【導(dǎo)讀】微波開(kāi)關(guān)矩陣常用于儀器的擴(kuò)展應(yīng)用，比如用一臺(tái)儀器測(cè)量N個(gè)DUT或者具有N個(gè)端口的DUT。如果開(kāi)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(cè)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(cè)試效率。
在本文中，討論了針對(duì)一個(gè)1×16開(kāi)關(guān)矩陣的幅度和相位平衡的測(cè)試方法和結(jié)果。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們可以對(duì)此類(lèi)開(kāi)關(guān)矩陣的幅度和相位平衡特性有直觀的了解。
被測(cè)開(kāi)關(guān)矩陣描述
DUT是一個(gè)1×16開(kāi)關(guān)矩陣，由一個(gè)SPDT和兩個(gè)SP8T組成（圖1）。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中將開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)自身的平衡，以及兩條跳線的平衡特性。
1×16開(kāi)關(guān)矩陣電原理圖
測(cè)試方法及結(jié)果
測(cè)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(cè)試其余15個(gè)通路的損耗和相位。
測(cè)試過(guò)程應(yīng)注意以下事項(xiàng)：
1) 采用相位vs彎曲特性好的測(cè)試電纜，本項(xiàng)測(cè)試采用了BXT的TC18型不銹鋼鎧裝測(cè)試電纜組件。
2) 在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，應(yīng)盡量保持測(cè)試電纜的靜止。
3) 連接測(cè)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(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差。
測(cè)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(kāi)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(cè)結(jié)果表明這個(gè)開(kāi)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)。
圖2a) 通路1對(duì)2的相位不平衡度
圖2b) 通路1對(duì)3的相位不平衡度
圖2c) 通路1對(duì)4的相位不平衡度
圖2d) 通路1對(duì)5的相位不平衡度
圖2e) 通路1對(duì)6的相位不平衡度
圖2f) 通路1對(duì)7的相位不平衡度
圖2g) 通路1對(duì)8的相位不平衡度
圖2h) 通路1對(duì)9的相位不平衡度
圖2i) 通路1對(duì)10的相位不平衡度
圖2j) 通路1對(duì)11的相位不平衡度
圖2k) 通路1對(duì)12的相位不平衡度
圖2l) 通路1對(duì)13的相位不平衡度
圖2m) 通路1對(duì)14的相位不平衡度
圖2n) 通路1對(duì)15的相位不平衡度
圖2o) 通路1對(duì)16的相位不平衡度
圖2. 1×16開(kāi)關(guān)矩陣的實(shí)測(cè)通路不平衡度
結(jié)論
圖2的測(cè)試結(jié)果說(shuō)明開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)自身所產(chǎn)生的。
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