射频和微波开关测试系统基础

无线通信产业的巨大成长意味着对于无线设备的元器件和组件的测试迎来了大爆发，包括对组成通信系统的各种RF  IC 和微波单片集成电路的测试。这些测试通常需要很高的频率，普遍都在GHz范围。本文讨论了射频和微波开关测试系统中的关键问题，包括不同的开关种类，RF 开关卡规格，和有助于测试工程师提高测试吞吐量并降低测试成本的RF开关设计中需要考虑的问题。

射频开关和低频开关的区别

将一个信号从一个频点转换到另一个频点看起来挺容易的，但要达成极低的信号损耗该如何实现呢？设计低频和直流（DC）信号的开关系统都需要考虑它们特有的参数，包括接触电位、建立时间、偏置电流和隔离特性等。

高频信号，与低频信号类似，需要考虑其特有的参数，它们会影响开关过程中的信号性能，这些参数包括VSWR（电压驻波比）、插入损耗、带宽和通道隔离等等。另外，硬件因素，比如端接、连接器类型、继电器类型，也会极大的影响这些参数。

开关种类和构造

继电器内的容性是限制开关的信号频率的常见因素。继电器的材料和物理特性决定了其构成的内部电容。比如，
在超过40GHz的射频和微波开关中，在机电继电器中采用了特殊的接触架构来获得更好的性能。图1显示了一个典型的构造，共同端接位于两个开关端接之间。所有信号的连接线路都是同轴线，来保证最佳的信号完整性（SI）。在这种情况下，连接器是SMA母头。对于更加复杂的开关结构，共同端接被各个开关端接以放射状围绕。

图1  高频机电继电器

一系列复杂的开关拓扑在RF开关中得以采用。矩阵式开关可以实现每个输入与每个输出的连接。有两种类型的矩阵在微波开关架构中得以采用—— blocking和non-blocking架构。一个blocking矩阵可将任意一个输入和任意一个输出进行连接，因此其他的输入和输出就不能同时连接。这对只需在一个时刻切换到一个信号频率的应用是一个有效的低成本方案，信号完整性也更好，因为有更少的继电器路径，特别是避免了相位延迟的问题。而 non-blocking矩阵允许多个路径的同时连接，这种架构具有更多的继电器和线缆，因此灵活性更强，不过价格也更高。

图2 –单通道blocking矩阵和non-blocking矩阵

层叠开关架构是多位置开关的一种替代形式。它采用多个继电器将一个输入连接到多个输出。路径长度（同时决定了相位延迟）是由信号经过的继电器的数量决定的。