自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的射頻與微波開關(guān)

武維婷+趙詠梅

【摘要】 電子信息技術(shù)快速發(fā)展，射頻、微波設(shè)備的應(yīng)用日漸廣泛，在航空航天、消費(fèi)電子等領(lǐng)域中得到了很好的應(yīng)用。隨之而來的，測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用射頻和微波特性測(cè)試的儀器也實(shí)現(xiàn)了良好的發(fā)展和進(jìn)步。新型的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，射頻和微波開關(guān)產(chǎn)品是極具特點(diǎn)的，其結(jié)構(gòu)、功能以及器件原理都有自身的特點(diǎn)。本文就自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的射頻與微波開關(guān)進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述與分析。

【關(guān)鍵詞】 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 射頻 微波 開關(guān)

現(xiàn)如今，無線通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展使得設(shè)備元器件以及組件等實(shí)現(xiàn)了很好的發(fā)展，自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備也有了廣泛的應(yīng)用，通信設(shè)備測(cè)試需要很高的頻率，射頻、微波開關(guān)中有很多類型，掌握其技術(shù)特點(diǎn)，明確其具體的作用對(duì)于自動(dòng)測(cè)試工作的順利推進(jìn)是極為有利的。

一、射頻與微波開關(guān)系統(tǒng)的特點(diǎn)分析

電子信息技術(shù)在軍事、民用等多個(gè)領(lǐng)域都有著極為廣泛的應(yīng)用，與之相適應(yīng)的測(cè)量、測(cè)試技術(shù)水平也實(shí)現(xiàn)了良好的進(jìn)步，射頻、微波信號(hào)測(cè)試以及仿真系統(tǒng)中，開關(guān)系統(tǒng)的布局十分合理可靠，有著極為穩(wěn)定的性能，使用比較便利，價(jià)格也適當(dāng)，能夠使設(shè)備的應(yīng)用效率得到提升，使系統(tǒng)規(guī)模得以進(jìn)一步擴(kuò)大。

建設(shè)射頻、微波開關(guān)系統(tǒng)有著自身的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)主要在機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣的性能、使用的方法以及價(jià)格等方面有著重要的體現(xiàn)。這些是低頻開關(guān)矩陣系統(tǒng)所不具備的。

在電子測(cè)試等領(lǐng)域中，矩陣開關(guān)系統(tǒng)一般是低頻或者射頻繼電器作為基礎(chǔ)的，然后對(duì)PCB進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，使得矩陣開關(guān)系統(tǒng)能夠合理化設(shè)計(jì)。繼電器的位置一般在行線、總線、列線等交叉點(diǎn)的位置上，[1]主要是連接或者是斷開信號(hào)連接，對(duì)行線、列線數(shù)量進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，形成規(guī)模不同的開關(guān)矩陣，PXI單槽模塊中能夠承載多于500個(gè)開關(guān)節(jié)點(diǎn)。[2]

這種開關(guān)系統(tǒng)的產(chǎn)品種類比較多，用戶可以根據(jù)測(cè)試的實(shí)際需要選擇合適的規(guī)模以及電氣指標(biāo)合適的產(chǎn)品，容易通過多個(gè)模塊的相互連接使規(guī)模擴(kuò)大。

對(duì)于低頻開關(guān)矩陣而言，產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是要使導(dǎo)通性能得到保障，使信號(hào)帶寬得到提高，有完整的故障診斷手段，在硬件設(shè)計(jì)中使用戶能夠快速的開展維修工作。對(duì)于射頻以及微波應(yīng)用，開關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是比較獨(dú)特的，要使射頻的性能得到保障，一般需要多個(gè)多路復(fù)用的開關(guān)組合起來，實(shí)現(xiàn)射頻矩陣，使得不同通道的信號(hào)是完整的。

二、開關(guān)系統(tǒng)的作用分析

自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中，射頻與微波測(cè)試是十分重要的組成部分，在對(duì)無線電通信、雷達(dá)、有線視頻等民用設(shè)施以及軍用設(shè)備進(jìn)行功能測(cè)試系統(tǒng)中，開關(guān)系統(tǒng)是重要的組成部分，常用的開關(guān)系統(tǒng)有重要的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)儀器測(cè)試以及多個(gè)測(cè)試點(diǎn)之間信號(hào)通路的快速切換，對(duì)信號(hào)源進(jìn)行有效地保護(hù)，使電磁干擾得以降低，此外還能夠使信號(hào)的質(zhì)量得到提升和保障。

2.1通過開關(guān)系統(tǒng)切換射頻信號(hào)

在大部分的測(cè)試系統(tǒng)中，射頻開關(guān)系統(tǒng)的主要作用就是切換信號(hào)，將信號(hào)路徑建立在測(cè)試儀器和測(cè)試點(diǎn)之間，使得測(cè)試能夠順利完成。常見的開關(guān)器件主要有電磁式微波開關(guān)、舌簧射頻繼電器和固態(tài)射頻開關(guān)等。選擇合適的開關(guān)器件，在測(cè)試系統(tǒng)中保證多種性能需求之間能夠達(dá)到平衡的狀態(tài)。

2.2對(duì)信號(hào)源進(jìn)行有效保護(hù)，降低電磁干擾

射頻信號(hào)傳播過程中，需要保證特征阻盡可能是一樣的，特別需要注意要防止出現(xiàn)從50/75 Ω向高阻抗傳播的情況。[3]如果出現(xiàn)這種情況，信號(hào)的傳播路徑中就會(huì)出現(xiàn)很強(qiáng)的駐波，如果情況嚴(yán)重甚至能夠?qū)x器設(shè)備造成損壞。要使系統(tǒng)更加安全，一般是通過開關(guān)，在信號(hào)傳播的路徑中接入相匹配的阻抗以及端接器，從而更好的接收信號(hào)。

2.3使信號(hào)的質(zhì)量得到提升

測(cè)試系統(tǒng)中射頻開關(guān)子系統(tǒng)擴(kuò)展到比較大的規(guī)模時(shí)，特別是使用舌簧繼電器的產(chǎn)品時(shí)，一般需要將多個(gè)開關(guān)設(shè)備，通過外部電纜進(jìn)行連接然后進(jìn)行擴(kuò)展。這是在各種模塊公共端的開關(guān)就能夠使電纜的接入長(zhǎng)減小，使得系統(tǒng)的帶寬作用和水平得到提升。

2.4可擴(kuò)展的微波開關(guān)矩陣分析

如果微波測(cè)試系統(tǒng)中有很多個(gè)測(cè)試的對(duì)象，開關(guān)矩陣結(jié)構(gòu)能夠使系統(tǒng)的靈活性得到最大限度的保障。

建設(shè)20GHz微波開關(guān)矩陣，要以SP6T多路復(fù)用開關(guān)作為基礎(chǔ)性的器件，將每一個(gè)單元的前4個(gè)通道連接起來，建立信號(hào)通路。其余的兩個(gè)通道，一個(gè)與端接器進(jìn)行連接，使得信號(hào)源得以保護(hù)。第二個(gè)可以作為擴(kuò)展端，與結(jié)構(gòu)相同的產(chǎn)品連接起來，形成更大的開關(guān)系統(tǒng)，這個(gè)通道默認(rèn)是斷開的，使信號(hào)通路縮短，使系統(tǒng)帶寬作用得到提升。

結(jié)束語：在射頻、微波測(cè)試領(lǐng)域中，開關(guān)系統(tǒng)有著極為廣泛的應(yīng)用，新的產(chǎn)品以及新的思路也大量出現(xiàn)，信息技術(shù)以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得測(cè)試技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了很好的進(jìn)步，開關(guān)技術(shù)是測(cè)試技術(shù)的典型，在未來發(fā)展中，用戶對(duì)于設(shè)備、可維護(hù)性也提出了較高的要求，未來開關(guān)系統(tǒng)在集成、切換、承載功率等方面都能夠?qū)崿F(xiàn)良好的進(jìn)步與發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王琦. 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的射頻與微波開關(guān)[J]. 國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2016，05：4-5.

[2]任宇輝，昂正全. 微波測(cè)試系統(tǒng)中開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電訊技術(shù)，2011，03：98-101.

[3]周燁. 某通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中射頻適配器的設(shè)計(jì)[J]. 國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2011，06：40-43.