射頻和微波開關(guān)測(cè)試系統(tǒng)基礎(chǔ)

RF開關(guān)卡架構(gòu)
在測(cè)試儀器主機(jī)上的RF開關(guān)卡應(yīng)用中，為保證信號(hào)完整性，需要理解許多電性能指標(biāo)。
Crosstalk是指不同通道上傳送的信號(hào)之間或通道上信號(hào)與輸出信號(hào)之間產(chǎn)生的電容耦合、電感耦合或電磁輻射。一般用特定負(fù)載阻抗和特定頻率下的分貝數(shù)來(lái)描述。
插入損耗是信號(hào)在開關(guān)卡或系統(tǒng)中傳輸時(shí)的衰減，用特定頻率范圍的分貝數(shù)來(lái)表示。當(dāng)信號(hào)低或者噪聲大的時(shí)候，插入損耗是相當(dāng)重要的技術(shù)指標(biāo)。
電壓駐波比（VSWR）是對(duì)信號(hào)在傳送線路上反射的測(cè)量，定義為信號(hào)路經(jīng)上駐波的最高電壓幅度與最低電壓幅值之比。
信號(hào)進(jìn)行開關(guān)、傳輸或者放大處理的一個(gè)有限的頻率范圍被稱作帶寬。對(duì)于給定的負(fù)載條件，帶寬范圍用-3dB（半功率）點(diǎn)定義。

隔離是鄰近通道的電壓比例，定義為一個(gè)頻率范圍上的分貝數(shù)。

RF開關(guān)設(shè)計(jì)
要設(shè)計(jì)一個(gè)RF開關(guān)系統(tǒng)，需要額外考慮一系列關(guān)鍵因素。

阻抗匹配——假設(shè)開關(guān)置于測(cè)量?jī)x器和DUT（待測(cè)設(shè)備）之間，對(duì)于幾個(gè)系統(tǒng)中的所有的阻抗必須匹配。對(duì)于最佳的信號(hào)傳輸，源的輸出阻抗應(yīng)等于開關(guān)的特征阻抗、線纜阻抗和DUT的阻抗。在RF測(cè)試中，普遍的阻抗級(jí)是50或75歐姆。不論要求什么樣的阻抗級(jí)，適當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ鋵?huì)保證整個(gè)系統(tǒng)完整性。

輸入VSWR和信號(hào)路經(jīng)VSWR決定了測(cè)量的精確程度。
Mismatch Uncertainty(dB) = 20 x log(1 +/- Γsig path * Γinst)
Where Γ = VSWR-1/VSWR +1

如果信號(hào)路經(jīng)輸出和儀器輸入具有很好的VSWR，比如1.3：1，失配不確定性（Mismatch Uncertainty）大概在+/-0.15dB。

終止——在高頻率情況下，所有信號(hào)必須被適當(dāng)終止，否則電磁波會(huì)在端接點(diǎn)上被反射，導(dǎo)致VSWR的增加。一個(gè)沒(méi)有終接的開關(guān)在斷開狀態(tài)會(huì)增加VSWR，一個(gè)開關(guān)一般需要提供50歐姆的端接電阻來(lái)匹配連通或斷開狀態(tài)。VSWR增加后，如果反射部分足夠大，甚至有可能損壞源端。

功率傳輸——另一個(gè)重要的考慮是系統(tǒng)從儀器至DUT傳送RF功率的能力。由于插入損耗，信號(hào)可能需要放大。一些應(yīng)用場(chǎng)合，又可能需要減少信號(hào)至DUT上的功率。使用放大器或衰減器可保證將精確的信號(hào)功率值傳送至開關(guān)系統(tǒng)。

信號(hào)濾波器——信號(hào)濾波器在一些情況下是很有用的，比如噪聲不小心加入到通過(guò)開關(guān)傳送的信號(hào)中的時(shí)候。如果原始信號(hào)頻率不適合DUT測(cè)試頻率，濾波器也很有用。在這種情況下，濾波器可被加到開關(guān)中以改變信號(hào)帶寬或者濾除不需要的信號(hào)頻率。

相位失真——隨著測(cè)試系統(tǒng)尺寸的擴(kuò)大，從相同的信號(hào)源出來(lái)的信號(hào)可能會(huì)通過(guò)不同的途徑傳送至DUT，導(dǎo)致了相位失真。這個(gè)指標(biāo)通常被稱之為傳輸延遲。對(duì)一個(gè)給定的傳導(dǎo)介質(zhì)，延遲是與信號(hào)路徑長(zhǎng)度成正比的。不同的信號(hào)路徑長(zhǎng)度將會(huì)導(dǎo)致信號(hào)相位移動(dòng)，導(dǎo)致錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。要減少相位失真，要保證信號(hào)路經(jīng)長(zhǎng)度的相同。

總結(jié)
討論并理解RF/微波開關(guān)系統(tǒng)購(gòu)建中的各種設(shè)計(jì)參數(shù)有利于保證信號(hào)和系統(tǒng)的完整性。