आरएफ स्विच

एक आरएफ स्विच या माइक्रोवेव स्विच संचरण पथों के माध्यम से उच्च आवृत्ति संकेतों को रूट करने के लिए एक उपकरण है। आरएफ ( रेडिओ आवृति ) और माइक्रोवेव स्विच का उपयोग माइक्रोवेव टेस्ट प्रणाली में उपकरणों और उपकरण के बीच परीक्षण (डीयूटी) के बीच संकेत रूटिंग के लिए बड़े मापदंड पर किया जाता है। स्विच आव्यूह प्रणाली में एक स्विच को सम्मिलित करने से आप संकेत को कई उपकरणों से एकल या मल्टीपल डीयूटी में रूट कर सकते हैं। यह बार-बार कनेक्ट और डिस्कनेक्ट करने की आवश्यकता को समाप्त करते हुए एक ही सेटअप के साथ कई परीक्षण करने की अनुमति देता है। संपूर्ण परीक्षण प्रक्रिया को स्वचालित किया जा सकता है उच्च मात्रा वाले उत्पादन वातावरण में थ्रूपुट को बढ़ाया जा सकता है।

अन्य विद्युत् के स्विच की तरह आरएफ और माइक्रोवेव स्विच कई अलग-अलग अनुप्रयोगों के लिए अलग-अलग विन्यास प्रदान करते हैं। नीचे विशिष्ट स्विच विन्यास और उपयोग की सूची दी गई है:

• एकल पोल, डबल थ्रो (एसपीडीटी या 1:2) रूट संकेत को एक इनपुट से दो आउटपुट पथ पर स्विच करता है।

Agilent Technologies का एकल पोल डबल थ्रो (SPDT) स्विच

* मल्टीपोर्ट स्विच या एकल पोल, मल्टीपल थ्रो (एसपीएनटी) स्विच एकल इनपुट को मल्टीपल (तीन या अधिक) आउटपुट पथ की अनुमति देते हैं।

• स्थानांतरण स्विच या डबल पोल, डबल थ्रो (डीपीडीटी) स्विच विभिन्न उद्देश्यों की पूर्ति कर सकते हैं।
• बाईपास स्विच एक संकेत पथ से एक परीक्षण घटक डालें या निकालें।

4-पोर्ट बायपास स्विच का विशिष्ट अनुप्रयोग

तार रहित नेटवर्क और मोबाइल संचार उपकरणों सहित आधुनिक वायरलेस दूरसंचार के लिए आरएफ सीएमओएस स्विच महत्वपूर्ण हैं। इन्फिनियोन के बल्क सीएमओएस आरएफ स्विच 1 से अधिक बिकते हैं बिलियन ईकाई सालाना, संचयी 5 तक पहुंच रहा है बिलियन ईकाई , as of 2018.

टेक्नोलॉजीज

दो मुख्य प्रकार के आरएफ और माइक्रोवेव स्विच की अलग-अलग क्षमताएं हैं:

• विद्युत स्विच इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन के सरल सिद्धांत पर आधारित होते हैं। वे यांत्रिक संपर्कों पर उनके स्विचिंग तंत्र के रूप में विश्वास करते हैं।
• एक ठोस अवस्था रिले स्विच एक इलेक्ट्रॉनिक स्विचिंग उपकरण है जो अर्धचालक प्रौद्योगिकी (जैसे एमओएसएफईटी, पिन डायोड) पर आधारित है).

पैरामीटर	ठोस अवस्था	इलेक्ट्रोमैकेनिकल
आवृति सीमा	किलोहर्ट्ज़ से	[डीसी] से
निविष्ट वस्तु का हानि	उच्च	कम
वापसी हानि	अच्छा	अच्छा
पुनरावर्तनीयता	उत्कृष्ट	उत्कृष्ट
एकांत	एमएस में	एमएस में
स्विचिंग गति	<1 μs	<15 एमएस
निपटान समय	कम	उच्च
पावर हैंडलिंग	कम	कोई नहीं
वीडियो लीक	अनंत	5 मिलियन चक्र
परिचालन जीवन	कम	उच्च
ईएसडी प्रतिरक्षा	आरएफ शक्ति अधिक तनाव	कंपन

It functions similarly to an electromechanical switch except that it has no moving parts.

Agilent Technologies के कुछ सॉलिड स्टेट स्विच

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|- ! Parameters !! Electromechanical !! Solid state |- | Frequency range || from [DC] || from kHz |- | Insertion loss || low || high |- | Return loss || good || good |- | Repeatability || good || excellent |- | Isolation || excellent || good |- | Switching speed || in ms || in ns |- | Settling time || < 15 ms || < 1 μs |- | Power handling || high || low |- | Video leakage || none || low |- | Operating life || 5 million cycles || infinite |- | ESD immunity || high || low |- | Sensitive to || vibration || RF power overstress |}

पैरामीटर

आवृति सीमा

RF और माइक्रोवेव अनुप्रयोगों की आवृत्ति अर्धचालक के लिए 100 मेगाहर्टज से लेकर उपग्रह संचार के लिए 60 गीगाहर्ट्ज तक होती है। ब्रॉडबैंड सहायक उपकरण आवृत्ति कवरेज को बढ़ाकर टेस्ट प्रणाली के लचीलेपन को बढ़ाती हैं। चूँकि आवृत्ति सदैव अनुप्रयोग पर निर्भर होती है और अन्य महत्वपूर्ण मापदंडों को पूरा करने के लिए एक व्यापक ऑपरेटिंग आवृत्ति का त्याग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक नेटवर्क विश्लेषक सम्मिलन हानि माप के लिए 1 एमएस स्वीप कर सकता है, इसलिए इस एप्लिकेशन के लिए माप स्पष्टता सुनिश्चित करने के लिए समय या स्विचिंग गति महत्वपूर्ण पैरामीटर बन जाती है।

सम्मिलन हानि

उचित आवृत्ति चयन के अतिरिक्त, सम्मिलन हानि परीक्षण के लिए महत्वपूर्ण है। 1 या 2 dB से अधिक का हानि पीक संकेत स्तरों को क्षीण कर देगा और बढ़ते और गिरते किनारे के समय को बढ़ा देगा। कनेक्टर्स और थ्रू-पाथ की संख्या को कम करके या प्रणाली विन्यास के लिए कम निविष्ट वस्तु का नुकसान उपकरण का चयन करके एक कम इंसर्शन लॉस प्रणाली प्राप्त किया जा सकता है। चूंकि उच्च आवृत्तियों पर विद्युत् मूल्यवान होती है, इलेक्ट्रोमेकैनिकल स्विच संचरण पथ के साथ सबसे कम संभव हानि प्रदान करते हैं।

वापसी हानि

वापसी हानि परिपथ के बीच प्रतिबाधा बेमेल के कारण होता है। माइक्रोवेव आवृत्तियों पर भौतिक गुणों के साथ-साथ नेटवर्क तत्व के आयाम वितरित प्रभाव के कारण प्रतिबाधा मिलान या बेमेल का निर्धारण करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उत्कृष्ट वापसी हानि प्रदर्शन के साथ स्विच स्विच और पूरे नेटवर्क के माध्यम से इष्टतम विद्युत् हस्तांतरण सुनिश्चित करते हैं।

पुनरावर्तनीयता

कम सम्मिलन हानि दोहराव माप पथ में यादृच्छिक त्रुटियों के स्रोतों को कम करता है, जिससे माप स्पष्टता में सुधार होता है। स्विच की पुनरावृत्ति और विश्वसनीयता माप स्पष्टता की आश्वासन देती है और अंशांकन चक्र को कम करके और परीक्षण प्रणाली अपटाइम को बढ़ाकर स्वामित्व की लागत में कमी कर सकती है।

एकांत

एकांत ब्याज के पोर्ट पर पाए गए अवांछित संकेत से क्षीणन की डिग्री है। उच्च आवृत्तियों पर अलगाव अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है। उच्च अलगाव अन्य चैनलों से संकेतों के प्रभाव को कम करता है, मापा संकेत की अखंडता को बनाए रखता है और प्रणाली माप अनिश्चितताओं को कम करता है। उदाहरण के लिए, एक आरएफ स्विच आव्यूह को -70 डी बी एम पर माप के लिए एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक के लिए एक संकेत को रूट करने की आवश्यकता हो सकती है और साथ ही +20 डी बी एम पर दूसरे संकेत को रूट करने की आवश्यकता हो सकती है। इस स्थिति में, उच्च आइसोलेशन, 90 dB या अधिक वाले स्विच, निम्न-शक्ति संकेत की माप अखंडता को बनाए रखेंगे।

स्विचिंग गति

स्विचिंग गति को स्विच पोर्ट (आर्म) की स्थिति को ऑन' से ऑफ या ऑफ से ऑन में बदलने के लिए आवश्यक समय के रूप में परिभाषित किया गया है।

सेटलिंग समय

स्विचिंग समय के रूप में केवल आरएफ संकेत के तय/अंतिम मान के 90% के अंतिम मान को निर्दिष्ट करता है, सेटलिंग समय को अधिकांशतः ठोस स्थिति स्विच प्रदर्शन में हाइलाइट किया जाता है जहां स्पष्टता और स्पष्टता की आवश्यकता अधिक महत्वपूर्ण होती है। सेटलिंग समय को अंतिम मान के समीप के स्तर पर मापा जाता है। निपटान समय का व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला मार्जिन-टू-फाइनल मान 0.01 dB (अंतिम मान का 99.77%) और 0.05 dB (अंतिम मान का 98.86%) है। यह विनिर्देश आमतौर पर गा अस एफईटी स्विच के लिए उपयोग किया जाता है क्योंकि उनके पास गा अस की सतह पर इलेक्ट्रॉनों के फंसने के कारण गेट लैग प्रभाव होता है।

पावर हैंडलिंग

पावर हैंडलिंग पावर को संभालने के लिए एक स्विच की क्षमता को परिभाषित करता है और डिजाइन और उपयोग की जाने वाली सामग्रियों पर बहुत निर्भर करता है। हॉट स्विचिंग, कोल्ड स्विचिंग, औसत पावर और पीक पावर जैसे स्विच के लिए अलग-अलग पावर हैंडलिंग रेटिंग हैं। स्विचिंग के समय स्विचिंग के पोर्ट पर आरएफ/माइक्रोवेव पावर उपस्थित होने पर गर्म स्विचिंग होती है। कोल्ड स्विचिंग तब होती है जब स्विच करने से पहले संकेत पावर हटा दी जाती है। कोल्ड स्विचिंग के परिणामस्वरूप कम संपर्क तनाव और लंबा जीवन मिलता है।

समाप्ति

कई अनुप्रयोगों में 50-ओम लोड समाप्ति महत्वपूर्ण है क्योंकि प्रत्येक विवर्त अप्रयुक्त संचरण रेखा में गूंजने की संभावना होती है। 26 गीगाहर्ट्ज या उससे अधिक आवृत्ति तक काम करने वाले प्रणाली को डिज़ाइन करते समय यह महत्वपूर्ण है, जहां स्विच आइसोलेशन अधिक कम हो जाता है। जब स्विच एक सक्रिय उपकरण से जुड़ा होता है, तो एक असमाप्त पथ की परावर्तित शक्ति संभवतः स्रोत को हानि पहुंचा सकती है।

इलेक्ट्रोमैकेनिकल स्विच को टर्मिनेटेड या अनटर्मिनेटेड के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। टर्मिनेटेड स्विच: जब एक चयनित पथ बंद हो जाता है तो अन्य सभी पथ 50 ओम भार के साथ समाप्त हो जाते हैं, और सभी सोलनॉइड्स का धारा कट जाता है। असमाप्त स्विच शक्ति को दर्शाते हैं।

ठोस अवस्था स्विच को अवशोषित या परावर्तक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। अवशोषक स्विच प्रत्येक आउटपुट पोर्ट में 50 ओम टर्मिनेशन को सम्मिलित करते हैं जिससे ऑफ और ऑन दोनों स्थितियों में कम वीएसडब्ल्यूआर प्रस्तुत किया जा सकता है । जब डायोड रिवर्स बायस्ड होता है तो प्रतिबिंबित स्विच आरएफ पावर का संचालन करते हैं और फॉरवर्ड बायस्ड होने पर आरएफ पावर को दर्शाते हैं।

वीडियो रिसाव

वीडियो रिसाव स्विच के आरएफ पोर्ट पर उपस्थित नकली संकेतों को संदर्भित करता है जब इसे आरएफ संकेत के बिना स्विच किया जाता है। ये संकेत स्विच चालक द्वारा उत्पन्न तरंगों से उत्पन्न होते हैं और विशेष रूप से पिन डायोड के उच्च गति स्विचिंग के लिए आवश्यक अग्रणी किनारे वोल्टेज स्पाइक से उत्पन्न होते हैं। वीडियो रिसाव का आयाम स्विच के डिजाइन और स्विच चालक पर निर्भर करता है।

परिचालन जीवन

एक लंबा परिचालन जीवन प्रति चक्र लागत और बजटीय बाधाओं को कम करता है जिससे निर्माताओं को अधिक प्रतिस्पर्धी होने की अनुमति मिलती है।

यह भी देखें

• बटलर आव्यूह

बाहरी संबंध

• Keysight (May 21, 2010), Understanding RF/Microwave Solid State Switches and their Applications (PDF), Application Note, Keysight Technologies
• Charter Engineering (August 16, 2021), How to Select an RF Switch, Application Note, Charter Engineering