射頻和微波開關(guān)測試系統(tǒng)基礎(chǔ)

無線通信產(chǎn)業(yè)的巨大成長意味著對于無線設(shè)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RF IC 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(guān)測試系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題，包括不同的開關(guān)種類，RF開關(guān)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(guān)設(shè)計中需要考慮的問題。
射頻開關(guān)和低頻開關(guān)的區(qū)別

將一個信號從一個頻點轉(zhuǎn)換到另一個頻點看起來挺容易的，但要達成極低的信號損耗該如何實現(xiàn)呢？設(shè)計低頻和直流（DC）信號的開關(guān)系統(tǒng)都需要考慮它們特有的參數(shù)，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，需要考慮其特有的參數(shù)，它們會影響開關(guān)過程中的信號性能，這些參數(shù)包括VSWR（電壓駐波比）、插入損耗、帶寬和通道隔離等等。另外，硬件因素，比如端接、連接器類型、繼電器類型，也會極大的影響這些參數(shù)。

開關(guān)種類和構(gòu)造
繼電器內(nèi)的容性是限制開關(guān)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(gòu)成的內(nèi)部電容。比如，在超過40GHz的射頻和微波開關(guān)中，在機電繼電器中采用了特殊的接觸架構(gòu)來獲得更好的性能。圖1顯示了一個典型的構(gòu)造，共同端接位于兩個開關(guān)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(fù)雜的開關(guān)結(jié)構(gòu)，共同端接被各個開關(guān)端接以放射狀圍繞。

圖1 – 高頻機電繼電器

一系列復(fù)雜的開關(guān)拓撲在RF開關(guān)中得以采用。矩陣式開關(guān)可以實現(xiàn)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(guān)架構(gòu)中得以采用——blocking和non-blocking架構(gòu)。一個blocking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(yīng)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(gòu)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。

圖2 –單通道blocking矩陣和non-blocking矩陣