RSM高性能射频开关矩阵的应用

1、概述

RSM高性能射频开关矩阵是基于高稳定性、高可靠性、高性能指标的射频开关研制而成，工作频率高达9GHz，可以广泛应用于矢量网络分析仪、手机终端综测仪的端口扩展，实现多端口器件的自动化测试，提高测试效率；实现多个工位共用一台仪器即"一机多用"，从而，提高测量仪器使用效率、降低生产成本，有着积极的意义。

典型应用：

· TD-LTE/TD智能天线（9 端口）测试
· 手机终端天线（6 端口）测试
· 基站多端口滤波器、双工器、多工器的测试
· 室分系统多端口耦合器、功分器的测试
· "一机多用"应用，如：手机射频指标测试、手机天线、WiFi天线、基站天线、通信电缆等领域。

1.1、缩略语

RSM      射频开关矩阵Rf Switch Matrix
RSM12     2x12射频开关矩阵Rf Switch Matrix 2x12
RSM10     2x10射频开关矩阵Rf Switch Matrix 2x10
RSM8      2x8射频开关矩阵Rf Switch Matrix 2z8
VNA      矢量网络分析仪Vector Network Analyzer
DUT      被测件Device Under Test

2、RSM高性能射频开关矩阵简介

上海创远仪器技术股份有限公司研制的RSM系列高性能射频开关矩阵，包括2x8、2x10、2x12等多种规格，实现全交叉连接，端口驻波小于1.2，端口隔离度高达85dB。

主要技术指标：

测量端口
端口阻抗	50
端口连接器	N-type, female SMA-type, female
输入最大功率	2 W
输出最大功率	1 W
最大控制电压	26V DC
电气参数
频率范围	DC to 9GHz
插损	0.6dB to 1.2dB
隔离度	75dB to 100dB，85dB Typ.
端口驻波	1.2 typ.
控制电压	24VDC
控制电流	85~125mA
开关寿命	0.1W功率时，1亿次； 1W功率时，1000万次。	注：开关寿命值是在定期保养情况下的极限值
匹配负载	内置匹配负载
工作环境
工作温度	-15℃to +45℃
储藏温度	-15℃to +45℃
系统供电	220 ± 22 V (AC), 50/60 Hz;70W
尺寸与重量
外形尺寸(W*H*D)mm	438*100*360
静重	7 kg
远程控制
USB接口	USB(Type B)-Female；用于开关切换控制。

3、多端口器件自动测试应用方案

RSM与二端口矢量网络分析仪配合，组成多端口射频微波器件S参数的自动测试系统，如：TD-LTE/TD 9端口智能天线的测试，6端口手机终端天线的测试，多端口滤波器、双工器、多工器、耦合器、功分器的测试。下面以LTE-TD/TD 9端口智能天线为例进行说明。

3.1、TD-LTE/TD 九端口智能天线自动测试系统

3.1.1、TD- LTE/TD 九端口智能天线简介

TD- LTE/TD天线采用的是多天线阵列、多波束的智能天线技术，典型的TD- LTE/TD智能天线有9个单元端口，一个校准端口，位于中间，8个天线单元端口，校准口的作用是用于校正智能天线阵在实际应用环境下的各接收（发射）通道到各列天线口面的相位差，8个天线单元端口分别连接到基站的收/发信机通道。

(一)、9端口单极化TD智能天线测试指标：

1)    端口驻波

S11、S22、S33、S44 、S55 、S66 、S77 、S88 、S00。

2)    相邻端口隔离度

S12、S23、S34、S45、S56、S67、S78。

3)    校准口到各天线单元端口的幅相一致性

Mag|S10|、| Mag|S20| 、M ag|S30| 、M ag|S40|、Mag|S50|、M ag|S60|、M ag|S70| 、M ag|S80|；Pha|S10| 、Pha|S20|、Pha|S30|、Pha|S40|、Pha|S50|、Pha|S60|、Pha|S70 |、Pha|S80|。

(二)、9端口双极化TD智能天线测试指标：

1)    端口驻波

S11、S22、S33、S44 、S55 、S66 、S77 、S88 、S00。

2)    同极化天线单元端口隔离度

S12、S13、S14、S23、S24、S34；S56、S57、S58、S67、S68、S78。

3)    异极化天线单元端口隔离度

同列：S15、S26、S37、S48；S16、S17。

异列：S18、S25、S27、S28、S35、S36、S38、S45、S46、S47。

4)    校准口到各天线单元端口的幅相一致性

Mag|S10|、| Mag|S20| 、M ag|S30| 、M ag|S40|、Mag|S50|、M ag|S60|、M ag|S70| 、M ag|S80|；Pha|S10| 、Pha|S20|、Pha|S30|、Pha|S40|、Pha|S50|、Pha|S60|、Pha|S70 |、Pha|S80|。。

通过以上分析可以看出，用两端口矢量网络分析仪测量9端口的TD天线的S参数，需要28~49步才能完成，工作量相当大，操作繁琐耗时，容易出现误操作，测试准确性难以保证，如果选用九端口以上网络分析仪，仪器昂贵，生产成本难将接受，RSM+两端口矢量网络分析仪的自动测试解决方案，是解决多端口TD智能天线测试的最佳解决方案。

3.1.2、9端口TD智能天线自动测试系统

由上图所示，9端口TD天线测试时，只需要一次将智能天线的9个端口用射频电缆连接到RSM的对应端口上即可，由主控计算机控制VNA（矢量网络分析仪）和RSM（射频开关矩阵）自动完成天线S参数指标的测试。

系统特点：

1)、  一次连接，自动完成天线S参数指标的测试。
2)、  减轻测试劳动强度，减少测试时间，提高生产效率。
3)、  RSM内置匹配负载，空闲端口自动连接到匹配负载，保证测试结果的准确性和一致性。
4)、  测试结果自动保存，根据定制模版生产测试报表。

4、"一机多用"应用方案

下面分别介绍单端口器件测试"一机多用"应用方案和多端口器件测试"一机多用"应用方案。

4.1、单端口器件测试"一机多用"应用方案

对于路由器天线、手机天线、基站天线、射频电缆等射频器件，往往只测试驻波、回波损耗等反射参数，用矢量网络分析仪的单端口即可完成测试，如果一个工位配置一台矢量网络分析仪，仪器的测量时间远远小于工人连接被测件的时间，这样，工人在连接被测件时，仪器处在等待状态，造成10几万昂贵仪器的浪费，根据仪器测量时间和工人连接被测件的时间，几个工位配置一台仪器，大家分时享用仪器，提高仪器的使用效率，降低生产成本，提高企业竞争力。

RSM12是12端口的射频开关矩阵，配合1台两端口矢量网络分析仪，可以最多满足12个工位使用1台矢量网络分析仪，系统结构如下图所示。

由上图所示，主控计算机控制RSM依次将各工位的测试端口切换到VNA的测试端口，同时主控计算机控制VNA完成对DUT（被测件）的测试。

4.2、多端口器件测试"一机多用"应用方案

对于两端口或多端口器件的测试，如：滤波器、双工器、功分器、耦合器等，需要测试器件的反射特性S参数和传输特性S参数，采用RSM12+1台两端口矢量网络分析仪，可以最多满足6个工位使用1台两端口矢量网络分析仪，系统结构如下图所示。

由上图所示，主控计算机控制RSM依次将各工位的两个测试端口切换到VNA的测试端口，同时主控计算机控制VNA完成对DUT（被测件）S参数的测试。

5、小结

RSM射频开关矩阵可以有效地解决矢量网络分析仪、手机终端测试仪等测试仪器端口少，而被测器件端口逐渐增多的矛盾，可以有效地解决仪器等待人工而造成的仪器利用率低的问题，随着RSM射频开关矩阵推广应用，必将给企业带来良好的经济效益。

来源：上海创远仪器技术股份有限公司