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摘要射频开关在各种通信以及雷达系统中是一种非常重要的器件。而随着MIMO雷达的迅猛发展，对于射频收发开关性能指标的要求也越来越高。
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PIN管开关因其切换时间短、端口间隔离度高、传输功率较大而被广泛用于收发开关的设计。本文介绍了PIN管的工作原理以及其主要的物理参数，设计了SPST开关的模型，并在ADS软件中对其仿真并优化性能指标。文章随后在SPST的基础上进一步研究了多掷开关，而多掷开关是可以用于MIMO雷达的射频开关器件。文章中所设计的SP4T开关，中心频率为5GHz，通路各端口间插损＞-0.5dB，各端口间隔离度﹥30dB。最后本文采用protel99软件对开关速度进行了仿真。30631
关键词：射频开关，PIN管，开关速度，损耗，隔离度，ADS, MIMO
毕业论文设计说明书外文摘要
Title RF switch design for MIMO radar
Abstract
RF switch plays an important role in communication and radar systems. With the rapid development of MIMO radar technology, the demand for a well-designed RF switch is increasingly high.
PIN diode switch is commonly used in RF T/R switch application because of its fast switch speed, high isolation and high power handling ability . Starting from introducing the working principles and physical parameters of PIN diodes, this paper explores ways to design a single-put single-throw switch, meanwhile to testify its functions by simulation and optimization on ADS platform. Following the same method, single-put multiple-throw could be achieved,which could be used as a RF switch for MIMO applications. A SP4T switch is designed in this paper, with isolation on each port more than 30dB and loss less than 1dB. At the end of the paper, switch speed simulation is achieved on protel99 platform.
Key Word: RF switch , PIN diode , switch speed, loss, isolation, ADS, MIMO
目 录
1 绪论 1
1.1 研究目的及意义 1
1.2 国内外射频开关的发展 1
1.3 本文的主要工作 4
2 PIN管的基本理论及原理 5
2.1 PIN管介绍 5
2.2 PIN管结构..5
2.3 PIN管性能指标 9
3 PIN管开关设计 11
3.1 SPST电路设计.11
3.2 SPDT设计.12
3.3 SP4T设计14
4 开关的ADS仿真及优化 16
4.1 开关指标及PIN管的选型 16
4.2 SPXT型开关的仿真 16
4.3 开关速度仿真 22
5 结 论 26
致 谢 27
参考文献28
1 绪论
1.1 研究目的及意义
在雷达、通信及其他射频系统中，常常需要对射频信号的传输进行控制，因此出现了各类射频控制电路，如射频调制器、射频限幅器、移相器和射频开关等。近年来，随着无线通信的发展，对其射频前端控制电路的要求越来越高。在许多雷达和通信系统中，射频开关部分是一个非常重要的环节。为降低成本及减少整机重量，系统中的收发端往往采用一个天线，因而需要单刀双掷开关（SPDT）来进行切换。多入多出雷达（MIMO）尽管仍然处于理论研究阶段，但国内外专家广泛看好其应用前景。在MIMO雷达中，存在有多个发射天线和多个接收天线，因此需要有单刀多掷开关来切换状态。
在军事和民生应用中，各通信系统需要处理与传输的信息越来越多，对收发开关的要求也越来越高。尤其在以电子战、信息战为主导的现代化战争中，要想压制对手，必须在发射信号功率上占据优势。面对这些新的应用需求，射频收发开关需要同时具有隔离度高、插损低、功率高、转换速度快等性能。