气动控制的无磁性、大功率、低插入损耗射频开关
系统与控制
2025-03-05 v1 系统与控制
摘要
尽管正-本征-负（PIN）二极管常用于射频（RF）电路，但由于高插入损耗及额外偏置电路组件的干扰，其使用往往会降低信噪比（SNR），这对于优先考虑 SNR 的应用至关重要。本研究提出了一种新型气动控制开关的设计，称为 AeroSwitch，它通过显著减少损耗元件和额外偏置电路，作为 PIN 二极管的射频开关替代方案，重点关注 AeroSwitch 在磁共振成像（MRI）射频开关植入中的适用性。通过台架测试对 AeroSwitch 和 PIN 二极管进行了评估，结果显示 AeroSwitch 的平均插入损耗降低了 0.1 dB，平均隔离度提高了 15 dB。这些开关被集成到 L 匹配网络内的电容开关阵列中。该匹配网络连接到一个环形射频线圈，作为高阻抗负载。与配置相同的 PIN 二极管电容开关阵列匹配网络相比，评估了品质因数（Q 因子）。总体而言，与 PIN 二极管相比，AeroSwitch 的 Q 因子平均提高了 62%。这些发现表明，由于具有更低的损耗和更高的隔离度，AeroSwitch 相比 PIN 二极管具有显著优势，有望提高 SNR。此外，AeroSwitch 在 100 瓦功率下工作时，温度始终保持在 30{\deg}C 以下，这表明它具有作为自调温大功率开关的潜力。由于 AeroSwitch 具有无磁性、大功率、低插入损耗、无需电偏置且不使用导线等特点，该开关技术对 MRI 应用及医疗相关的其他射频应用具有显著益处。
引用
@article{arxiv.2503.02149,
title = {Pneumatically controlled non-magnetic, high-power, and low insertion loss RF switch},
author = {Chavalchart Herabut and Bryan Rangel Valle and Vikram D. Kodibagkar and Sung-Min Sohn},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.02149},
year = {2025}
}
备注
9 pages, 10 figures, for IEEE journal submission