在测试和测量的世界里,精度、效率和可用性是成功的关键。MEMS是微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems)的缩写,是一种微观开关技术,正在彻底改变该领域,特别是在射频开关领域。微机电系统设备包括电子和机械运动部件,并由1到100微米的组件组成。
在1968年被犹他大学首次提交给DARPA(美国国防高级研究计划局),MEMS设备已经进入了各种应用领域,包括喷墨打印机,现代汽车中用于安全气囊展开的加速度计,针对无人机和光学开关的电子稳定控制陀螺仪(但到目前为止只能携带小信号,因而不适用于电气测试)。
在电信号开关方面,MEMS开关是在硅基板上制造的,运用 半导体 处理技术微加工的三维结构来创建继电器开关触点。然后触点就可以用磁场或静电场推动。与舌簧继电器一样,制造MEMS可以使开关触点密封(在陶瓷封装中或在硅片层级上),这通常可以保障在低信号电平下开关特性良好的一致性。
多年来,关于MEMS技术作为射频开关替代常用的电磁继电器(EMR)开关和固态(SS)开关解决方案的前景,已经写了很多文章。然而,技术上的挑战降低了实现的可能性。许多障碍现在已经被清除,商业上可行的射频开关解决方案正在测试和测量(T&M)应用中获得关注。在这些应用中,通常同时要求较高的切换速度,非常长的运行寿命以及一致的低损耗的射频性能。
虽然MEMS技术有许多优点,但必须注意到它的局限性:
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MEMS(微机电系统) |
EMR(电磁继电器) |
Solid State(固态继电器) |
频带 |
DC - 4GHz (可用至5GHz) |
DC - 3 GHz |
10 MHz - 8 GHz |
插入损耗 |
4 GHz 内 <1.4 dB |
3 GHz 内 <1.0 dB |
8 GHz 内 <6.0 dB |
电压驻波比(VSWR) |
4 GHz 内 <1.5:1 |
3 GHz 内v<1.4:1 |
8 GHz 内 <1.95:1 |
最大射频功率 |
4 GHz 内25 W |
10 W @ 3 GHz |
4 W @ 8 GHz |
操作时间 |
50 ms |
3 ms |
50 µs |
预期寿命 |
30亿次操作 |
1000万次操作 |
无限 |
热切换 |
不允许 |
较高承受力 |
有一定承受力 |
以电磁继电器为标准的每通道的价格 |
1.3 |
1 |
1.9 |
*图是基于每种技术的典型Pickring PXI开关。
为了满足我们的大容量半导体客户不断增长的需求,我们最近与专门为各种应用开发先进的MEMS技术的 Menlo Microsystems公司达成合作—,帮助发展我们—基于PXI和PXIe MEMS的射频多路复用产品线 ,Menlo Micro一直站在MEMS领域完善电气开关的前沿,使其成为首批实现这一壮举的公司之一,自然符合我们满足大容量半导体客户需求的Pickering的使命。这种合作关系导致了我们MEMS产品系列的创建,这为我们客户的成功提供了一些至关重要的优势。与传统的电磁继电器(EMRs)不同,我们使用Menlo Micro公司的理想开关®开发的基于MEMS的模块提供了高达4 GHz的优秀射频特性,运行寿命超过30亿次操作,大大超过了基于电磁继电器的解决方案通常提供的最大1000万次操作。
Menlo Micro成功案例: 当周期很重要时:升级现有的 EMR PXI 射频多路复用器解决方案
MEMS开关技术是一个针对大规模系统客户的游戏规则改变者。通过提供更佳的速度、耐用性、降低测试成本和低插入损耗,微机电系统开关已成为该领域的宝贵资产。了解它们的局限性和优势对于选择正确的技术来满足您的测试需求,同时实现精度和效率的完美平衡至关重要。