Кіріспе
Радиожиіліктік немесе микротолқындық коммутатор – жоғары жиілікті сигналдарды тарату жолдары арқылы бағыттайтын құрылғы. Радиожиіліктік (RF) және микротолқындық коммутаторлар микротолқынды сынау жүйелерінде аспаптар мен сыналып жатқан құрылғылар (DUT) арасында сигналдарды бағыттау үшін кеңінен қолданылады. Коммутаторды коммутаторлық матрица жүйесіне енгізу бірнеше аспаптан сигналдарды бір немесе бірнеше DUT-қа бағыттауға мүмкіндік береді. Бұл бірдей орналасқан құрылғыны пайдаланып бірнеше сынақтар жүргізуге және жиі қосып-ажырату қажеттілігін жоюға мүмкіндік береді. Тәуелкелділіктің жоғары деңгейі бар өндіріс орталарында өнімділікті арттыру үшін бүкіл сынақ процесін автоматтандыруға болады. Басқа электрлік коммутаторлар сияқты, радиожиіліктік және микротолқындық коммутаторлар көптеген әртүрлі қолданыстар үшін әртүрлі конфигурацияларды ұсынады. Типик коммутатор конфигурациялары мен қолданылуының тізімі төменде келтірілген: Бір полюсті, екі лақтырылатын (SPDT немесе 1:2) коммутаторлар сигналдарды бір кірістен екі шығысқа бағыттайды. Көп портты коммутаторлар немесе бір полюсті, көп лақтырылатын (SPnT) коммутаторлар бір кірісті бірнеше (үш немесе одан көп) шығысқа бағыттайды. Ауыстырғыш коммутаторлар немесе екі полюсті, екі лақтырылатын (DPDT) коммутаторлар әртүрлі мақсаттарда қолданылуы мүмкін. Байпас коммутаторлары сигнал жолына сынақ компонентін қосады немесе алып тастайды. RF CMOS коммутаторлары қазіргі заманғы сымсыз телекоммуникация үшін, соның ішінде сымсыз желілер мен ұялы байланыс құрылғылары үшін маңызды. Infineon компаниясының CMOS RF коммутаторларының жылдық сатылымы 1 миллиардтан астам құрылғыны құрайды, ал 2018 жылға қарай жиынтық саны 5 миллиард құрылғыға жетті.
Single pole, double throw (SPDT or 1:2) switches route signals from one input to two output paths. Multiport switches or single pole, multiple throw (SPnT) switches allow a single input to multiple (three or more) output paths. Transfer switches or double pole, double throw (DPDT) switches can serve various purposes. Bypass switches insert or remove a test component from a signal path. RF CMOS switches are crucial to modern wireless telecommunication, including wireless networks and mobile communication devices. Infineon's bulk CMOS RF switches sell over 1billion units annually, reaching a cumulative 5billion units, as of 2018.
Жиілік диапазоны
РЧ және микротолқынды қолданыстардың жиіліктері жартылай өткізгіштер үшін 100 МГц-тен бастап, спутниктік байланыс үшін 60 ГГц-ға дейін өзгереді. Кен жолақты аксессуарлар жиілік диапазонын кеңейту арқылы сынақ жүйесінің икемділігін арттырады. Дегенмен, жиілік әрқашан қолданысқа байланысты болады және басқа маңызды параметрлерді қанағаттандыру үшін кең жұмыс жиілігінен бас тартуға болады. Мысалы, желілік анализатор енгізу жоғалтуын өлшеу үшін 1 мс-қа созуды (sweep) жүзеге асыруы мүмкін, сондықтан осы қолданыс үшін өлшеудің дәлдігін қамтамасыз ету үшін орналасу уақыты немесе ауысу жылдамдығы маңызды параметр болып табылады.
Кірірілу жоғалуы
Дұрыс жиілікті таңдаудан басқа, сынақ жүргізу үшін енгізу жоғалтуы маңызды. 1 немесе 2 дБ-тан артық жоғалтулар сигналдың ең жоғары деңгейін әлсіретіп, көтерілу және түсу уақытын ұзартады. Енгизу жоғалтуы төмен жүйеге, жалғаушылар мен өткізу жолдарының санын азайту арқылы немесе жүйе құрастыру үшін енгізу жоғалтуы төмен құрылғыларды таңдау арқылы қол жеткізуге болады. Жоғары жиіліктерде қуаттың құны жоғары болғандықтан, электромеханикалық коммутаторлар беріліс жолындағы жоғалтуды ең төмен деңгейде ұстайды.
Қайтару шығыны
Қайтару шығыны тізбектер арасындағы кедергі сәйкессіздігінен туындайды. Микротолқын жиіліктерінде материалдың қасиеттері де, желі элементінің өлшемдері де таратылған эффектінің нәтижесінде туындайтын кедергі сәйкестігін немесе сәйкессіздікті анықтауда маңызды рөл атқарады. Тамаша қайтару шығынына ие коммутаторлар коммутатор және бүкіл желі арқылы қуаттың оңтайлы берілуін қамтамасыз етеді.
Қайталану мүмкіндігі
Кіріспе жоғалтуының жоғары қайталануы өлшеу жолындағы кездейсоқ қателердің көздерін азайтады, осылайша өлшеудің дәлдігі артады. Қосқыштың қайталануы мен сенімділігі өлшеу нәтижелерінің дәлдігіне кепілдік береді және калибрлеу жиілігін азайту және сынақ жүйесінің жұмыс уақытын ұзарту арқылы меншік құнына келетін шығындарды төмендетуге мүмкіндік береді.
Оқшаулау
Оқшаулау – қызығушылық тудыратын портта анықталған қажетсіз сигналдың әлсіреу деңгейі. Оқшаулау жоғары жиіліктерде маңыздырақ болады. Жоғары оқшаулау басқа арналардан келетін сигналдардың ықпалын азайтады, өлшенген сигналдың сақталуын қамтамасыз етеді және жүйе өлшеулерінің қателіктерін төмендетеді. Мысалы, радиожиіліктік коммутатор матрицасы спектрлік анализаторға –70 дБм деңгейінде өлшеу үшін сигналды бағыттауы және бір уақытта +20 дБм деңгейінде басқа сигналды бағыттауы қажет болуы мүмкін. Мұндай жағдайда 90 дБ немесе одан жоғары оқшаулауға ие коммутаторлар төмен қуатты сигналдың өлшеу нәтижелерінің дұрыстығын сақтайды.
Қосу жылдамдығы
Қосқыш жылдамдығы – қосқыш портының (жебесінің) күйін "ҚОСЫЛҒАН" күйінен "ӨШІРІЛГЕН" күйіне немесе "ӨШІРІЛГЕН" күйінен "ҚОСЫЛҒАН" күйіне өзгертуге қажетті уақыт.
Есепке алу уақыты
Қосылу уақыты радиожиілік сигналдың орналасқан/соңғы мәнінің 90% деңгейін ғана көрсететіндіктен, тұрақтандыру уақыты әдетте қатты күйдегі қосқыштардың жұмысында баса көрсетіледі, мұнда дәлдік пен нақтылыққа қатысты талаптар жоғары болады. Тұрақтандыру уақыты соңғы мәнге жақын деңгейде өлшенеді. Тұрақтандыру уақытының соңғы мәнге қатысты жиі қолданылатын шегі 0,01 дБ (соңғы мәннің 99,77%) және 0,05 дБ (соңғы мәннің 98,86%) құрайды. Бұл сипаттама GaAs FET қосқыштары үшін кеңінен қолданылады, себебі оларда GaAs бетінде электрондардың тұтқындалуынан туындаған қақпалық кешігу әсері болады.
Қуатты басқару
Қуатты басқару – коммутатордың қуатты қабылдау мүмкіндігін анықтайды және бұл конструкция мен қолданылған материалдарға тікелей байланысты. Коммутаторлар үшін әртүрлі қуатты қабылдау көрсеткіштері бар, мысалы, ыстық коммутация, суық коммутация, орташа қуат және жоғары қуат. Ыстық коммутация коммутация кезінде коммутатор порттарында радиожиілік/микротолқын қуаты болғанда жүзеге асады. Суық коммутация сигнал қуаты коммутациядан бұрын тоқтатылғанда пайда болады. Суық коммутация контактіге түсетін күшті азайтып, қызмет мерзімін ұзартады.
Аяқтау
50 Омдық жүктеме тоқтату көптеген қолданбаларда маңызды, себебі әрбір ашық, пайдаланылмаған беріліс желісі резонансқа түсу мүмкіндігіне ие. Бұл 26 ГГц немесе одан жоғары жиіліктерде жұмыс істейтін жүйені жобалау кезінде маңызды, онда қосқыштың оқшаулануы едәуір төмендейді. Егер қосқыш белсенді құрылғыға қосылса, тоқтатылмаған жолдың кері шағылысқан қуаты көзіне зақым келтіруі мүмкін. Электромеханикалық қосқыштар тоқтатылған немесе тоқтатылмаған деп жіктеледі. Тоқтатылған қосқыштар: таңдалған жол жабылғанда, қалған барлық жолдар 50 Омдық жүктемемен тоқтатылады және барлық соленоидтарға ток берілуі тоқтатылады. Тоқтатылмаған қосқыштар қуатты кері шағылыстырады. Қатты күйдегі қосқыштар сіңіретін немесе шағылыстыратын типтерге бөлінеді. Сіңіретін қосқыштар әрбір шығыс портында 50 Омдық жүктемеге ие, бұл ОН және ӨШ күйлерінде төмен VSWR қамтамасыз етеді. Шағылыстыратын қосқыштар диод кері полярленгенде радиожиілік қуатын өткізеді, ал тіке полярленгенде радиожиілік қуатын шағылыстырады.
Видеоның шығып кетуі
Видео шығуы дегеніміз, RF сигналы болмаған кезде коммутатордың RF порттарында пайда болатын қате сигналдарды білдіреді. Бұл сигналдар коммутатор драйвері тудыратын толқын формаларынан, әсіресе PIN диодтарын жоғары жылдамдықпен қосу үшін қажетті алдыңғы жиектегі кернеу секірісінен туындайды. Видео шығуының амплитудасы коммутатордың және коммутатор драйверінің конструкциясына байланысты.
Жұмыс істеу мерзімі
Ұзақ қызмет ету мерзімі цикл сайынғы шығындарды төмендетіп, бюджеттік шектеулерді жеңілдетеді, бұл өндірушілердің бәсекеге қабілеттілігін арттыруға мүмкіндік береді.