Ein Beispiel aus der Praxis - Schalter Matrix für Telekommunikationstests

Mini-Circuits hat die Halbleiterschalter durch innovative Entwicklungen verbessert, um die Isolation über große Bandbreiten hinweg deutlich zu verbessern und so einige der Nachteile zu umgehen, die mit geringer  Isolation verbunden sind.

Mini-Circuits bietet heute eine Vielzahl kostengünstiger, USB-gesteuerter Halbleiterschalter mit Frequenzen von DC bis 8 GHz und einer Isolation von 50 bis 110 dB. Diese Modelle verbinden die Vorteile einer langen Lebensdauer und hoher Schaltgeschwindigkeiten, die in Mikrosekunden (sogar Nanosekunden) Bereich liegt, anstatt bei Millisekunden. Ihre kompakte Bauform mit niedrigem Querschnitt trägt auch dazu bei, die Gesamtgröße des Systems zu reduzieren. Tabelle 1 zeigt die Leistung einiger unserer Solid-State-Switch-Modelle.

 


*Specified without communication delays. Switching time spec represents the time that the RF signal paths are interrupted during switching.

 

HF- und Mikrowellenschalter, die in realen Testanwendungen verwendet werden, werden häufig zusammen in einer Schaltmatrix konfiguriert, um den Signalverkehr zu lenken und zu automatisieren. Da alle Testsignale die Schaltmatrix durchlaufen, wirkt sich ihre Präzision und Spezifikation direkt auf die Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Effizienz der Messungen aus. Bei der Erstellung eines bestimmten Testaufbaus und –ablaufs müssen sich die Testingenieure darauf konzentrieren, ihre Prüflinge so effizient wie möglich zu testen. Das Hauptanliegen ist, mit der verwendeten Testlösung das richtige Signal mit dem erforderlichen Leistungspegel an den Prüfling liefert und dass die Isolation zwischen den Testports die Messintegrität aufrechterhält.
Das Bestimmen des Routings und der Leistung für komplexe, anwendungsspezifische Testsysteme kann sehr kostspielig und zeitaufwändig werden. Darüber hinaus sind die Systemanforderungen für eine bestimmte Anwendung in der Regel einzigartig, d.h. es gibt keine standardisierte und wiederholt einsetzbare Lösung. Um Kunden bei dieser Aufgabe zu unterstützen, bietet Mini-Circuits eine breite Palette modularer und vollständig kundenspezifischer integrierter Lösungen, einschließlich Schalter-Matrizen höherer Ordnung für das Signal-Routing. Ob diese Systeme in einem bestimmten System eine mechanische oder Halbleiterschalterlösung  enthalten, hängt von Ihren spezifischen Systemanforderungen ab und kann optimaler Weise auch zu hybriden Konfigurationen führen.

 

Betrachten wir ein reales Beispiel für die Unterstützung von Telekommunikationstestsvon 600 MHz bis 6 GHz. Abbildung 2 zeigt eine 8 x 24-Schaltermatrix-Unterbaugruppe. Diese Baugruppe war Teil eines größeren 24 x 48-Systems mit zusätzlicher Signalkonditionierung. In diesem Fall musste die Schaltmatrix einen maximalen Pfadverlust von 12 dB und eine Isolation von 120 dB zwischen den Testports gewährleisten. Ziel war es, die Anforderung von weniger als 30 Millisekunden für die Testzeit eines Prüflings zu erfüllen.
Um diese Forderungen zu erfüllen, verwendete das System eine Kombination aus mechanischen und Halbleiterschaltern. Auf der 8-Port-Seite werden mechanische SP4T-Schalter (MSP4TA-18 +) eingesetzt, die eine Dämpfung von 0,2 dB und eine Isolation von 90 dB ermöglichen. Die Schaltgeschwindigkeit des MSP4TA von 20 Millisekunden entspricht der in dieser Phase des Signalroutingplans erforderlichen Gesamttestzeit.
Abbildung 2 zeigt das ausgeklügelte Kombinationsnetzwerk jenseits der SP4T-Schalter. Um diese Signalverteilung zu ermöglichen und dennoch die Testzeitanforderungen zu erfüllen, wurden die SPI-gesteuerten SP10T-Halbleiterschalter (SPI-SP10T-63) eingesetzt. Mit der Schaltgeschwindigkeit dieses Modells von nur 6 Mikrosekunden können alle Halbleiterschaltwege in kürzerer Zeit aufgebaut werden, als die mechanischen Schalter einen einzelnen Zyklus ausführen. Der SPI-SP10T-63 bietet außerdem eine Isolation von 80 dB und eine Belastbarkeit von +27 dBm und erfüllt die damit Anforderungen für diese Anwendung. Die Konfiguration in diesem Beispiel nutzt die Vorteile beider Schalttypen und ermöglicht die Durchführung einer Vielzahl von Tests.

 

Während die Industrie daran arbeitet, eine wachsende Anzahl und Vielfalt von drahtlosen Geräten zu entwickeln, wird der Bedarf an schnellen, effizienten und kostengünstigen Lösungen für HF-Tests weiter zunehmen. Vor diesem Hintergrund wurde in diesem Artikel ein Überblick über die Merkmale und Vorteile der verschiedenen Schalter-Typen gegeben, die für die Signalverteilung und -umschaltung in HF-Testsystemen verwendet werden. Die Halbleiterschalter von Mini-Circuits verbinden  die Vorteile eines schnellen Schaltens mit einer langen Lebensdauer und einer sehr hohen Isolation.


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