本发明专利技术涉及一种功率开关(C)，包括特性阻抗Z0的输入线、特性阻抗Z0的输出线，以及串联连接在所述输入线和所述输出线之间的开关区(3)，所述开关区由N个并联的导通支路(b1,b2,b3,b4)构成，N为大于等于2的整数，i属于{1，...，N}，每个导通支路从所述开关的输入线到所述输出线具有输入线部分(be1,be2,be3,be4)，输入线部分(be1,be2,be3,be4)具有与所述开关电路ci(c1,c2,c3,c4)串联的特性阻抗Zbei，所述开关电路ci(c1,c2,c3,c4)与具有特性阻抗Zbsi的输出线部分(bs1,bs2,bs3,bs4)串联，其特征在于，所述开关电路被配置为在第一状态下阻断所述导通支路(b1,b2,b3,b4)的输入线部分(be1,be2,be3,be4)和输出线部分(bs1,bs2,bs3,bs4)之间的信号的通路，并且所述开关电路被配置为在第二状态下，在所述导通支路(b1,b2,b3,b4)的输入线部分(be1,be2,be3,be4)和输出线部分(bs1,bs2,bs3,bs4)之间传输信号，其中最大反射系数为0.316，所述特性阻抗Zbei和Zbsi中的每一个介于0.75*N*Z0和1.35*N*Z0之间。N*Z0之间。N*Z0之间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高频大带宽功率开关和包含这种功率开关的设备
[0001]本专利技术涉及无线电频率电子设备领域，尤其涉及一种高频大带宽功率开关和一种包含功率开关的设备，这种功率开关能够在宽频带上工作。
[0002]对数字数据不断增长的需求导致流量增加，这就需要电子系统提高其性能。例如，5G移动网络将需要比以前的电信架构多承载100倍的数据并连接多100倍数量的设备。这些挑战需要集成能够在0.8
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6GHz频段和毫米波频率(28
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40GHz)中传输高功率电平的紧凑型电子元件。
[0003]机电开关(继电器)或基于铁氧体的开关可以超过50W到40GHz，但仍然非常大。
[0004]更紧凑的半导体开关很容易超过毫米波长，但它们在低频(2GHz时>100W)下的非常令人满意的功率在结温变得太高的毫米波长下显著降低。
[0005]同样，MEMS(微机电系统)开关非常小，很容易达到40GHz，但它们的功率承受能力仍然受到温度的限制，温度会随着它们机械接触的频率而升高。
[0006]这些技术限制可以通过在同一开关设备上并联排列几个晶体管、二极管或MEMS膜来克服。这种技术保持紧凑，并允许电流分布在每个元件上，从而分别限制每个结或每个机械接触上的热量。但是，它有局限性，因为：
[0007]‑
它会产生显着显著的寄生电容，大大降低了开关的频率带宽，
[0008]‑
当信号波长接近器件的尺寸时，它不允许均匀分布从导体流出的电流。
[0009]在本申请的上下文中，开关用于路由信号：它必须通过限制该路由期间的损耗/衰减来保证信号的路由。
[0010]开关只有两种状态：导通和断开。
[0011]在导通状态下，信号从输入传递到输出，在其工作频段上具有最大输出传输参数(介于0和
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3dB之间)和最小输入反射参数(
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∞和
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15dB)。
[0012]在断开状态下，信号在输入和输出之间隔离并被反射，在其工作频段上具有最小输出传输参数(介于
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∞和
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15dB之间)和最大输入反射参数(介于0和
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3dB之间)。在这种状态下，开关在其频段(>500欧姆)上由非常高的阻抗实现。该阻抗通常由隔离电容器实现。
[0013]本申请不涉及衰减器，例如文件D1(US2019/0068167A1)中描述的衰减器。实际上，可变衰减器用于衰减信号，通常由几个开关组成，
[0014]在本专利技术的上下文中，重要的是反射参数在断开状态下最大：这确保信号可以在更复杂的电路上路由同时限制损耗。因此本专利技术限于开关。
[0015]在本专利技术的上下文中，功率开关被定义为在导通和断开状态下都能够以大于30dBm(1W)的功率操作的开关。
[0016]本专利技术为解决现有技术的问题，提出一种功率开关，包括特性阻抗Z0的输入线、特性阻抗Z0的输出线，以及串联连接在输入线和输出线之间的开关区，开关区由N个并联的导通支路bi构成，N为大于等于2的整数，i属于{1，...，N}，每个导通支路bi从开关的输入线到输出线具有特性阻抗Zbei的输入线部分，特性阻抗Zbei与开关电路ci串联，开关电路ci又与特性阻抗Zbsi的输出线部分串联，其特征在于，开关电路ci被配置为在第一状态下阻断导通支路bi的输入线部分和输出线部分之间的信号的通路，并且开关电路ci被配置为在第
二状态下，在导通支路bi的输入线部分和输出线部分之间传输信号，其中反射系数小于或等于0.316，特性阻抗Zbei和Zbsi中的每一个介于0.75*N*Z0和1.35*N*Z0之间。
[0017]开关电路ci因此串联连接在输入线部分和输出线部分之间。
[0018]因此，这在每个导通支路bi上产生了特性阻抗，在理想情况下，该特性阻抗是输入线和输出线的特性阻抗的N倍，导致电流在所有开关电路的宽频带上全局平均分配，以启用功率开关以提供可承受非常高频率的功率。
[0019]该配置还限制了开关电路之间的寄生效应，以具有对应于每个开关电路的隔离电容之和的功率开关电容。
[0020]在一个实施例中，导通支路bi的每个开关电路ci的特性阻抗Zci在0.5*N*Z0和1.5*N*Z0之间，允许非常低的反射系数。
[0021]在一个实施例中，每个开关电路ci的电长度小于由开关引导的波长的十分之一。
[0022]与开关引导的波长相比，开关电路的电长度非常短，也允许非常低的反射系数。
[0023]根据一个实施例，每个开关电路由单个开关、并联布置的一组开关、串联布置的一组开关、并联接地布置的一组开关、前述情况的组合中的一个构成。因此，每个开关电路可以是以下类型：单个开关、一组并联布置的开关、一组串联布置的开关、一组并联接地布置的开关，或前述情况的组合。
[0024]在一个实施例中，每个导通支路bi上的开关电路均是相同的。相同是指每个导通支路上的开关电路都是同类型的，例如每个支路有一个单独的开关，或者每个支路都有一组并联布置的开关，或者每个支路具有一组串联布置的开关，或者每个支路具有一组并联接地布置的开关。
[0025]根据一个实施例，开关电路在至少两个导通支路bi上是不同的。不同是指开关电路在至少两个导通支路上的类型是不同的。
[0026]根据一个实施例，每个开关是微机电开关(MEMS)、相变材料、二极管、晶体管、继电器、铁电开关、铁磁开关、机电开关、波导开关和基于铁氧体的开关中的一种。
[0027]根据一个实施例，所述功率开关还包括开关电路控制装置，该开关电路控制装置被配置为同时或按顺序控制开关电路的断开和闭合之一。
[0028]因此，控制装置可以是例如控制开关电路的断开或闭合的电压源，该电压源在功率开关的外部或内部。
[0029]在一个实施例中，每个分支bi的输入线、输出线和输入线部分和输出线部分中的每一个由3D波导、共面线、微带线、三板线和同轴波导中的一种构成。
[0030]在不脱离本专利技术的范围的情况下，功率开关内的支路bi可以具有相同或不同的长度。
[0031]本专利技术还涉及一种功率开关器件，其特征在于，它包括特性阻抗Z1的输入线、特性阻抗Z1的输出线，以及串联在输入线和输出线之间的开关区，开关区为由N个并联的导通支路Bi构成，其中N为大于或等于2的整数，i属于{1，...N}，每个导通支路Bi具有，从开关器件的输入线到输出线，特性阻抗ZAei的输入线部分与如上定义的功率开关Ci串联，功率开关Ci与特性阻抗ZAsi的输出线部分串联，功率开关Ci被配置为在第一打开状态下阻断在导电分支Bi的输入线部分和输出线部分之间的信号的通路，并且功率开关Ci被配置为在第二打开状态下，在导通支路Bi的输入线部分和输出线部分之间传输信号，其中反射系数小于或
等于0.316，特性阻抗ZAei和ZAsi中的每一个介于0.75*N*Z1和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种功率开关(C)，包括特性阻抗Z0的输入线、特性阻抗Z0的输出线，以及串联连接在所述输入线和所述输出线之间的开关区，所述开关区由N个并联的导通支路bi构成，N为大于等于2的整数，i属于{1，...，N}，每个导通支路bi，从所述开关的输入线到所述输出线，具有特性阻抗Zbei的输入线部分，特性阻抗Zbei的输入线部分与开关电路ci串联，所述开关电路ci与特性阻抗Zbsi的输出线部分串联，其特征在于，所述开关电路ci被配置为在第一状态下，阻断所述导通支路bi的输入线部分和输出线部分之间的信号的通路，并且所述开关电路ci被配置为在第二状态下，在所述导通支路bi的输入线部分和输出线部分之间传输信号，其中反射系数小于或等于0.316，所述特性阻抗Zbei和Zbsi中的每一个介于0.75*N*Z0和1.35*N*Z0之间。2.根据权利要求1所述的功率开关(C)，其特征在于，所述导通支路bi的每个开关电路ci的特性阻抗Zci在0.5*N*Z0和1.5*N*Z0之间。3.根据权利要求1或权利要求2所述的功率开关(C)，其特征在于，每个开关电路ci的电气长度小于由所述开关引导的波长的十分之一。4.根据权利要求1所述的功率开关(C)，其特征在于，每个开关电路由单个开关、并联布置的一组开关、串联布置的一组开关、并联接地布置的一组开关、前述情况的组合中的一个构成。5.根据权利要求1至4中任一项所述的功率开关(C)，其特征在于，每个导通支路bi上的开关电路均是相同的。6.根据权利要求1至4中任一项所述的功率开关(C)，其特征在于，所述开关电路在至少...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗曼，
申请(专利权)人：埃尔曼斯公司，
类型：发明
国别省市：
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