یک ساختار جدید برای کلید تک ورودی- دو خروجی مبتنی بر ‌دیود پین جهت کاربرد در فرستنده و گیرنده‌های باند ریزموج

کلیدهای تک وردیدو خروجی در سیستم های بی سیم، نظیر وایمکس به عنوان داپلکسر بکار می روند و تغییر از حالت ارسال به حالت دریافت و برعکس را انجام می‌دهند. در کلیدهای تک ورودی دو خروجی ریزموج، می توان از پین‌دیودها یا ترانزیستورهای اثر میدانی برای کلیدزنی استفاده نمود. اما دیودهای پین قابلیت کنترل توان بیش‌تری را دارند و برای کاربرد به عنوان داپلکسر مناسب هستند. تلفات عبورکم، جداسازی بالا و سرعت کلیدزنی از مسائل اصلی در طراحی کلید ها است. به طورکلی، برای کاربردهای بالاتر از 3 گیگاهرتز، دست یابی به جداسازی بالای 30 دسی بل کار بسیار دشواری است، زیرا ساختار کلید تک ورودیدو خروجی معمولی نمی تواند مشکل ضریب خودالقایی انگلی بزرگ ناشی از بسته بندی را در بسامدهای بالا حل کند. در این مقاله، برای حل مشکل فوق ساختار جدیدی ارائه می‌گردد که در آن از یک تشدیدکننده ریزنوار موازی با دیود پین استفاده شده‌است. این تشدیدکننده، به همراه یک تشدیدکننده ریزنوار سری اثر سلفی ناشی از بسته‌بندی دیود را در حالت روشن بودن دیود و اثر خازنی ذاتی دیود را در حالت خاموش بودن آن از بین می‌برد و به این ترتیب باعث افزایش جداسازی می‌شود. به علاوه، در طرح پیشنهادی هیچ یک از دیودها در مسیر سیگنال قرار ندارند و به همین دلیل، تلفات عبوری بسیار پایین است. در طراحی کلید پیشنهادی از پین دیود با شماره قطعه 1340smp استفاده شده است که سرعت کلیدزنی بسیار بالایی دارد. همچنین این پین دیود نسبت به دیگر پین دیودها از خازن پیوند و مقاومت هدایتی کوچک تری برخوردار است. با استفاده از تحلیل ریاضی عملکرد کلید، روابط ریاضی طراحی به دست آمده است و جهت اثبات صحت تحلیل و عملکرد طرح پیشنهادی، کلید طراحی شده در نرم افزار ads شبیه سازی شده است. این شبیه سازی ابتدا بصورت شماتیک و سپس خطوط انتقال بصورت چیدمان بر روی زیرلایه و با استفاده از قابلیت em_cosim نرم افزار ads انجام شده‌است. نتایج شبیه‌سازی، جداسازی بیش از 50 دسی بل و تلفات عبور کمتر از 0.2 دسی بل را فقط با استفاده از چهار عدد دیود پین نشان می دهد.

A new SPDT switch based on PIN diode for transceiver applications in microwave band

SPDT switches are used as duplexer in wireless systems, as WIMAX, to switch between transmit and receive states. Microwave SPDT switches may be designed using FET rsquo;s or PIN diodes. However, PIN diode is suitable for duplexer applications due to its high power handling capability. I general, in frequencies higher than 3 GHz, isolation better than 30 dB is a challenge. This is due to the parasitic inductance of PIN diode.In this paper, we propose a new structure for SDPT PIN diode switch to overcome this challenge. In the proposed structure a microstrip line is adopted parallel to the diode. This line, in conjunction with another microstrip line that is in series with the diode, eliminates the diode inductance in onstate and the diode capacitance in offstate, and hence improves both of isolation and insertion loss. The proposed structure has been analyzed mathematically and analytic equations have been derived to design the proposed switch. Finally, simulation results have been used to validate the performance of the switch. Simulations are performed using SMP1340 PIN diode and the model presented by the diode manufacturer. The simulations are in ADS and EM and EM_Cosim simulators are used to simulate the switch layout and include the layout effects accurately. Simulation results show more than 50dB isolation and less than 0.2dB insertion loss.