和射頻微波開關測試系統。
無線通信行業的大增長意味著無線設備的元器件和組件測試迎來了大爆炸，包括組成通信系統的各種射頻IC和微波單片集成電路的測試。這些測試通常需要高頻率，通常在GHz范圍內。摘要:本文討論了射頻和微波開關測試系統中的關鍵問題，包括不同的開關類型、射頻開關卡規格，以及在設計射頻開關時需要考慮的問題，以幫助測試工程師提高測試吞吐量和降低測試成本。射頻開關和低頻開關的區別
將信號從一個頻點切換到另一個頻點似乎很容易，但如何實現極低的信號損耗？當設計具有低頻和直流(DC)信號的開關系統時，有必要考慮其獨特的參數，包括接觸電勢、建立時間、偏置電流和隔離特性。
高頻信號和低頻信號類似，需要考慮其特有的參數，這些參數會影響信號在切換過程中的性能，包括VSWR(電壓駐波比)、插入損耗、帶寬和通道隔離等。此外，硬件因素，如終端，連接器類型和繼電器類型，也會大大影響這些參數。
繼電器中開關電容的類型和結構是限制開關信號頻率的常見因素。繼電器的材料和物理特性決定了其內部電容。例如，在超過40GHz的射頻和微波開關中，機電繼電器采用特殊的觸點結構，以獲得更好的性能。圖1示出了典型的配置，其中公共端子位于兩個開關端子之間。所有信號連接線都是同軸的，以確保最佳的信號完整性(SI)。在這種情況下，連接器是SMA母接頭。對于更復雜的開關結構，公共端子被每個開關端子徑向包圍。
射頻開關采用了一系列復雜的開關拓撲。矩陣開關可以連接每個輸入和每個輸出。微波開關結構中使用兩種類型的矩陣——阻塞型和非阻塞型。一個分塊矩陣可以連接任何輸入和任何輸出，所以其他輸入和輸出不能同時連接。對于只需要一次切換到一個信號頻率的應用，這是一種有效的低成本方案，信號完整性更好，因為中繼路徑更少，特別是避免了相位延遲的問題。無阻塞矩陣允許同時連接多條路徑。這種架構有更多的繼電器和電纜，因此更靈活，但也更昂貴。
堆疊交換機架構是多位置交換機的一種替代形式。它使用多個繼電器將一個輸入連接到多個輸出。路徑長度(也決定相位延遲)由信號通過的繼電器數量決定。
樹形架構是級聯交換機架構的替代方案。與堆疊架構相比，對于相同規格的系統，樹形技術需要更多的繼電器。但是，選中的路由和其他未使用的路由之間的隔離會更好，從而減少繼電器和通道之間的串擾。樹形架構有一些優點，包括未端接的短截線，每個通道的特性會很相似。但是，選擇的路由上有多個中繼，意味著損耗會更大，信號完整性也堪憂。
射頻開關卡架構在測試儀器主機上應用射頻開關卡時，為了保證信號的完整性，需要了解很多電氣性能指標。串擾是指不同通道上傳輸的信號之間或通道上的信號與輸出信號之間的電容耦合、電感耦合或電磁輻射。一般用特定負載阻抗和特定頻率下的分貝數來描述。插入損耗是信號在開關卡或系統中傳輸時的衰減，用特定頻率范圍的分貝數表示。當信號較低或噪聲較高時，插入損耗是一個非常重要的技術指標。電壓駐波比(VSWR)是對傳輸線上信號反射的度量，它被定義為信號路徑上駐波的最高電壓幅度與最低電壓幅度的比值。信號交換、傳輸或放大的有限頻率范圍稱為帶寬。對于給定的負載條件，帶寬范圍由-3dB(半功率)點定義。
隔離度是相鄰通道的電壓比，定義為一個頻率范圍內的分貝數。
RF開關設計為了設計RF開關系統，需要額外考慮一系列關鍵因素。
阻抗匹配——假設開關放置在測量儀器和DUT(被測設備)之間，幾個系統中的所有阻抗必須匹配。為了實現最佳的信號傳輸，信號源的輸出阻抗應該等于開關的特性阻抗、電纜的阻抗和DUT的阻抗。在射頻測試中，常見的阻抗水平是50或75歐姆。無論需要什么樣的阻抗水平，適當的阻抗匹配將確保整個系統的完整性。
輸入VSWR和通過VSWR的信號路徑決定了測量的精度。失配不確定度(dB)= 20 x log(1+/-γSIG路徑*γinst)其中γ= VSWR-1/VSWR+1
如果信號路徑輸出和儀器輸入具有良好的VSWR，例如1.3: 1，則失配不確定度約為+/-0.15dB
端接——在高頻下，所有的信號都必須適當端接，否則電磁波會在端接點反射，導致VSWR增加。沒有終端的開關將增加關閉狀態下的VSWR，并且開關通常需要提供50歐姆的終端電阻來匹配打開或關閉狀態。VSWR增加后，如果反射部分足夠大，甚至可能損壞源端。
功率傳輸-另一個重要的考慮因素是系統將射頻功率從儀器傳輸到DUT的能力。由于插入損耗，信號可能需要放大。在某些應用中，可能需要降低DUT的信號功率。放大器或衰減器的使用可以確保準確的信號功率值被傳輸到交換系統。
信號濾波器-信號濾波器在某些情況下非常有用，例如當通過交換機傳輸的信號中意外添加了噪聲時。如果原始信號頻率不適合DUT測試頻率，濾波器也很有用。這種情況下，可以在開關中添加一個濾波器，以改變信號帶寬或濾除不需要的信號頻率。
相位失真——隨著測試系統規模的擴大，來自同一信號源的信號可能通過不同的信道傳輸到DUT，導致相位失真。這個指標通常稱為傳輸延遲。對于給定的導電介質，延遲與信號路徑長度成正比。不同的信號路徑長度會導致信號相移，從而導致錯誤的測量結果。為了減少相位失真，有必要確保相同的信號路徑長度。
總結和理解射頻/微波交換系統采購和建設中的各種設計參數，有利于保證信號和系統的完整性。
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