實(shí)現(xiàn)和測(cè)試開(kāi)關(guān)硬件的途徑

一.連接、配線(xiàn)和電纜

系統(tǒng)中使用的連接器和電纜的類(lèi)型取決于使用的開(kāi)關(guān)卡類(lèi)型和被切換的信號(hào)。一般而言,開(kāi)關(guān)卡有4種連接類(lèi)型:螺栓端子、連接頭、同軸連接器和同軸三柱器。

對(duì)于螺栓端子連接,使用獨(dú)立的絕緣線(xiàn)。要求確保導(dǎo)線(xiàn)足夠長(zhǎng),能夠方便地從主機(jī)中拆下開(kāi)關(guān)卡。扁平電纜的排線(xiàn)非常整潔,并且所使用的連接頭都是隨時(shí)可用的,所以非常方便。然而,扁平電纜中的導(dǎo)線(xiàn)不是獨(dú)立屏蔽的,因此導(dǎo)線(xiàn)之間可能會(huì)存在過(guò)多地雜散耦合,從而干擾測(cè)量。如果發(fā)生這種情況,則有必要使用獨(dú)立屏蔽的導(dǎo)線(xiàn)。

如果信號(hào)頻率低于幾百kHz,則使用雙絞線(xiàn)就已足夠。22~26規(guī)格的細(xì)導(dǎo)線(xiàn)被彼此合絞在一起,將干擾降至最低。采用雙絞線(xiàn)的電纜有屏蔽的,也有非屏蔽的。多股線(xiàn)比實(shí)心線(xiàn)更常見(jiàn),并且更靈活,但是實(shí)心線(xiàn)的衰減更小。

如果采用接線(xiàn)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(xiàn)頭。然而,若將接線(xiàn)頭電纜分為兩部分,然后將獨(dú)立的導(dǎo)線(xiàn)硬連接至夾具,則更加經(jīng)濟(jì)。

采用同軸或同軸三芯電纜的系統(tǒng)也是相同的情況。最簡(jiǎn)單的方法是使用兩端均有連接器的電纜。在測(cè)試夾具上為每個(gè)信號(hào)安裝一個(gè)插座,用電纜將其連接到開(kāi)關(guān)卡。同樣,若將電纜分為兩部分,然后將被截?cái)嗟囊欢擞谰眯缘剡B接到測(cè)試夾具,則更經(jīng)濟(jì)。Keithley的《低電平測(cè)量手冊(cè)》提供了關(guān)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(kāi)關(guān)卡的輸出連接在一起,特定開(kāi)關(guān)卡的輸出都會(huì)被連接到掃描儀主機(jī)的背板。這樣就可以將主機(jī)內(nèi)某個(gè)開(kāi)關(guān)卡的輸出連接到其它開(kāi)關(guān)卡。對(duì)于兼容Keithley 7001和7002型主機(jī)的開(kāi)關(guān)卡,利用卡上的跳線(xiàn)可連接或斷開(kāi)背板連接。如果某個(gè)開(kāi)關(guān)卡必須與其它卡進(jìn)行隔離,則必須拆下該卡上的背板跳線(xiàn)。2700和2750型的開(kāi)關(guān)模塊提供了隔離繼電器,使其輸出可以連接或斷開(kāi)背板連接。707A和708A型的有些矩陣卡可以通過(guò)卡上的跳線(xiàn)連接至背板,而其它針對(duì)小電流切換進(jìn)行優(yōu)化的開(kāi)關(guān)卡則通過(guò)外部低噪聲跳線(xiàn)進(jìn)行連接。

在有些應(yīng)用中,并不希望將開(kāi)關(guān)卡的輸出連接到背板,因此在加電之前必須檢查每個(gè)卡的接線(xiàn)圖,確保沒(méi)有默認(rèn)連接背板。當(dāng)某個(gè)卡的輸出必須與背板隔離時(shí),請(qǐng)直接連接卡的輸出。

RF/微波連接器和電纜

在RF和微波開(kāi)關(guān)系統(tǒng)中,有很多不同類(lèi)型的連接器和電纜均可使用。信號(hào)頻率、系統(tǒng)阻抗、功率額定值和測(cè)試夾具/管理器兼容性等,都是選擇電纜和連接器時(shí)應(yīng)該考慮的因素。例如,典型的SMA連接器在100 MHz時(shí)能夠處理500W的信號(hào),但是在26.5 GHz時(shí)能夠處理的功率則很小。

BNC連接器常被用于50Ω和75Ω的系統(tǒng)中,在低于微波頻率的頻率下,用戶(hù)往往在其外圍設(shè)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。ㄖ睆剑⿷(yīng)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(jiàn)的RF/微波連接器。根據(jù)制造廠商和等級(jí)的不同,連接器的頻率限值也不相同(通用級(jí)別限制了連接和低重復(fù)性,或者儀器級(jí)別限制重復(fù)連接和高重復(fù)性)。

表 6 1,常用的RF/微波連接器

連接器名稱(chēng)3.5mm和2.92mm指連接器外導(dǎo)體的內(nèi)徑。這些小型連接器采用空氣作為電介質(zhì)材料,因?yàn)榭諝鉀](méi)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(shí)現(xiàn)更多次的重復(fù)連接。當(dāng)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(jī)電式開(kāi)關(guān),則有必要利用RF同軸電纜來(lái)路由通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)的信號(hào)通路,將損耗降至最低。同軸電纜應(yīng)該具有低插入損耗、低VSWR和適當(dāng)?shù)腞F屏蔽,并在電纜成套件的端點(diǎn)安裝相應(yīng)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(shù),并且由于該參數(shù)指標(biāo)隨長(zhǎng)度呈正比增長(zhǎng),所以最好采用滿(mǎn)足應(yīng)用的最短長(zhǎng)度的電纜。表 6 2中列出了一個(gè)10英寸SMA電纜在各種頻率下的VSWR和插入損耗。

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(biāo)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(hào)之間的相差不應(yīng)大于5°)。半剛性電纜的相位匹配指標(biāo)典型值為±1°/GHz,柔性電纜為±2°/GHz。

相位延遲也與時(shí)間延遲有關(guān),因此,該指標(biāo)可能被作為時(shí)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(guò)度的時(shí)鐘相偏(Clock Skew),導(dǎo)致錯(cuò)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(xiàng)。

在高頻下,電纜的物理長(zhǎng)度與其電氣長(zhǎng)度不同。極力將電纜截為相同的長(zhǎng)度并不能達(dá)到相位匹配的目的,而是要測(cè)量電纜的時(shí)間延遲。同一相位匹配電纜組中的電纜都應(yīng)該清晰標(biāo)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(mǎn)足連接器類(lèi)型接口,并且必須符合相應(yīng)的扭矩技術(shù)指標(biāo)。若與超出插針深度容差的連接器匹配,則可能會(huì)損壞連接器。請(qǐng)?jiān)谄ヅ溥B接器之前檢查插針深度。

若不同的連接器進(jìn)行匹配,難免會(huì)造成外部和內(nèi)部導(dǎo)體對(duì)不準(zhǔn)。由于不對(duì)準(zhǔn)會(huì)劣化電氣性能,所以應(yīng)該避免匹配不同類(lèi)型的連接器。

 

作者:美國(guó)吉時(shí)利儀器公司   來(lái)源:泰爾網(wǎng)
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