标准机械开关与射频不兼容。在高频下，机械触点间隙之间可能会发生信号耦合，这可能就像高通滤波器中的电容一样。较长的间隙会降低耦合，但会导致尺寸问题。
半导体开关是一种IC，它在工作时通过所需的频段，但在不工作时会严重衰减。互斥开关允许RF信号路径多路复用，进而允许现代器件共享天线或将RF路由至不同的级。
此外，要使用板载PCB天线或外部天线，需要在同一电路板上进行切换。RF开关增加了一块板支持两者的灵活性。
本文介绍了从事多功能射频设计(如蓝牙、Wi-Fi)的工程师可以使用的射频开关技术和元器件。
Pin开关
用于RF低功率应用的半导体开关被广泛使用，并且是众所周知的技术。务必注意低功率警告，因为大功率开关会使用特殊材料。比如老款的火腿收音机，还是用的水银开关，当然不是最环保的材料，但是在切换大功率的时候非常有效，正常使用完全安全。
对于大多数设计来说，功率水平在微瓦到瓦的范围内，这意味着半导体技术可以很容易地在这里运行——事实也确实如此。射频开关的两种主要技术是PIN二极管和基于晶体管的射频开关。
二极管开关利用一个近内高掺杂P和N半导体结之间的(轻掺杂)半导体层(图1)。高掺杂保持低欧姆电阻，因为它们是开关的接触点。图1:由于高电平注入，PIN二极管充当开关。这将淹没N和P区域，直到电荷载流子密度超过阈值水平，从而使它们导电。
作为二极管，它通常关闭且不导电。当P和N区被充电(电位差足够高)并出现高电平注入时，PIN二极管正向偏置。这是二极管为泛滥直到它成为一个近乎完美的线性电阻。因此，正向偏置的PIN二极管充当可变电阻，这就是它充当开关的方式。已经表明，可实现的范围是从. 1欧姆到10 K欧姆，但是可用的范围更小，我们很快就会看到这一点。
引脚型射频开关的一个优点是，如果你需要专业或非标准化的功能，你可以自己制作。超过6家供应商提供电压高达250 V、电流高达1.5 A的分立PIN二极管。Digi-Key参数搜索引擎是准确找到您需求的有用工具。
一个典型的例子是恩智浦BAP65-02，115，这是一款采用SOD-523或SC-79封装的30 V、100 mA器件。关于恩智浦的多部分培训教程的射频小信号设备可以在Digi-Key网站上获得。
集成PIN二极管开关器件也具有良好的规格。比如Skywork s SKY12207-306LF SPDT射频开关不仅可以处理900 MHz至4 GHz，插入损耗为0.4 dB，而且采用了小型44mm QFN封装开关，可以处理50瓦的连续峰值浪涌，最高可达200瓦。
该器件非常适合半双工设计，在这种设计中，敏感的接收级需要受到保护，以免与高功率发射机共用同一天线(图2)。电源允许RX级偏置到接收模式，但当发射机接管时，它仍保持隔离。
图2: PIN二极管导通允许高功率传输信号的天线共享和切换，同时保护敏感的接收器电路。
恩智浦还生产基于PIN二极管的通用RF开关，专门设计用于低至1 GHz的低损耗RF开关，但他们以混合方式将其与FET相结合。恩智浦BF1118W，115是一种基本的SPST架构(图3)，它使用二极管作为串联源跟随器开关的偏置机制。这允许耗尽型MOSFET的栅极与地隔离，从而实现低损耗。栅极-源极和栅极-漏极二极管之间的集成也可以防止输入电压浪涌。
图3:混合开关结合PIN二极管和MOSFET，将栅极与地隔离。这有助于减少噪音和损失。
手持无线设备
迄今为止，射频开关最大的设计活动都集中在手持式低功耗无线设备上。这是大规模生产的地方，也是芯片制造商关注的焦点，提供最具竞争力和创新性的解决方案。
由于空间是手持无线系统的一个问题，高度集成的RF开关比垂直解决方案更受欢迎。一些射频收发芯片制造商已经开始采用基本的芯片开关，但总的来说，它们与集成射频开关的规格和功率水平不匹配，尤其是基于FET的射频开关类型。
许多无线标准共享相同的频带，因此一些通用交换机可以很好地支持混合协议设计。例如，RF Micro Devices RF2436TR7是一款紧凑型单刀双掷，适用于0至2.5GHz。其范围包括蜂窝、DECT、Wi-Fi、蓝牙和ZigBee等共享频段。
基于砷化镓(GaAs)MESFET开关，CMOS控制输入将在1.5 V至6 V范围内工作，同时门控28 dBm功率。这些器件具有低功耗(接收10A，发射1 mA)、高串扰隔离(900 MHz时为24 dB)和简单的架构，并且可以在狭窄的空间内工作。
HMC349MS8GE是Hittite Microwave的另一款基于SPDT MESFET的RF开关。在这种情况下，范围是0 Hz到4 GHz。它具有更高的隔离度(1 GHz时为70 dB，2 GHz时为57 dB)。非反射性设计方法产生0.8 dB的插入损耗，单个0/5v控制线使能或禁用开关(图4)。
图4:在两个RF端口之间切换公共线路。未选择时，开关提供500欧姆端接。
Up2164t5n-a是加州东部实验室(CEL)的DPDT开关，针对Wi-Fi 802.11 a b/g等双频标准，CEL通过将性能集中在2.4 GHz至6 GHz范围内，可以优化插入损耗(0.5 dB)和隔离度(25 dB)。
Skyworks SP3T SKY13345-368LF在与Wi-Fi和蓝牙结合使用时非常有用。非常小(2 x 2 mm UFQFN)的设备可以处理100 MHz到3.5 GHz，目标是2.4 GHz蓝牙和802.11 b/g标准。
具有多种复用类型的SPxT交换机配置是现成的项目，包括支持尚未广泛用于公共用途的频段。请注意RF Micro Devices sp4t 16 GHz rfsw 2045 Sr，它基本上是一个4到1的复用器，用于在各种高频带之间切换，频率范围为0 Hz到16 GHz(图5)。
图5:基于GaAs pHEMT技术，当开关速度为21纳秒、频率为16 GHz时，这款Sp4T MMIC的隔离为38 dB。
单个设备可能需要连接到多个射频部件或天线。因此，我们提供5极和6极产品。甚至还有一些8极元件，比如Hittite 4 x 4 mm SP8T HMC321LP4E，也是用0V-5V来控制GaAs MESFET开关(图6)。在0 Hz至8 GHz范围内，这种高隔离、低插入损耗、无反射的器件可能比无线手持设备更适合宽带开关。提及你的设计是可行的和现成的。
图6:8极RF开关可能比手持无线设备更需要，但这些SP8T器件针对宽带和电信开关结构，它们受益于高密度。
结论
射频开关技术是大多数手持无线设备的重要组成部分，也用于高端通信和广播设备。市场驱动的解决方案支持多种协议和共享频段标准。无论是多个RF芯片需要共享一个天线，还是单个RF级需要支持多个天线，RF开关总能满足您的需求。
