了解機(jī)電開關(guān)的工作壽命和可重復(fù)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(shè)計(jì)

　　已經(jīng)有充分的證明顯示當(dāng)外來微粒進(jìn)入觸點(diǎn)時(shí)，開關(guān)孔洞中的碎屑可能導(dǎo)致ad-hoc失敗或開關(guān)可重復(fù)性問題。通常，微粒有兩個(gè)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(jìn)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(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，當(dāng)兩個(gè)表面接觸時(shí)會因?yàn)槟p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(shè)計(jì)階段應(yīng)認(rèn)真考慮搭接片觸點(diǎn)的接觸面積、采用的材料和電鍍輪廓。

　　安捷倫的導(dǎo)桿設(shè)計(jì)是一個(gè)非常好的例子。它使用兩個(gè)細(xì)推桿驅(qū)動(dòng)每個(gè)接觸搭接片，從根本上防止了任何旋轉(zhuǎn)或滑動(dòng)的出現(xiàn)。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，它取消了額外的中心桿，并且兩個(gè)推桿的表面積較小，進(jìn)一步減少了可能的微粒聚集。

　　可重復(fù)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(luò)分析儀

　　開關(guān)的可重復(fù)性對測試設(shè)置的測量不確定度有直接影響。圖8顯示與測試多個(gè)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(shí)對總共3個(gè)2端口器件進(jìn)行測試。由于這些誤差是隨機(jī)誤差而不是系統(tǒng)誤差，所以計(jì)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(fù)性 = 0.01 dB，EM開關(guān)可重復(fù)性 = 0.03 dB

　　總體測量不確定度= = 0.044 dB

　　情況2

　　PNA可重復(fù)性 = 0.01 dB，EM開關(guān)可重復(fù)性 = 0.1 dB

　　總體測量不確定度= = 0.142 dB

　　EM開關(guān)的可重復(fù)性對系統(tǒng)的總體測量不確定度有重大影響，從而影響進(jìn)行的所有測量的精度。Agilent EM開關(guān)使用擦拭作用設(shè)計(jì)去除微粒聚集，以保持0.03dB的可重復(fù)性技術(shù)指標(biāo)。這一設(shè)計(jì)具有十分重要的意義，因?yàn)榭芍貜?fù)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(shí)，工作壽命和開關(guān)可重復(fù)性是兩個(gè)最重要的標(biāo)準(zhǔn)。工作壽命主要取決于搭接片觸點(diǎn)機(jī)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(yīng)在設(shè)計(jì)階段認(rèn)真考慮。考慮到這些因素而設(shè)計(jì)的開關(guān)可以明確規(guī)定可重復(fù)性技術(shù)指標(biāo)。