認識一下NI SWITCH模塊的組成和特點

許多自動化測試應用都需要通過部署一個開關網絡來實現儀器儀表和DUT之間的信號路由。而開關不僅可用于路由信號，也是增加昂貴儀器儀表的通道數以及提高測量靈活性和可重復性的一種低成本方法。

將開關添加至自動化測試系統時，通常有三個選擇：

（1）自行設計和搭建自定義開關網絡；

（2）使用通過GPIB或以太網控制的獨立式（“臺式”）開關盒；

（3）結合數字萬用表(DMM)等一種或多種儀器使用模塊化平臺。

接下來小編將帶著大家認識一下NI SWITCH模塊的組成和特點

一、Switch模塊的繼電器類型和特點

1. 電樞式繼電器

負載電流/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

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

切換速度較快，幾百~上千次/秒；

壽命較長，106~109次開合；

通道密度高

3. 固態繼電器

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

切換速度最快，無切換噪聲；

壽命長，107次開合；

通道密度高

4. 場效應管

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

切換速度最快，無切換噪聲；

壽命理論無限

二、Switch模塊的繼電器形式

繼電器按極數和投擲數分類。繼電器的極是每條通路的公共端。極可連接的每個位置稱為一個擲點。一個繼電器可以由 n 個極和 m 個投擲點組成。

1. 通用

單刀單擲Single -Pole Single -Throw (SPST)

單刀雙擲Single -Pole Double -Throw (SPDT)

2. 多路復用——多路輸入到單路輸出或單輸入到多路輸出

二進制多路復用——僅允許一條信號路徑

矩陣開關——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

并非同時允許所有路徑

降低成本和復雜性

三、Switch模塊的多線制

1. 一線制

在1-Wire模式下，HI導線連接繼電器，LO連接公共連接。所有信號都以該公共連接為基準。除 NI SCXI-1163R 之外的所有 NI 多路復用器均可在1-Wire模式下運行。

2. 兩線制

在2-Wire模式下，正負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線電阻測量。一個通道（兩條導線）用于電流激勵，另一個通道（兩條導線）用于測量電阻器上的壓降（感應）。

四、RF Switch

本小節介紹的是RF Switch的重要指標：

1. 特征阻抗(Characteristic Impedance)

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

從反射系數的公式中可以看到，當負載阻抗和輸入阻抗相等時，反射系數最小為0；負載阻抗和輸入阻抗的差別越大，反射系數就越大，阻抗匹配就越差，當負載為開路或者短路時，阻抗匹配最差，反射系數達到最大為±1（開路時，Γ=-1；短路時，Γ=+1）。因為阻抗可以是復阻抗，那么反射系數也有可能是一個復數，實際上因為電感電容的存在，反射系數都是一個復數。

2. 回波損耗(Return Loss)

當光纖信號進入或離開某個光器件組件時（例如光纖連接器），不連續和阻抗不匹配將導致反射或回波，反射或返回的信號的功率損耗，即為回波損耗，Return Loss（簡稱RL）。入射功率/反射功率, 為dB數值。其值在0dB到無窮大之間，回波損耗越大表示匹配效果越好?；夭〒p耗數值的絕對值越大，匹配越好；為0時全反射，匹配最差，無窮大表示完全匹配。

對回波損耗的影響因素

端面質量和清潔度

光纖端面缺陷（劃痕，凹坑，裂縫）和顆粒污染等都會直接影響連接器的性能，從而導致不良的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，從而導致信號損失。

光纖斷裂、插接不良

有些時候雖然光纖已斷裂但仍能夠引導光通過，這種情況下也將導致不良的IL或RL。會引發很大的插入損耗和很低的回波損耗，可能也會導致兩個光纖端面無法精密對接而使光無法正常通過。

超過彎曲半徑

光纖可以彎曲，但彎曲的太厲害也會造成光損耗顯著增加，也可能會直接導致損壞。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/波節電壓 （也有ISWR，表示電流測量值）。當全反射時，反射波等于入射波，這個時候形成的駐波叫做全駐波；當反射波小于入射波的時候，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，駐波比就是波腹和波節的比值。這一指標衡量了通過不同特征阻抗電子系統的反射波功率。VSWR應盡可能小。

4.插入損耗(InsertionLoss)

插入損耗（ Insertion Loss)：是指發射機與接收機之間，插入電纜或元件產生的信號損耗，通常指衰減(S21)。反映傳輸器件對能量的衰減程度。插入損耗以接收信號電平的對應分貝（dB）來表示，理想情況：0dB，若有損耗，越小越好。

五、內容總結

1.Switch模塊的繼電器類型和特點

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

以上內容就是本期NI SWITCH模塊的組成和特點的全部內容，下一章小編將會為大家帶來Switch的使用方法。

審核編輯：劉清