實現(xiàn)和測試開關(guān)硬件的途徑
表 6 2,SMA電纜(10英寸,0.141英寸直徑)
通常情況下,電纜直徑越大,插入損耗就越低,功率處理能力就越高,但是與較小直徑的電纜相比,帶寬較低,靈活性較差。
有些應(yīng)用需要相位匹配電纜。該指標通常要求兩根或多根電纜在規(guī)定頻率下的相位容限為特定值(例如,相位10 GHz下5°的相位匹配則意味著該組電纜中任何信號之間的相差不應(yīng)大于5°)。半剛性電纜的相位匹配指標典型值為±1°/GHz,柔性電纜為±2°/GHz。
相位延遲也與時間延遲有關(guān),因此,該指標可能被作為時間延遲給出(ns/ft),而不是相位延遲。由于不匹配的電纜可引起過度的時鐘相偏(Clock Skew),導(dǎo)致錯誤操作,所以相位匹配是有些高速數(shù)字電路中特別要注意的事項。
在高頻下,電纜的物理長度與其電氣長度不同。極力將電纜截為相同的長度并不能達到相位匹配的目的,而是要測量電纜的時間延遲。同一相位匹配電纜組中的電纜都應(yīng)該清晰標注,并作為一組使用。
RF/微波連接器匹配
匹配連接器必須是清潔的,必須滿足連接器類型接口,并且必須符合相應(yīng)的扭矩技術(shù)指標。若與超出插針深度容差的連接器匹配,則可能會損壞連接器。請在匹配連接器之前檢查插針深度。
若不同的連接器進行匹配,難免會造成外部和內(nèi)部導(dǎo)體對不準。由于不對準會劣化電氣性能,所以應(yīng)該避免匹配不同類型的連接器。
下面是將測試電纜鏈接到測試系統(tǒng)連接器的步驟:
斷開測試系統(tǒng)的電源。
取下連接器的保護蓋并保管好,以備將來使用。
連接測試電纜,并用一個扭矩扳手緊固到指定的扭矩。
RF/微波連接器清潔
為防止性能下降,RF和微波連接器必須免受外部物質(zhì)的污染??梢岳靡粋€4~10倍的放大鏡視檢連接器。用罐裝氣(由于標準工業(yè)壓縮機提供的空氣中含有潮氣和油脂,所以建議用罐裝氣)吹掉連接器上的外部污染。用蘸有異丙醇的無絨小棉簽擦除殘留的污染物。
光纜和連接器
與銅纜相比,光纜具有多種優(yōu)勢,包括抗干擾性、低衰減和更高的帶寬。
光纜包括一個纖芯,纖芯外部為包層,保存外部為一個保護層。亦可使用塑料芯和包層,但是由于具有較大的衰減,所以不會用于通信領(lǐng)域。
玻璃纖維芯有兩種基本的類型:多模光纖,用于10 km以下的距離;單模光纖,用于更長的距離。多模光纖(MMF)的纖芯直徑通常為50~62.5 μm;單模光纖(SMF)的纖芯直徑一般為8~10 μm。電纜的尺寸通常用纖芯尺寸后加包層直徑表示。單模光纖通常采用9/125規(guī)格,多模光纖通常采用62.5/125規(guī)格。
根據(jù)光纜類型(玻璃或塑料)、連接重復(fù)性和抗震性的不同,光連接器的種類也是各種各樣。單模和多模光纜常用的一種連接器為FC連接器。這種連接器有一個定位銷和一個螺紋插座。成對FC連接器的典型插入損耗為0.25~0.5 dB。
二.屏蔽和接地
為防止靜電干擾預(yù)期信號,可能有必要采用靜電屏蔽。尤其對于高阻抗電路、高頻電路,以及混合信號應(yīng)用中(高壓信號可能會不經(jīng)意被耦合至低電平信號,例如100Ω或更低),屏蔽非常重要。
高阻電路的切換應(yīng)用包括小電流、高電阻和高阻抗電壓應(yīng)用。對高阻的最好解釋是干擾會引起明顯誤差的阻抗水平。若開關(guān)、互連電纜和測試夾具沒有合適的屏蔽,所產(chǎn)生的雜散信號(偏移)將威脅到被測信號。
利用連接到電路中一個低阻點的導(dǎo)體,將信號通路包裹起來,即實現(xiàn)了靜電屏蔽,該低阻點最好是測量設(shè)備的LO輸入端子。如果在電路中沒有測量設(shè)備,那么則應(yīng)該將屏蔽連接到源的LO輸出端子。
為確保合適的屏蔽,請選擇帶有屏蔽連接器的開關(guān)卡,例如同軸或同軸三柱連接器。帶有同軸或同軸三柱連接器的開關(guān)卡本身都是屏蔽的,并且通常會提供良好的通道間隔離。采用螺栓端子或連接頭的開關(guān)卡不是屏蔽很好,因此一般不用于切換高阻電路。
此外,應(yīng)該使用屏蔽電纜,例如同軸或同軸三芯,連接高阻裝置或信號源和開關(guān)卡。高阻設(shè)備和信號源也必須是屏蔽的。所需的屏蔽程度將取決于環(huán)境中的干擾情況。馬達、螺線管和其它裝置可產(chǎn)生高壓瞬態(tài),需要更好的屏蔽。
在使用高頻(> 1MHz)測試信號時,為了維持特征阻抗,并防止信號損耗,以及與鄰近電路發(fā)生不必要的耦合(或串擾),避免影響測量準確度,也有必要使用屏蔽電纜。請使用合適阻抗的同軸電纜,并完全屏蔽測試夾具,以防大信號的漏泄。所有的屏蔽都應(yīng)該連接到相應(yīng)的接地層。關(guān)于RF和微波切換的更多信息,請參閱第5.6部分。
如果切換系統(tǒng)中會混合出現(xiàn)小電流、高電壓和高頻信號,屏蔽則非常關(guān)鍵。對于大多數(shù)開關(guān)卡,相鄰?fù)ǖ篱g都具有小的電容。某個通道上出現(xiàn)的電壓很容易耦合到相鄰?fù)ǖ?,并且會引起明顯的誤差。使高電壓通道遠離敏感的小電流通道,并使用良好屏蔽的開關(guān),可將這種誤差降至最低。
承載高測試電壓的導(dǎo)體也應(yīng)該采用屏蔽,以防止與鄰近的低電平電路發(fā)生干擾。所以最常用的往往是同軸電纜。
從實質(zhì)上講,接地就是連接到大地(地電勢)。該連接的主要目的是確保設(shè)備操作人員的安全。信號回路往往被認為是地,并且被作為“Common”(共用)或“LO”(低)端。實際上它可能連接也可能未連接到底?!?br />
屏蔽通常是“接地”的,也就是說,它們被連接到一個接地點。如果信號源或測量裝置的回路側(cè)被連接到相同點,干擾將最小。如果屏蔽和測量儀器之間存在一個交流電勢差,則可能有電容性電流通過測量電路,增大干擾。
一般而言,在測量系統(tǒng)中應(yīng)該只有一個點被連接到接地,以避免形成接地回路。
三.硬件驗證和排障
在將開關(guān)、儀器和測試夾具連接到一起后,就必須驗證系統(tǒng)的性能。這一過程通常分兩步完成:首先通過前面板手動進行,然后作為計算機控制的一個系統(tǒng)進行驗證。所采用的驗證程序取決于被切換信號和測量類型。以下提供了測量電阻、電壓和電流的例子。
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