认识一下NI SWITCH模块的组成和特点

许多自动化测试应用都需要通过部署一个开关网络来实现仪器仪表和DUT之间的信号路由。而开关不仅可用于路由信号，也是增加昂贵仪器仪表的通道数以及提高测量灵活性和可重复性的一种低成本方法。

将开关添加至自动化测试系统时，通常有三个选择：

（1）自行设计和搭建自定义开关网络；

（2）使用通过GPIB或以太网控制的独立式（“台式”）开关盒；

（3）结合数字万用表(DMM)等一种或多种仪器使用模块化平台。

接下来小编将带着大家认识一下NI SWITCH模块的组成和特点

一、Switch模块的继电器类型和特点

1. 电枢式继电器

负载电流/电压(Carry Current/Voltage)小，切换电流(Switching Current/Voltage)大;

切换速度慢，几十~百十次/秒；

寿命有限，105~108次开合

2. 干簧管继电器

负载电流/电压(Carry Current/Voltage)小，负载切换电流(Switching Current/Voltage)较大;

切换速度较快，几百~上千次/秒；

寿命较长，106~109次开合；

通道密度高

3. 固态继电器

负载切换电流(Switching Current/Voltage)(几mA) ,负载电流/电压(Carry Current/Voltage)(几V)都很小

切换速度最快，无切换噪声；

寿命长，107次开合；

通道密度高

4. 场效应管

负载切换电流(Switching Current/Voltage)(几mA) ,负载电流/电压(Carry Current/Voltage)(几V)都很小

切换速度最快，无切换噪声；

寿命理论无限

二、Switch模块的继电器形式

继电器按极数和投掷数分类。继电器的极是每条通路的公共端。极可连接的每个位置称为一个掷点。一个继电器可以由 n 个极和 m 个投掷点组成。

1. 通用

单刀单掷Single -Pole Single -Throw (SPST)

单刀双掷Single -Pole Double -Throw (SPDT)

2. 多路复用——多路输入到单路输出或单输入到多路输出

二进制多路复用——仅允许一条信号路径

矩阵开关——任何行可以连接任何列

3. 稀疏矩阵

任何行都可以连接到任何列

并非同时允许所有路径

降低成本和复杂性

三、Switch模块的多线制

1. 一线制

在1-Wire模式下，HI导线连接继电器，LO连接公共连接。所有信号都以该公共连接为基准。除 NI SCXI-1163R 之外的所有 NI 多路复用器均可在1-Wire模式下运行。

2. 两线制

在2-Wire模式下，正负极引线都连接到通道的端子上。

3. 四线制

4-Wire模式通常用于4线电阻测量。一个通道（两条导线）用于电流激励，另一个通道（两条导线）用于测量电阻器上的压降（感应）。

四、RF Switch

本小节介绍的是RF Switch的重要指标：

1. 特征阻抗(Characteristic Impedance)

反射系数Γ：即反射电压和入射电压之比，为标量。Zin代表负载阻抗，Z0代表特性阻抗（输入传输线阻抗）

从反射系数的公式中可以看到，当负载阻抗和输入阻抗相等时，反射系数最小为0；负载阻抗和输入阻抗的差别越大，反射系数就越大，阻抗匹配就越差，当负载为开路或者短路时，阻抗匹配最差，反射系数达到最大为±1（开路时，Γ=-1；短路时，Γ=+1）。因为阻抗可以是复阻抗，那么反射系数也有可能是一个复数，实际上因为电感电容的存在，反射系数都是一个复数。

2. 回波损耗(Return Loss)

当光纤信号进入或离开某个光器件组件时（例如光纤连接器），不连续和阻抗不匹配将导致反射或回波，反射或返回的信号的功率损耗，即为回波损耗，Return Loss（简称RL）。入射功率/反射功率, 为dB数值。其值在0dB到无穷大之间，回波损耗越大表示匹配效果越好。回波损耗数值的绝对值越大，匹配越好；为0时全反射，匹配最差，无穷大表示完全匹配。

对回波损耗的影响因素

端面质量和清洁度

光纤端面缺陷（划痕，凹坑，裂缝）和颗粒污染等都会直接影响连接器的性能，从而导致不良的IL/RL。即使是5微米单模纤芯上的微小灰尘颗粒也可能最终阻塞光信号，从而导致信号损失。

光纤断裂、插接不良

有些时候虽然光纤已断裂但仍能够引导光通过，这种情况下也将导致不良的IL或RL。会引发很大的插入损耗和很低的回波损耗，可能也会导致两个光纤端面无法精密对接而使光无法正常通过。

超过弯曲半径

光纤可以弯曲，但弯曲的太厉害也会造成光损耗显著增加，也可能会直接导致损坏。因此在需要盘绕光纤的情况下，建议是保持尽可能大的半径。一般建议是不要超过外套直径的10倍。

3.电压驻波比(VSWR)

电压驻波比(Voltage Standing Wave Ration):波腹电压/波节电压 （也有ISWR，表示电流测量值）。当全反射时，反射波等于入射波，这个时候形成的驻波叫做全驻波；当反射波小于入射波的时候，称为行驻波。我们把驻波幅值的最大值称为波腹，把驻波幅值的最小值称为波节，驻波比就是波腹和波节的比值。这一指标衡量了通过不同特征阻抗电子系统的反射波功率。VSWR应尽可能小。

4.插入损耗(InsertionLoss)

插入损耗（ Insertion Loss)：是指发射机与接收机之间，插入电缆或元件产生的信号损耗，通常指衰减(S21)。反映传输器件对能量的衰减程度。插入损耗以接收信号电平的对应分贝（dB）来表示，理想情况：0dB，若有损耗，越小越好。

五、内容总结

1.Switch模块的继电器类型和特点

2.Switch模块的继电器形式

3.Switch模块的多线制

4.RF Switch的选型参考指标

以上内容就是本期NI SWITCH模块的组成和特点的全部内容，下一章小编将会为大家带来Switch的使用方法。

审核编辑：刘清