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微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量

發(fā)布時(shí)間:2016-10-10 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】微波開關(guān)矩陣常用于儀器的擴(kuò)展應(yīng)用,比如用一臺儀器測量N個(gè)DUT或者具有N個(gè)端口的DUT。如果開關(guān)矩陣各個(gè)通路的幅度和相位平衡都做得很好,足夠滿足DUT的測試要求,就可以省略校準(zhǔn)和修正的麻煩,這樣可以大大提高測試效率。
 
在本文中,討論了針對一個(gè)1×16開關(guān)矩陣的幅度和相位平衡的測試方法和結(jié)果。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn),我們可以對此類開關(guān)矩陣的幅度和相位平衡特性有直觀的了解。
 
被測開關(guān)矩陣描述
 
DUT是一個(gè)1×16開關(guān)矩陣,由一個(gè)SPDT和兩個(gè)SP8T組成(圖1)。我們在設(shè)計(jì)中將開關(guān)直接露出機(jī)箱面板,這樣可以最大限度地保證系統(tǒng)指標(biāo),同時(shí)也能降低成本,這也是設(shè)計(jì)開關(guān)矩陣的一般性方法。
 
在這個(gè)電路中,影響各通路之間幅度和相位平衡的因素包括SPDT和SP8T開關(guān)自身的平衡,以及兩條跳線的平衡特性。
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量 
1×16開關(guān)矩陣電原理圖
 
測試方法及結(jié)果
 
測試由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(Agilent E5071B)完成。以C1至J2-1端作為參考通路進(jìn)行校準(zhǔn),然后分別測試其余15個(gè)通路的損耗和相位。
 
測試過程應(yīng)注意以下事項(xiàng):
 
1) 采用相位vs彎曲特性好的測試電纜,本項(xiàng)測試采用了BXT的TC18型不銹鋼鎧裝測試電纜組件。
 
2) 在整個(gè)測試過程中,應(yīng)盡量保持測試電纜的靜止。
 
3) 連接測試電纜時(shí),必須采用標(biāo)準(zhǔn)的力矩扳手緊固,不正確的連接力矩會對測試結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差。
 
測試結(jié)果如圖2所示。我們以圖1中C1至J2-1通路為參照,將另外15條通路的插入損耗和相位值與之相減,得出15個(gè)結(jié)果,從中選出差值最大的曲線作為整個(gè)開關(guān)矩陣的幅度不平衡及相位不平衡度的實(shí)際水平。
 
實(shí)測結(jié)果表明這個(gè)開關(guān)矩陣的幅度不平衡度在±0.05dB以內(nèi),相位不平衡度則在±0.5º以內(nèi)。
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2a) 通路1對2的相位不平衡度
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2b) 通路1對3的相位不平衡度
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2c) 通路1對4的相位不平衡度
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2d) 通路1對5的相位不平衡度
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2e) 通路1對6的相位不平衡度
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2f) 通路1對7的相位不平衡度
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2g) 通路1對8的相位不平衡度
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2h) 通路1對9的相位不平衡度
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2i) 通路1對10的相位不平衡度
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2j) 通路1對11的相位不平衡度
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2k) 通路1對12的相位不平衡度
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2l) 通路1對13的相位不平衡度
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2m) 通路1對14的相位不平衡度
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2n) 通路1對15的相位不平衡度
 
微波開關(guān)矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
圖2o) 通路1對16的相位不平衡度
圖2. 1×16開關(guān)矩陣的實(shí)測通路不平衡度
 
結(jié)論
 
圖2的測試結(jié)果說明開關(guān)矩陣的幅度不平衡度比較容易做好;而要實(shí)現(xiàn)良好的相位不平衡度,難度則要大得多。
 
此外,我們還發(fā)現(xiàn)除了連接電纜以外,開關(guān)自身也存在相位不一致性。如通路1-4和通路1-5相位差約為0.6º,應(yīng)該是由開關(guān)自身所產(chǎn)生的。
 


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