微波射頻開關

微波射頻開關基於labview軟體平台，由計算機提供給電壓控制信號。該控制信號是數位訊號，只能提供高低電平，高電壓為5v，低電壓為0v，因此需要進行電壓轉換才能提供給開關電路。整個電路由兩部分組成：電壓轉換電路和射頻開關電路。最終，使得當labview提供5v電壓時，輸入到開關的電壓為10v和0v；當labview提供0v電壓時，輸入到開關的電壓為0v和10v。

開關介紹

通常rf系統中有許多輸入輸出的連線埠，用多連線埠網路分析儀分析散射特性價格比較昂貴。所以一般要用開關對多輸入多輸出的信號進行切換，然後用比較簡單的二連線埠網路分析儀進行分析測量。在核磁共振系統中，一般接收系統的通道個數小於天線線圈的個數，所以多路線圈也要套用開關進行切換選擇。 　目前一般的設計中用現成的開關晶片實現切換功能。但是大多數的開關晶片可靠性不好，容易損壞，而且供電線路也比較複雜。例如sw-437晶片雖然可以完成簡單的開關功能，但是它對防靜電要求非常高，一般的實驗室和生產車間的條件很難達到廠家的要求，所以實際套用起來很不方便，容易損壞。在本設計中，設計了一種新型的套用pin diodes的射頻開關轉換電路，實現的功能是4路rf輸入信號選擇其中任意2路rf信號輸出。

電壓轉換電路

基於labview平台由計算機提供給射頻開關的電壓控制信號是數位訊號，極高電平為5v，低電平為0v，而射頻開關需要的電壓控制信號是10v，因此需要把5v轉換為10v，圖1為轉換電路圖。當輸入信號input1為5v時，q3導通，q5截止，q1導通，所以output1為0v。這時q4截止，q6導通，q2截止，output2輸出vcc為10v。最終，使得當labview提供5v電壓時，輸入到開關的電壓為10v和0v；而當輸入信號input1為0v時，q3截止，q5導通，q1截止，所以output1為10v。此時q4導通，q6截止，q2導通，output2輸出為0v，輸入到開關的電壓為0v和10v。滿足微波射頻開關的工作電壓。

性能和優點

1）由於設計的合理性和對稱性，保證了在一定的頻寬（120mhz）內很低的傳輸損耗，如圖5（s21）所示。其中s21表示的是：對於一個微波網路，當其他連線埠都匹配，即接50r電阻匹配時，所測兩連線埠的傳輸，其物理公式：s21=uout / uin。曲線在中心頻率63.6mhz、頻寬120mhz的條件下，保持了很低的傳輸損耗，大約為-0.29db，而且在整個頻寬內性能很穩定。 　2）電感的隔交流作用和電容的隔直流作用，保證了輸入輸出連線埠良好的匹配，得到很好的反射係數，如圖5（s11，s22)）所示，在中心頻率63.6mhz處，反射係數可以達到-30db左右。中心頻率的大小是由核磁共振的b0場大小決定的，對於1.5t系統共振頻率為63.6mhz。 　3）保證了很好的隔離度，如圖6所示，中心頻率處隔離度達到-30 db以下。 　4）在實際套用中，對於使用頻率高的電子元器件一個最重要的性能和指標就是對於套用環境要求不能太苛刻，可靠性要好，不易損壞。在本設計中由於使用了pin-diodes，電路的可靠性得以明顯提高，克服了以往的開關晶片容易損壞，可靠性差的缺點。

合理性

由於設計的合理性，此微波射頻開關參數（反射係數、傳輸係數、隔離度）非常理想。本設計高度模組化，使得電路故障的檢測變得容易。另外，設計套用靈活，4輸入2輸出可以利用一定的組合邏輯得到想要的輸入輸出組合。在核磁共振系統中，16輸入2輸出得到廣泛套用。