微波開關矩陣的幅度和相位匹配特性及測量
發布時間：2016-10-10 責任編輯：wenwei
【導讀】微波開關矩陣常用於儀器的擴展應用，比如用一台儀器測量N個DUT或者具有N個端口的DUT。如果開關矩陣各個通路的幅度和相位平衡都做得很好，足夠滿足DUT的測試要求，就可以省略校準和修正的麻煩，這樣可以大大提高測試效率。
在本文中，討論了針對一個1×16開關矩陣的幅度和相位平衡的測試方法和結果。通過這個實驗，我們可以對此類開關矩陣的幅度和相位平衡特性有直觀的了解。
被測開關矩陣描述
DUT是一個1×16開關矩陣，由一個SPDT和兩個SP8T組成（圖1）。womenzaishejizhongjiangkaiguanzhijieluchujixiangmianban，zheyangkeyizuidaxiandudibaozhengxitongzhibiao，tongshiyenengjiangdichengben，zheyeshishejikaiguanjuzhendeyibanxingfangfa。
在這個電路中，影響各通路之間幅度和相位平衡的因素包括SPDT和SP8T開關自身的平衡，以及兩條跳線的平衡特性。
1×16開關矩陣電原理圖
測試方法及結果
測試由矢量網絡分析儀（Agilent E5071B）完成。以C1至J2-1端作為參考通路進行校準，然後分別測試其餘15個通路的損耗和相位。
測試過程應注意以下事項：
1) 采用相位vs彎曲特性好的測試電纜，本項測試采用了BXT的TC18型不鏽鋼鎧裝測試電纜組件。
2) 在整個測試過程中，應盡量保持測試電纜的靜止。
3) 連接測試電纜時，必須采用標準的力矩扳手緊固，不正確的連接力矩會對測試結果產生很大的誤差。
測試結果如圖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個結果，從中選出差值最大的曲線作為整個開關矩陣的幅度不平衡及相位不平衡度的實際水平。
實測結果表明這個開關矩陣的幅度不平衡度在±0.05dB以內，相位不平衡度則在±0.5º以內。
圖2a) 通路1對2的相位不平衡度
圖2b) 通路1對3的相位不平衡度
圖2c) 通路1對4的相位不平衡度
圖2d) 通路1對5的相位不平衡度
圖2e) 通路1對6的相位不平衡度
圖2f) 通路1對7的相位不平衡度
圖2g) 通路1對8的相位不平衡度
圖2h) 通路1對9的相位不平衡度
圖2i) 通路1對10的相位不平衡度
圖2j) 通路1對11的相位不平衡度
圖2k) 通路1對12的相位不平衡度
圖2l) 通路1對13的相位不平衡度
圖2m) 通路1對14的相位不平衡度
圖2n) 通路1對15的相位不平衡度
圖2o) 通路1對16的相位不平衡度
圖2. 1×16開關矩陣的實測通路不平衡度
結論
圖2的測試結果說明開關矩陣的幅度不平衡度比較容易做好；而要實現良好的相位不平衡度，難度則要大得多。
此外，我們還發現除了連接電纜以外，開關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，應該是由開關自身所產生的。
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