The ability to control the path a signal takes through microwave circuitry is crucial when designing RF systems. The component that allows for the control of the signal path is called a switch, and it is the microwave component that this thesis will focus on. Switches are widely used in the growing defense and space industries, both of which have strict requirements on their systems. This thesis aims to investigate four switch topologies and compare them to establish which topology is most suitable in high-performance systems where high isolation and wide bandwidths are essential parameters. The different topologies were simulated using Cadence AWR Microwave Studio to evaluate the parameters of interest. Built-in models for PIN diodes were employed to capture the nonlinear nature of the diodes and quantify the linearity of the switches. Measurements of PIN diodes using a spectrum analyzer and a vector network analyzer were used to confirm that the models of the PIN diode resembled the actual characteristics of PIN diodes. Out of the four topologies investigated, the series, shunt, series-shunt and double shunt, it was concluded that the series-shunt topology was most suitable for wideband multiple-throw switches. The double shunt topology was more suitable for SPST switches and narrowband SPDT switches. From this thesis, it will be possible to conclude which topology is most suitable for a particular need and what key design parameters will impact the switch’s performance. / Förmågan att styra vägen en signal tar genom mikrovågskretsar är en avgörande förmåga i konstruktionen av de flesta RF-system. Komponenten som tillåter styrning av signalvägen kallas en omkopplare och är den mikrovågskomponent som detta examensarbete kommer att fokusera på. RFomkopplare kan realiseras på många olika sätt och kan integreras i flera typer av vågledande strukturer såsom mikrostrips, striplines och vågledare. Omkopplingselementen kan realiseras på många sätt, med användning av transistorer och dioder är de mest etablerade sätten. Sådana omkopplare används i stor utsträckning inom försvars- och rymdindustrin som båda har strikta krav på dess komponenter. Avhandlingen syftar därför till att undersöka ett antal switchtopologier och jämföra dessa för att fastställa vilken topologi som är mest lämplig i högpresterande system där hög isolering och breda bandbredder är viktiga parametrar. De olika topologierna simulerades med hjälp av Cadence AWR Microwave Studio för att utvärdera parametrarna av intresse. Den inbyggda modellen för PIN-dioder användes också för att fånga diodernas olinjära natur för att kvantifiera omkopplarnas linjäritet. Mätningar av PIN-dioder med användning av en spektrumanalysator och en Nätverksanalysator gjordes för att bekräfta att modellerna av PIN-dioderna efterliknade PIN-diodernas faktiska beteende. Det fastslogs att series-shunt-topologin var mest lämpad för bredbandsomkopplare med flera utgångar. Dubbel-shunt-topologin var mer lämplig i SPSTomkopplare och i smalbandiga SPDT-omkopplare. Från detta examensarbete kommer det att vara möjligt att dra slutsatser kring vilken topologi som är mest lämplig för ett särskilt behov tillsammans med vilka designparametrar som kommer att påverka omkopplarens prestanda.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-343002 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Eliasson, Gustav |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:832 |
Page generated in 0.0025 seconds