PIN功率开关的研制

论文摘要

微波开关是一种重要的微波控制电路,具有调制信号、改善隔离、通路转换等作用,广泛应用于相控阵雷达、微波通信、卫星通信、电子对抗和微波测量等系统中。单片集成的PIN功率开关具有体积小,插入损耗小,可控功率容量大的优点,因而有着广阔的应用前景。本文介绍了针对两种不同结构的PIN功率开关单片集成电路的设计方法,并给出了理论分析和试验结果。本文首先介绍了微波开关的现状和发展趋势以及PIN功率开关的应用环境,并简要介绍了本论文的主要工作。在详细介绍了PIN二极管的基本理论、PIN开关的工作原理以及PIN开关功率容量的确定方法后,介绍了一种单端匹配式PIN单刀单掷功率开关单片集成电路和一种并联PIN管结构单刀双掷功率开关的设计过程,重点介绍了匹配网络的设计、偏置网络的设计及模型版的建立过程,进行了功率容量分析,简单介绍了材料结构和工艺过程,介绍了仿真设计和版图设计,最后给出了上述两种开关的小信号和功率性能测试结果。测试结果均达到了设计要求,较好的验证了设计理论,也为以后的改进设计提供了重要的参考。最后还针对测试结果给出了相应的理论分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 微波开关发展现状及趋势
• 1.2 PIN 功率开关的应用环境
• 1.3 本论文主要工作
• 第二章 PIN 开关的一般理论
• 2.1 PIN 二极管的基本理论
• 2.1.1 PIN 二极管的工作原理和等效电路
• 2.1.2 PIN 二极管的电参数
• 2.2 PIN 开关的工作原理
• 2.2.1 开关器件的基本指标
• 2.2.2 单刀单掷开关（SPST）的工作原理分析
• 2.2.3 单刀双掷开关（SPDT）的工作原理分析
• 2.3 PIN 开关功率容量分析[30]
• 2.3.1 PIN 开关电路功率容量的理论分析
• 2.3.2 反向偏置电压、射频信号频率和形式对功率容量的影响
• 第三章 一种单端匹配式单刀单掷功率开关的设计实现
• 3.1 设计背景
• 3.2 设计指标
• 3.3 PIN 开关的端口匹配设计
• 3.4 偏置网络的设计
• 3.5 模型版的建立
• 3.6 电路结构的选择
• 3.7 电路的功率容量分析
• 3.8 电路的仿真设计
• 3.9 电路的版图设计
• 3.10 设计结果
• 第四章 一种单刀双掷功率开关的设计实现
• 4.1 设计背景
• 4.2 设计指标
• 4.3 电路结构的选择
• 4.4 电路的仿真设计
• 4.5 电路的版图设计
• 4.6 设计结果
• 4.7 材料结构和工艺过程简述
• 第五章 开关的测试及分析
• 5.1 开关的测试系统
• 5.2 单端匹配式单刀单掷功率开关的测试结果
• 5.3 单刀双掷功率开关的测试结果
• 5.4 测试结果分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 课题总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果