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天线收发开关的工作原理、分类及区别详解

2022-08-11 14:22
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天线收发开关作为通信基站的重要组件之一,应用广泛,是天线工程师和射频工程师需要重点运用并了解的存在,但有很多小白不清楚天线收发开关的工作原理及分类,所以本文将重点谈谈无线通信。

1、天线收发开关

在收发频率相同时,收发信机按照特定的时隙轮流工作的情况下,为了共用天线,同时防止功放工作时低噪声放大器饱和,这就要求天线共用器具有开关功能。在系统处于发信时隙时,关闭到收信机的射频通路,避免系统发信时功放信号泄露使其进入饱和区。

在PHS、TDS-CDMA及WLAN等射频前端中,无一例外的采用了SPDT开关作为天线收发控制,按照系统对于收发时隙的间隔要求,通过基带处理部分产生特定时序的控制信号,在控制PA、LNA等前端部件的电源开关的同时,控制SPDT的在TX/RX之间轮流切换。

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2、天线收发开关的分类

①反射型和吸收型的取舍

对反射型开关,在OFF状态下,端口驻波将不会是50欧姆,二是呈现很高的驻波比;而对于吸收型开关,在ON/OFF状态下,端口都呈现良好的驻波。所以在开关选型的时候,必须考虑到各个状态下,端口驻波好坏对系统的影响。通常情况下都是默认吸收型开关。

②GaAs FET型和Si Pin型

Pin管构成的开关是把PIN二极管作为阻抗可变的非线性元件(正向电流呈现低阻抗;反向电流呈现高阻抗),在10M以上的频率应用时,PIN内的载流子较之射频信号本身,变化非常慢,随着所加控制电压的不同,对外呈现不同的阻抗。而GaAs FET开关则是把GaAs FET作为非线性元件(根据外加偏置的不同,晶体管处于全开/全关状态)。

两者的主要区别:

第一,PIN开关能够承受很高的峰值功率(特别是脉冲射频输入的时候,功率主要限制平均功率耗散);而GaAs开关的功率容量更多决定于内部的峰值电压和电流,一般而言,从功率容量考虑,PIN开关占优。

第二,GaAs开关的速度更快,ON/OFF的切换可达到几个ns量级;而对于PIN开关则要达到us的量级。

第三,GaAs对于信号的控制可低到DC,而PIN开关由于自身的特性,很难控制10M以下的信号。


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