認(rèn)識(shí)一下NI SWITCH模塊的組成和特點(diǎn)

許多自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用都需要通過(guò)部署一個(gè)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)儀器儀表和DUT之間的信號(hào)路由。而開關(guān)不僅可用于路由信號(hào)，也是增加昂貴儀器儀表的通道數(shù)以及提高測(cè)量靈活性和可重復(fù)性的一種低成本方法。

將開關(guān)添加至自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，通常有三個(gè)選擇：

（1）自行設(shè)計(jì)和搭建自定義開關(guān)網(wǎng)絡(luò)；

（2）使用通過(guò)GPIB或以太網(wǎng)控制的獨(dú)立式（“臺(tái)式”）開關(guān)盒；

（3）結(jié)合數(shù)字萬(wàn)用表(DMM)等一種或多種儀器使用模塊化平臺(tái)。

接下來(lái)小編將帶著大家認(rèn)識(shí)一下NI SWITCH模塊的組成和特點(diǎn)

一、Switch模塊的繼電器類型和特點(diǎn)

1. 電樞式繼電器

負(fù)載電流/電壓(Carry Current/Voltage)小，切換電流(Switching Current/Voltage)大;

切換速度慢，幾十~百十次/秒；

壽命有限，105~108次開合

2. 干簧管繼電器

負(fù)載電流/電壓(Carry Current/Voltage)小，負(fù)載切換電流(Switching Current/Voltage)較大;

切換速度較快，幾百~上千次/秒；

壽命較長(zhǎng)，106~109次開合；

通道密度高

3. 固態(tài)繼電器

負(fù)載切換電流(Switching Current/Voltage)(幾mA) ,負(fù)載電流/電壓(Carry Current/Voltage)(幾V)都很小

切換速度最快，無(wú)切換噪聲；

壽命長(zhǎng)，107次開合；

通道密度高

4. 場(chǎng)效應(yīng)管

負(fù)載切換電流(Switching Current/Voltage)(幾mA) ,負(fù)載電流/電壓(Carry Current/Voltage)(幾V)都很小

切換速度最快，無(wú)切換噪聲；

壽命理論無(wú)限

二、Switch模塊的繼電器形式

繼電器按極數(shù)和投擲數(shù)分類。繼電器的極是每條通路的公共端。極可連接的每個(gè)位置稱為一個(gè)擲點(diǎn)。一個(gè)繼電器可以由 n 個(gè)極和 m 個(gè)投擲點(diǎn)組成。

1. 通用

單刀單擲Single -Pole Single -Throw (SPST)

單刀雙擲Single -Pole Double -Throw (SPDT)

2. 多路復(fù)用——多路輸入到單路輸出或單輸入到多路輸出

二進(jìn)制多路復(fù)用——僅允許一條信號(hào)路徑

矩陣開關(guān)——任何行可以連接任何列

3. 稀疏矩陣

任何行都可以連接到任何列

并非同時(shí)允許所有路徑

降低成本和復(fù)雜性

三、Switch模塊的多線制

1. 一線制

在1-Wire模式下，HI導(dǎo)線連接繼電器，LO連接公共連接。所有信號(hào)都以該公共連接為基準(zhǔn)。除 NI SCXI-1163R 之外的所有 NI 多路復(fù)用器均可在1-Wire模式下運(yùn)行。

2. 兩線制

在2-Wire模式下，正負(fù)極引線都連接到通道的端子上。

3. 四線制

4-Wire模式通常用于4線電阻測(cè)量。一個(gè)通道（兩條導(dǎo)線）用于電流激勵(lì)，另一個(gè)通道（兩條導(dǎo)線）用于測(cè)量電阻器上的壓降（感應(yīng)）。

四、RF Switch

本小節(jié)介紹的是RF Switch的重要指標(biāo)：

1. 特征阻抗(Characteristic Impedance)

反射系數(shù)Γ：即反射電壓和入射電壓之比，為標(biāo)量。Zin代表負(fù)載阻抗，Z0代表特性阻抗（輸入傳輸線阻抗）

從反射系數(shù)的公式中可以看到，當(dāng)負(fù)載阻抗和輸入阻抗相等時(shí)，反射系數(shù)最小為0；負(fù)載阻抗和輸入阻抗的差別越大，反射系數(shù)就越大，阻抗匹配就越差，當(dāng)負(fù)載為開路或者短路時(shí)，阻抗匹配最差，反射系數(shù)達(dá)到最大為±1（開路時(shí)，Γ=-1；短路時(shí)，Γ=+1）。因?yàn)樽杩箍梢允菑?fù)阻抗，那么反射系數(shù)也有可能是一個(gè)復(fù)數(shù)，實(shí)際上因?yàn)殡姼?a href="http://wenjunhu.com/tags/電容/" target="_blank">電容的存在，反射系數(shù)都是一個(gè)復(fù)數(shù)。

2. 回波損耗(Return Loss)

當(dāng)光纖信號(hào)進(jìn)入或離開某個(gè)光器件組件時(shí)（例如光纖連接器），不連續(xù)和阻抗不匹配將導(dǎo)致反射或回波，反射或返回的信號(hào)的功率損耗，即為回波損耗，Return Loss（簡(jiǎn)稱RL）。入射功率/反射功率, 為dB數(shù)值。其值在0dB到無(wú)窮大之間，回波損耗越大表示匹配效果越好?；夭〒p耗數(shù)值的絕對(duì)值越大，匹配越好；為0時(shí)全反射，匹配最差，無(wú)窮大表示完全匹配。

對(duì)回波損耗的影響因素

端面質(zhì)量和清潔度

光纖端面缺陷（劃痕，凹坑，裂縫）和顆粒污染等都會(huì)直接影響連接器的性能，從而導(dǎo)致不良的IL/RL。即使是5微米單模纖芯上的微小灰塵顆粒也可能最終阻塞光信號(hào)，從而導(dǎo)致信號(hào)損失。

光纖斷裂、插接不良

有些時(shí)候雖然光纖已斷裂但仍能夠引導(dǎo)光通過(guò)，這種情況下也將導(dǎo)致不良的IL或RL。會(huì)引發(fā)很大的插入損耗和很低的回波損耗，可能也會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)光纖端面無(wú)法精密對(duì)接而使光無(wú)法正常通過(guò)。

超過(guò)彎曲半徑

光纖可以彎曲，但彎曲的太厲害也會(huì)造成光損耗顯著增加，也可能會(huì)直接導(dǎo)致?lián)p壞。因此在需要盤繞光纖的情況下，建議是保持盡可能大的半徑。一般建議是不要超過(guò)外套直徑的10倍。

3.電壓駐波比(VSWR)

電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ration):波腹電壓/波節(jié)電壓 （也有ISWR，表示電流測(cè)量值）。當(dāng)全反射時(shí)，反射波等于入射波，這個(gè)時(shí)候形成的駐波叫做全駐波；當(dāng)反射波小于入射波的時(shí)候，稱為行駐波。我們把駐波幅值的最大值稱為波腹，把駐波幅值的最小值稱為波節(jié)，駐波比就是波腹和波節(jié)的比值。這一指標(biāo)衡量了通過(guò)不同特征阻抗電子系統(tǒng)的反射波功率。VSWR應(yīng)盡可能小。

4.插入損耗(InsertionLoss)

插入損耗（ Insertion Loss)：是指發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間，插入電纜或元件產(chǎn)生的信號(hào)損耗，通常指衰減(S21)。反映傳輸器件對(duì)能量的衰減程度。插入損耗以接收信號(hào)電平的對(duì)應(yīng)分貝（dB）來(lái)表示，理想情況：0dB，若有損耗，越小越好。

五、內(nèi)容總結(jié)

1.Switch模塊的繼電器類型和特點(diǎn)

2.Switch模塊的繼電器形式

3.Switch模塊的多線制

4.RF Switch的選型參考指標(biāo)

以上內(nèi)容就是本期NI SWITCH模塊的組成和特點(diǎn)的全部?jī)?nèi)容，下一章小編將會(huì)為大家?guī)?lái)Switch的使用方法。

審核編輯：劉清