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射頻和微波開關測試基本系統(tǒng)和方法①

本文討論射頻和微波測試中如何提高測試吞吐量，并降低測試成本的方法及其測試系統(tǒng)基礎。無線通信產業(yè)的巨大成長意味著對于無線設備的元器件和組件的測試迎來了大爆發(fā)，包括對組成通信系統(tǒng)的各種 RFIC 和微波單片集成電路的測試。這些測試通常需要很高的頻率，普遍都在 GHz 范圍。本文討論了射頻和微波開關測試系統(tǒng)中的關鍵問題，包括不同的開關種類， RF 開關卡規(guī)格和有助于測試工程師提高測試吞吐量并降低測試成本的 RF 開關設計中需要考慮的問題。無線通信產業(yè)的成長意味著無線設備的元器件和組件測試迎來了大爆發(fā)時期，這些測試包括對組成通信系統(tǒng)的各種 RF 器件和微波單片集成電路進行的測試。上述測試通常需要很高的頻率，普遍都在 GHz 范圍。如何解決射頻和微波開關測試系統(tǒng)中的關鍵問題，包括不同的開關種類、 RF 開關卡規(guī)格等，幫助測試工程師提高測試吞吐量，并降低測試成本，成為 RF 開關設計中需要考慮的問題。射頻開關和低頻開關的區(qū)別將一個信號從一個頻點轉換到另一個頻點看起來很容易，但要實現極低的信號損耗，實現起來卻面臨一系列問題。設計低頻和直流（DC）信號的開關系統(tǒng)都需要考慮它們特有的參數，包括接觸電位、建立時間、偏置電流和隔離特性等。高頻信號與低頻信號類似，也需要考慮其特有的參數。這些參數會影響開關過程中的信號性能，這些參數包括 VSWR（電壓駐波比）、插入損耗、帶寬和通道隔離等。另外，硬件因素比如端接、連接器類型、繼電器類型，也會極大地影響這些參數。開關種類和構造繼電器內的容性是限制開關的信號頻率的常見因素。繼電器的材料和物理特性決定了其構成的內部電容。比如，在超過 40GHz 的射頻和微波開關中，在機電繼電器中采用了特殊的接觸架構來獲得更好的性能。圖 1 顯示了一個典型的構造，共同端接位于兩個開關端接之間。所有信號的連接線路都是同軸線，來保證最佳的信號完整性（SI）。在這種情況下，連接器是 sMA 母頭。對于更加復雜的開關結構，共同

端接被各個開關端接以放射狀圍繞。一系列復雜的開關拓撲在 RF 開關中得以采用。矩陣式開關可以實現每個輸入與每個輸出的連接。有兩種類型的矩陣在微波開關架構中得以采用一一 blocking 和 non bIocking 架構。一個bIocking 矩陣可將任意一個輸入和任意一個輸出進行連接，因此其他的輸入和輸出就不能同時連接。這對只需在一個時刻切換到一個信號頻率的應用是一個有效的低成本方案，信號完整性也更好，因為有更少的繼電器路徑，特別是避免了相位延遲的問題。而 non blocking 矩陣允許多個路徑的同時連接，這種架構具有更多的繼電器和線纜，因此靈活性更強，不過價格也更高。層疊開關架構是多位置開關的一種替代形式。它采用多個繼電器將一個輸入連接到多個輸出。路徑長度（同時決定了相位延遲）是由信號經過的繼電器數量決定的。樹形架構是層疊開關架構的一種替代。相比層疊架構，對于同等規(guī)格的系統(tǒng)，樹形技術需要更多的繼電器，然而，選定路徑和其他不用路徑之間的隔離會更好，降低了繼電器和通道之間的串擾（crosstalk）。樹形架構具備一些優(yōu)勢，包括無端接殘余（unterminatedstubs），各個通道特性也會相似。然而，在選定路徑上具有多個繼電器意味著損耗會更大，信號完整性也令人擔憂。

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