单刀多掷开关的制作方法

本申请涉及微波开关技术领域，特别是涉及一种单刀多掷开关。

背景技术：

多频段大功率功放后面紧随的是滤波器组，对于30-512mhz功放，滤波器组包含的滤波器多大7个以上，双通道电台滤波器会更多，频段划分越细，共址能力越强，而对不同频段所导通的开关不同。

现行单刀多掷开关面临2个问题：1)驻波，单刀多掷开关中结电容的存在，其开关分路越多，总结电容越大，对高频信号的驻波恶化越明显；2)插损，驻波越大，单刀多掷开关的损耗越大。

由于大功率单刀多掷开关对插损要求严格，选用导通电阻小的开关管，那么其结电容则偏大，结电容大会影响该单刀多掷开关的高频特性，导致高频段插损、驻波和隔离度都恶化。

技术实现要素：

本申请主要提供一种单刀多掷开关，以解决的问题单刀多掷开关中高频特性不佳的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种单刀多掷开关。该单刀多掷开关包括：输入端；至少一路低频开关电路，每路低频开关电路具有第一输出端，包括串联的第一开关单元和第二开关单元，第一开关单元和第二开关单元耦接于输入端与第一输出端之间；至少一路高频开关电路，每路高频开关电路具有第二输出端，包括第三开关单元，第三开关单元耦接于输入端和第二输出端之间；其中，输入端输入信号时，输入端与频率相对应的一路第一输出端或第二输出端导通，而其余的第一输出端和第二输出端截止。

在一些实施方式中，每路所述低频开关电路具有至少两路所述第一输出端，每路所述低频开关电路包括至少两个所述第二开关单元，每个所述第二开关单元的第一端均耦接所述第一开关单元的第一端，每个所述第二开关单元的第二端耦接相应的所述第一输出端。

在一些实施方式中，所述单刀多掷开关还包括第一偏置支路、第二偏置支路和第三偏置支路，所述第一偏置支路的第一端耦接所述输入端，第二偏置支路的第一端耦接相应的所述第一输出端，所述第三偏置支路的第一端耦接相应的所述第二输出端；

其中，所述第一偏置支路的第二端输入第一高电位；所述第二偏置支路的第二端输入零电位时，所述输入端与对应的所述第一输出端导通；所述第二偏置支路的第二端输入第二高电位时，相应的所述第一输出端截止；所述第三偏置支路的第二端输入零电位时，所述输入端与对应的所述第二输出端导通；所述第三偏置支路的第二端输入第三高电位时，相应的所述第二输出端截止。

在一些实施方式中，所述单刀多掷开关还包括第一隔离支路、第二隔离支路、第四偏置支路和第五偏置支路；

所述第一隔离支路的第一端耦接所述第一输出端，所述第一隔离支路的第二端接地，所述第四偏置支路的第一端耦接所述第一隔离支路；

所述第二隔离支路的第一端耦接所述第二输出端，所述第二隔离支路的第二端接地，所述第五偏置支路的第一端耦接所述第二隔离支路。

在一些实施方式中，所述第一隔离支路包括串联的第一电容和第四开关单元，所述第一电容的第一端耦接所述第一输出端，所述第四开关单元的第一端接地，所述第四偏置支路的第一端耦接于所述第一电容和所述第四开关单元之间；

所述第二隔离支路包括串联的第二电容和第五开关单元，所述第二电容的第一端耦接所述第二输出端，所述第五开关单元的第一端接地，所述第五偏置支路的第一端耦接于所述第二电容和所述第五开关单元之间。

在一些实施方式中，所述第一偏置支路包括第一退耦电容和串联的第一电阻和第一电感，所述第一退耦电容的第一端耦接于所述第一电阻和所述第一电感之间，所述第一退耦电容的第二端接地，所述第一电感的第一端耦接所述输入端；

所述第二偏置支路包括第二退耦电容和串联的第二电阻和第二电感，所述第二退耦电容的第一端耦接于所述第二电阻和所述第二电感之间，所述第二退耦电容的第二端接地，所述第二电感的第一端耦接所述第一输出端；

所述第三偏置支路包括第三退耦电容和串联的第三电阻和第三电感，所述第三退耦电容的第一端耦接于所述第三电阻和所述第三电感之间，所述第三退耦电容的第二端接地，所述第三电感的第一端耦接所述第二输出端；

所述第四偏置支路包括第四退耦电容和串联的第四电阻和第四电感，所述第四退耦电容的第一端耦接于所述第四电阻和所述第四电感之间，所述第四退耦电容的第二端接地，所述第四电感的第一端耦接于所述第一电容和第四开关单元之间；

所述第五偏置支路包括第五退耦电容和串联的第五电阻和第五电感，所述第五退耦电容的第一端耦接于所述第五电阻和所述第五电感之间，所述第五退耦电容的第二端端接地，所述第五电感的第一端耦接于所述第二电容和第五开关单元之间。

在一些实施方式中，所述第二电感的感值大于所述第三电感的感值。

在一些实施方式中，所述第三电感的自谐频率大于所述第二电感的自谐频率。

在一些实施方式中，所述单刀多掷开关还包括第一隔直电容、第二隔直电容和第三隔直电容；所述第一隔直电容的耦接所述输入端与所述第一偏置支路的第一端之间；所述第二隔直电容耦接于所述第二偏置支路的第一端和所述第一输出端之间；所述第三隔直电容耦接于所述第三偏置支路的第一端和所述第二输出端之间。

在一些实施方式中，所述第一开关单元、所述第二开关单元和所述第三开关单元为pin二极管。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请公开了一种单刀多掷开关。本申请中通过在低频开关电路中设置分两级级联的第一开关单元和第二开关单元，在高频开关电路导通时，低频开关支路被截止，由电容的特性可知，低频开关电路等效形成的结电容小于单级的开关单元的结电容，从而减小了低频开关电路的结电容对单刀多掷开关高频特性的影响，改善了单刀多掷开关的高频特性，并且高频开关电路中采用单级的第三开关单元，由于单级形式的开关单元比级联形式的开关单元的整体插损小，因而还改善了单刀多掷开关的高频段导通时的插损。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本申请提供的单刀多掷开关一实施例的结构示意图；

图2是图1中一路低频开关支路导通后的等效电路图；

图3是图2中一路高频开关电路导通后的等效电路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

本申请提供一种单刀多掷开关100，参阅图1，图1是本申请提供的单刀多掷开关一实施例的结构示意图。

该单刀多掷开关100包括输入端a、至少一路低频开关电路20和至少一路高频开关电路30，其中根据输入端a输入的交流信号的频率大小导通对应的低频开关电路20或高频开关电路30。

低频开关电路20为至少一路，且每路低频开关电路20具有第一输出端f，低频开关电路20包括串联的第一开关单元d1和第二开关单元d2，第一开关单元d1和第二开关单元d2耦接于输入端a和第一输出端f之间。

本实施例中，低频开关电路20包括一第一开关单元d1和两个第二开关单元d2，各第二开关单元d2的第一端均耦接第一开关单元d1的第一端，各第二开关单元d2的第二端分别耦接相应地第一输出端f，即该低频开关电路20具有两个第一输出端f，第一开关单元d1的第二端耦接输入端a，因而第一开关单元d1与各第二开关单元d2均呈串联关系。

在其他实施例中，低频开关电路20还可以包括串联的一第一开关单元d1和一第二开关单元d2，则该低频开关电路20具有一个第一输出端f。

可选地，每路低频开关电路20具有至少两路第一输出端f，每路低频开关电路20包括对应的至少两个第二开关单元d2，每个第二开关单元d2的第一端均耦接第一开关单元d1的第一端，第一开关单元d1的第二端耦接输入端a，每个第二开关单元d2的第二端耦接相应的第一输出端f。例如，每路低频开关电路20可具有三路或四路等第一输出端f，对应地，该低频开关电路20包括三个或四个第二开关单元d2，本申请对此不作具体限制。

高频开关电路30为至少一路，每路高频开关电路30具有第二输出端g，每路高频开关电路30均包括一第三开关单元d3，第三开关单元d3耦接于输入端a和第二输出端g之间。

第一开关单元d1、第二开关单元d2和第三开关单元d3为pin二极管，或者第一开关单元d1、第二开关单元d2和第三开关单元d3也可以为普通二极管，第一开关单元d1、第二开关单元d2和第三开关单元d3还可以为其他类型的开关元件，本申请对此不作具体限定。

其中，输入端a输入信号时，输入端a与频率相对应的一路第一输出端f或第二输出端g导通，而其余的第一输出端f和第二输出端g截止。

换言之，单刀多掷开关100中，仅有一路第一输出端f或第二输出端g与输入端a导通，而其余的第一输出端f或第二输出端g均被截止。

本实施例中，通过在输入端a和第一输出端f输入不同的电压以对应导通或截止对应的低频开关电路20，通过在输入端a和第二输出端g输入不同的电压以对应导通或截止对应的高频开关电路30。

具体地，单刀多掷开关100还包括第一偏置支路11、第二偏置支路25和第三偏置支路33，第一偏置支路11的第一端耦接输入端a，第二偏置支路25的第一端耦接相应的第一输出端f，第三偏置支路33的第一端耦接相应的第二输出端g。

其中，第一偏置支路11的第二端时刻保持输入第一高电位；第二偏置支路25的第二端输入零电位时，输入端a与对应的第一输出端f导通；第二偏置支路25的第二端输入第二高电位时，输入端a与相应的第一输出端f截止；第三偏置支路33的第二端输入零电位时，输入端a与对应的第二输出端g导通；第三偏置支路33的第二端输入第三高电位时，输入端a与相应的第二输出端g截止。

即，第二偏置支路25与第一偏置支路11配合可导通或截止输入端a与第一输出端f之间的电路，第三偏置支路33与第一偏置支路11配合可导通或截止输入端a与第二输出端g之间的电路。

在其他实施例中，还可于低频开关电路20或高频开关电路30设置其他的开关元件，以导通或截止对应的低频开关电路20或高频开关电路30。

本实施例中，进一步地，单刀多掷开关100还包括第一隔离支路24、第二隔离支路32、第四偏置支路26和第五偏置支路34。其中，第一隔离支路24的第一端耦接第一输出端f，第一隔离支路24的第二端接地，第四偏置支路26的第一端耦接第一隔离支路24，其中第四偏置支路26用于控制是否将第一隔离支路24接入对应的低频开关电路20；第二隔离支路32的第一端耦接第二输出端g，第二隔离支路32的第二端接地，第五偏置支路34的第一端耦接第二隔离支路32，其中第五偏置支路34用于控制是否将第二隔离支路32接入对应的高频开关电路30。

具体地，如图1、图2所示，第一偏置支路11的第二端vcc保持输出第一高电位至输入端a，输入端a输入低频信号时，其中一路低频开关电路20中，相应地第二偏置支路25的第二端输入零电势，第一高电位与零电势之间的电位差将第一开关单元d1和对应的第二开关单元d2导通，同时相应地第四偏置支路26输入第四高电位，进而使得对应的第一隔离支路24不接入该低频开关点路20中，因而输入端a得以与对应的第一输出端f导通，从而实现低频开关的功能；而其余的低频开关电路20中，第二偏置支路25的第二端输入第二高电位，第一高电位与第三高电位之间的电位差将阻止第一开关单元d1、第二开关单元d2导通，第四偏置支路26输入零电势，则将对应的第一隔离支路24接入该低频开关点路20；而其余的高频开关电路30中，第三偏置支路33的第二端输入第三高电位，第一高电位与第三高电位之间的电位差将阻止第三开关单元d3导通，第五偏置支路34输入零电势，则将对应的第二隔离支路32接入该高频开关点路30。

如图1、图3所示，第一偏置支路11的一端vcc保持输出第一高电位至输入端a，输入端a输入高频信号时，其中一路高频开关电路30中，第三偏置支路33输入零电势，第一高电位与零电势之间的电位差将第三开关单元d3导通，第五偏置支路34输入第五高电位，使得对应的第二隔离支路32不接入该高频开关电路30，输入端a得以与对应的第二输出端g导通；其余的高频开关电路30中，第三偏置支路33输入第三高电位，第一高电位和第三高电位之间的电位差将阻止第三开关单元d3导通，第五偏置支路34输入零电势，则对应的第二隔离支路32接入该高频开关电路30，使得对应的高频开关电路30截止；低频开关电路20中，第二偏置支路25输入第二高电位，第四偏置支路26输入零电势，使得该低频开关电路20截止。

需要说明的是，单刀多掷开关100具有一定的工作频率范围，例如该频率范围为30mhz至512mhz，其中低频段范围为30mhz至263mhz，高频段范围为263mhz至512mhz，同时还根据低频开关电路20的第一输出端f的数目对低频段进行划分，使得低频开关电路20在相应地频率分段内导通输入端a和对应的第一输出端f，以及根据高频开关电路30的数目对高频段进行划分，使得各高频开关电路30在相应地频率分段内导通输入端a和对应的第二输出端g，因而在各频段内可适应性地选用性能相匹配的开关单元，从而优化单刀多掷开关100的整体性能。

例如，第一开关单元d1、第二开关单元d2和第三开关单元d3为pin二极管。在高频开关电路30导通时，低频开关电路20截止，而第一开关单元d1和第二开关单元d2可等效为一个小的结电容，而低频开关电路20采用两级级联形式，即高频开关电路30导通时，第二开关单元d2与第一开关单元d1串联。由电容的特性可知，两级级联的开关单元的结电容比单级的开关单元的结电容小很多，从而减小了低频开关电路的结电容对单刀多掷开关100的高频特性的影响，改善了单刀多掷开关100的高频特性。以及，高频开关电路30的开关单元为单级形式，单级形式虽然在截止时(即低频开关电路20导通时)结电容会较大，但是低频开关电路20对结电容不敏感，因而对低频开关电路20影响极小，而对于高频开关电路30，单级形式的开关单元比级联形式的开关单元的整体插损小，因而还改善了单刀多掷开关100的高频段导通时的插损。

在一具体实施方式中，单刀多掷开关100可以包括两路低频开关电路20和三路高频开关电路30，每路低频开关电路20包括两个第一输出端f，从而构成单刀九掷开关。在其他实施方式中，低频开关电路20和高频开关电路30还可以是其他数量，例如四路、五路等，每路低频开关电路20也可以包括四个或五个第一输出端f等。

继续参阅图1，第一隔离支路24包括串联的第一电容c1和第四开关单元d4，第一电容c1的第一端耦接第一输出端f，第四开关单元d4的第一端接地，第四偏置支路26的第一端耦接于第一电容c1和第四开关单元d4之间。第四偏置支路26输入零电势时，第一隔离支路24接入该低频开关电路20中；第四偏置支路26输入第四高电位时，第一隔离支路24不接入该低频开关电路20中，进而可确保输入端a与第一输出端f导通。

第二隔离支路32包括串联的第二电容c2和第五开关单元d5，第二电容c2的第一端耦接第二输出端g，第五开关单元d5的第一端接地，第五偏置支路34的第一端耦接于第二电容c2和第五开关单元d5之间。第五偏置支路34输入零电势时，第二隔离支路32接入该高频开关电路30；第五偏置支路34输入第五高电位时，第二隔离支路32不接入该高频开关电路30，进而可确保输入端a与第二输出端g导通。

第一偏置支路11包括第一退耦电容c3和串联的第一电阻r1和第一电感l1，第一退耦电容c3的第一端耦接于第一电阻r1和第一电感l1之间，第一退耦电容c3的第二端接地，第一电感l1的第一端还耦接输入端a。其中，第一电阻r1用于限流保护电路，第一电感l1用于隔离交流。

第二偏置支路25包括第二退耦电容c4和串联的第二电阻r2和第二电感l2，第二退耦电容c4的第一端耦接于第二电阻r2和第二电感l2之间，第二退耦电容c4的第二端接地，第二电感l2的第一端耦接第一输出端f。

第三偏置支路33包括第三退耦电容c5和串联的第三电阻r3和第三电感l3，第三退耦电容c5的第一端耦接于第三电阻r3和第三电感l3之间，第三退耦电容c5的第二端接地，第三电感l3的第一端还耦接第二输出端g。

第四偏置支路26包括第四退耦电容c6和串联的第四电阻r4和第四电感l4，第四退耦电容c6的第一端耦接于第四电阻r4和第四电感l4之间，第四退耦电容c6的第二端接地，第四电感l4的第一端耦接于第一电容c1和第四开关单元d4之间。

第五偏置支路34包括第五退耦电容c7和串联的第五电阻r5和第五电感l5，第五退耦电容c7的一端耦接于第五电阻r5和第五电感l5之间，第五退耦电容c7的第二端接地，第五电感l5的第一端还耦接于第二电容c2和第五开关单元d5之间。

如图1所示，第一电阻r1的一端vcc保持输入第一高电位，第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5的一端可输入高电位或零电势，通过调控各电阻一端的电位输入从而调控低频开关电路20或高频开关电路30中的一路导通，而其余的低频开关电路20和高频开关电路30截止。

进一步地，要减小偏置支路对开关插损的影响，第二偏置支路25对第一输出端f连接的射频通路应呈高阻状态，第三偏置支路33对第二输出端g连接的射频通路应呈高阻状态。选用集总元件做扼流电感时，在宽频带内，信号频率高于第三电感l3的自谐频率后，第三电感l3开始呈容性，易影响单刀多掷开关100的高频特性，而自谐频率较高的电感其感值都较低，导致低频段的感抗较小，影响单刀多掷开关100的低频特性。

本申请中，输入信号处于低频段时，信号频率低，第二电感l2选用高感值的电感作为扼流电感，以增加第二偏置支路25的感抗，改善单刀多掷开关100的低频特性。输入信号处于高频段时，信号频率高，第三电感l3选用高自谐频率的电感作为扼流电感，以避免第三电感l3在高频段具有容性，进一步改善单刀多掷开关100的高频特性。

相对而言，第二电感l2的感值大于第三电感l3的感值，以改善单刀多掷开关100的低频特性；第三电感l3的自谐频率大于第二电感l2的自谐频率，以改善单刀多掷开关100的高频特性。

输入电路10还包括第一隔直电容c8，第一隔直电容c8的第一端耦接输入端a，第一隔直电容c8的第二端耦接第一偏置支路11的第一端、第一开关单元d1的第二端和第三开关单元d3的第二端。具体地，第一电感l1的第一端耦接于第一隔直电容c8的第二端，第一隔直电容c8用于避免第一偏置支路11输入的直流流向输入端a。

低频开关电路20还包括第二隔直电容c9，第二隔直电容c9耦接于第二偏置支路25的第一端和第一输出端f之间。具体地，第二隔直电容c9的第一端耦接第一输出端f，第二隔直电容c9的第一端耦接第二偏置支路25的第一端、第一隔离支路24的第一端和第二开关电容d2的第二端，第二隔直电容c9用于避免第一偏置支路11和第二偏置支路25输入的直流流向第一输出端f。

高频开关电路30还包括第三隔直电容c10，第三隔直电容c10耦接第三偏置支路33的第一端和第二输出端g之间。具体地，第三隔直电容c10的第一端耦接第二输出端g，第三隔直电容c10的第二端耦接第三偏置支路33的第一端、第二隔离支路32的第一端和第三开关单元d3，第三隔直电容c10用于避免第一偏置支路11和第三偏置支路33输入的直流流向第二输出端g。

在输入端a与第一输出端f或第二输出端g导通后，经输入端a输入的交流信号流向对应的第一输出端f或第二输出端g，且交流信号的瞬时幅值的变化不影响第一公共端b与第一输出端f或第二输出端g的导通状态。

本申请中通过在低频开关电路中设置分两级级联的第一开关单元和第二开关单元，在高频开关电路导通时，低频开关支路被截止，由电容的特性可知，低频开关电路等效形成的结电容小于单级的开关单元的结电容，从而减小了低频开关电路的结电容对单刀多掷开关高频特性的影响，改善了单刀多掷开关的高频特性，并且高频开关电路中采用单级的第三开关单元，由于单级形式的开关单元比级联形式的开关单元的整体插损小，因而还改善了单刀多掷开关的高频段导通时的插损。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。