實現和測試開關硬件的途徑
系統中使用的連接器和電纜的類型取決于使用的開關卡類型和被切換的信號。一般而言,開關卡有4種連接類型:螺栓端子、連接頭、同軸連接器和同軸三柱器。
對于螺栓端子連接,使用獨立的絕緣線。要求確保導線足夠長,能夠方便地從主機中拆下開關卡。扁平電纜的排線非常整潔,并且所使用的連接頭都是隨時可用的,所以非常方便。然而,扁平電纜中的導線不是獨立屏蔽的,因此導線之間可能會存在過多地雜散耦合,從而干擾測量。如果發(fā)生這種情況,則有必要使用獨立屏蔽的導線。
如果信號頻率低于幾百kHz,則使用雙絞線就已足夠。22~26規(guī)格的細導線被彼此合絞在一起,將干擾降至最低。采用雙絞線的電纜有屏蔽的,也有非屏蔽的。多股線比實心線更常見,并且更靈活,但是實心線的衰減更小。
如果采用接線頭電纜,在夾具上則可以安裝匹配插座。這就需要在電纜的兩端都有接線頭。然而,若將接線頭電纜分為兩部分,然后將獨立的導線硬連接至夾具,則更加經濟。
采用同軸或同軸三芯電纜的系統也是相同的情況。最簡單的方法是使用兩端均有連接器的電纜。在測試夾具上為每個信號安裝一個插座,用電纜將其連接到開關卡。同樣,若將電纜分為兩部分,然后將被截斷的一端永久性地連接到測試夾具,則更經濟。Keithley的《低電平測量手冊》提供了關于使用同軸電纜和同軸三芯電纜的更多信息,包括低噪聲電纜,以及電纜和連接器成套件。
為了將開關卡的輸出連接在一起,特定開關卡的輸出都會被連接到掃描儀主機的背板。這樣就可以將主機內某個開關卡的輸出連接到其它開關卡。對于兼容Keithley 7001和7002型主機的開關卡,利用卡上的跳線可連接或斷開背板連接。如果某個開關卡必須與其它卡進行隔離,則必須拆下該卡上的背板跳線。2700和2750型的開關模塊提供了隔離繼電器,使其輸出可以連接或斷開背板連接。707A和708A型的有些矩陣卡可以通過卡上的跳線連接至背板,而其它針對小電流切換進行優(yōu)化的開關卡則通過外部低噪聲跳線進行連接。
在有些應用中,并不希望將開關卡的輸出連接到背板,因此在加電之前必須檢查每個卡的接線圖,確保沒有默認連接背板。當某個卡的輸出必須與背板隔離時,請直接連接卡的輸出。
RF/微波連接器和電纜
在RF和微波開關系統中,有很多不同類型的連接器和電纜均可使用。信號頻率、系統阻抗、功率額定值和測試夾具/管理器兼容性等,都是選擇電纜和連接器時應該考慮的因素。例如,典型的SMA連接器在100 MHz時能夠處理500W的信號,但是在26.5 GHz時能夠處理的功率則很小。
BNC連接器常被用于50Ω和75Ω的系統中,在低于微波頻率的頻率下,用戶往往在其外圍設備和/或DUT中使用各種各樣的連接器。在這些情況下,則可使用同軸電纜適配器,提供合適的性能和阻抗匹配。連接器大小(直徑)應該盡量匹配電纜外徑,將反射降至最低。
表 6 1中列出了常見的RF/微波連接器。根據制造廠商和等級的不同,連接器的頻率限值也不相同(通用級別限制了連接和低重復性,或者儀器級別限制重復連接和高重復性)。
表 6 1,常用的RF/微波連接器
連接器名稱3.5mm和2.92mm指連接器外導體的內徑。這些小型連接器采用空氣作為電介質材料,因為空氣沒有像SMA連接器中的Teflon的厚度那么容易發(fā)生變化。這樣就能夠以更好的電氣性能實現更多次的重復連接。當然,由于制造公差緊的原因,連接器成本隨頻率限值的增大而增大。
若使用機電式開關,則有必要利用RF同軸電纜來路由通過測試系統的信號通路,將損耗降至最低。同軸電纜應該具有低插入損耗、低VSWR和適當的RF屏蔽,并在電纜成套件的端點安裝相應的連接器。插入損耗可能是使用同軸電纜是最為重要的參數,并且由于該參數指標隨長度呈正比增長,所以最好采用滿足應用的最短長度的電纜。表 6 2中列出了一個10英寸SMA電纜在各種頻率下的VSWR和插入損耗。
評論