微波开关的工作原理？以及技术指标

微波自动开关是根据微波的多普勒效应来进行控制的，它能够监测物体移动，并把移动转换为电信号从而控制灯泡的亮灭或电器的启闭。

工作原理如下：

天线 、T1、C5等组成微波振荡电路，由天线向空间辐射，在其周围产生一个半径约10m的微波场如有人或物体在微波场内移动，将引起微波的频移，在电路中体现为天线端电压的变化，C4将这一变化耦合到运放AD进行放大，运放AD的输出经C2在R6上形成电压，该电压的高低与物体的距离和移动的速度有关通常在0-3V之间；运放 AA 接成比较器，参考电压在12V时为0.4V，当R6上的电压高于0.4V时，AA输出高电平经过比较器AC比较输出低电平，D4导通、C3瞬间充电使比较器AB 6脚电压低于5脚，比较器输出高电平，如果此后微波场内不再有物体移动，C3上的电压经R9缓慢放电形成延时，当6脚电位高于5脚延时结束，AB输出低电平等待下次触发。T2、R15、C6的加入可以在电路延时结束后的一段时间内（约5秒）使AC 9脚保持低电平，从而使电路可靠反转关断。如果用做照明控制可与“电路A”组合，“电路A”将市电转为6V的直流电源供探头使用，双向可控硅做为开关元件控制灯泡的亮灭，达到人到灯亮，人离灯灭的节能效果。如果将微波探头与“电路B”组合就构成简单的微波防盗报警器，只要有人在监测范围内移动将触发报警，高响度喇叭发出强力警报，吓跑歹徒。

微波射频之开关参数说明：

PIN二极管开关

微波开关利用PIN管在直流正、反偏压下呈现近似导通和关断的阻抗特性，实现了控制微波信号通道转换的作用。

PIN二级管的直流伏安特性和PN结二极管是一样的，但是在微波频段却有本质的区别。由于PIN二级管I层的总电荷主要由偏置电流产生，而不是由微波电流瞬时值产生的，所以其对微波信号只呈现一个线形电阻。此阻值由直流偏置决定，正偏时阻值小，接近于短路，反偏时阻值大，接近于断路。因此PIN二极管对于微波信号不产生非线形整流作用，这是和一般二极管的本质区别，所以适合用于微波控制器件。

主要参数说明

插入损耗和隔离度

PIN管实际存在一定数值的电抗和损耗电阻，因此开关在导通时衰减不为零，成为正向插入损耗，开关在断开时其衰减也非无穷大，成为隔离度。二者时衡量开关的主要指标，一般希望插入损耗小，而隔离度大。

开关时间

由于电荷的存储效应，PIN管从截止转变为导通状态，以及从导通状态转变为截止状态都需要一个过程，这个过程所需要的时间成为开关时间。

“开通延时”为控制脉冲90％到受控微波脉冲包络10％所需的时间；

“开关开通时间”为受控微波脉冲包络从10％到90％所需要的时间，也成为“上升沿”；

“关断延时”为控制脉冲10％到受控微波脉冲包络90%所需要的时间；

“开关关断时间”为受控微波脉冲包络从90％到10％所需要的时间，也成为“下降沿”。

一般“开通延时”和“关断延时”取决于驱动器电路，而“上升沿”和“下降沿”取决于PIN管和偏置电路的选择。

承受功率

在给定的工作条件下，微波开关所能承受的最大输入功率。与PIN管功率容量、电路类型（串联或者并联）、工作状态（CW和脉冲）给散热条件有关。一般损坏机理有两种：电压击穿,常见于脉冲功率；热烧毁，常见于CW。

电压驻波系数

电压驻波系数仅仅反映端口输入输出匹配情况。端口电压驻波系数最小，开关的损耗不一定最小；但是差损最小的开关其电压驻波系数肯定小。

谐波

PIN二极管具有非线性，因此会产生谐波，当应用于较宽的场合时，谐波可能落入带内而无法滤除，所以要给予重视。

结构说明

反射与吸收式开关：

反射式开关是通过PIN二极管导通时把输入的微波信号反射回去而起到隔离作用的，因此在“开”状态下驻波关系较好，而在“关”状态下驻波很差；吸收式开关则采用了负载吸收PIN二极管导通时的反射信号，从而改善了端口驻波，因此其“开”与“断”状态下的驻波都比较好。通常，反射式开关的承受功率要比吸收式开关的大一些，但是价格相对要便宜一些。而吸收式开关可以降低在关断状态下对系统的级间牵引。

半导体的材料：常温下导电性能介于导体（conductor）与绝缘体（insulator）之间的材料。半导体按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物（砷化镓、磷化镓等）、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物（ 硫化镉、硫化锌等）、氧化物（锰、铬、铁、铜的氧化物）,以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

半导体的作用：

（1）集成电路 它是半导体技术发展中最活跃的一个领域，已发展到大规模集成的阶段。在几平方毫米的硅片上能制作几万只晶体管，可在一片硅片上制成一台微信息处理器，或完成其它较复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗，并使信息处理速度达到微微秒级。

（2）微波器件 半导体微波器件包括接收、控制和发射器件等。毫米波段以下的接收器件已广泛使用。在厘米波段，发射器件的功率已达到数瓦，人们正在通过研制新器件、发展新技术来获得更大的输出功率。

（3）光电子器件 半导体发光、摄象器件和激光器件的发展使光电子器件成为一个重要的领域。它们的应用范围主要是：光通信、数码显示、图象接收、光集成等。

半导体的特点：

（1）电阻率的变化受杂质含量的影响极大。例如，硅中只含有亿分之一的硼，电阻率就会下降到原来的千分之一。如果所含杂质的类型不同，导电类型也不同。由此可见，半导体的导电性与所含的微量杂质有着非常密切的关系。

（2）电阻率受外界条件（如热、光等）的影响很大。温度升高或受光照射时均可使电阻率迅速下降。一些特殊的半导体在电场或磁场的作用下，电阻率也会发生改变。

拓展：半导体的未来发展

      以GaN（氮化镓）为代表的第三代半导体材料及器件的开发是新兴半导体产业的核心和基础，其研究开发呈现出日新月异的发展势态。GaN基光电器件中，蓝色发光二极管LED率先实现商品化生产 成功开发蓝光LED和LD之后，科研方向转移到GaN紫外光探测器上 GaN材料在微波功率方面也有相当大的应用市场。氮化镓半导体开关被誉为半导体芯片设计上一个新的里程碑。美国佛罗里达大学的科学家已经开发出一种可用于制造新型电子开关的重要器件，这种电子开关可以提供平稳、无间断电源。

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