Введение в типичные схемы переключения с полевыми транзисторами

1. Однополюсный одноклавишный переключатель (SPST)

Структура:

Один FET (например, MOSFET, GaAs FET или GaN HEMT) действует как переключатель ВКЛ/ВЫКЛ.

Конфигурация серии: FET включается последовательно с сигналом (высокая изоляция при выключенном состоянии).

Конфигурация шунта: FET заземлён при ВЫКЛ (низкие потери включения при ВКЛ).

Применения:

Базовая сигнальная логика в РЧ-системах.

Переключение T/R (Передача/Приём) в простых радиостанциях.

2. Однополюсный двухпозиционный перекидной (SPDT) переключатель

Структура:

Использует два FET-транзистора (одна серия + один шунт или два последовательных МДП-транзистора).

Когда один путь ВКЛЮЧЁН (низкое сопротивление), другой выключен (высокое сопротивление).

Принцип работы:

Управляющее напряжение (В _Ctrl ) Переключается между ФЭПами для направления сигналов на порт 1 или порт 2.

Изолирующие резисторы может быть добавлен для улучшения изоляции от порта к порту.

Применения:

Переключение антенн в мобильных устройствах.

Мультиплексирование радиочастотного фронта в беспроводных системах.

3. Серийно-шунтовой FET-переключатель (отражающего типа)

Структура:

Соединяет серия FET (для блокировки сигнала) и Шунтовый FET (для заземления отражений) .

Предоставляет Высокая изоляция в выключенном состоянии.

Преимущества:

Широкополосная производительность (от постоянного тока до мм-волн).

Улучшенная управляемость мощностью за счёт распределённого деления радиочастотного напряжения.

Применения:

Высокочастотные радиолокационные системы.

Тестовое оборудование (например, генераторы сигналов, ВНА).

4. Абсорбирующий (законченный) переключатель

Структура:

Использует Согласованные терминационные резисторы (50 Ом) на неиспользуемых портах.

В отличие от отражательных переключателей, он поглощает (а не отражает) неиспользуемые сигналы.

Преимущества:

Минимизирует проблемы с КСВ (коэффициентом стоячей волны напряжения).

Снижает интермодуляционные искажения в многотональных системах.

Применения:

Прецизионные приборы для тестирования и измерений.

Многопротивные системы формирования луча.

5. Многопозиционные переключатели (SP4T, SP8T и т.д.)

Структура:

Расширяет концепцию SPDT с помощью множество ветвей FET .

Использует Двоичная или декодирующая логика для выбора пути.

Применения:

Частотно-гибкие радиостанции.

Спутниковая маршрутизация связи.

Основные аспекты проектирования

Вносимые потери: Минимизировано за счёт использования низко-R _на Полевые транзисторы.

Изоляция: Улучшено с помощью каскадированных FET-транзисторов или резонаторов λ/4.

Мощность обработки: Улучшено за счёт стекированных полевых транзисторов (для высокой мощности предпочтителен GaN).

Линейность: Критично для предотвращения интермодуляции в широкополосных системах.