了解機電開關(guān)的工作壽命和可重復性及其對總體擁有成本的影響(08-100)
圖7 碎屑被推開
避免微粒(碎屑)聚集的設計
已經(jīng)有充分的證明顯示當外來微粒進入觸點時,開關(guān)孔洞中的碎屑可能導致ad-hoc失敗或開關(guān)可重復性問題。通常,微粒有兩個常見來源:
·制造過程中的污染;
·材料磨損。
通過在組裝之前對射頻微波元器件進行徹底清潔(例如通過超聲波),可以減少制造過程中的污染碎屑。
在搭接片觸點的運動過程中,當兩個表面接觸時會因為磨損而產(chǎn)生微粒。微粒的數(shù)量取決于摩擦力的大小和接觸材料的傾斜度。因此,在設計階段應認真考慮搭接片觸點的接觸面積、采用的材料和電鍍輪廓。
安捷倫的導桿設計是一個非常好的例子。它使用兩個細推桿驅(qū)動每個接觸搭接片,從根本上防止了任何旋轉(zhuǎn)或滑動的出現(xiàn)。與傳統(tǒng)設計相比,它取消了額外的中心桿,并且兩個推桿的表面積較小,進一步減少了可能的微粒聚集。
可重復性對測量不確定度的影響
圖8 包括多端口測試儀的PNA網(wǎng)絡分析儀
開關(guān)的可重復性對測試設置的測量不確定度有直接影響。圖8顯示與測試多個器件的多端口測試儀相連的PNA。本例中,可以使用任意端口同時對總共3個2端口器件進行測試。由于這些誤差是隨機誤差而不是系統(tǒng)誤差,所以計算總體測量不確定度的正確方式是使用平方和的平方根(RSS)。在此介紹兩種情況:
情況1
PNA可重復性 = 0.01 dB,EM開關(guān)可重復性 = 0.03 dB
總體測量不確定度= = 0.044 dB
情況2
PNA可重復性 = 0.01 dB,EM開關(guān)可重復性 = 0.1 dB
總體測量不確定度= = 0.142 dB
EM開關(guān)的可重復性對系統(tǒng)的總體測量不確定度有重大影響,從而影響進行的所有測量的精度。Agilent EM開關(guān)使用擦拭作用設計去除微粒聚集,以保持0.03dB的可重復性技術(shù)指標。這一設計具有十分重要的意義,因為可重復性對系統(tǒng)的總體測量不確定度有重大影響,而且不確定度越低,測試成本就越低。
結(jié)語
選購EM開關(guān)時,工作壽命和開關(guān)可重復性是兩個最重要的標準。工作壽命主要取決于搭接片觸點機制、接觸電阻以及所有主要射頻元器件所采用的材料和電鍍工藝,所有這些因素都應在設計階段認真考慮??紤]到這些因素而設計的開關(guān)可以明確規(guī)定可重復性技術(shù)指標。
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