RF 스위치 매트릭스

RF switch matrix

RF 스위치 매트릭스는 여러 입력과 여러 출력 간에 무선 주파수(RF) 신호를 라우팅하도록 배치된 RF 스위치의 배열입니다.RF 매트릭스가 필요한 애플리케이션에는 지상 시스템, 테스트 장비 및 통신 시스템이 포함됩니다.

RF 매트릭스는 설계 검증 및 제조 테스트 모두에서 테스트 시스템에서 테스트 대상 장치(DUT)와 테스트 및 측정 기기 간에 고주파 신호를 라우팅하기 위해 사용됩니다.RF/마이크로웨이브 스위치 매트릭스에는 신호 라우팅 외에도 감쇠기, 필터 및 방향성 커플러와 같은 수동 신호 조절 장치와 증폭 및 주파수 변환기와 같은 능동 신호 조절 장치를 포함한 신호 조절 구성 요소가 포함될 수 있습니다.테스트 시스템의 신호 라우팅 및 신호 조절 요구는 설계마다 다르기 때문에 RF/마이크로웨이브 스위치 매트릭스는 테스트 시스템 엔지니어 또는 각 새로운 테스트 시스템에 대해 고용된 계약자가 맞춤 설계할 수 있습니다.

스위치 매트릭스는 RF 스위치와 신호 컨디셔너를 포함한 개별 전자 컴포넌트로 구성되어 있으며 기계적인 인프라스트럭처 또는 하우징에 함께 장착되어 있습니다.케이블은 스위치와 신호 컨디셔너를 상호 연결합니다.스위치 매트릭스는 드라이버 회로와 전원 공급 장치를 사용하여 스위치 및 신호 컨디셔너에 전원을 공급하고 구동합니다.스위치 매트릭스는 커넥터 또는 고정 장치를 사용하여 소싱 및 측정 장비에서 DUT로 신호를 라우팅합니다.스위치 매트릭스는 일반적으로 신호 경로를 단축하기 위해 DUT 근처에 배치되어 삽입 손실 및 신호 열화를 줄입니다.

매트릭스상의 이점

Switch Matrix

스위치 매트릭스의 목적은 신호 라우팅과 신호 조절을 테스트시스템 내의 1개의 중앙 위치로 이동하는 것과 테스트시스템 내의 다양한 장소에서 모두 분산시키는 것입니다.신호 라우팅 및 신호 조절을 테스트 시스템의 단일 위치로 이동하면 다음과 같은 이점이 있습니다.

  • DUT와 테스트 장비 사이의 보정 평면이 더 작고 중앙 집중화되므로 특성을 쉽게 파악할 수 있습니다.
  • 스위치와 신호 컨디셔너는 전원, 마운트 및 드라이버 요건이 비슷하기 때문에 한 곳으로 이동하면 전원 공급 장치 및 드라이버 회로가 하나만 있으면 전원 공급 및 제어가 가능합니다.
  • 신호 경로가 짧으면 삽입 손실이 줄어들고 신호 무결성이 높아집니다.
  • 정확한 길이의 신호 경로가 가능하므로 위상 문제를 제어할 수 있습니다.
  • 서비스와 지원을 단순화합니다.

만드는 것과 사는 것

스위치 매트릭스는 신호 조정 요구, 주파수 범위, 대역폭 및 전력 측면이 애플리케이션에 따라 변화함에 따라 시스템 설계자에게 고유한 문제를 제공합니다.테스트 및 측정 기업은 "모든 것에 맞는" 솔루션을 제공할 수 없습니다.따라서 테스트시스템 설계자는 스위치매트릭스 설계에 다음 두 가지 선택지가 있습니다.인소싱 또는 아웃소싱.

인소스의 이점

  1. 특히 항공우주국방산업에서는 소유권 문제가 큰 이슈입니다.스위치 매트릭스를 사내에서 작성하면 이 문제가 해소됩니다.
  2. 사내 인력은 비용이 적게 들 수 있습니다.
  3. 한 회사가 개발에 소비하는 일일 공수의 양을 통제하고 있습니다.
  4. 새로운 기술을 완제품으로 개발하는 첫 번째 사람이 되는 것은 매우 이익이 될 수 있다.인소싱은 적절한 청부업자를 찾아다니며 쇼핑하는 시간을 우회합니다.
  5. 연속적인 스위치 매트릭스 설계는 어떤 설계에서 다른 설계로 활용도가 매우 높습니다.스위치 드라이버의 하드웨어와 소프트웨어, 기계 설계, 전원 장치 등은 거의 또는 전혀 변경하지 않고 다른 설계로 재사용할 수 있습니다.

아웃소싱의 장점

  1. 회사에 인적 자원이 부족하거나 여유가 없는 경우 기기를 입수할 수 있는 유일한 방법입니다.
  2. 시스템 인테그레이터(도급업체)는 경험과 전문지식이 더 많은 경향이 있습니다.
  3. 시스템 인테그레이터는 엄격한 사양 내에서 설계할 수 있으며 복잡한 설계에도 대응할 수 있습니다.
  4. 시스템 인테그레이터는 보증된 작업 및 제품 지원을 제공할 수 있습니다.

신호 라우팅

PIN 다이오드 RF 마이크로파 스위치

일반적으로 스위치 매트릭스에서 사용되는 스위치에는 동축 전기기계 스위치와 솔리드 스테이트 스위치(일명 전자 스위치)의 2종류가 있습니다.동축 전기기계 스위치는 그 구조에 따라 래치 릴레이와 비래칭 릴레이의 두 가지 범주로 더 나눌 수 있습니다.

솔리드 스테이트 스위치에는 PIN 다이오드, FET 및 하이브리드의 3가지 유형이 있습니다.EM 스위치에 비해 솔리드 스테이트스위치의 장점은 다음과 같습니다.

  • 스위칭 속도가 훨씬 빠릅니다(최소 10,000배 이상 빠릅니다).
  • 그들은 거의 무한대의 삶을 살고 있다.
  • 매우 안정적이고 반복할 수 있습니다.

한편, 솔리드 스테이트스위치의 주파수 범위에는 비선형 부분이 있기 때문에 대역폭은 제한됩니다.

전기 기계식 스위치(EM)는 다음과 같은 기능을 제공합니다.

이러한 이유로 EM 스위치는 스위치 매트릭스 설계에서 훨씬 더 자주 사용됩니다.

응용 프로그램 예시

커스텀 스위치 매트릭스는 설계 검증 및 제조 테스트에 무선 및 항공우주 방위 분야의 테스트 시스템 전체에서 광범위하게 사용됩니다.단순함에서 복잡함까지 다양합니다.

  • 심플한 설계의 스위치 매트릭스 어플리케이션의 예로는 12개의 위성 TV 피드를 단일 스펙트럼아나라이저 입력에 라우팅하여 위성 피드로 신호 무결성 체크를 실행하는 1:16 MUX 구성을 들 수 있습니다.이러한 설계에서는 스위치 설치, 전원 공급 및 조작에 필요한 기계적 인프라스트럭처, 전원 공급 장치 및 스위치드라이버 회로와 함께 신호 라우팅에 필요한 상호 접속 동축 케이블 5개의 싱글 폴4 스로우 동축 EM 스위치가 필요합니다.
  • 보다 복잡한 스위치 매트릭스의 예로는 복수의 고속 시리얼 데이터 버스에서 지터를 측정하는 어플리케이션이 있습니다.먼저 스위치 매트릭스는 데이터 버스 신호를 수신한 다음 신호를 테스트 및 측정 기기에 공급하기 전에 신호에 대한 적절한 스위칭 및 신호 조절을 제공합니다.이 커스텀 스위치 매트릭스에는 14개의 EM 스위치와 전원 스플리터, 앰프, 믹서, 필터, 감쇠기 등 다양한 신호 컨디셔너가 사용됩니다.

RF 스위치 매트릭스는 TV 방송 시장에서도 TV 채널의 수신 및 재방송에 많이 사용됩니다.일반적으로 케이블 TV 헤드엔드에는 다른 위성에 정렬된 여러 개의 접시를 수신기의 뱅크에 라우팅할 수 있는 매트릭스가 포함되어 있습니다.RF 스위치 매트릭스를 사용하면 채널을 중단 없이 원격으로 변경할 수 있습니다.

설계상의 과제

커스텀 RF/마이크로웨이브 스위치 매트릭스를 처음부터 끝까지 설계할 때는 주로 6가지 과제가 있습니다.

  1. 기계적 설계: 전기 차폐 인클로저 또는 박스, 내부 컴포넌트 마운트 브래킷, 컴포넌트 및 케이블 레이아웃을 갖춘 설계.
  2. RF/마이크로웨이브 설계: 신호 라우팅 및 신호 조절 설계 및 테스트 계획.신호 패스를 적절히 특성화하려면 스위치 매트릭스의 교정 계획을 개발해야 합니다.
  3. 전원 및 제어 하드웨어:전원장치 및 스위치 드라이버 회로를 설계 및 개발해야 합니다.
  4. 소프트웨어 제어:제어 하드웨어와 테스트 시스템 프로그램 간의 인터페이스를 제공하기 위해 소프트웨어 드라이버를 개발해야 합니다.
  5. 문서:유지보수 및 향후 이용 가능한 설계를 지원하기 위해 스위치 매트릭스 설계 전체를 문서화해야 합니다.
  6. 서비스 계획: 스위치 매트릭스의 수명을 테스트 시스템의 수명까지 연장할 수 있도록 서비스 계획을 수립해야 합니다.

테스트 기기 제조업체는 전원 장치, 드라이버 회로 및 소프트웨어 드라이버를 제공하는 계측기를 제공하고 있습니다.이러한 계측기는 6가지 스위치 매트릭스 설계 과제 중 2가지(전원 및 제어 하드웨어 설계 및 소프트웨어 드라이버 개발)를 배제함으로써 기본적으로 테스트 시스템 설계자의 시간과 비용을 절약합니다.

많은 기업이 커스텀 스위치 매트릭스 설계에 도움이 되는 새로운 제품 개념을 도입하고 있습니다.이러한 신제품은 테스트 시스템 설계자에게 메인프레임에 포함된 전원 공급 장치, 드라이버 회로 및 소프트웨어 드라이버를 제공합니다.메인프레임은 스위치 및 기타 컴포넌트뿐만 아니라 설계 요구에 맞게 쉽게 변경할 수 있는 블랭크 전면 패널과 후면 패널을 유연하게 장착할 수 있습니다.이들 신제품은 6가지 설계 과제 중 3가지(기계 설계, 전원 및 제어 하드웨어 설계, 소프트웨어 드라이버 개발)를 해결합니다.

레퍼런스

외부 링크