Schalter / Switches

HF- und Mikrowellen-Schalter werden eingesetzt, um Signale zwischen verschiedenen Messinstrumenten und Prüflingen zu routen, das heißt den Signalpfad je nach Art der Anwendung zu ändern und somit mehrere unterschiedliche Messungen durchzuführen, ohne die Komponenten des Messaufbaus zu trennen.

Je nach Art der Schaltung werden die HF- und Mikrowellen-Schalter in zwei Kategorien eingeteilt: Festkörper („solid-state“) und elektromechanische (EM) Relais (electro-mechanical switches).

P9400 Solid State PIN Diode Transfer Switch von Keysight
High Power 18GHz SPDT Switch von RLC Electronics

Festkörperschalter basieren auf Halbleiterbauelementen (pin-Diode oder FET). Die Umschaltung erfolgt hier durch das Ändern der Vorspannungsbedingungen des Bauteils, während EM Relais die elektromagnetische Induktion nutzen, um einen mechanischen Schalter umzulegen.

Bei den Festkörperschaltern kann man zwischen pin-Dioden und FET differenzieren. Die auf pin-Dioden basierenden Schalter werden bei höheren Frequenzen (100 MHz bis zum >50 GHz) für ultra-schnelles Schalten angewendet. Die auf FET Technologie basierenden Schalter werden in der Regel für etwas niedrigere Frequenzen, mit einer mäßigen Schaltgeschwindigkeit, eingesetzt (DC zum >20 GHz) . Andersrum- die FET-Schalter zeichnen sich durch eine sehr gute Isolation bei niedrigeren Frequenzen aus, während die pin-Diode-Schalter eine gute Isolation in dem Hochfrequenz-Bereich aufweisen.

Im Vergleich zu Festkörperschaltern haben EM Relais eine relativ geringe Einfügungsdämpfung bei höherem Leistungs-Handling, während die Festkörperschalter über eine große Geschwindigkeit und Lebensdauer verfügen.

Einfügungsdämpfung („insertion loss“): Der Leistungsverlust, der durch die Platzierung des Schalters zwischen zwei Leitungen oder Komponenten verursacht wird. Die Verluste können durch den Wiederstand der Schalter, die Stehwellenverhältnisse (VSWR) und die Leitungsverluste an den Anschlüssen oder innerhalb des Schalters verursacht werden.

Isolation: Das Verhältnis zwischen der gemessenen Leistung auf einen Signalpfad im AUS-Zustand zur Leistung im AN-Zustand. Die Isolation ist ein wesentlicher Parameter in vielen Messaufbauten, besonders wo mehrere Sender und Empfänger involviert sind. Eine schlechte Isolation erlaubt unerwünschte Signale auf dem Signalpfad, was die Integrität der Messung schwer beeinträchtigen kann.

Schaltgeschwindigkeit: Sie wird als die Zeit angegeben, die nötig ist, um den Schalter nach dem Anlegen des Steuersignals in den AUS-Zustand zu bringen. Diese Zeiten sind im Millisekunden-Bereich für die EM-Schalter und Microsekunden-Bereich für die Festkörper-Schalter.

Betrieb-Modus:
* Failssafe (ausfallsicher) – beim Aussetzen des Steuersignals fällt der Schalter in einen definierten Schalterzustand zurück.
* Latching (Rastschalter) – beim Aussetzen des Steuersignals bleibt der Schalter in seinem aktuellen Zustand.

Schalterkonfiguration

Terminierung: Ein Schalter kann reflektierend, absorbierend oder Phasen-angepasst sein. Ein reflektierender Schalter reflektiert das Signal im AUS-Zustand zurück zum Eingangstor wegen der schlechten Impedanzanpassung, während bei einem absorbierenden Schalter ein 50 Ohm Wiederstand vorhanden ist. Die absorbierenden Schalter weisen ein niedrigeres Leistung-Handling auf.

Anschlüsse: Grundsätzlich ist es möglich, für jeden Schalter der beiden Technologien (Festkörper wie auch EM) die Signale sowohl über Koaxialanschluss oder Hohlleiter einzuspeisen. Die Koaxialschalter haben kürzere Umschaltzeiten, während die Hohlleiterschalter bei höheren Frequenzen eingesetzt werden können.

Ein Anwendungsbeispiel für einen EM-Schalter ist in der unteren Abbildung dargestellt: Der Schalter ermöglicht hier eine Load Pull Messung für einen Leistungsverstärker mit einer Rauschcharakterisierung zu kombinieren – der EM Schalter hat im Gegensatz zum Festkörper-Schalter ein ausgezeichnetes rauscharmes Verhalten und passt ideal zum Aufbau.

In die folgenden Tabellen werden die Schalter unserer Lieferanten zusammen mit dem Hauptmerkmale und Kenngrößen aufgelistet .

KEYSIGHT SWITCHES - SOLID STATE SWITCHES

Produkt

Frequenz-bereich

Isol. (dB)

IL (dB)

Umschaltung
& Termination

Konnektor

Schalt-
geschwindigkeit

U9397A

300 KHz to
8 GHz

100

3.5

FET Solid State Switch
Absorptive SPDT

SMA (f)

5 /0.5 µs

U9397C

 

300 kHz to
18 GHz

90

6.5

FET Solid State Switch
Absorptive SPDT

SMA (f)

5 /0.5 µs

U9400A

300 kHz to
8 GHz

100

3.5

FET Solid State Switch
Absorptive Transfer

SMA (f)

4 /0.5 µs

U9400C

300 kHz to
18 GHz

90

6.5

FET Solid State Switch
Absorptive Transfer

SMA (f )

5 /1 µs

P9402A

100 MHz to 8 GHz

80

3.2

PIN Solid State Switch Absorptive SPDT

SMA (f)

380 ns

P9402C

100 MHz to
18 GHz

80

4

PIN Solid State Switch Absorptive SPDT

SMA (f)

380 ns

85331B

45 MHz to 50 GHz

75

15.5 @ 26.5 GHz

PIN Solid State Switch Absorptive SPDT

2.4 mm (f)

1 µs

P9404A

100 MHz to 8 GHz

80

3.5

PIN Solid State Switch Absorptive SP4T

SMA (f)

350 ns

P9404C

100 MHz to 18 GHz

80

4.5

PIN Solid State Switch Absorptive SP4T

SMA (f)

350 ns

85332B

45 MHz to 50 GHz

75

15.5 @ 26.5 GHz

PIN Solid State Switch Absorptive SP4T

2.4 mm (f)

1 µs

P9400A

100 MHz to 8 GHz

80

3.5

PIN Solid State Switch
Transfer

SMA (f)

200 ns

P9400C

100 MHz to
18 GHz

80

4.2

PIN Solid State Switch
Transfer

SMA (f)

200 ns

MILLITECH UND MI-WAVE- SOLID STATE SWITCHES

Produkt

Frequenz-

Bereich

Isol.

(dB)

IL (dB)

Umschaltung

& Termination

Konnektor

Schalt-
geschw.

PSP

18 GHz to 110 GHz

30 (K-Band)

20 (W-Band)

1.2 (K-Band)

2.2 (W-Band)

PIN Solid State Switch

Reflective SPST

HL, Coax.

150 ns

PSH

18 GHz to 95 GHz

30 (K-Band)

18 (W-Band)

2 (K-Band)

3.5 (W-Band)

PIN Solid State Switch

Reflective SPST

Coax.

2 ns

PDT

18 GHz to 100 GHz

22 (K-Band)

18 (W-Band)

1.8 (K-Band)

3 (W-Band)

PIN Solid State Switch

Reflective SPDT

HL

300 ns


Mi-Wave Solid State Switches

911

18 GHz to 110 GHz

60 dB

 

PIN Solid State Switch

Reflective SPST

Coax.

 

RLC - EM SWITCHES

Type

Model

Frequenz-

Bereich

Isol.

(dB)

IL (dB)

Termination/
Imp./Type

Konnektor

Schalt-geschw.

Miniature Coaxial

SR-2MIN-D

SM-2MIN

DC - 65 GHz

80 -50

(4 - 65 GHZ)

0.1     – 1.1

(4 - 65 GHZ)

50 Ohm

SPDT

SMA Female

 (40 GHz - 2.92 mm) (50 GHz - 2.4 mm) (65 GHz - 1.85 mm)

15 ms

Type C Coaxial

SR-2C-R_D

SM-2C

DC -18 GHz

80 – 60

(4 – 18 Ghz)

0.2     – 0.4

(4- 18 GHz)

50 / 75 Ohms

SPDT

SMA, TNC, BNC

15 ms

Standard

Coaxial

SR-2-R-D-I

SM-2R

 

DC – 12.4 GHz

60 – 55

0.3 – 0.6

50/75 Ohms

N, SMA, TNC, BMC, F Female

20 ms

High Power Coaxial

SRP-2-S-D-I

SMP-2-T

DC – 6 GHZ

60

0.3     –  0.5

(4 – 6 GHz)

50 Ohms

N, SC, HN. Female

20 ms

Terminated SPDT

STR-2-D

STM-2

DC – 50 GHz

80 -50

(4 - 50 GHZ)

0.1     –  1.1

(4 - 50 GHZ)

Terminated

SPDT

50/75 Ohm

 SMA, female (2.92mm for 40GHz, 2.4mm for 50GHz)

25 ms

Miniature Multi-Pos.

Coaxial

SR-4MIN-D-26

SM-4MIN

DC – 26.5 GHz

60 – 50

(18 – 26.5 Ghz)

0.2     – 1

(4 – 26.5 GHz)

50 Ohms

SP3T, SP4T, SP5T, SP6T

SMA Female

15 ms

Type C

Multi-Pos.

Coaxial

 (3-6 T)

SR-6C-D-I-L

SM-6C

 

DC – 40 GHz

60 – 45

(18 – 26.5 GHz)

0.3     – 0.9

(18 – 26.5 GHz)

50 Ohms

SP3T – SP6T

SMA Female

(40 GHz 2.92 mm)

15 ms

Type C

Multi-Pos.

Coaxial

(7-12 T)

SR-10C-D-I

SM10C

DC – 18 GHz

60 – 50

(6 – 18 GHz)

0.4     – 1

(6 – 18 GHz)

50 Ohms

SP7T – SP12T

SMA Female

15 ms

Standard Multi-Position Coaxial

SR-6-N-D-I-L

SM-6-N

DC-12.4GHz

55

0.3 – 0.6

50 Ohms/75 Ohms

SP3T, SP4T, SP5T, SP6T

 N, SMA, TNC, BNC* Female.

20 ms

High Power Multi-Position Coaxial

SR-6-P-N-D-I-L

SM-6-P-N

DC-6GHz

80 – 60

(1 – 6 GHz)

0.15 – 0.5

(1 – 6 GHz)

50 Ohms

SP3T, SP4T, SP5T, SP6T

 N, HN, SC, TNC Female

 (HN not recommended above 4GHz)

20 ms

Terminated Multi-Position Coaxial

 (3-6 pos)

STR-3-D

STM-3

DC-18 GHz

( opt. 26 and 40 Ghz)

60 –  50

(4 - 40 GHZ)

0.2 – 0.9

(4 - 40 GHZ)

 

50 Ohms

SP3T, SP4T, SP5T, SP6T

Terminated

SMA Female (40 GHz-2.92 mm)

25 ms

Miniature Transfer Coaxial

SR-TMIN-D-I-L-26

SM-TMIN

DC-26.5 GHz

80 – 45

(4 – 26.5 GHz)

0.1 – 1

50 Ohms

DPDT

SMA Female

15 ms

Type C Transfer Coaxial

SR-TC-T-D-I-L

SM-TC-T

DC-40 GHz

70 – 45

(4 – 40 GHz)

0.25 – 0.9

50 Ohms

DPDT

SMA, TNC*, BNC* (40 GHz 2.92 mm)

20 ms

Standard Transfer Coaxial

SR-T-N-D-I-L

SM-T-N

DC-12.4 GHz

60 – 55

0.3 – 0.6

50 Ohms/75 Ohms

DPDT

N, SMA, TNC, BNC* Female

20 ms

High Power Transfer

SRP-T-N-D-I-L

SMP-T-N

DC-6.0 GHz

65 – 60

0.2 – 0.5

50 Ohms

DPDT

N, TNC, SC female

 25 ms

Rigid Line Transfer Coaxial

SRR-T-7/8-D-I-L

SMR-T-7/8

DC-1.5 GHz

60

0.14 – 0.12

50 Ohms/75 Ohms

DPDT

Standard EIA

500 ms

SPDT Waveguide

SRW75-H-TL

SMW75

7.05 to 40 GHz

60

0.7 - 2

SPDT

WR28 to WR750

25 ms

KEYSIGHT - EM SWITCHES

Typ

Modell

Frequenz-

Bereich

Isol. (dB)

IL (dB)

Termination / Imp. / Typ

Konnektor

Schalt-
geschw.

Single-Pole Double Throw

N1810UL

N1810TL

DC – 67 GHz

60

1.12

Unterminated Terminated/

50 Ohms/SPDT

SMA (f)

15 ms

Multiport

SP3T

8766K

 

DC – 26.5 GHz

60

1.5

Unterminated/50Ohms/SP3T

3.5 mm (f)

20 ms

Multiport

SP4T

87104D

DC – 40 GHz

65

0.7

Terminated/50 Ohms/SP4T

2.92 mm (f)

15 ms

Multiport

SP4T

8767M

DC – 50 GHz

60

2.7

Unterminated/50 Ohms/SP4T

2.4 mm (f/m)

20 ms

Multiport

SP5T

8768M

DC-50 GHz

60

2.7

Unterminated/50 Ohms/SP5T

2.4 mm (f/m)

20 ms

Multiport

SP6T

87106D

DC – 40 GHz

65

0.7

Terminated/50 Ohms/SP6T

2.92 mm (f/m)

15 ms

Multiport

SP6T

8769M

DC – 50 GHz

60

2.7

Unterminated/50 Ohms/SP6T

2.4 mm (f/m)

20 ms

Transfer

87222E

DC – 50 GHz

60

1.15

Unterminated/50 Ohms/DPDT

2.4 mm (f)

15 ms

Matrix

87606B

DC – 20 GHz

70

1

Terminated/50 Ohms

SMA (f)

15 ms

Bypass

N1812UL

N1811TL

 

DC – 67 GHz

60

1.12

Unterminated         Terminated
50 Ohms

SMA (f)

12 ms