三星量产第五代V-NAND闪存芯片
06-06
1 简介 射频系统中通常有很多输入和输出端口。
使用多端口网络分析仪来分析散射特性的成本很高。
通常使用开关来分析散射特性。
输入多输出信号进行切换，然后使用相对简单的二端口网络分析仪进行分析和测量。
在核磁共振MR系统中，一般接收系统的通道数小于天线线圈的数量，因此多线线圈也需要用开关进行切换。
目前多采用现成的开关器件来实现开关功能。
但大多数开关器件可靠性低、易损坏、供电线路复杂。
例如，SW器件虽然可以完成简单的开关功能，但其抗静电要求非常高。
一般实验室和生产车间很难满足设备要求，因此在实际应用中不方便且容易损坏。
本文设计了一种利用pin二极管的新型射频开关转换电路，实现了选择四个射频输入信号中任意两个输出的功能。
2电路设计 利用直流信号控制PIN二极管的通断，输入的射频信号通过导通二极管输出；改变控制逻辑来控制输入射频信号的输出。
设计步骤如下： 1）根据设计要求设计直流控制电路 本电路的二极管采用英飞凌的BA，最佳性能电流为5mA。
因此，设计中为满足二极管的要求而增加的控制电压为10V，环路电阻R7、R8、R11、R12均为10kΩ。
2）根据散射特性的要求设计交流信号电路 电路工作的中心频率为63.6 MHz，属于高频段，因此输入和输出端口必须匹配。
即当输出一个射频信号时，另一个信号应接一个50Ω的电阻进行匹配。
由于该电路同时具有直流和交流信号，因此将它们分开非常重要，以免它们相互影响。
根据频率要求，如果选择10nF的耦合电容，则交流信号短路，直流信号开路；如果选择18μH的耦合电感，则交流信号开路，直流信号短路。
3）电路基本模块之间的连接以及模块的设计 图1和图2是电路的基本模块。
图1为2输入2输出模块（2×2）：在CTRL3和CTRL4之间加10V直流电压，即当CTRL3加10V电压，CTRL4加0V电压时，二极管D6和D9导通。
此时，通过二极管D9输出输入信号input1，通过二极管D6输出输入信号input2。
当控制信号反转时，即CTRL4加10V电压，CTRL3加0V电压时，二极管D5和D10导通，输入信号input1通过二极管D5输出，输入信号input2通过二极管输出D10。
这样就可以同时输出两个输入信号，并且可以通过控制信号的逻辑转换来改变输入信号的输出方向。
图2为2输入1输出模块（2×1）：控制信号7和8控制二极管的通断，实现二极管D13和D16或二极管D14和D15同时导通，同理与模块1相同，但两个输入信号只有一个输出，另一个输出连接50R电阻进行匹配，从而实现两输入一输出，并且可以通过控制选择哪一个输出的功能信号。
图3是整个电路的模块连接框图，展示了模块之间的逻辑关系。
信号传输过程如下： 当控制逻辑为模块时，由于控制逻辑为高电平，所以输出 1 只能输出输入 1；输入信号input2和input4通过二极管从下通路输入到后面的2×1输出模块。
又由于控制逻辑为高电平，所以output1只能输出input2，从而实现了四个输入信号，output1和output2分别只输出input1和input2。
同样，当改变控制逻辑时，您可以为输入信号选择所需的输出。
当控制逻辑为 时，输出信号为 input1 和 input4。
这4个控制信号可以控制12种状态，对应建立数据库，可以通过Labview编写相关程序并应用到测试中。
4）印刷电路板设计 电磁兼容性设计：为了控制印刷电路板的差模辐射，信号和环路应靠近放置，以减少信号路径形成的环路面积。
因为信号环路的作用就像辐射或接收磁场的环形天线。
本设计中各模块射频信号接地路径最短，减少差模辐射；共模辐射是由于接地而存在地电位而引起的，这个地电位就是共模电压。
当连接外部电缆时，电缆受到共模电压的激励，形成共模辐射。
要控制共模辐射，首先要降低共模电压。
该设计使用地线网络和地平面，以双层版本布局。
所有布线都在上层，地线在下层。
合理选择接地点；该电路是高频高速电路，满足2W标准。
W为印制板导体的宽度，即导体间距不应小于导体宽度的2倍，以减少串扰。
另外，射频导体应短、宽、均匀、平直，有45°角，导体宽度无突变，无突变角。
地线设计：地线设计是最重要的。
“地”可以定义为与信号流来自同一源的低阻抗路径。
它可以是专用返回线或接地层。
有时也可以使用产品的金属外壳。
理想的“地”应该是零电阻的实体，接地点之间没有电位差。
本设计中，下板布局为接地板，完全接地，接地点之间不存在电位差。
PCB板生产时，模块之间设置跳线，使模块之间相互独立。
这样就可以独立测试模块的性能。
当电路出现问题时，很容易发现，可以很快找到问题所在。
3 设计性能及优势 由于设计的合理性和对称性，保证了带宽（MHz）内的低传输损耗。
在中心频率63.6MHz、带宽MHz的条件下，传输损耗保持在-0.29dB以下，并且在整个带宽内性能非常稳定。
由于电感的交流隔离作用和电容的直流隔离作用，使输入输出端口匹配良好，获得良好的反射系数。
在中心频率63.6 MHz处，反射系数达到约-30 dB。
频率由核磁共振的B0场决定，对于1.5T系统，共振频率为63.6 MHz。
保证良好的隔离度，中心频率隔离度达到-30dB以下。
在实际应用中，使用频率较高的电子元件最重要的性能和指标是应用环境要求不能太苛刻，可靠性高，不易损坏。
本设计中采用pin二极管克服了以往开关器件易损坏、可靠性差的缺点。
4 模块化设计及其应用实例 4.1 模块化设计 根据实际应用，将RFSW（4×2）制成测试盒，由4个射频输入端口、2个射频输出端口组成端口和 4 个数字控制信号组成，其功能电路及引脚功能如图 4 所示。
4.2 应用实例 在核磁共振 MR 系统中，经常需要测试各端口的耦合情况。
两线线圈，即测试两线线圈的传输参数S21。
然而，一般的线圈有很多通道，例如膝部线圈有8个通道。
，连接需要测试的2个通道。
使用RFSW（4×2）测试盒连接需要测试的两个信号，改变控制信号的逻辑使其导通，然后进行测量。
由于核磁共振MR系统中接收通道的数量远小于其天线线圈的数量，因此需要一个开关来切换选择。
应用实例之一是使用7个RFSW（4×2）实现16通道任意2个信号的输出逻辑组合应用，然后连接到系统接收信号成像。
RFSW（16×2）的逻辑组合框图如图5所示。
5结论 在核磁共振（MR）系统中，需要使用微波射频开关来切换和选择接收线圈通道。
采用pin二极管设计电路大大提高了可靠性，解决了一般开关器件可靠性差、易损坏的问题。
由于设计合理，该微波射频开关的反射系数、传输系数和隔离度都非常理想。
该设计高度模块化，使电路故障检测变得容易。
另外，这种设计的应用非常灵活。
4个输入和2个输出可以使用一定的组合逻辑来得到我们想要的输入和输出组合。
在核磁共振系统中，广泛使用16个输入和2个输出。
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