高周波回路教室 コントロール回路

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 目次
 1.PINダイオード

 2.スイッチ

 (1)基本回路

   先ず最初に、伝送線路に SeriesにPINダイオードを挿入した回路がどんな特性を
  示すのか見てみましょう。図5−3に略図と順方向,逆方向の各バイアス時の等価回路
  を示します。等価回路は、前項で示したものに、伝送線路とPINダイオードの接続部
  (リード,ボンディングワイヤー)のインダクタンス分を加えてあります。


     

              図5−3 PINダイオード Series 挿入


   Rf=1Ω,Rr=1Ω,Cj=0.5pF,L=0.5nH,PINダイオードの前後に
  それぞれ2GHzにおいて90°の電気長を持つ50Ωラインがあるものとしてシミュ
  レーションした結果を、図5−4(順バイアス時)と図5−5(逆バイアス時)に示し
  ます。



 

            図5−4 <Series> 順方向バイアス時のS11,S21特性



 

            図5−5 <Series> 逆方向バイアス時のS11,S21特性


  図5−4から、順バイアス時にはダイオードがほぼショートの状態になり、信号が伝達
  されることがわかります。一方、図5−5から、逆バイアス時にはダイオードがオープ
  ンに近い状態になり、信号が伝達されにくくなっていることがわかります。従って、順
  バイアスと逆バイアスのそれぞれの状態をスイッチのONとOFFに対応させられるの
  ではないか、そう思いませんか。
   
   それでは次に伝送線路とGNDの間に、ShuntにPINダイオードを入れたらどうな
  るか調べてみましょう。図5−6に略図を示します。またシミュレーション結果を、図
  5−7と図5−8に示します。シミュレーションの条件は先程と一緒です。


     

              図5−6 PINダイオード Shunt 挿入



 

            図5−7 <Shunt> 順方向バイアス時のS11,S21特性



 

            図5−8 <Shunt> 逆方向バイアス時のS11,S21特性


  図5−6から、順バイアス時にはダイオードがショートに近い状態になり、信号が伝達
  されにくくなっていることがわかります。一方、図5−7から、逆バイアス時にはダイ
  オードがほぼオープン状態になり、信号が伝達されていることがわかります。従って、
  順バイアスと逆バイアスのそれぞれの状態をスイッチのOFFとONに対応させられる
  と考えられます。SeriesとShuntでは、順バイアスと逆バイアスの働きが逆になってい
  ます。

   Series,Shuntのどちらも、ONの特性はまあまあですが、OFFの特性(アイソレ
  ーション)が十分ではありません。改善が必要です。。。


(2)特性改善