浅谈微波开关对矩阵系统的电气和机械性产生的影响

发布时间:2021-12-17 阅读量:943 来源: 我爱方案网 作者: 我爱方案网整理

微波开关矩阵产品内部的特殊结构对矩阵系统的电气和机械性能产生以下影响:

1) 射频性能:每建立一个信号通道,微波信号至少需要通过2个微波开关触点和3条微波电缆,使得通道的插入损耗和VSWR升高,因此高性能的器件和良好的装配工艺可以显著提高最终产品的性能。通常10GHz的4x4矩阵VSWR不高于1:1.6,插入损耗不高于3.6dB。


2) 产品机械结构:微波多路复用器器件的尺寸通常比较大,以典型器件Radiall 12.4GHz SP6T微波继电器为例,其外部尺寸达到了 63.5mm X 63.5mm X 60mm,而低频与射频继电器的典型尺寸仅为4.8mm X 7.6mm X 19.1mm,因此大规模微波开关矩阵更适合采用独立设备的形式。


3) 扩展性:低频开关矩阵的扩展可以采用线路直接并联的方式,而射频与微波开关矩阵在进行规模扩展时必须保持信号通路完整,应通过扩展端口(Loop-Through)连接两个或更多开关设备。如图2所示,每组SP6T基本单元中有1个通道用做扩展端口,1个通道用做自动端接器端口,以保证多个4x4矩阵可以连接组成4x8,8x8等规模。


4) 操作:由于微波矩阵内部结构的特殊性,使得用户使用时需要操作的开关数量增加,提高了使用难度,但通过优化的驱动软件,用户几乎可以无需了解其内部结构。


5) 使用成本:微波开关矩阵的价格昂贵,因此在设计测试系统时必须严格优化微波矩阵,将其控制在一个合理的规模。在进行连接时必须严格注意线缆与设备的连接器是否匹配,一旦损坏接口连接器将可能导致高昂的维修费用。


案例:802.11ac/LTE MIMO测试中开关产品的设计


近年来随着802.11a,802.11n,802.11ac等采用5GHz载波的无线通讯技术的发展,与之性能相匹配的测试产品也不断进步。


针对MIMO测试,广泛采用的是多组VSA与VSG的组合,典型的系统为支持4x4 MIMO的802.11ac测试系统可以在1个18槽3U PXI系统中实现。


通过开关系统可以将进一步扩展为可支持多个被测设备的自动测试系统

一个解决方案是基于前述微波电磁继电器(或称机电继电器)构建微波开关系统。图3为典型的10GHz 4x4微波矩阵产品解决方案,采用LXI通讯接口,尺寸为2U全尺寸可上架机箱。单价可达¥150,000。

  

浅谈微波开关对矩阵系统的电气和机械性产生的影响


x4 10GHz微波矩阵


上述产品曾大规模应用于消费电子产品的生产测试,用户对其性能比较满意,但其尺寸较大,切换速度相对较低,价格昂贵,这些不利因素限制了其在商用领域应用的空间。在此类测试中,对开关的技术要求主要体现为:切换速度快,使用寿命长,体积小,信号功率较低。6GHz固态继电器开关的出现恰使得应用于 MIMO测试的开关系统得以进一步优化。6GHz恰好覆盖了包括802.11ac在内的各种无线通讯新技术的载波频段,弥补了此前在3GHz到10GHz 之间开关矩阵产品的空白。


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