分析测试百科网

搜索

喜欢作者

微信支付微信支付
×

射频开关:SPDT、级联、树形和矩阵开关 (二)

2020.10.13
头像

王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

三、射频开关选择和设计注意事项

 

在选择射频开关系统时,要考虑一些关键电气规范包括串扰(路径隔离)、插入损耗、电压驻波比(VSWR)和带宽。在设计射频开关系统时,可能影响开关系统性能的其他因素包括阻抗匹配、端接、功率传输、信号滤波器、相位畸变和布线。开关的使用不可避免地会降低测量系统的性能,因此重要的是要考虑几个可能显著影响系统性能的关键参数。在设计阶段,成本和收益经常相互权衡,以获得最佳解决方案。

 

3.1 串扰

 

串扰是测量高频信号从一个通道泄漏到另一个通道。它是通道间杂散电容、互感和漏电电阻的结果,通常在特定频率下以分贝表示。

 

图6显示了串扰的一个例子。在本例中,10V交流信号源(v1)通过开关卡的通道1连接到负载电阻(r)。交流电压表(V2)通过通道2连接到第二信号源。

 

通道1和通道2之间的阻抗(Z)引起的串扰以分贝为单位规定为:

5-1

这个方程也可以用射频功率表示

5-2

6

图6. 串扰例子

 

为了在通道2上找到由于通道1上的信号而产生的最大信号,方程式为V2:

 

V2 = V1 [10^(crosstalk (dB)/20)]

 

例如,如果通道隔离或串扰规格为–60dB,通道1上的10V信号将导致在信号源设置为零伏的情况下,在V2处出现以下电压:

 

V2 = V1 [10^(–60/20)]

 

V2 = 10V (10–3)

 

V2 = 10mV

 

如果要在通道2处测量的信号只有几毫伏,则该附加电压将导致严重的误差。

 

如果开关将用于直流或甚低频交流信号,考虑并联电容的漏电电阻的隔离可能更容易。

 

3.2 隔离

 

是对开关卡上路径之间的漏电电阻的测量。路径可以在任何终端和接地(共模)之间,也可以在任何两个终端之间。例如,可以是任意两个通道(通道到通道)之间的电阻,也可以是给定通道(差分)的Hi和Lo输入之间的电阻。绝缘是根据电阻和电容来规定的。隔离度应尽可能高,以避免切换高阻抗电路时出错。

 

通常不需要验证开关板卡上的隔离电容,因为电容是机械功能,不应随时间变化。相反,隔离电阻会随着时间的推移而变化,因为它会受到湿度变化的影响,也会受到环境或开关板卡操作造成的污染的影响。

 

绝缘电阻的测量通常是通过提供电压,然后用静电计或皮安计测量产生的电流来完成的。隔离电阻按R = V/I计算。如何执行隔离测量的一般说明如下。

 

a. 通道到通道。这是多路复用器开关卡上任意两个通道之间的隔离测量。在一个通道打开和一个通道关闭的情况下进行测量。

 

两极A型开关板卡的测量示例(通道1到通道2)

 

(1). 断开卡的所有连接。

 

(2). 将通道1的HI和LO端口连接在一起。

 

(3). 将通道2的HI和LO端口连接在一起。

 

(4). 关闭通道2

 

(5). 测量通道1输入和通道2输入之间的电阻。

 

b. 输入隔离,差分。这是给定通道上的HI和LO之间的隔离。这种电阻包括继电器两极之间的漏电以及印刷电路板引起的漏电。

 

两极A型开关板卡测量示例(通道1):

 

(1). 断开卡的所有连接。

 

(2). 关闭通道1。

 

(3). 测量HI和LO输出之间的电阻。

 

c. 输入隔离,共模。这是给定通道的输入(hi和lo)与保护或屏蔽之间的隔离。本规范仅适用于带保护或屏蔽的两极卡和带保护的三极卡。

 

测量实例(通道1)

 

(1). 断开卡的所有连接。

 

(2). 将通道1的HI和LO端口连接在一起。

 

(3). 关闭通道1

 

(4). 测量输出端口和防护或屏蔽端口之间的电阻。

 

d. 路径。矩阵卡的路径隔离是从一条路径的HI和LO终端到任何其他路径的HI和LO终端的阻抗。通常,通过在两个相邻路径之间施加电压(即100 V)来测量绝缘,然后测量泄漏电流。然后用欧姆定律(R = V/I)计算隔离电阻。

 

两极矩阵板卡的测量示例(第1行,第1列至第2行,第2列)

 

(1). 断开卡的所有连接。

 

(2). 将第1列的HI和LO端口连接在一起。

 

(3). 将第2列的HI和LO端口连接在一起。

 

(4). 关闭第1行、第1列和第2行、第2列的交叉点。

 

(5). 测量第1列和第2列之间的电阻。


互联网
仪器推荐
文章推荐