射频开关选择和设计注意事项①
射频开关选择和设计注意事项
在选择射频开关系统时，要考虑一些关键电气规范包括串扰（路径隔离）、插入损耗、电压驻波比（VSWR）和带宽。在设计射频开关系统时，可能影响开关系统性能的其他因素包括阻抗匹配、端接、功率传输、信号滤波器、相位畸变和布线。开关的使用不可避免地会降低测量系统的性能，因此重要的是要考虑几个可能显著影响系统性能的关键参数。在设计阶段，成本和收益经常相互权衡，以获得 佳解决方案。
1 、串扰 串扰是测量高频信号从一个通道泄漏到另一个通道。它是通道间杂散电容、互感和漏电电阻的结果，通常在特定频率下以分贝表示。 图6显示了串扰的一个例子。在本例中，10V交流信号源（v1）通过开关卡的通道1连接到负载电阻（r）。交流电压表（V2）通过通道2连接到*二信号源。 通道1和通道2之间的阻抗（Z）引起的串扰以分贝为单位规定为：这个方程也可以用射频功率表示图6. 串扰例子 为了在通道2上找到由于通道1上的信号而产生的信号，方程式为V2： V2 = V1 [10^crosstalk dB/20] 例如，如果通道隔离或串扰规格为–60dB，通道1上的10V信号将导致在信号源设置为零伏的情况下，在V2处出现以下电压： V2 = V1 [10^–60/20] V2 = 10V 10–3 V2 = 10mV 如果要在通道2处测量的信号只有几毫伏，则该附加电压将导致严重的误差。 如果开关将用于直流或甚低频交流信号，考虑并联电容的漏电电阻的隔离可能更容易。
2 、隔离 是对开关卡上路径之间的漏电电阻的测量。路径可以在任何终端和接地（共模）之间，也可以在任何两个终端之间。例如，可以是任意两个通道（通道到通道）之间的电阻，也可以是给定通道（差分）的Hi和Lo输入之间的电阻。绝缘是根据电阻和电容来规定的。隔离度应尽可能高，以避免切换高阻抗电路时出错。 通常不需要验证开关板卡上的隔离电容，因为电容是机械功能，不应随时间变化。相反，隔离电阻会随着时间的推移而变化，因为它会受到湿度变化的影响，也会受到环境或开关板卡操作造成的污染的影响。 绝缘电阻的测量通常是通过提供电压，然后用静电计或皮安计测量产生的电流来完成的。隔离电阻按R = V/I计算。如何执行隔离测量的一般说明如下。 a. 通道到通道。这是多路复用器开关卡上任意两个通道之间的隔离测量。在一个通道打开和一个通道关闭的情况下进行测量。 两极A型开关板卡的测量示例（通道1到通道2） 1. 断开卡的所有连接。 2. 将通道1的HI和LO端口连接在一起。 3. 将通道2的HI和LO端口连接在一起。 4. 关闭通道2 5. 测量通道1输入和通道2输入之间的电阻。 b. 输入隔离，差分。这是给定通道上的HI和LO之间的隔离。这种电阻包括继电器两极之间的漏电以及印电路板引起的漏电。 两极A型开关板卡测量示例（通道1）： 1. 断开卡的所有连接。 2. 关闭通道1。 3. 测量HI和LO输出之间的电阻。 c. 输入隔离，共模。这是给定通道的输入（hi和lo）与保护或屏蔽之间的隔离。本规范仅适用于带保护或屏蔽的两极卡和带保护的三极卡。 测量实例（通道1） 1. 断开卡的所有连接。 2. 将通道1的HI和LO端口连接在一起。 3. 关闭通道1 4. 测量输出端口和防护或屏蔽端口之间的电阻。 d. 路径。矩阵卡的路径隔离是从一条路径的HI和LO终端到任何其他路径的HI和LO终端的阻抗。通常，通过在两个相邻路径之间施加电压（即100 V）来测量绝缘，然后测量泄漏电流。然后用欧姆定律（R = V/I）计算隔离电阻。 两极矩阵板卡的测量示例（*1行，*1列至*2行，*2列） 1. 断开卡的所有连接。 2. 将*1列的HI和LO端口连接在一起。 3. 将*2列的HI和LO端口连接在一起。 4. 关闭*1行、*1列和*2行、*2列的交叉点。 5. 测量*1列和*2列之间的电阻。
3 、插入损耗 插入损耗是由于信号通路中的开关而导致的信号量减小的度量。插入损耗以分贝为单位，通常以50 ohm电源和50 ohm负载，并以特定频率给出。 图7是将输出阻抗（ZS）为50 ohm的电压源（VS）连接到输入阻抗（ZL）为50 ohm的电压表的射频开关卡的示意图。图7. 插入损耗示例 插入损耗计算如下：为了确定插入损耗如何影响信号，可以根据插入损耗计算电压表处的测量值（VL），如下所示： VL = VS /10^[LossdB/20], 损失用正值表示。 如果VS为10 V且插入损耗小于1.0 dB，则： VL > 10V/ 10^1.0/20, VL大于 8.9 V。
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