RF přepínací matice - RF switch matrix
tento článek potřebuje další citace pro ověření.Březen 2013) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) ( |
An RF přepínací matice je systém samostatných elektronických součástek, které jsou integrovány do směrování rádiová frekvence (RF) signály mezi více vstupy a více výstupy. Populární aplikace vyžadující RF matice jsou pozemní systémy, testovací zařízení a komunikační systémy.
VF matice se používá ve zkušebních systémech, a to jak při ověřování návrhu, tak při výrobě, k směrování vysokofrekvenčních signálů mezi testované zařízení (DUT) a zkušební a měřicí zařízení. Kromě směrování signálu může RF / mikrovlnná přepínací matice obsahovat také komponenty pro úpravu signálu, včetně pasivních zařízení pro úpravu signálu, jako jsou atenuátory, filtry a směrové vazební členy, stejně jako aktivní úprava signálu, jako jsou zesilovače a frekvenční měniče. Vzhledem k tomu, že se požadavky na směrování a úpravu signálu testovacího systému liší od návrhu k návrhu, jsou RF / mikrovlnné přepínací matice obvykle navrženy technikem testovacího systému nebo najatým dodavatelem pro každý nový testovací systém.[pochybný ]
Switch Matrix je tvořen RF přepínače a kondicionéry signálu které jsou namontovány společně v mechanické infrastruktuře nebo krytu. Kabely pak propojují spínače a kondicionéry signálu. Přepínací matice poté využívá budicí obvod a zdroj napájení napájet a řídit spínače a kondicionéry signálu. Přepínací matice používá konektory nebo zařízení k směrování signálních cest ze zdroje a měřicího zařízení na DUT. Přepínací matice je obvykle umístěna blízko DUT, aby se zkrátily signální cesty, čímž se sníží vložná ztráta a degradace signálu.
Výhody matice
Účelem matice spínače je přesunout směrování a úpravu signálu do jednoho centrálního místa v testovacím systému, ve srovnání s tím, že je vše distribuováno na různých místech testovacího systému. Přesunutí směrování a úpravy signálu do jednoho místa v testovacím systému má následující výhody:
- Kalibrační rovina mezi DUT a zkušebním zařízením se zmenšuje a centralizuje, což usnadňuje charakterizaci.
- Přepínače a kondicionéry signálu mají podobné požadavky na napájení, montáž a ovladač, takže jejich přesun na jedno místo znamená, že k jejich napájení a ovládání je potřeba pouze jeden napájecí zdroj a obvod ovladače.
- Krátké signální cesty snižují ztrátu vložení a zvyšují integritu signálu.
- Jsou možné signální cesty s přesnou délkou, čímž se řídí problémy s fázemi.
- Zjednodušuje servis a podporu.
Dělat to vs koupit to
Přepínací matice představují jedinečný problém pro návrháře testovacích systémů, protože se mění požadavky na úpravu signálu, kmitočtový rozsah, šířka pásma a výkonové aspekty z aplikace na aplikaci. Testovací a měřicí společnosti nemohou poskytnout řešení „univerzální pro všechny“. To ponechává návrhářům testovacího systému dvě možnosti pro jejich návrh matice přepínače: Insourcing nebo outsourcing.
Výhody zdrojů
- Proprietární obavy jsou velkým problémem zejména v letectví Obranný průmysl. Vytvoření interní matice přepínačů tento problém odstraní.
- Interní lidské zdroje mohou být méně nákladné.
- Společnost má kontrolu nad množstvím denních lidských hodin strávených vývojem.
- Buďte první, kdo vyvinul vznikající technologie do hotového výrobku může být velmi výnosné. Insourcing obchází čas strávený nakupováním u správného dodavatele.
- Postupné designy matice přepínačů mohou být vysoce využitelné z jednoho designu do druhého. Hardware a software ovladače přepínače, mechanické konstrukce, napájení atd. Lze všechny znovu použít v jiných provedeních s malými nebo žádnými úpravami.
Zadávat výhody
- Jediný způsob, jak získat zařízení, pokud společnosti chybí nebo nemohou ušetřit lidské zdroje.
- Systémoví integrátoři (dodavatelé) mají tendenci mít více zkušeností a odborných znalostí.
- Systémoví integrátoři mohou navrhovat v úzkých specifikacích a zvládnou složité návrhy.
- Systémoví integrátoři mohou poskytovat zaručenou práci a podporu produktu.
Směrování signálu
V maticích přepínačů se obvykle používají dva typy přepínačů: Koaxiální Elektromechanické spínače a Polovodičové spínače, také známý jako elektronické spínače. Koaxiální elektromechanické spínače lze dále rozdělit do dvou kategorií na základě jejich architektury, blokovací relé a neblokovací relé.
Polovodičové přepínače se dodávají ve třech typech: PIN dioda, FET a hybridní. Výhody polovodičových spínačů oproti EM spínačům jsou:
- Mají mnohem vyšší rychlost přepínání (alespoň 10 000krát rychlejší)
- Mají téměř nekonečný život
- Jsou velmi stabilní a opakovatelné
Na druhou stranu, protože polovodičové přepínače mají nelineární části ve svém frekvenčním rozsahu, je jejich šířka pásma omezená.
Elektromechanický spínač (EM) poskytuje lepší:
- ztráta vložení
- VSWR
- ovládání výkonu
- specifikace izolace.
Z těchto důvodů se EM spínače používají mnohem častěji v konstrukcích matic spínačů.
Ukázkové aplikace
Custom Switch Matrices se hojně používají v testovacích systémech v odvětvích bezdrátové a letecké obrany pro ověřování designu a pro výrobní testy. Mají širokou škálu složitosti, od jednoduché po složitou.
- Příkladem jednoduché aplikace s přepínací maticí by byla konfigurace MUX 1:16, která směruje 12 kanálů satelitní televize do jediného spektrální analyzátor vstup, který provádí kontroly integrity signálu na satelitních kanálech. Taková konstrukce by vyžadovala 5 jednopólových 4kolíkových koaxiálních EM přepínačů a také nezbytné propojení koaxiální kabel pro směrování signálu, spolu s mechanickou infrastrukturou, napájením a obvodem ovladače spínače pro montáž, napájení a provoz spínačů.
- Příkladem složitější matice přepínačů je aplikace, která měří chvění na více vysokorychlostních sériových datových sběrnicích. Nejprve spínací matice přijímá signály datové sběrnice, poté zajišťuje správné přepínání a úpravu signálu pro signály před jejich přiváděním do testovacích a měřicích přístrojů. Tato vlastní matice přepínačů by využívala 14 EM přepínačů a řadu různých kondicionérů signálu, včetně: rozdělovačů energie, zesilovačů, mixérů, filtrů a útlumů.
RF přepínací matice se také hojně používají na trhu televizního vysílání pro příjem a opětovné vysílání televizních kanálů. Typicky a hlavní stanice kabelové televize bude obsahovat matici, která umožní směrování několika antén, které jsou zarovnány k různým satelitům, do banky přijímačů. RF Switch Matrix umožňuje provádět změny kanálu na dálku, bez jakýchkoli přerušení.
Designové výzvy
Při navrhování vlastní vysokofrekvenční / mikrovlnné přepínací matice od začátku do konce existuje šest hlavních výzev:
- Mechanické provedení: design elektricky stíněného krytu nebo krabice, montážní konzoly pro vnitřní součástky, s rozložením součásti a kabeláže.
- RF / mikrovlnný design: návrh a plán testování směrování a úpravy signálu. Pro správnou charakteristiku signálních cest bude nutné vytvořit plán kalibrace pro přepínací matici.
- Napájecí a ovládací hardware: Bude třeba navrhnout a vyvinout obvody napájecího zdroje a ovladače spínače.
- Ovládání softwaru: Bude nutné vyvinout softwarový ovladač, který poskytne rozhraní mezi ovládacím hardwarem a programem testovacího systému.
- Dokumentace: Celý design matice přepínače je třeba zdokumentovat, aby byla podporována údržba a možné budoucí využití designu.
- Plán údržby: Je třeba vypracovat servisní plán, který zajistí, že životnost matice spínače vydrží tak dlouho, jako životnost testovacího systému.
Výrobci zkušebních zařízení nabízejí přístroje, které poskytují a zdroj napájení, obvody řidiče a softwarové ovladače což v podstatě šetří čas a náklady návrháře testovacího systému tím, že eliminuje dvě ze šesti výzev návrhu přepínačové matice: návrh napájecího a řídicího hardwaru a vývoj softwarového ovladače.
Mnoho společností představilo nové koncepty produktů, které pomáhají při návrhu přizpůsobené matice přepínače. Tyto nové produkty nabízejí návrhářům testovacích systémů a zdroj napájení, obvody řidiče a softwarové ovladače vše zabalené do sálového počítače. Mainframe poskytuje flexibilní upevnění pro spínače a další komponenty, stejně jako prázdné přední a zadní panely, které lze snadno upravit tak, aby vyhovovaly potřebám designu. Tyto nové produkty eliminují 3 ze 6 designových výzev: mechanický design, design hardwaru a ovládání a vývoj softwarových ovladačů
Reference
- Microwaves101: Microwave Encyclopedia
- O RF přepínačích - Herley General Microwave
externí odkazy
- Informace o zapnutí mikrovlnného testovacího systému pro VXI Technologies
- Aplikační poznámka vysvětlující rozdíl mezi „blokujícími“ a „neblokujícími“ maticovými přepínači od JFW
- Poznámky k aplikaci chápou, jak RF přepínač funguje od společnosti Charter Engineering
- Poznámka k aplikaci vysvětlující účinky životnosti a opakovatelnosti spínačů v matici spínačů od společnosti Agilent Technologies
- Poznámka k aplikaci pojednávající o různé škále matice spínačů, která je vyžadována při RF a mikrovlnném testování od společnosti Agilent Technologies
- Automatizujte bezdrátové testování pomocí přepínače RF Matrix Quintech Electronics & Communications
- Bezdrátové testování pomocí přepínače RF Matrix
- Maticové přepínače RF v satelitní komunikaci