1、插入损耗Insertion Loss

对于很多射频无源器件来说，插入损耗是其中一个关键的测试项目。在一个系统之中，由于某个器件的插入而发生的功率的损耗便是插入损耗，通常插入损耗由dB来表示。
一般来说，对于射频器件来说，如果在器件插入之前传输给负载的功率是 ，插入之后负载接收到的功率是，则以dB为单位的插入损耗由下式给出公式：


作为射频开关的关键指标之一，每个开关都会存在一些寄生电容、寄生电感、寄生电阻等。在开关做信号路由的时候，这些寄生元件会直接将信号进行衰减和降低。而这些寄生元件随着输入信号频率的变化引起功率损耗，因此对于射频开关来说在不同频率下进行插入损耗测试是必要的一步。

使用NI VST矢量信号收发仪测试插入损耗

对于射频开关进行插入损耗测试的时候，可以使用NI VST矢量信号收发仪进行测试。NI VST矢量信号收发仪将矢量信号发生器VSG和矢量信号接收器VSA两种仪器功能集合在仪器。

并且VST的作用不仅仅在插入损耗测试上面，对于开关芯片及其他类型射频前端芯片多种测试项也能良好地覆盖，而不需要采用其他仪器即可完成，因此极大提升了测试项目的覆盖率。

在对某通道（如RF1）进行插入损耗测试的时候，如图3 ，在芯片进入工作状态后将RF1导通，已知由VST输出功率，即芯片在Ant端口的输入功率，测得RF1通道输出的功率,因此即可以得出插入损耗功率值即：

图3：使用VST进行插入损耗测试

使用功率计进行校准

在进行插损测试的时候对于线缆和其他元件（如在量产测试中加入的辅助开关）上的损耗需要进行校准，可以使用功率计来进行校准。我们可以将功率计连接至线缆与元件一端，通过VST的信号发生器输出信号，在各种频率下测得信号发生器以及线缆和其他元件的总损耗。

假设使用功率计进行的测量结果正确无误，就可以确定信号分析仪装置的测量偏移，即可对进行插损测试中使用的仪器进行校准。

隔离度是指的在待测端口检测到无用信号的衰减度。一个高隔离度的开关能够大幅度减少其他通道对其的影响，这样保证了信号的完整性。

使用NI VST矢量信号收发仪测试隔离度

对于隔离度的测试，与插入损耗测试方法相近，因此同样可以使用NI VST矢量信号收发仪。但是在测试系统设计上会再加入辅助开关来实现信号路由，如图Figure 2所示[1]。

按照隔离度的定义，如针对RF1与RF2通道之间的隔离度，可将芯片进入工作状态后将RF1导通，即可测得芯片在Ant端口的输入功率，同时可以测得在RF2处的输出功率，因此即可计算处隔离度为：


使用VST及辅助开关进行隔离度测试同样在针对于隔离度的测试上，线缆和辅助开关可以使用功率计来进行仪器校准，并以此来设置仪器的偏移。

使用NI PXI射频开关模块在量产测试中进行辅助开关设计

在之前提到的插入损耗和隔离度的量产测试中，射频开关芯片的多个通道之间测试进行切换而需要最大化复用仪器，因此我们使用辅助开关模块对测试系统进行设计。
NI射频开关模块PXI射频多路开关模块是对于需要将仪器连接到DUT上进行高通道数自动化测试的理想选择，开关带宽最高达40GHz。PXI射频多路复用开关模块使用多种继电器类型，包括机电式电枢式、干簧管式、FET式和固态开关式，每一种继电器都有各自的优点，允许您选择符合您要求的多路复用器。

此外，NI开关模块提供了高级特性，如硬件触发、板载继电器使用计数跟踪，并可根据需求进行开关拓扑的修改。

3、驻波比VSWR

VSWR是反射波到入射波的比值，在射频开关芯片一些实验室验证测试中会进行这个项目的测试。在高频情况下，对于一个理想系统，传输能量为100%；当信号在不同的介质（如一些阻抗不匹配的元件）上传输时，如果能量未被全部吸收，反射就会发生。

在射频开关芯片中，这种不匹配可能是由于连接器上的阻抗不匹配等。VSWR是反射波功率的一种测量方法，它也可以用来测量传输线上的功率损耗。反射波与输入信号叠加形成驻波，反射引起相消干扰，沿着传输线在不同时间、距离产生电压波峰、波谷，因此VSWR被定义为最高电压与最低电压之比。


其中是输入端口的反射系数，即S11参数，可使用VNA或者前文提到的STS端口模块直接快速测量。

4、开关时间Switch Time

什么是开关时间？

开关时间(Switch Time)或切换时间指的是开关从“导通”状态转变为“截止”状态或者从“截止”状态转变为“导通”状态所需要的时间。具体来讲是指从DUT接收到通道切换命令，到在被切换到的通道上信号的功率达到满幅度值的90%的时间。
图7: 开关时间测试实验室验证分析

针对于实验室的测试，根据通常会考虑使用高带宽高速示波器来进行测试。测试方法是在两个通道同时获取DUT控制信号和射频信号，并测量DUT控制信号的跳变沿和射频信号到达相应功率值时刻的时间差。

验证测试中示波器带宽对于开关时间测试的影响

对于示波器而言，最关心的一个指标就是带宽。带宽描述了从探针或测试夹具前端到ADC，输入信号幅值损失最小时，可以通过模拟前端的频率范围。带宽被定义为一个正弦波输入，通过示波器后测得其原始幅值70.7%的频率，也称为-3dB点。在大多数情况下，我们建议示波器的带宽是被测信号中最高频率分量的2到5倍，将捕获的信号幅度误差影响降低到最小(带宽要求=(2~5)*频率)。

对于射频开关的实验室开关时间验证测试，需要进行DUT控制信号与射频开关输出信号达到对应功率值时刻的时间差，因此对于两者而言，上升时间测量是其中的关键。
图8显示了一个500MHz范围测量高斯模型的阶跃响应。当阶跃相应的最高频率是4倍于仪器带宽时（红 {MOD}曲线），我们看到的基本上仅是示波器的阶跃响应而不是输入信号的阶跃响应。因此在进行上升时间测量中有相当大的误差(416%)。被测信号与示波器(黄 {MOD}曲线)具有相同带宽时，仍然会导致严重的误差（40%）。我们可以看到，在被测信号频率是示波器带宽的1/3(绿 {MOD}曲线)时，上升时间测试结果将相对准确（仅4.4%）。所以一个很好的经验方法是选择一个至少是最高频率3倍的模拟带宽的示波器。
图8：500MHz带宽示波器对于不同阶跃响应的曲线NI提供从400MHz到高达5GHz带宽、分辨率从8位到14位的多种示波器选择，满足不同应用下的测试任务。配合功能强大的交互式面板，实现实验室验证性测试进行界面友好的调试，并同时搭配多种语言支持的API，如LabVIEW，C，Python等，实现快速实验室的自动化测试开发。

利用PXI高精度同步机制实现高速量产测试

在实验室验证测试中使用高带宽示波器可进行快速的波形查看及上升时间计算，但是这个方法在量产测试中即使能够满足测试需求，但是面对量产中成本和测试时间上的要求，价格不菲的高带宽的示波器在系统成本上是一个巨大的开销；同时DUT的射频输出在系统连接线设计上，除了要接入射频仪器外，还需要额外将输出接入到示波器上，这样将增加了系统的复杂度。因此，在量产测试中，我们会考虑其他设计方法。
进行开关时间量产测试时，我们使用带PPMU功能的NI Digital Pattern基于向量的数字仪器PXIe-6570，并配合NI VST矢量信号收发仪进行系统设计。PXIe-6570包含具有触发和Pattern排序的深度板载内存。通过基于向量的Pattern，它可将芯片编程到已知状态。而最重要的是，基于PXIe总线的测试平台设计了高精度、低延时的定是同步机制，这样的指标对于两个模块之间同步触发的问题得到了很好的解决。

基于PXI的高精度同步触发

NI为PXI和PXI Express机箱提供了定时和同步解决方案。 最新的PXI Express对PXI平台进行了改革，在保留向后兼容的同时，针对测量I/O设备，提供了比PXI-1更强大的同步功能。 具体体现在：

· PXI Express保留了原始的PXI规范中的10 MHz背板时钟，以及单端PXI触发总线和长度匹配的PXI星形触发信号。
· PXI Express还在背板上增加了100 MHz差分时钟和差分星形触发，提供增强的抗噪音能力和业界领先的同步精度（分别为250 ps和500 ps的模块间延迟差）。NI定时和同步模块充分利用PXI和PXI Express机箱中的高级定时和触发技术优势。

图9：基于PXI的定时同步机制在量产测试系统设计上，我们也充分利用了PXI平台触发总线的高准确度、低延时特性。如图10所示，基于向量的数字仪器PXIe-6570在给出控制命令的同时，产生一个事件触发脉冲，这个脉冲通过PXI总线传送到VST，触发VST开始采集射频信号。在系统中逐个检查射频信号采样值的幅度，比较可得到第一个幅度满足要求的采样点，并且由于射频信号采集的开始时刻就是开关切换的时刻，与满足要求采样点时间差乘以采样周期就可以得到切换时间 。

通过这样的方式将极大提升仪器的复用率，而不需要额外示波器进行测试，降低了测试成本，并且也减少了仪器间切换的时间，提升测试效率。

图10：基于向量的数字仪器及VST的开关时间测试