基本介紹
- 中文名：微波開關
- 外文名：RF Switchor Microwave Switch
- 別稱：射頻開關
- 簡稱：RF
- 作用：實現了控制微波信號通道轉換
- 套用領域：微波測試系統
開關技術,關鍵參數,頻率範圍,插入損失,回報損失,重複性,隔離,切換速度,建立時間,電力處理,終止,視頻泄漏,使用壽命,
開關技術
射頻和微波開關可以分為兩個同等主流和重要的群體：
安捷倫科技的一些機電開關
像其他電氣開關一樣，RF和微波開關為許多不同的套用提供不同的配置。以下是典型的交換機配置和用法列表：
- 單刀雙擲（SPDT或1：2）開關將信號從一路輸入路由到兩路輸出路徑。
圖1 安捷倫科技的 單刀雙擲（SPDT）開關- 多連線埠開關或單刀多擲（SPnT）開關允許一個輸入到多個（三個或更多）輸出路徑。
- 轉換開關或雙刀雙擲（DPDT）開關可用於各種目的。
- 旁路開關從信號路徑插入或移除測試組件。
機電和固態開關參數比較
| 參數 | 機電 | 固體狀態 |
|---|---|---|
頻率範圍 | 從[DC] | 從kHz |
插入損失 | 低 | 高 |
回報損失 | 好 | 好 |
重複性 | 好 | 優秀 |
隔離 | 好 | 優秀 |
切換速度 | 以毫秒為單位 | 在ns |
安定時間 | <15 ms | <1微秒 |
功率處理 | 高 | 低 |
視頻泄漏 | 沒有 | 低 |
使用壽命 | 500萬個周期 | 無窮 |
ESD免疫力 | 高 | 低 |
敏感在 | 振動 | 射頻功率超負荷 |
關鍵參數
頻率範圍
射頻和微波套用的頻率從半導體的100MHz到衛星通信的60GHz。寬頻附屬檔案通過擴展頻率範圍來提高測試系統的靈活性。但是，頻率總是取決於套用，並且可能犧牲寬泛的工作頻率以滿足其他關鍵參數。例如，網路分析儀可能會執行1 ms的掃描以進行插入損耗測量，因此對於此套用，建立時間或切換速度成為確保測量精度的關鍵參數。
插入損失
除了正確的頻率選擇之外，插入損耗對於測試是至關重要的。大於1或2 dB的損耗將衰減峰值信號電平並增加上升沿和下降沿時間。低插入損耗系統可以通過最小化連線器和通路的數量或通過選擇用於系統配置的低插入損耗設備來實現。由於功率在更高的頻率上是昂貴的，所以機電開關沿傳輸路徑提供儘可能低的損耗。
回報損失
迴路損耗是由電路之間的阻抗不匹配造成的。在微波頻率下，網元的材料屬性和尺寸在決定分散式效應引起的阻抗匹配或不匹配方面起著重要的作用。具有出色的回波損耗性能的交換機確保了通過交換機和整個網路的最佳功率傳輸。
重複性
低插入損耗可重複性降低了測量路徑中隨機誤差的來源，從而提高了測量精度。開關的可重複性和可靠性保證了測量精度，並且可以通過減少校準周期和增加測試系統正常運行時間來降低擁有成本。
隔離
隔離度是在感興趣的連線埠檢測到的無用信號的衰減程度。隔離在更高的頻率下變得更重要。高隔離度減少了其他通道信號的影響，保持了測量信號的完整性，降低了系統測量的不確定性。例如，開關矩陣可能需要將信號路由到頻譜分析儀以進行-70 dBm的測量，並同時路由另一個+20 dBm的信號。在這種情況下，高隔離度（90 dB或更高）的開關將保持低功率信號的測量完整性。
切換速度
開關速度定義為將開關連線埠（臂）的狀態從“ON”改變為“OFF”或從“OFF”改變為“ON”所需的時間。
建立時間
由於切換時間僅指定了RF信號的穩定/最終值的90%的結束值，因此在精確度和精確度的要求更為關鍵的情況下，穩定時間通常在固態開關性能中突出顯示。測定沉降時間到接近最終值的水平。建立時間廣泛使用的邊緣至終點值為0.01 dB（最終值的99.77%）和0.05 dB（最終值的98.86%）。這個規範通常用於砷化鎵場效應管開關，因為它們具有柵極滯後效應，這是由於電子被俘獲在砷化鎵表面上造成的。
電力處理
功率處理定義了開關處理功率的能力，並且非常依賴於所使用的設計和材料。交換機有不同的功率處理額定值，如熱切換，冷切換，平均功率和峰值功率。在切換時在切換連線埠存在RF /微波功率時發生熱切換。切換前切斷信號時會發生冷切換。冷切換導致較低的接觸應力和較長的使用壽命。
終止
在許多套用中，50歐姆的負載端接是至關重要的，因為每條開放的未使用的傳輸線都有可能引起諧振。當設計一個工作頻率高達26 GHz或更高頻率的系統時，這一點非常重要，因為交換機的隔離度大大降低當交換機連線到有源設備時，未端接路徑的反射功率可能會損壞源。
- 機電開關被分類為已終止或未終止。端接開關：當選定的路徑閉合時，所有其他路徑終止於50歐姆的負載，所有螺線管的電流被切斷。未終端的開關反映了電力。
- 固態開關被分類為吸收性或反射性。吸收開關在每個輸出連線埠中都包含一個50歐姆終端，以在關閉狀態和開啟狀態下呈現較低的駐波比。當二極體反向偏置時，反射開關傳導RF功率，當正向偏置時反射RF功率。
視頻泄漏
視頻泄漏是指在沒有RF信號的情況下切換時，在交換機的RF連線埠出現的雜散信號。這些信號是由開關驅動器產生的波形產生的，特別是由PIN二極體高速開關所需的前沿電壓尖峰引起的。視頻泄漏的幅度取決於開關和開關驅動器的設計。
使用壽命
較長的使用壽命降低了每個周期的成本和預算約束，使製造商更具競爭力。
