在射频自动测试系统中该如何选用开关

是德科技是全球射频和微波开关产品市场上领先的设计和制造商，已具有60 多年历史。在微波测试系统中，射频和微波开关大量用于仪器和被测器件(DUT) 间的信号路由。把开关置入开关矩阵系统，就可把来自多台仪器的信号路由至一个或多个DUT。这样就能够用一套测试装置完成多种测试，而不需要频繁地断开和重新连接。并能实现测试过程的自动化，从而提高批量生产环境下的测试效率。

开关元件的关键性能指标

今天的高速制造要求在测试仪器和开关接口及自动测试系统中使用高性能和可重复的开关元件。这些开关通常按如下特性定义:

频率范围

射频和微波应用的频率范围从半导体的100 MHz 直至卫星通信的60 GHz。工作频带很宽的测试附件因扩展频率覆盖而增加了测试系统的灵活性。但宽工作频率有可能影响到其它重要参数。

插入损耗

插入损耗对于测试也是至关重要的。大于1 dB 或2 dB 的损耗会衰减信号的峰值电平，增加上升沿和下降沿的时间。在高频应用环境，对能量进行有效的传输有时需要付出比较高的代价，所以机电开关在转换路径上引入的额外损耗应该尽可能地的最低。

回波损耗

回波损耗以dB 表示，它是电压驻波比(VSWR) 的量度。回波损耗由电路间的阻抗不匹配造成。在微波频率范围，材料特性和网络元件的尺寸在确定分布效应造成的阻抗匹配或失配上起重要作用。

性能的一致性

低插入损耗性能的一致性可减小测量路径中的随机误差源，从而改进测量精度，开关性能的一致性和可靠性保证了测量精度，并因延长校准周期和增加测试系统运行时间而降低拥有成本。

隔离度

隔离度是在所关注的端口处检测到对无用信号的衰减程度。在高频时，隔离度变得尤为重要。

VSWR

开关的VSWR 由机械尺寸和制造公差确定。差的VSWR 表明存在由阻抗不匹配造成的内部反射，这些反射造成的寄生信号会导致符号间干扰(ISI)。这些反射通常在靠近连接器处产生，因此好的连接器匹配和正确的 负载连接是关键性的测试要求。

开关速度

开关速度定义为开关端口(开关臂) 状态从“通”到“断”，或从 “断”到“通”所需要的时间。

稳定时间

由于开关时间只是规定达到射频信号稳定值/最终值的90% 的值，因此在准确度和精密度的要求下，稳定时间成为固态开关更重要的性能。Keysight的GaAs FET 开关采用专利设计，它能极大减弱栅极滞后效应，从而把稳定时间减小至不到350 μs。

承载功率

承载功率定义为开关承载功率的能力，它与设计及使用的材料密切相关。当切换时在开关端口上存在射频∕微波功率时，即产生热切换。在切换前已移除信号功率时，即产生冷切换。冷切换获得较低的接触面应力和较长的寿命。

负载

在许多应用中，50Ω的负载端接是非常重要的。在开关接到一个有源器件时，没有负载端接的路径的反射功率可能会损坏源。机电开关可分成有负载端接的和没有负载端接的两类。固态开关可分成吸收式和反射式两类。

等长路径

有些应用为实现幅度匹配和相位匹配要求等长的路径。在差分信号系统或相位匹配至关重要的系统中，推荐采用同样长度的相位匹配路径。

视频泄漏

可把视频泄漏看成是当不存在射频信号时，开关射频端口上出现的寄生信号。这些信号来自开关驱动器产生的波形，特别是来自于驱动PIN 二极管高速开关所需要的前沿电压尖峰。

使用寿命

长的使用寿命将降低每次开关的成本和预算制约，使制造商在今天价格敏感市场上更富竞争力。

开关的结构

开关的不同结构形式为各种应用和频率提供建造复杂矩阵和自动测试系统的灵活性。下面是典型的开关结构

• 单刀双掷(SPDT) 开关把信号从一个输入路由至两个输出路径。
• 多端口开关允许把一个输入接到多个(三个或更多) 输出路径。Keysight 提供单刀三掷(SP3T)，单刀四掷(SP4T)，单刀五掷(SP5T) 和单刀六掷(SP6T) 多端口开关。
• 转换开关(DPDT) 可作为瞬断开关在两个输入和两个输出间切换。
• 矩阵开关可通过内部微波开关单端连接而构成射频通路。 可经配置用于1*5, 2*4 或3*3 开关应用。
• 旁路开关可从信号路径中插入或去除测试元件。

Keysight同轴机电开关特性

长使用寿命 — 插入损耗的一致性保证在0.03 dB 以内。

Keysight EM 同轴开关以精心设计的工艺流程生产，并有严格的质量保证。L 系列的设计保证其在使用了2 百万次之后仍能达到插入损耗一致性指标的要求，一般情况下L系列开关可使用5 百万次。高性能开关系列更保证在使用5 百万次之后仍达到插入损耗一致性指标的要求，一般情况下高性能开关可以使用一千万次。