Przełącznik mikrofalowy wykorzystuje diodę PIN do uzyskania charakterystyki impedancji włączenia lub wyłączenia pod napięciem polaryzacji w przód i w tył oraz realizuje kontrolę konwersji sygnału mikrofalowego. Charakterystyka wolto-amperowa prądu stałego diod PIN jest taka sama jak diod ze złączem PN, ale istnieją zasadnicze różnice w paśmie częstotliwości mikrofalowych.

Ponieważ całkowity ładunek warstwy I diody PIN jest generowany głównie przez prąd polaryzacji, a nie przez chwilową wartość prądu mikrofalowego, wykazuje on jedynie liniowy opór dla sygnału mikrofalowego. Wartość rezystancji jest określana przez polaryzację prądu stałego. Jej wartość jest mała, gdy polaryzacja w kierunku przewodzenia jest bliska zwarcia, natomiast wartość rezystancji jest duża, gdy polaryzacja wsteczna jest blisko obwodu otwartego.

Dlatego dioda PIN nie generuje nieliniowego efektu prostowania sygnału mikrofalowego, co stanowi zasadniczą różnicę w stosunku do diody zwykłej. Z tego właśnie względu jest bardzo przydatna do urządzeń sterujących sygnałami mikrofalowymi.

Opis głównych parametrów

Tłumienie wtrąceniowe i izolacja: dioda PIN faktycznie ma pewne wartości reaktancji i rezystancji strat, więc tłumienie przełącznika nie wynosi zero po włączeniu, co nazywa się tłumieniem wtrąceniowym w przód, a jego tłumienie przy wyłączonym przełączniku nie jest nieskończone, co nazywamy izolacją. Są to dwa główne wskaźniki zalet i wad przełącznika. Ogólnie rzecz biorąc, oczekuje się, że tłumienność wtrąceniowa przełącznika będzie niewielka, a izolacja duża.

Czas przełączania: ze względu na efekt magazynowania ładunku, przejście diody PIN ze stanu wyłączonego do stanu włączonego i ze stanu włączonego do wyłączonego wymaga pewnego procesu. Czas potrzebny na ten proces to czas przełączania. Sygnał sterujący impulsem jest reprezentowany przez krzywą A, a obwiednia sterowanego impulsu mikrofalowego jest przedstawiona przez krzywą B.
„Opóźnienie włączenia” to czas wymagany od 90% impulsu sterującego do 10% obwiedni impulsu kontrolowany impuls mikrofalowy.”
„Czas włączenia” to czas wymagany, aby obwiednia kontrolowanego impulsu mikrofalowego wzrosła z 10% do 90%, zwany także „zboczem narastającym”.
„Opóźnienie wyłączenia” to czas wymagany, aby obwiednia kontrolowanego impulsu mikrofalowego osiągnęła 90% obwiednia kontrolowanego impulsu mikrofalowego.”
„Czas wyłączenia” to czas wymagany do obwiedni kontrolowanego impulsu mikrofalowego od 90% do 10%. Nazywa się to „zboczem opadającym”. Ogólnie rzecz biorąc, „opóźnieniem włączenia” i „opóźnienie wyłączenia” zależy głównie od obwodu sterownika, natomiast „zbocze narastające” i „zbocze opadające” zależy głównie od wyboru diody PIN i obwodu polaryzacji.
Moc znamionowa: w danych warunkach pracy jest to maksymalna moc wejściowa, jaką może wytrzymać przełącznik mikrofalowy. Jest to związane z mocą diody PIN, rodzajem obwodu (szeregowego lub równoległego), stanem pracy (fala ciągła lub impuls) oraz warunkami odprowadzania ciepła. Ogólnie rzecz biorąc, istnieją dwa mechanizmy uszkodzenia zasilania przełączników PIN: jeden to przebicie napięcia (powszechne w przypadku zasilania impulsowego), a drugi to przegrzanie termiczne (powszechne w przypadku fali ciągłej).
Współczynnik VSWR: współczynnik VSWR odzwierciedla jedynie warunki dopasowania wejścia i wyjścia portu. Może być najmniejszy, ale tłumienność wtrąceniowa całego przełącznika już niekoniecznie. Generalnie współczynnik VSWR przełącznika o najmniejszej tłumienności wtrąceniowej musi być mały.
Wyciek wideo: bezpośredni wyciek modulowanych impulsów wideo następuje na głównej linii RF. Gdy prędkość modulacji impulsów wideo jest wysoka, a częstotliwość nośna niska, energia częstotliwości radiowej wyciekającego wideo może nie identyfikować się z modulowaną falą nośną i nie będzie filtrowana przez filtr górnoprzepustowy. Efektem będą błędy bitowe. Zatem im mniejszy wyciek wideo, tym lepiej.
Zawartość harmonicznych: diody PIN są również nieliniowe, więc generowane są harmoniczne. W zastosowaniach szerokopasmowych przełączniki PIN mogą znajdować się w paśmie częstotliwości i powodować zakłócenia. MICRO-ACTIV COMPONENTS może dostarczyć wysokiej jakości przełączniki PIN o niskiej zawartości harmonicznych.

Klasyfikacja i opis budowy przełącznika mikrofalowego na diodach PIN

Refleksyjne i absorpcyjne: przełącznik refleksyjny działa jako izolacja, odbijając wejściowy sygnał mikrofalowy z powrotem, gdy dioda PIN jest włączona. Dlatego VSWR przy stanie „włączony” jest lepszy, ale przy stanie „wyłączony” jest słaby; Przełącznik absorpcyjny wykorzystuje obciążenie do pochłaniania odbitego sygnału po włączeniu diody PIN, co poprawia VSWR, więc współczynnik VSWR w stanach „włączony” i „wyłączony” jest lepszy.
Ogólnie rzecz biorąc, wytrzymałość przełącznika refleksyjnego jest większa niż absorpcyjnego. Z punktu widzenia zastosowań inżynierskich, choć jego cena jest nieco wyższa, zalecamy jednak zastosowanie przełącznika absorpcyjnego, ponieważ może on zmniejszyć trakcję międzystopniową układu w stanie wyłączonym.
Tryb sterowania: sterowanie przełącznikiem odbywa się poprzez sygnał TTL, gdzie „1” to wyłączony, „0” włączony lub „1” włączony i „0” wyłączony. Kompatybilny z ECL.
Typ złącza: złącza są typu koncentrycznego, głównie serii SMA lub demontowane. Sam przełącznik jest mikropaskowym interfejsem pinowym po wyjęciu gniazd złączy, który można łatwo podłączyć do układu elektronicznego, jednak w tej wersji z pinami należy zwrócić szczególną uwagę na przesłuch sygnału w przestrzeni, aby nie zmniejszyć izolacji układu.