RFスイッチ

RFスイッチはRF信号を切り替える装置またはモジュールです。これらはメカニカル、ソリッドメカニカル、マイクロエレクトロメカニカル(MEM)など、さまざまな技術で利用可能です。RFスイッチの重要な特性には、幅広い周波数帯域、オフ状態時の高いポート絶縁、ON状態時の導通極間の低挿入損失、スイッチが接続されている特性インピーダンスに対する良好なリターンロス(マッチング)、およびアクチュエーション機構の高い絶縁性が含まれます。スイッチング速度、電力処理能力、保証されたスイッチングサイクル数などの特性も重要です。RFスイッチは、単極ダブルスロー(SPDT)、マルチポート(SPnT)、二極ダブルスロー(DPDT)、バイパススイッチなど、さまざまな構成で提供されています。バイパススイッチはRF信号経路から部品を追加または削除します。

機械式RFスイッチは、制御電流で駆動されたコイルの電磁誘導によってアクチュエーターが動くことで接触圧力を利用します。機械式RFスイッチにはRF信号経路にウェッティング電流を供給することが一般的です。導体接点間の微小な酸化物層の破壊を促進し、低挿入損失を維持するための小さな直流電流です。直流から動作し、高出力を伝導し、ESDに対する耐性が高いという利点があります。欠点としては、振動への感受性や機械的摩耗によるスイッチのサイクル制限があります。また、スイッチング速度が比較的遅く、接触バウンドによる長い沈降時間を示すことがあります。

ソリッドステートRFスイッチはMOSFET、トランジスタ、またはPINダイオードのトポロジーを用いて、RF経路を低インピーダンスから高インピーダンスへ積極的に切り替えます。これらはバンドパスであって、導電直流ではありません。ソリッドステートスイッチは、実質的に無限のスイッチングサイクルをサポートし、高速スイッチング速度を持ちます。PINダイオードRFスイッチは、低インピーダンスから高インピーダンスへの遷移を示し、形状切り替えに利用できます。スイッチング波形の形状を整形することで、ゲートによるRF搬送波信号の畳み込みによるスペクトルスピルが改善されます。RFシステムにおける急速なスイッチングは、送信機のパワーアンプ段や励振段を経て逆流し、VCO(発信機)を一時的に周波数から外すことも引き起こすことがあります。ノイズ問題を悪化させる可能性があります。昇起コサインのような形状で切り替えを成形することで、急速なスイッチングによる干渉を減らし、タイムディビジョン多重化(TDM)やサイクリックキーイングを必要とするシステムで求められる規制の範囲内で迅速なスイッチング送信機を維持できます。

RF MEMスイッチは機械式スイッチの利点を提供しつつ、濡れ電流の問題がなく、スイッチを制御する誘導コイルへの作動駆動電流を提供します。これらはコンデンサ板間の静電力を利用して、RF経路の機械接点やマイクロ熱機械式スイッチを開閉します。静電RF MEMスイッチはほぼゼロの消費電力を持ち、非常に高い周波数帯域幅、高いスイッチサイクル、低い挿入損失を持ち、ポート間の絶縁性も優れています。主な欠点は電力処理能力が低いことですが、信頼性の高い動作には高い作動電圧が必要な問題もあります。熱機械式スイッチデバイスは低い作動電圧で動作可能ですが、高い作動電流が必要です。