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微波射頻開關(guān)
閱讀�7335時間�2011-01-14 14:16:20

  微波射頻開關(guān)基于LabView軟件平臺,由�(jì)算機(jī)提供給電壓控制信號。該控制信號是數(shù)字信�,只能提供高低電平,高電壓為5V,低電壓�0V,因此需要�(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換才能提供給開關(guān)電路。整個電路由兩部分組成:電壓�(zhuǎn)換電路和射頻開關(guān)電路。最�,使得當(dāng)LabView提供5V電壓�,輸入到開關(guān)的電壓為10V�0V;當(dāng)LabView提供0V電壓�,輸入到開關(guān)的電壓為0V�10V�

概述

  通常RF系統(tǒng)中有許多輸入輸出的端�,用多端口網(wǎng)�(luò)分析儀分析散射特性價格比較昂貴。所以一般要用開�(guān)對多輸入多輸出的信號�(jìn)行切�,然后用比較簡單的二端口�(wǎng)�(luò)分析儀�(jìn)行分析測�。在核磁共振系統(tǒng)�,一般接收系�(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�(guān)�(jìn)行切換選擇�

  目前一般的�(shè)�(jì)中用�(xiàn)成的開關(guān)芯片�(shí)�(xiàn)切換功能。但是大多數(shù)的開�(guān)芯片可靠性不�,容易損�,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�(guān)功能,但是它對防靜電要求非常高,一般的�(shí)�(yàn)室和生產(chǎn)車間的條件很難達(dá)到廠家的要求,所以實(shí)際應(yīng)用起來很不方�,容易損�。在本設(shè)�(jì)�,設(shè)�(jì)了一種新型的�(yīng)用pin diodes的射頻開�(guān)�(zhuǎn)換電�,實(shí)�(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�

電壓�(zhuǎn)換電路設(shè)�(jì)

電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

  基于LabView平臺由計(jì)算機(jī)提供給射頻開�(guān)的電壓控制信號是�(shù)字信�,極高電平為5V,低電平�0V,而射頻開�(guān)需要的電壓控制信號�10V,因此需要把5V�(zhuǎn)換為10V,圖1為轉(zhuǎn)換電路圖。當(dāng)輸入信號input1�5V�,Q3�(dǎo)通,Q5截止,Q1�(dǎo)通,所以output1�0V。這時Q4截止,Q6�(dǎo)�,Q2截止,output2輸出VCC�10V。最�,使得當(dāng)LabView提供5V電壓時,輸入到開�(guān)的電壓為10V�0V;而當(dāng)輸入信號input1�0V�,Q3截止,Q5�(dǎo)�,Q1截止,所以output1�10V。此時Q4�(dǎo)�,Q6截止,Q2�(dǎo)�,output2輸出�0V,輸入到開關(guān)的電壓為0V�10V。滿足微波射頻開�(guān)的工作電壓�

性能和優(yōu)�(diǎn)

  1)由于設(shè)�(jì)的合理性和對稱�,保證了在一定的帶寬�120MHz)內(nèi)很低的傳輸損�,如�5(S21)所�。其中S21表示的是:對于一個微波網(wǎng)�(luò),當(dāng)其他端口都匹�,即�50R電阻匹配�,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�120MHz的條件下,保持了很低的傳輸損�,大約為-0.29dB,而且在整個帶寬內(nèi)性能很穩(wěn)定�

  2)電感的隔交流作用和電容的隔直流作用,保證了輸入輸出端口良好的匹�,得到很好的反射系數(shù),如�5(S11,S22))所�,在中心頻率63.6MHz處,反射系數(shù)可以�(dá)�-30dB左右。中心頻率的大小是由核磁共振的B0場大小決定的,對�1.5T系統(tǒng)共振頻率�63.6MHz�

  3)保證了很好的隔離度,如�6所�,中心頻率處隔離度達(dá)�-30 dB以下�

  4)在�(shí)際應(yīng)用中,對于使用頻率高的電子元器件一個最重要的性能和指�(biāo)就是對于�(yīng)用環(huán)境要求不能太苛刻,可靠性要�,不易損壞。在本設(shè)�(jì)中由于使用了pin-diodes,電路的可靠性得以明顯提�,克服了以往的開�(guān)芯片容易損壞,可靠性差的缺�(diǎn)�

圖例

圖例

合理�

  由于�(shè)�(jì)的合理�,此微波射頻開關(guān)參數(shù)(反射系�(shù)、傳輸系�(shù)、隔離度)非常理�。本�(shè)�(jì)高度模塊�,使得電路故障的檢測變得容易。另外,�(shè)�(jì)�(yīng)用靈��4輸入2輸出可以利用一定的組合邏輯得到想要的輸入輸出組合。在核磁共振系統(tǒng)��16輸入2輸出得到廣泛�(yīng)��

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