摘要 提出一种规划平面开关矩阵的办法。通过运用单刀单掷(SPST)芯片开关、芯片功分器和0 dB定向耦合器等简略电路完成开关矩阵的平面拓扑。因为射频电路运用键合工艺将芯片、微带无源电路进行衔接，因而与传统开关矩阵比较，具有体积小、重量轻、工艺简略、可靠性高的特色。最终通过对一个X波段2×3平面开关矩阵规划和测验，证明了该规划的有用性。
关键词 开关矩阵；微带电路；定向耦合器
微波开关矩阵因为能够供给多路微波信号的选通，在多波束一时分多址通讯体系以及电子战体系中能够完成上行和下行等多通道微波信号之间的互联，因而在微波体系中具有重要的效果。传统的微波开关矩阵中多运用多层板电路完成传输线之间的穿插互联，因为工艺约束，使得规划杂乱且成品率低。开关矩阵MMIC芯片能够完成小型化和高可靠性的开关矩阵，可是相关的开关矩阵产品例如Hittite的产品约束在10 GHz以下，国内的射频芯片出产单位现在没有可用的产品，因而给出产制造开关矩阵带来较大难度。在文献中提出了两种完成DPDT的办法，但back to back结构只能完成单路导通，不能够两路一起作业，ring type结构能够完成两路一起导通，但输入输出端不能出现在同一水平面上，不方便在体系中运用；该文献中的结构在多通路开关矩阵中将不可用。
本文立足于当时国内的老练工艺条件，提出了一种规划平面开关矩阵的办法。通过运用定向耦合器完成传输线之间的穿插互联，运用PIN单刀单掷和单刀多掷开关MMIC芯片和键合工艺完成开关矩阵的小型化和高可靠性。
1 规划办法理论剖析
双刀双掷开关矩阵RF原理如图1所示，图中的1—4端口均端接单刀双掷开关，完成端口之间的选通。该原理图中包含一个穿插点，通过该穿插点完成通路1→4和通路2→3。
运用支线耦合器能够完成穿插点的互联。
图2中各分支线长度为λg／4，周围标示为该分支线的归一化导纳。依照文献有
其间分支线长度首要决议了耦合器的中心频率，H的挑选能够决议带宽和耦合平衡比。
所以将双刀双掷开关的穿插点运用0 dB分支线耦合器替代后的电路原理图如图3所示。关于其他多刀多掷开关矩阵中的穿插点相同能够运用0 dB分支线耦合器，然后完成单平面电路。
2 规划实例
规划作业于12±0．1 GHz的开关矩阵，输入功率为10 dBm，输出功率≥13 dBm。逻辑操控要求如表1所示。
阐明：0、1表明TTL操控电平
(1)计划规划。端口1首要通过功分器分为两路，其间一路继续进行功分后驱动端口3，别的一路通过耦合器后功分驱动端口4和5；端口2首要通过功分器分为两路，其间一路继续进行功分，分出后驱动端口5，别的一路通过耦合器后功分驱动端口3和4。通过功分器和耦合器之后的支路通过SPST和SPDT进行逻辑操控，然后运用扩大器扩大到需求的电平从端口3、4、5输出，原理如图4所示。
(2)耦合器仿真。依照式(1)和式(2)，当耦合度C=0 dB时，核算得到G1=1，取H=G2=1。选用Rogers5880的介质板，厚度为0．254 mm，介电常数为2．2。运用ADS自带的微带核算东西Linecalc核算得到1／4波长50 Ω微带线宽度为0．78 mm，长度为4．54 mm。在ADS中树立模型优化得到地图和仿真成果如图5所示。从仿真曲线能够看出，在抱负情况下插入损耗为0．016 dB，端口驻波系数在20 dB以下，能够满意运用要求。
(3)其他问题。为减小组件体积，其他电子%&&&&&%均选用GaAs的MM%&&&&&%芯片。其间单刀双掷开关芯片、单刀单掷开关芯片、功分器芯片别离运用中国电科13所出产的NC1667C-618、NC1669C-218和BW494，扩大器芯片运用Hittite公司出产的HMC564。运用单刀单掷开关是为了添加开关的隔离度。
规划完成后的结构外形图如图6所示，组件外形为40 mm×60 mm×15 mm，射频端口为2．92 mm的K型阴头，逻辑操控、供电、接地端口为玻璃绝缘子。
(4)测验成果。什物如图7所示，对盒盖进行激光封盖。通过调试后，射频端口驻波均在1．2以下，输出功率13．5±0．2 dBm，满意规划目标。
3 结束语
本文提出了运用耦合器进行射频支路穿插的办法，能够使微波开关矩阵等杂乱方式电路在同一平面内完成。一起给出了运用该办法规划的X波段2×3开关矩阵，实测成果满意规划要求，证明该计划有用可行。运用耦合器进行射频穿插能够有用简化电路方式，进步微波组件的可靠性，对微波组件研发出产具有重要意义。但该中办法中端口之间的隔离度首要取决于耦合器的端口隔离度，所以需求进一步研讨以进步耦合器的隔离度。
