HF-Schalter
HF- und Mikrowellen-Schalter werden eingesetzt, um Signale zwischen verschiedenen Messinstrumenten und Prüflingen zu routen. Das heißt, der Signalpfad wird je nach Art der Anwendung geändert um somit mehrere unterschiedliche Messungen durchzuführen, ohne die Komponenten des Messaufbaus zu trennen.
Welche Schalter-Kategorien gibt es?
Je nach Art der Schaltung werden die HF-Schalter in zwei Kategorien eingeteilt:
- Festkörperschalter („solid-state“) und
- elektromechanische (EM) Relais (electro-mechanical switches).
Festkörperschalter im Vergleich zu elektromechanischen (EM) Relais
Festkörperschalter (solid state) 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.
Hier im Bild: P9400 Solid State PIN Diode Transfer Switch von Keysight
Bei den Festkörperschaltern kann man zwischen pin-Dioden und FET differenzieren. Die auf pin-Dioden basierenden Schalter werden bei höheren Frequenzen (typischerweise 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 (typischerweise DC zum >20 GHz).
Die FET-Schalter zeichnen sich durch eine sehr gute Isolation bei niedrigeren Frequenzen aus, während die pin-Diode-Schalter eine gute Isolation im 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.
Wie konfiguriert man HF-Schalter richtig?
Bei der Auswahl eines HF-Schalters ist neben der Anzahl und Anordnung der Ports – beispielsweise SPDT, SP4T oder SP6T – entscheidend, wie sich die nicht ausgewählten Signalwege verhalten.
Terminierte bzw. absorptive HF-Schalter schließen ungenutzte Ports intern typischerweise mit 50 Ω ab. Dadurch werden Reflexionen und mögliche Resonanzen reduziert und angeschlossene Signalquellen sehen auch im nicht aktiven Schaltzustand eine definierte Impedanz.
Bei nicht terminierten bzw. reflektiven Schaltern sind die ausgeschalteten Ports dagegen nicht an 50 Ω angepasst und reflektieren einen großen Teil der eintreffenden HF-Leistung. Abhängig von Messaufbau und Anwendung kann dies das Messergebnis oder angeschlossene Komponenten beeinflussen.
Die passende Schalterkonfiguration muss deshalb auf Messaufgabe, Portanzahl, Impedanz, Leistung und gewünschtes Reflexionsverhalten abgestimmt werden.
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Ihr bsw TestSystems & Consulting Sales Team
