Una matriz de conmutadores de RF es un conjunto de conmutadores de RF dispuestos para enrutar señales de radiofrecuencia (RF) entre múltiples entradas y múltiples salidas. Las aplicaciones que requieren matrices de RF incluyen sistemas terrestres, equipos de prueba y sistemas de comunicación.
Una matriz de RF se utiliza en sistemas de prueba, tanto en verificación de diseño como en pruebas de fabricación, para enrutar señales de alta frecuencia entre el dispositivo bajo prueba (DUT) y el equipo de prueba y medición. Además del enrutamiento de señales, la matriz de interruptores de microondas/RF también puede contener componentes de acondicionamiento de señales, incluidos dispositivos de acondicionamiento de señales pasivos, como atenuadores, filtros y acopladores direccionales, así como acondicionamiento de señales activos, como amplificación y convertidores de frecuencia. Dado que las necesidades de enrutamiento y acondicionamiento de señales de un sistema de prueba difieren de un diseño a otro, el ingeniero del sistema de prueba o un contratista contratado pueden diseñar a medida las matrices de interruptores de microondas/RF para cada nuevo sistema de prueba.
Switch Matrix está formada por componentes electrónicos discretos, incluidos interruptores de RF y acondicionadores de señal , que se montan juntos en una infraestructura o carcasa mecánica. Los cables interconectan los interruptores y acondicionadores de señal. La matriz de interruptores emplea un circuito controlador y una fuente de alimentación para alimentar y controlar los interruptores y acondicionadores de señal. La matriz de conmutación utiliza conectores o accesorios para enrutar señales desde el equipo de suministro y medición al DUT. La matriz de conmutación normalmente se ubica cerca del DUT para acortar las rutas de la señal, reduciendo así la pérdida de inserción y la degradación de la señal.
El propósito de una matriz de conmutación es mover el enrutamiento y el acondicionamiento de la señal a una ubicación central en el sistema de prueba en lugar de tenerlo todo distribuido en varios lugares del sistema de prueba. Mover el enrutamiento y el acondicionamiento de la señal a una única ubicación en el sistema de prueba tiene las siguientes ventajas:
Las matrices de conmutación presentan un problema único para los diseñadores de sistemas de prueba, ya que las necesidades de acondicionamiento de la señal, el rango de frecuencia, el ancho de banda y los aspectos de potencia cambian de una aplicación a otra. Las empresas de pruebas y mediciones no pueden ofrecer una solución única para todos. Esto deja a los diseñadores de sistemas de prueba con dos opciones para el diseño de su matriz de conmutación: internación o subcontratación .
Hay dos tipos de interruptores que normalmente se utilizan en matrices de interruptores: interruptores electromecánicos coaxiales y interruptores de estado sólido , también conocidos como interruptores electrónicos . Los interruptores electromecánicos coaxiales se pueden dividir en dos categorías según su arquitectura, relé de enclavamiento y relé sin enclavamiento.
Los interruptores de estado sólido vienen en tres tipos: diodo PIN , FET e híbrido. Las ventajas de los interruptores de estado sólido sobre los interruptores EM son:
Por otro lado, dado que los interruptores de estado sólido tienen porciones no lineales en su rango de frecuencia, su ancho de banda es limitado.
Un interruptor electromecánico (EM) proporciona mejor:
Por estas razones, los interruptores EM se utilizan con mucha más frecuencia en diseños de matrices de interruptores.
Las matrices de interruptores personalizadas se utilizan ampliamente en todos los sistemas de prueba en los sectores de defensa inalámbrica y aeroespacial para la verificación del diseño y las pruebas de fabricación. Tienen una amplia gama de complejidad, desde lo simple hasta lo complejo.
Las matrices de conmutación de RF también se utilizan mucho en el mercado de transmisión de televisión para la recepción y retransmisión de canales de televisión. Normalmente, una cabecera de televisión por cable contendrá una matriz que permitirá enrutar múltiples antenas parabólicas alineadas con diferentes satélites a un banco de receptores. La RF Switch Matrix permite realizar cambios de canal de forma remota, sin interrupciones.
Existen seis desafíos principales al diseñar una matriz de conmutación de microondas/RF personalizada de principio a fin:
Los fabricantes de equipos de prueba ofrecen instrumentos que proporcionan una fuente de alimentación , circuitos de controlador y controladores de software que esencialmente ahorran tiempo y costos al diseñador de sistemas de prueba al eliminar dos de los seis desafíos del diseño de la matriz de interruptores: diseño de hardware de control y potencia, así como desarrollo de controladores de software.
Muchas empresas han introducido nuevos conceptos de productos que ayudan en el diseño personalizado de matrices de conmutación. Estos nuevos productos ofrecen a los diseñadores de sistemas de prueba una fuente de alimentación , circuitos de controlador y controladores de software, todo ello integrado en una computadora central. La estructura principal proporciona un montaje flexible para interruptores y otros componentes, así como paneles frontales y traseros en blanco que se pueden modificar fácilmente para adaptarse a una necesidad de diseño. Estos nuevos productos eliminan 3 de los 6 desafíos de diseño: diseño mecánico, diseño de hardware de control y potencia, y desarrollo de controladores de software.