
孙晓玮
齐鸣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS filed Critical Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority to CN201010532695XA priority Critical patent/CN102468836A/zh
Publication of CN102468836A publication Critical patent/CN102468836A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明公开了一种射频单刀多掷开关及用于毫米波全息成像的开关阵列。该射频单刀多掷开关包括：开关芯片、射频匹配电路和直流偏置匹配电路；其开关芯片由PIN开关二极管串联组成多条开关通路；通过直流偏置控制PIN开关二极管的截止与导通，从而控制各条开关通路的截止与导通。该开关阵列由多个所述射频单刀多掷开关通过两级级联方式组成。本发明利用半导体固态器件实现单刀多掷开关，并采用外匹配方式设计，将其用于毫米波全息成像的开关阵列，与常规的开关阵列相比，具有加工难度小、成本低、性能可靠、体积较小及重量轻的优点。同时，通过灵活选用不同的开关可组成各种规模的开关阵列，满足各种成像***的应用要求。

Description

一种射频单刀多掷开关及用于毫米波全息成像的开关阵列
技术领域
本发明涉及一种射频高速开关及开关阵列，尤其涉及一种射频单刀多掷开关及用于毫米波全息成像***的开关阵列，属于微电子中开关阵列技术领域。
背景技术
在毫米波全息成像***中，为了快速获得具有较高精度的目标图像，一般采用多个收发天线通过开关阵列共用一路发射机或接收机进行扫描成像。通过多个收发天线对发射机或接收机的共用可以显著减少***对发射机或接收机数量及一致性的要求，从而实现***成本及性能的有效控制。
基于射频高速及带宽的***需求，毫米波全息成像***中的开关阵列(一般为64阵以上)一般采用传统的金属波导开关组成。由于毫米波金属波导开关的加工精度要求高，价格较昂贵，且金属波导体积大、重量较重，不利于整个成像***对成本、性能、体积及重量的控制。随着微电子技术的发展，半导体固态开关技术逐渐成为了主流。目前，采用多级单刀两掷开关芯片级联的开关阵列实现的成像***，需要的毫米波单刀两掷开关芯片数量很多，成本昂贵，同时，多芯片之间的引线连接很多，影响整个开关阵列的射频性能、可靠性和稳定性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种射频单刀多掷开关及用于毫米波全息成像的开关阵列。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种射频单刀多掷开关，包括：具有一个输入端及多个输出端的开关芯片、具有一个信号输入端及多个信号输出端的射频匹配电路和具有多个直流偏置控制端的直流偏置匹配电路；
所述开关芯片由共用输入端的多条开关通路组成，所述开关通路由PIN开关二极管串联而成；
所述射频匹配电路的信号输入端及多个信号输出端分别与所述开关芯片的输入端及多个输出端相连，用于匹配射频信号；
所述直流偏置匹配电路的多个直流偏置控制端通过所述射频匹配电路分别与所述开关芯片的输入端及多个输出端相连，用于通过直流偏置控制PIN开关二极管的截止与导通，从而控制各条开关通路的截止与导通，实现射频信号的选通。
作为本发明的优选方案，所述直流偏置匹配电路由时序逻辑控制多个直流偏置控制端。
作为本发明的优选方案，所述射频匹配电路的信号输入端通过宽带隔直流电容与所述开关芯片的输入端连接。
作为本发明的优选方案，所述射频匹配电路的各信号输出端通过阻抗变换匹配线与所述开关芯片的各输出端连接。
作为本发明的优选方案，所述直流偏置匹配电路与所述射频匹配电路之间通过Bias Tee结构连接。
作为本发明的优选方案，所述射频匹配电路和直流偏置匹配电路分别设置在两块电路板上，且该两块电路板以背靠背的方式固定在一起，并通过通孔实现互连。进一步优选的，所述开关芯片设置在射频匹配电路所在的电路板上。
作为本发明的优选方案，所述开关芯片中的PIN开关二极管为砷化镓基或磷化铟基或氮化镓基半导体PIN开关二极管。
一种用于毫米波全息成像的开关阵列，包括多个上述射频单刀多掷开关；多个所述射频单刀多掷开关通过两级级联方式组成阵列。其中，第一级为一个射频单刀N掷开关，第二级为N个射频单刀M掷开关，从而可组成N×M阵开关阵列。
作为本发明的优选方案，两级所述射频单刀多掷开关之间采用SMP接头和毫米波连接电缆连接。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明采用固态半导体的单刀多掷开关两级级联实现用于毫米波全息成像的开关阵列，和常规的金属波导结构的开关阵列相比，具有加工难度小、成本低、体积较小及重量轻的优点。
(2)本发明中采用单刀多掷开关两级级联组成，减少了开关芯片数量和芯片间的连接接头，在减小成本、降低制备难度的同时，增强了整个开关阵列的可靠性和稳定性。同时，根据成像应用***的要求，可以灵活选用不同的单刀N掷和单刀M掷开关作为两级开关的单元模块，便能组成所需要的N×M阵开关阵列。
(3)本发明中单刀多掷开关采用外匹配的方式，匹配电路与开关芯片分开设计，可以大大减小开关芯片的面积，有效降低成本。
(4)本发明中开关芯片的匹配电路中直流偏置电路和射频通路分离，有利于实现直流和射频布线，消除干扰影响，同时采用两层电路板背靠背相连的方式，也有效减小了电路基板的面积。
附图说明
图1为实施例中8×8阵开关阵列示意图；
图2为实施例中射频单刀8掷开关的开关芯片等效电路示意图；
图3a和图3b分别为射频单刀10掷开关芯片和单刀16掷开关芯片等效电路示意图；
图4为实施例中射频单刀8掷开关的射频匹配电路板示意图；
图5为实施例中射频单刀8掷开关的直流偏置匹配电路板示意图。
具体实施方式
下面结合附图以8×8阵开关阵列为例进一步说明本发明的具体实施方式，为了示出的方便附图并未按照比例绘制。
请参见图1，本实施例的用于毫米波全息成像的8×8阵开关阵列包括：9个射频单刀8掷开关；这9个射频单刀8掷开关通过两级级联方式组成8×8阵列。两级射频单刀8掷开关之间采用SMP接头和毫米波连接电缆连接。毫米波信号由输入端进入第一级射频单刀8掷开关101，通过时序逻辑控制的直流偏置控制端103选通输出8个通路，8个通路分别由8根毫米波连接电缆102与8个第二级射频单刀8掷开关104相连，每个第二级射频单刀8掷开关104由时序逻辑控制的直流偏置控制端选通8路输出，总共为8×8阵的64路输出。
所采用的射频单刀8掷开关包括：具有1个输入端及8个输出端的开关芯片、具有1个信号输入端及8个信号输出端的射频匹配电路和具有9个直流偏置控制端的直流偏置匹配电路。所述开关芯片由共用输入端的8条开关通路组成，每条开关通路由PIN开关二极管串联而成。所述射频匹配电路的信号输入端及8个信号输出端分别与所述开关芯片的输入端及8个输出端相连，用于匹配射频信号；所述直流偏置匹配电路的9个直流偏置控制端通过所述射频匹配电路分别与所述开关芯片的输入端及8个输出端相连，用于通过直流偏置控制PIN开关二极管的截止与导通，从而控制各条开关通路的截止与导通，实现射频信号的选通。
图2是该射频单刀8掷开关的开关芯片等效电路示意图。该开关芯片包括10个低插损、高隔离度的PIN开关二极管201分两级串联组成。其中的PIN开关二极管优选为砷化镓基或磷化铟基或氮化镓基半导体PIN开关二极管。该射频单刀8掷开关工作时，直流偏置匹配电路由时序逻辑控制9个直流偏置控制端，通过直流偏置控制端正向偏置某一路PIN开关二极管导通，其他7路PIN开关二极管均反向偏置截止，实现射频信号在特定一路上输出，而其他7路则截止。
图2为射频单刀8掷开关芯片的一种优选的PIN开关二极管连接方式，但本发明不仅限于此，只要由PIN开关二极管串联实现多条开关通路即可，图3a和图3b所示分别为射频单刀10掷开关芯片和单刀16掷开关芯片等效电路示意图。其他射频单刀多掷开关(如单刀9掷开关、单刀12掷开关等)的芯片电路也与此类似。
图4是本发明实施例中射频单刀8掷开关的射频匹配电路板示意图。射频信号由信号输入端301输入，经过宽带隔直流电容302滤波隔直流后，射频信号输入到装配在该电路板上的开关芯片303，从开关芯片303输出的射频信号通过金线键合与8路阻抗变换匹配线304实现阻抗变换后，由信号输出端307输出。
其中所述射频匹配电路的所有信号输出端和信号输入端均通过Bias Tee结构305实现直流偏置，并由通孔306连接到直流偏置匹配电路。所述直流偏置匹配电路设置在另一块电路板上，如图5所示，通过直流控制通路401与直流偏置控制端103相连。射频匹配电路板(图4所示)和直流偏置匹配电路板(图5所示)背面均为公共地，背靠背相连，通过螺丝孔308定位固定。
本发明中涉及的其他工艺条件为常规工艺条件，属于本领域技术人员熟悉的范畴，在此不再赘述。上述实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案。任何不脱离本发明精神和范围的技术方案均应涵盖在本发明的专利申请范围当中。

Claims (10)

1.一种射频单刀多掷开关，其特征在于，包括：具有一个输入端及多个输出端的开关芯片、具有一个信号输入端及多个信号输出端的射频匹配电路和具有多个直流偏置控制端的直流偏置匹配电路；
所述开关芯片由共用输入端的多条开关通路组成，所述开关通路由PIN开关二极管串联而成；
所述射频匹配电路的信号输入端及多个信号输出端分别与所述开关芯片的输入端及多个输出端相连，用于匹配射频信号；
所述直流偏置匹配电路的多个直流偏置控制端通过所述射频匹配电路分别与所述开关芯片的输入端及多个输出端相连，用于通过直流偏置控制PIN开关二极管的截止与导通，从而控制各条开关通路的截止与导通，实现射频信号的选通。
2.根据权利要求1所述一种射频单刀多掷开关，其特征在于：所述直流偏置匹配电路由时序逻辑控制多个直流偏置控制端。
3.根据权利要求1所述一种射频单刀多掷开关，其特征在于：所述射频匹配电路的信号输入端通过宽带隔直流电容与所述开关芯片的输入端连接。
4.根据权利要求1所述一种射频单刀多掷开关，其特征在于：所述射频匹配电路的各信号输出端通过阻抗变换匹配线与所述开关芯片的各输出端连接。
5.根据权利要求1所述一种射频单刀多掷开关，其特征在于：所述直流偏置匹配电路与所述射频匹配电路之间通过Bias Tee结构连接。
6.根据权利要求1所述一种射频单刀多掷开关，其特征在于：所述射频匹配电路和直流偏置匹配电路分别设置在两块电路板上，且该两块电路板以背靠背的方式固定在一起，并通过通孔实现互连。
7.根据权利要求6所述一种射频单刀多掷开关，其特征在于：所述开关芯片设置在射频匹配电路所在的电路板上。
8.根据权利要求1所述一种射频单刀多掷开关，其特征在于：所述开关芯片中的PIN开关二极管为砷化镓基或磷化铟基或氮化镓基半导体PIN开关二极管。
9.一种用于毫米波全息成像的开关阵列，其特征在于：包括多个如权利要求1-8任一项所述的射频单刀多掷开关；多个所述射频单刀多掷开关通过两级级联方式组成阵列。
10.根据权利要求9所述一种用于毫米波全息成像的开关阵列，其特征在于：两级所述射频单刀多掷开关之间采用SMP接头和毫米波连接电缆连接。
CN201010532695XA 2010-11-04 2010-11-04 一种射频单刀多掷开关及用于毫米波全息成像的开关阵列 Pending CN102468836A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010532695XA CN102468836A (zh) 2010-11-04 2010-11-04 一种射频单刀多掷开关及用于毫米波全息成像的开关阵列

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010532695XA CN102468836A (zh) 2010-11-04 2010-11-04 一种射频单刀多掷开关及用于毫米波全息成像的开关阵列

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102468836A true CN102468836A (zh) 2012-05-23

Family

ID=46072084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010532695XA Pending CN102468836A (zh) 2010-11-04 2010-11-04 一种射频单刀多掷开关及用于毫米波全息成像的开关阵列

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102468836A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106100625A (zh) * 2016-08-08 2016-11-09 苏州雷诚芯微电子有限公司 低损耗高隔离的倒装芯片小节点阵列射频开关及其移动终端
US9577631B2 (en) 2015-02-13 2017-02-21 Richwave Technology Corp. Single pole multi-throw switch
CN107014898A (zh) * 2016-01-28 2017-08-04 艾因蒂克检测科技（上海）有限公司 一种探测装置
CN109121284A (zh) * 2018-09-05 2019-01-01 深圳市华讯方舟太赫兹科技有限公司 应用于毫米波安检设备的单刀多掷开关电路板
CN109120250A (zh) * 2018-08-02 2019-01-01 西安电子工程研究所 一种Ka波段宽带开关网络
US10340704B2 (en) 2015-02-13 2019-07-02 Richwave Technology Corp. Switch device with a wide bandwidth

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2046694U (zh) * 1988-09-12 1989-10-25 中国人民解放军57351部队 Pin二极管宽带开关
US6255850B1 (en) * 1997-10-28 2001-07-03 Altera Corporation Integrated circuit with both clamp protection and high impedance protection from input overshoot
EP0807301B1 (en) * 1995-12-01 2004-05-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multiplexer circuit
CN101188415A (zh) * 2007-12-13 2008-05-28 华为技术有限公司 一种单刀双掷开关
CN201122649Y (zh) * 2007-05-24 2008-09-24 深圳国人通信有限公司 射频切换开关
CN101673945A (zh) * 2008-09-11 2010-03-17 通用电气公司 串并联拓扑中的微机电开关保护

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2046694U (zh) * 1988-09-12 1989-10-25 中国人民解放军57351部队 Pin二极管宽带开关
EP0807301B1 (en) * 1995-12-01 2004-05-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multiplexer circuit
US6255850B1 (en) * 1997-10-28 2001-07-03 Altera Corporation Integrated circuit with both clamp protection and high impedance protection from input overshoot
CN201122649Y (zh) * 2007-05-24 2008-09-24 深圳国人通信有限公司 射频切换开关
CN101188415A (zh) * 2007-12-13 2008-05-28 华为技术有限公司 一种单刀双掷开关
CN101673945A (zh) * 2008-09-11 2010-03-17 通用电气公司 串并联拓扑中的微机电开关保护

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9577631B2 (en) 2015-02-13 2017-02-21 Richwave Technology Corp. Single pole multi-throw switch
US10340704B2 (en) 2015-02-13 2019-07-02 Richwave Technology Corp. Switch device with a wide bandwidth
CN107014898A (zh) * 2016-01-28 2017-08-04 艾因蒂克检测科技（上海）有限公司 一种探测装置
CN106100625A (zh) * 2016-08-08 2016-11-09 苏州雷诚芯微电子有限公司 低损耗高隔离的倒装芯片小节点阵列射频开关及其移动终端
CN109120250A (zh) * 2018-08-02 2019-01-01 西安电子工程研究所 一种Ka波段宽带开关网络
CN109121284A (zh) * 2018-09-05 2019-01-01 深圳市华讯方舟太赫兹科技有限公司 应用于毫米波安检设备的单刀多掷开关电路板

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102468836A (zh) 一种射频单刀多掷开关及用于毫米波全息成像的开关阵列
US7884779B2 (en) Multiple-input switch design
US8823177B2 (en) Semiconductor device and package wiring substrate with matrix pattern external terminals for transmitting a differential signal
US7167136B2 (en) Wideband omnidirectional radiating device
JP2013034263A (ja) アンテナのためのフィードおよびモジュラフィード
CN106230465B (zh) 毫米波多通道收发电路模块与功分网络高密度集成电路
US20230019092A1 (en) Radio frequency circuit and electronic device
CN205211943U (zh) 一种天线校准装置
CN106486756B (zh) 一种宽带低剖面方向图可重构天线
US20040051599A1 (en) Method and apparatus for producing time-delayed microwave signals
JP2003017991A (ja) マトリックス・スイッチ装置
EP2940782A1 (en) Semiconductor diode switch
US5416971A (en) Method of assembling a monolithic gallium arsenide phased array using integrated gold post interconnects
US10117327B2 (en) Radio-frequency module
US20170302002A1 (en) Monolithic quad switch for reconfigurable antennas
CN103974405B (zh) 功率分配器及射频收发***
US20210143545A1 (en) Compact Switched Line Phase Shifter for a Microstrip Phased Array Antenna
US9584080B2 (en) Compact microwave power amplifier circuit
CA3182340A1 (en) Integrated antenna array and beamformer ic chips with inter-stage amplification
CN205847215U (zh) 低损耗高隔离的倒装芯片小节点阵列射频开关及其移动终端
CN101692511B (zh) 毫米波双刀双掷开关电路
US20090201822A1 (en) Switch matrix
CN220585505U (zh) 一种仓库物料定位阵列物联网天线
CN117527598B (zh) 一种传感器通讯切换装置及***
CN216252742U (zh) 一种支持阅读器的单发多收检测模式的射频开关矩阵

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120523