高频继电器RF在频率与时域的测试方法

     以下我们来介绍下在测试任何响应频率超过100MHz的组件时，一个良好的网络分析器和实际的测试操作都是非常重要的。这一点在时域测试中也一样。在时域内，当测量上升时间的特性时，要非常注意上升时间的过饱和和欠饱和，以确保测量方法的可靠性，因为这些可以对实际测试系统的组件功能产生影响，所以必须仔细确定这些现象是器件本身的特性，还是与使用的夹具有关。

检测重点

为了能更好的了解继电器的特性，我们将工装夹具设计为卡板模式。所有继电器的测试夹具都通过使用SMA连接器与网络分析仪进行通信，以下是测试板卡的构成：
-终端开路的50欧姆导体校验适配器
-终端短路的50欧姆导体校验适配器
- 50欧姆接入电阻的50欧姆导体校验适配器
- 50欧姆通路电阻的校验适配器

插入损耗
如之前解释的一样插入损耗是由继电器而产生的功率损耗，在RF 应用中它是一种测量原件(如干簧继电器)造成的损耗简单而重要的测量方法，减低这种损耗非常关键。
首先，可以明显地看到插入损耗在7GHz前表现都是十分良好的，如图所示：

插入损耗曲线图一直都非常平坦，但在7GHz时会突然加大。这里提到的信号无论是数字的还是模拟的，都能非常顺利通过CRF 陶瓷继电器。当使用半导体作为切换原件时有时会产生模块间的干扰，从而导致频率响应失真。但对于一个无源原件如干簧继电器而言它就不存模块间干扰的问题，所以在7GHz之前它的插入耗损也非常平稳。这样稳定的插入损耗容许用户转换，传输或处理多种不同的频率或不同脉冲宽度信号，这样就避免了要使用不同开关去处理不同的信号。

伴随着信号频率的越来越高曾有人质疑干簧继电器因为使用镍/铁合金作为中心传导体所以性能表现可能不佳主要原因是因为怀疑它的肌肤效应，因为镍和铁都是导磁体有很高的导磁率μ。参考一下图的情况：

干簧开关的簧片已被一条纯铜线所代替比较图#19和#20两图的区别非常小或几乎一致。当然在传输大功率信号时还是有些细微差别的。但我们的许多应用的情况下信号功率都是非常低的因此我们在7GHz之前所存在的差异是可以忽略不计的。

VSWR
VSWR表示了高频传输线路上的驻波传输效应在传输线路上，驻波通常表现为部分能量被反射回源头，接着又再次由源头反射回来，这种来回的反射就形成了驻波。这些驻波妨碍了源信号的传送，因为驻波在不断地吸收功率。下图展示：

干簧继电器的VSWR情况。这个参数对于高频模拟信号的波形分析十分重要对于其他信号插入损耗则更为重要。
绝缘
绝缘是指一个原件在电路中隔绝其他信号进一步传输的能力。对于一个干簧继电器来说绝缘是指当它在打开状态时阻止信号传输的能力。我们都认为一个开关在打开状态下是无任何信号通过的然而在射频领域中事实并非如此因为当频率足够高时簧片间的电容会造成漏电路径。在下图中：

可以看到绝缘在低频时约为-50dB，而在3GHz下跌到-15dB，而在7GHz时保持在-10dB的水平上。这种绝缘特性是由簧片间空隙距离决定的。要增加这个间隙是非常困难的，因为这就要求使用更大的玻璃管从而产品的尺寸。而且，空隙增大会令开关敏感度降低从而需要更大的线圈功率。如果在某些应用中绝缘是很重要的参数，同时使用多个干簧继电器将会有所帮助比如使用’T’型结构或半’T’型结构会帮助获得更高的绝缘。
回波损耗
回波损耗也属于RF参数但不如插入损耗或绝缘的运用频繁。它测量的是RF信号反射回信号源的功率。在下图：

可以看到，这回波损耗在低频时只有35dB在6.5GHz时大约为10dB。这里dB值越高，被反射的信号百分比则越低。
特性阻抗
为了获取尽可能多的继电器特性抗阻信息需要对信号经过继电器的多个点进行测量。由于属于空间测量实际上继电器各点的实际抗阻值都可以被测量到。以下几个测量点在下图中已经有所显示：

1 - 继电器输入端短路
2 - 打开状态路经只到触点的中心
3 – 闭合状态路经只到继电器的终点
4 – 闭合状态并且继电器被短路
5 – 闭合状态特性阻抗为50欧姆
通过将继电器这5条轨迹线添加到原始图表中，就可以从继电器的各个节点上看到一副完整的特性抯抗图，这对于特性抗阻稍微低于50欧姆的继电器或原件来说十分有价值。如上图显示，该继电器抗阻微高于50欧姆，轨迹线略高表示一个轻微感性通道的存在该通道可允许信号通过该继电器，在该继电器的末部补偿少量电容可微调抯抗到需要的水平，这会改善继电器在该电路上的性能，并提升它在高频时的表现。

Smith图表
如果您需要观察不同的RF频率或者一个特定频率，Smith图表可以呈现在一定频率范围内的特性抗阻的变化情况。Smith图会以50KHz为单位一直描绘到4GHz的频率反应情况。图#25中绘制出的点是以纯实部50欧姆为圆心分布的。为了更清楚理解Smith图表，由右边起点延伸过来的圆实际上就是50欧姆的阻抗圆，圆的水平中心线是实轴，位于这条中线之上呈现感性，而位于中线之下则呈现为容性。如图所示，CRF继电器的测量结果都位于50欧姆附近。
最后可以看到CRF干簧继电器在切换和传输7GHz以内的RF信号时表现非常优越。我们目前正在努力改善并使其达到10GHz以上，我们也正尝试不断开发新的RF继电器。由于对处理速度的要求越来越高，对于这些高频电路上的原件的要求也不断增加，我们也必须不断改进现有的干簧继电器。