1. 研究目的与意义
课题研究背景现状及其发展趋势:
微波开关有多种分类方法。按其功能主要可以分成两大类: 一类是用于控制单信道上信号通断的开关一单刀单掷开关(SPST);-类是用于转换两个及以上信道上信号的开关一单刀双掷开关(SPDT)、开关矩阵等。按其所使用的控制器件的不同也可以分为两类:PIN二极管开关和MESFET场效应管开关。微波开关在早期一般由机电结构实现，随着PIN二极管、GaAs场效应管、GaN高电子迁移率晶体管、变容管和肖特基势垒管等各种新型控制器件的出现，机电式微波开关逐渐退出了历史舞台。半导体开关使微波控制电路的性能得以大幅度提高，同时由于工艺的不断完善，可以把微带电路和控制器件结合得更加紧凑，进一步改善了电路各方面的性能。PIN二极管因其损耗小、具有比较理想的开关特性等优势，广泛应用于开关电路的设计和制作中。1965年诞生了首个基于PIN二极管设计的微波开关，与传统机电微波开关相比，PIN二极管其开路及短路特性非常好，且功率容量大、速度快，所以它具有非常理想的开关特性。因此，一般设计开关时，首要选择是PIN二极管，它广泛地应用于微波各大领域。近几十年来，生产PIN二极管的公司越来越多，型号、封装、性能都不相同，因此要根据工程的指标选择符合要求的PIN二极管。由于对微波控制电路的要求在不断提高，频段和带宽都在不断扩大，因此，研究插入损耗小、隔离度大、频带宽、体积小、功率大的开关电路至关重要。国外，B.R.Hallford和CollinsRadio等在1971年就制作出了由微带实现的PIN二极管开关，在1.7-2.3GHz的工作频带内，插入损耗小于1dB,隔离度大于90dB,回波损耗大于23dB 。随着半导体工艺的发展，一种能够提供更小正向电阻和反向电容的AlGaAs异质PIN二极管被广泛应用于微波电路中，很大程度上改善了开关的性能。DavidHoag等人的研究结果表明，在20GHz的时候，用这种类型的二极管制作的单刀三掷开关的插入损耗与传统形式相比改善了0.17dB，非常适合于毫米波电路的设计问。相对于国外，国内在PIN二极管微波开关方面的研究开始得要晚一些。中电29所在1989年研制出了在1-18GHz的带宽内插入损耗小于2.2dB,隔离度大于55dB,驻波小于2.2,最大的承受功率达到1W,开关时间小于60ns的单刀四掷开关凹。中电南京55所在2006年采用GaAsPIN二极管设计了15-40GHz带宽内的开关.在15.20GHz频率范围内，插入损耗最大仅为0.6dB,隔离度最小可至40dB,驻波系数最大为1.5;在20-40GHz的频率范围内，插入损耗小于1.1dB,隔离度大于35dB,驻波系数小于1.35。
课题研究意义与价值:
2. 研究内容和问题
研究内容：
1.了解微波电路的基本理论及PIN二极管特性；
2.掌握微带单刀单掷开关SPST设计的方法；
3. 设计方案和技术路线
研究方法：通过阅读相关文献，使用ADS仿真软件建立微波SPST模型并仿真得到初步结果，然后对结构进行优化，得到较为理想的结果，验证设计理论的正确性。
技术路线：对比SPST开关与SPDT开关的结构，分析它们的异同点；掌握二极管偏置网络；掌握微波SPST开关的结构和相关原理。
4. 研究的条件和基础
学习微波电路的基本理论和相关知识；理解PIN管和SPST的设计原理；计算机和HFSS仿真软件；大量的相关文献资料；
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