包含多個(gè)無線電和多個(gè)天線的手機(jī)和其他無線系統(tǒng)通常共享一些天線，以減少系統(tǒng)混亂。最新的射頻開關(guān)為設(shè)計(jì)人員提供了所需的靈活性，可以最大限度地減少系統(tǒng)中天線的數(shù)量，目前這些天線通?？赡馨ㄒ粋€(gè)或多個(gè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)無線電，GPS定位無線電，Wi-Fi接口，藍(lán)牙無線電，F(xiàn)M收音機(jī)，還有其他無線電系統(tǒng)。 RF開關(guān)允許功率放大器輸出為系統(tǒng)所需的頻帶選擇最佳天線，此外，開關(guān)可以防止兩個(gè)無線電同時(shí)嘗試從同一天線發(fā)射。

RF開關(guān)可以采用各種技術(shù)實(shí)現(xiàn) - 機(jī)械結(jié)構(gòu)，如超小型繼電器和微機(jī)電（MEMS）開關(guān)，砷化鎵（GaAs）或CMOS FET開關(guān)，甚至PIN二極管也可用于開關(guān)裝置。 RF開關(guān)的一些關(guān)鍵規(guī)格包括通過頻率，電壓駐波比（VSWR），隔離，插入損耗，回波損耗，功率處理和開關(guān)速度。機(jī)械開關(guān)傾向于處理最高功率并提供最低的插入損耗和最佳隔離，但由于它們是機(jī)械的，因此它們的開關(guān)速度最慢，對(duì)振動(dòng)敏感，并且可能由于機(jī)械磨損而失效。例如，同軸繼電器可以以最小的插入損耗和高功率水平處理高頻。 PIN二極管開關(guān)速度更快，壽命更長，但只能處理相對(duì)較低的功率，并且插入損耗高于機(jī)械開關(guān)。最后，基于FET的開關(guān)具有更高的插入損耗但是更低的視頻泄漏，但更容易集成并且可以處理更高的頻率。 FET和PIN二極管開關(guān)對(duì)靜電放電（ESD）事件或信號(hào)本身引起的過電壓也更敏感。同軸繼電器對(duì)振動(dòng)敏感，但相對(duì)不受ESD的影響。為應(yīng)用選擇最佳開關(guān)時(shí)需要考慮的其他因素包括視頻泄漏，ESD抗擾度，振動(dòng)/過應(yīng)力，尺寸和可重復(fù)性。所有開關(guān)共同的一個(gè)問題是需要仔細(xì)的電路板布局，以最大限度地減少干擾和串?dāng)_問題。精心設(shè)計(jì)和適當(dāng)?shù)慕拥貙邮莾?yōu)化隔離和最小化插入損耗的必要條件。

雖然沒有一種技術(shù)可以提供所有類別中的最佳特性，但設(shè)計(jì)人員可以通過確定其應(yīng)用的關(guān)鍵規(guī)格來做出許多權(quán)衡，然后確定哪些剩余特性可以放寬以找到最適合其應(yīng)用的開關(guān)。 RF開關(guān)市場(chǎng)中有許多供應(yīng)商，其中一些包括ADI公司，加州東方實(shí)驗(yàn)室（CEL），霍尼韋爾，Maxim，恩智浦，新日本無線電（NJR），Peregrine Semiconductor和Skyworks Solutions。

開關(guān)配置遵循一些舊的機(jī)械描述 - 單刀/單擲（SPST），雙刀/單擲（DPST），單刀/雙刀（SPDT），雙刀/雙擲（DPDT）等。所需的極數(shù)/投擲數(shù)量將由應(yīng)用確定，特別是必須在蜂窩電話，衛(wèi)星，基站或其他RF系統(tǒng)中切換的天線和信號(hào)源的數(shù)量。

采用GaAs或CMOS制造的FET開關(guān)具有比機(jī)械開關(guān)更高的插入損耗，并且功率處理能力有限。功率限制通常將其用途降低到許多具有幾百毫瓦的有限功率輸出的便攜式應(yīng)用。

讓我們來看看市場(chǎng)上的一些RF開關(guān)。 ADI公司的ADG901/902（圖1）是采用CMOS實(shí)現(xiàn)的寬帶SPST開關(guān)，在1 GHz時(shí)提供40 dB的隔離，插入損耗為0.8 dB（同樣在1 GHz），功耗不到1微安。針對(duì)無線通信，通用射頻開關(guān)，雙頻段通信和數(shù)字收發(fā)器前端開關(guān)等應(yīng)用，ADG901是一款吸收（匹配）器件，具有50Ω端接分流支路，而ADG902則是反射開關(guān)沒有內(nèi)部分流器（圖1）。 SPDT版本（如ADG918/919）提供稍高的隔離度--43 dB - 與ADG901/902開關(guān)具有相同的功耗和插入損耗。

圖1：采用吸收型或反射型，ADI公司的ADG901/902 SPST開關(guān)提供40 dB的隔離度和0.8 dB的插入損耗。

針對(duì)L波段數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，無繩電話，藍(lán)牙和無線局域網(wǎng)應(yīng)用，開發(fā)了一系列不同的交換機(jī)配置。一種器件，UPG2009TB采用SPDT配置，采用GaAs制造，具有低插入損耗 - 1 GHz時(shí)僅為0.25 dB，同時(shí)在2 GHz時(shí)提供28 dB的隔離級(jí)別。該開關(guān)可以在1 GHz的頻率下處理34 dBm的輸入功率。 UPG2155TB能夠處理高達(dá)4 W的功率，目標(biāo)是GSM三/四頻數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，插入損耗范圍為1 GHz時(shí)0.35 dB至2.5 GHz時(shí)0.45 dB。對(duì)于大型多天線系統(tǒng)，CEL還有一個(gè)SP10T RF開關(guān)，有五個(gè)用于WCDMA的端口，三個(gè)用于GSM接收，兩個(gè)用于GSM發(fā)送信道。

基站包含許多天線以增強(qiáng)接收和傳輸。 HRF-SW1030是霍尼韋爾的SP6T吸收型RF開關(guān)，采用絕緣體上硅CMOS工藝，可提供高隔離度解決方案 - 2 GHz時(shí)大于42 dB。該公司聲稱其SOI CMOS工藝可提供GaAs的性能，同時(shí)保持CMOS的經(jīng)濟(jì)性和集成能力。

Maxim的MAX12005是一種更復(fù)雜的開關(guān)解決方案，是一款八輸入，四輸出矩陣開關(guān)，主要用于衛(wèi)星接收器中的中頻（IF）開關(guān)和L波段信號(hào)分配（圖2）。該開關(guān)采用高性能硅鍺（SiGe）工藝制造，可在950 MHz至2.15 GHz范圍內(nèi)工作，并提供大于30 dB的隔離。芯片中包括用于補(bǔ)償分路器插入損耗的增益級(jí)和帶有集成振蕩器和四個(gè)備用音調(diào)/電壓解碼器的四個(gè)DiSEqC 2.0解碼器。其中兩個(gè)芯片也可以級(jí)聯(lián)，將輸入通道的數(shù)量擴(kuò)展到16個(gè)。

圖2：在直接廣播衛(wèi)星接收器或L波段信號(hào)分配系統(tǒng)中切換信號(hào)，Maxim的MAX12005具有8個(gè)輸入，4個(gè)輸出，并包含許多附加功能，以簡(jiǎn)化衛(wèi)星接收器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

NJR還提供各種SPDT GaAs開關(guān)。諸如NJG1506R的交換機(jī)針對(duì)蜂窩手機(jī)接收信道具有大約0.3dB的插入損耗和大約27dB的隔離級(jí)別。還提供DPDT和SP4T配置的開關(guān)，提供高達(dá)42 dB的更高隔離級(jí)別和0.3 dB的低插入損耗。 SP4T開關(guān)針對(duì)雙模手機(jī)中的天線切換，如GSM/DCS1800應(yīng)用所需（圖3）。

圖3：顯示來自NJR的SP4T開關(guān)的簡(jiǎn)化應(yīng)用電路演示了電路如何在雙頻手機(jī)中的頻段之間切換。

簡(jiǎn)單的SPDT開關(guān)，SA630是恩智浦提供的開關(guān)的一個(gè)例子。該開關(guān)采用BiCMOS工藝制造，適用于數(shù)字RF收發(fā)器前端等應(yīng)用，通常可替代無繩電話中的雙工器。該芯片還可用于為數(shù)字RF通信系統(tǒng)生成幅度移位鍵控（ASK），開關(guān)鍵控（OOK）或頻移鍵控（FSK）信號(hào)。

提供最廣泛的交換機(jī)產(chǎn)品的公司，Peregrine Semiconductor，RFMD和Skyworks Solutions，采用截然不同的技術(shù)來實(shí)施其解決方案。 Peregrine首先采用其專有的UltraCMOS工藝，這是藍(lán)寶石襯底上絕緣體上硅技術(shù)的一種變體。這些開關(guān)的輸入至輸出隔離電平在1 GHz時(shí)大于35 dB，插入損耗僅為0.3 dB。 PE42551是一款器件，其頻率范圍為9 kHz至6 GHz，旨在滿足測(cè)試設(shè)備和ATE系統(tǒng)市場(chǎng)的要求。該芯片設(shè)法在6 GHz時(shí)保持21 dB的隔離度，在6 GHz時(shí)保持0.90 dB的插入損耗。

RFMD的設(shè)計(jì)人員利用GaAs MESFET處理器提供一系列發(fā)送/接收開關(guān)，在900 MHz時(shí)插入損耗為1 dB，處理功率高達(dá)20 dBm。 RFMD的兩個(gè)產(chǎn)品針對(duì)寬帶通信，測(cè)試儀器，光纖系統(tǒng)和軍事/航空航天應(yīng)用 - RFSW2042和2045利用GaAs p溝道高電子遷移率晶體管技術(shù)（pHEMT）提供DC至15 GHz SP3T開關(guān)和DC至16 GHz SP4T開關(guān)。對(duì)于RFSW2042，插入損耗在15 GHz時(shí)為2.1 dB，隔離度為37 dB，而RFSW2045在16 GHz時(shí)的插入損耗為2.4 dB，隔離度為38 dB。

利用GaAs p-HEMT技術(shù)制造其RF開關(guān)，Skyworks提供了許多SPDT變體和一些更復(fù)雜的開關(guān)，包括SP5T開關(guān)AS195-306，它提供五個(gè)對(duì)稱RF路徑，插入損耗約為1 GHz時(shí)為0.6 dB。該公司還有一個(gè)高功率PIN二極管SPDT開關(guān)，主要用于SCDMA，WiMAX和LTE基站。該芯片可以處理50 W的連續(xù)功率水平和200 W的峰值功率（圖4）。

圖4：Skyworks的SPDT PIN開關(guān)能夠處理50 W的連續(xù)功率電平，插入損耗僅為0.4 dB，工作在900 MHz至4 GHz頻段。總而言之，多個(gè)天線系統(tǒng)用于取代無線電收發(fā)器系統(tǒng)中的傳統(tǒng)單天線電路，以提高傳輸能力和可靠性。為避免使用與這些多個(gè)天線相關(guān)的多個(gè)RF鏈，RF開關(guān)是必不可少的。廣泛的可用RF開關(guān)配置和性能功能為設(shè)計(jì)人員提供了大量選擇，可以從中選擇最佳的開關(guān)以滿足其系統(tǒng)要求。這些開關(guān)可以處理從幾毫瓦到超過50 W連續(xù)功率的功率要求，從而使設(shè)計(jì)人員能夠開發(fā)從手機(jī)到基站到衛(wèi)星通信系統(tǒng)的各種產(chǎn)品。