引言：分立式开关也叫射频传导开关，作用是将多路射频信号中的任一路或几路通过控制逻辑连通，以实现不同信号路径的切换，包括接收与发射的切换、不同频段间的切换等。开关产品组合包括单掷开关 (SPST)、单刀多掷开关 (SPNT) 和多刀多掷开关 (NPNT)。这些开关产品采用多种技术，包括SOI、pHEMT、GaN和PIN二极管等，性能出色，适用面广。射频传导开关产品的主要种类有移动通信传导开关、Wi-Fi开关等，采用RF SOI的材料及相应工艺，广泛应用于智能手机等移动智能终端。

图6-1：RF Switch按路径分类

射频开关的工作原理如图6-2所示：当射频开关的控制端口加上不同电压时，射频开关各端口将呈现不同的连通性。以单刀双掷射频开关为例，当控制端口加上正电压时，连接端口1与端口3的电路导通，同时连接端口1与端口2的电路断开；当控制端口加上零电压时，连接端口1与端口3的电路断开，同时连接端口1与端口2的电路导通。

图6-2：最基本的单刀双掷开关

吸收式射频开关：当开关处于导通状态时，信号能够顺利通过，而当开关处于截止状态时，它会将输入信号吸收掉，几乎不会产生反射。通常采用 PIN二极管或场效应管（FET）等器件来实现，通过控制这些器件的偏置电压，使其在导通和截止状态之间切换，从而实现对射频信号的控制。

反射式射频开关：基于微机电系统（MEMS）技术或铁氧体材料等制成，当开关导通时，信号通过；当开关截止时，信号被反射回源端。反射式开关利用了微波传输线中的反射原理，通过改变传输线的特性阻抗，使信号在截止状态下发生全反射。

吸收式射频开关具备如下特点：

1#：低插入损耗：在导通状态下，吸收式开关对信号的衰减很小，能够有效地传输射频信号，通常插入损耗可以做到小于1dB甚至更低。

2#：高隔离度：在截止状态下，能够很好地吸收输入信号，对其他通道或电路的干扰很小，隔离度可达到30dB以上。

3#：宽带性能好：在较宽的频率范围内都能保持较好的性能，适用于多频段系统。

4#：线性度高：对输入信号的幅度和相位具有较好的线性响应，不易产生失真。

反射式射频开关具备如下特点：

1#：开关速度快：基于MEMS或铁氧体等技术，反射式开关的切换速度通常比吸收式开关更快，能够满足高速信号切换的需求，切换时间可达到纳秒级甚至更快。

2#：功率容量大，能够承受较高的功率信号，适用于高功率射频系统，一些反射式开关的功率容量可达到数十瓦甚至更高。

3#：尺寸小：采用微机电系统等技术，反射式开关可以实现较小的尺寸，有利于系统的小型化和集成化。

€3.应用场景

吸收式射频开关

1#：无线通信系统，在2G、3G、4G、5G等基站中，用于实现射频信号在不同频段、不同收发通道之间的切换，如 F2932NBGP8 可应用于基站2G、3G、4G系统。手机中的射频前端模块需要吸收式射频开关来切换不同频段的信号，以实现多模多频通信，确保手机在不同网络环境下的正常通信。

2#：测试测量设备，频谱分析仪：在频谱分析仪中，吸收式射频开关可用于切换不同的输入信号源或测量通道，方便对不同频段的信号进行分析和测量。网络分析仪，用于在测试过程中快速切换不同的测试端口或频段，提高测试效率和准确性。

3#：雷达系统，在雷达接收机中，吸收式射频开关可用于切换不同的接收通道，提高雷达的抗干扰能力和信号处理能力。相控阵雷达：相控阵雷达中的每个阵元都需要通过射频开关与发射 / 接收通道相连，吸收式射频开关能够提供低插入损耗和高隔离度，确保雷达系统的性能。

反射式射频开关

1#：卫星通信，卫星转发器中需要使用反射式射频开关来实现不同频段、不同波束之间的信号转接，其快速的开关速度和高功率容量能够满足卫星通信的要求。地面站：地面站中的射频设备也会用到反射式射频开关，用于切换不同的卫星通信链路或频段。

2#：雷达系统，发射机：在雷达发射机中，反射式射频开关用于控制射频信号的发射路径，实现波束扫描和切换，如一些脉冲雷达需要快速切换发射波束。电子战雷达：电子战雷达需要具备快速干扰敌方雷达信号的能力，反射式射频开关能够快速切换干扰信号的发射，对敌方雷达进行干扰和欺骗。

3#：高速数据传输系统，光纤通信：在光纤通信系统的射频前端，反射式射频开关可用于切换不同的光信号调制模式或频段，提高数据传输速率和系统容量。

€4.性能指标

1#：工作频率范围，决定了分立开关能够适用的射频频率范围，不同的应用场景需要不同频率范围的开关。

2#：插入损耗，指信号通过开关时所产生的功率损耗，插入损耗越小，开关对信号的影响就越小。

3#：隔离度，衡量开关在截止状态下对信号的隔离能力，隔离度越高，开关对不同信号路径的隔离效果就越好。

4#：功率容量，表示开关能够承受的最大射频功率，在高功率应用场景中，需要选择功率容量较大的分立开关，基于氮化镓的产品具有最高的电源处理能力。

5#：开关速度，指开关从一种状态切换到另一种状态所需的时间，对于高速数据传输和实时信号处理等应用，需要开关具有较快的开关速度。

€5.选择要点

1#：明确工作频段，首先要确定射频开关所在系统的工作频率范围，如在5G通信系统中，需要支持Sub-6GHz频段以及毫米波频段等。

2#：频率特性匹配，不同类型的射频开关在不同频率下的性能表现不同，吸收式射频开关在低频段通常具有较好的性能，而反射式射频开关在高频段尤其是毫米波频段可能更具优势。

3#：评估系统功率，了解系统中射频信号的功率大小，如在高功率雷达系统中，发射功率可能高达数千瓦，而在一些低功率的无线传感器网络中，功率则相对较低。选择合适功率等级：吸收式射频开关一般适用于中低功率系统，功率容量通常在几瓦到几十瓦之间；反射式射频开关则更适合高功率系统，功率容量可达数十瓦甚至更高。

4#：确定切换速度要求，根据系统的具体应用场景，明确对射频开关切换速度的要求。如在高速数据传输系统中，需要快速切换不同的信号路径，对开关速度要求较高；而在一些慢速监测系统中，对开关速度的要求则相对较低。对比开关速度指标：吸收式射频开关的切换速度一般在微秒到毫秒级，而反射式射频开关的切换速度可达到纳秒级甚至更快，能够满足高速信号切换的需求。

5#：分析系统对隔离度的要求，如果系统对不同通道之间的信号隔离要求较高，如在多输入多输出（MIMO）通信系统中，需要避免通道间的干扰，则应选择隔离度高的射频开关。考虑到插入损耗影响，插入损耗会导致信号功率的衰减，对于对信号传输质量要求较高的系统，如卫星通信系统，应选择插入损耗低的射频开关，以确保信号的有效传输。

6#：尺寸和集成度考虑系统空间限制，在一些小型化的设备中，如智能手机、可穿戴设备等，对射频开关的尺寸要求较高，需要选择体积小、集成度高的产品。反射式射频开关基于微机电系统等技术，具有尺寸小、易于与其他电路集成的优点，更适合在对集成度要求高的系统中使用。

7#：成本，明确对射频开关的成本限制，不同类型、不同性能的射频开关价格差异较大，一般来说，高性能的射频开关如高功率、高隔离度、高开关速度的产品价格相对较高，需要根据实际需求进行权衡，在满足系统需求的前提下，选择性价比高的产品。

€6.小结和发展趋势

吸收式射频开关：随着无线通信技术的不断发展，对吸收式射频开关的性能要求越来越高，未来的发展趋势主要包括进一步降低插入损耗、提高隔离度和线性度，以及实现更高的集成度和更小的尺寸。同时，为了满足5G及未来通信系统的需求，吸收式射频开关还需要具备更宽的频带和更快的切换速度。

反射式射频开关：反射式射频开关在高频、高速和高功率应用领域具有独特优势，未来将朝着更高的工作频率、更大的功率容量和更快的开关速度方向发展，在工艺方面，将不断探索新的微纳加工技术和材料，以提高开关的性能和可靠性。