동축 전기 기계식 스위치: 작동 수명 및 반복성 | 키사이트 Keysight
어플리케이션 노트
키사이트 전자기계식 스위치의 동작 수명과 반복성이 시스템 불확도를 최소화하는 이유
키사이트테크놀로지스는 동축 EM(Electromechanical, 전자기계식) 스위치에 있어서 오랜 역사와 고성능, 품질 및 신뢰성에 관해 입증된 전력을 자랑하는 글로벌 선도 설계업체이자 제조업체입니다. 동축 EM 스위치는 항공우주 및 국방 그리고 무선 통신 업계에서 신호 모니터링 및 라우팅 목적으로 이용하는 자동화 테스트 시스템에 필요한 신뢰성과 성능을 제공합니다. 동축 EM 스위치의 가장 일반적인 어플리케이션 중 하나는 무선 통신 업계의 모바일 핸드셋 테스트입니다.
한 조사 연구에 따르면, 전 세계적으로 2006년도의 모바일 핸드셋 납품량이 10억 대에 이르는 것으로 추정되며 이는 2005년에 비해 22.5%나 증가한 수치입니다. 이 인상적인 성장률로 인해 EM 스위치가 주요 구성요소인 휴대폰 테스트용 ATS(Automated Test System)의 신뢰성과 성능에 큰 역점을 두게 되었습니다. EM스위치 선택 시 고려해야 하는 가장 중요한 두 가지 사항은 바로 동작 수명과 반복성입니다.
이 어플리케이션 노트에서 설명하는 사항은 다음과 같습니다.
– EM 스위치의 동작 수명, 기존 EM 스위치의 점퍼 접촉 메커니즘, 와이핑 작동 기술을 통한 키사이트의 접촉 메커니즘
– 반복성이 측정 불확도에 미치는 영향
EM 스위치의 동작 수명
EM 스위치의 동작 수명은 스위치가 모든 RF 및 반복성 사양을 충족시키면서 완료하게 되는 주기 횟수로 정의됩니다. 이 동작 수명은 스위치의 기계적 수명이 아니라 전기적 수명을 뜻합니다. (기계적 수명이 훨씬 김) 1회의 수명 주기는 점퍼 접촉부(스위치 블레이드라고도 함)를 한 번 열고 닫는 것 또는 스위치에서 전자기 코일의 트리거링을 한번 on/off 하는 것으로 정의합니다. 동작 수명은 점퍼 접촉 메커니즘, 접촉 저항 및 스위치의 모든 핵심 RF 구성요소에서 사용하는 소재와 도금에 따라 크게 달라집니다. 키사이트 동축 EM 스위치는 세심한 제조 공정과 엄격한 품질 보증 시스템으로 제작됩니다.
기존 EM 스위치의 접촉 메커니즘
기존의 스위치들은 RF 하우징 내에 점퍼 접촉부(또는 스위치 블레이드)라고 하는 두꺼운 사각 접촉부를 움직여 작동합니다. 이 점퍼 접촉부는 푸시 로드(Push Rod)에 연결되는데, 이 푸시 로드는 폴리스티렌(PS) 과 같은 유전체로 만들어지며 RF 하우징에 있는 액세스 구멍 안에서 움직입니다. 점퍼 접촉부의 끝부분은 액추에이터의 기계식 스프링 힘으로 커넥터의 중심 도체 끝부분의 평평한 표면에 직접 닿습니다.
키사이트 EM 스위치의 접촉 메커니즘
키사이트의 RF EM 스위치는 삽입 손실 반복성이 0.03 dB 미만으로 모든 RF 사양에 부합하는 조건에서 정해진 수명보다 오래 잘 작동할 수 있도록 설계되었습니다.
이 반복성 사양을 달성하려면, 매 주기마다 중심 도체 끝부분을 “청소” 하여 기존 EM 스위치 설계에서는 일반적이었던 입자 축적이 생기지 않도록 해주는 설계가 필요합니다. 이는 키사이트 스위치에서 고유 “와이핑 작동” 방식으로 가능해졌습니다.
키사이트의 EM 스위치는 커넥터의 중심 도체 윗면은 구형 결합면으로 설계되었습니다. 이 결합면은 살짝 휘어져 있어서 점퍼 접촉부와 결합 면 사이에 약간의 아래로 향하는 힘이 생겨 작은 움직임이 발생합니다. 이러한 움직임은 얇고 유연한 점퍼 접촉부 설계로 가능해집니다. 이러한 움직임의 결과로, 표면 간에 미세한 와이핑 작동이 일어납니다. 이러한 와이핑 작동은 표면을 스쳐가면서 잔해물을 제거함으로써 접촉 부위를 지속적으로 청소합니다.
접촉 경계면의 구조와 표면 조직(마감처리)은 접촉부의 접촉 저항과 수명을 결정하는 데 있어 매우 중요합니다. 청소(와이핑) 중 접촉 저항은 정상 압력, 접촉 구조, 오염 막의 두께와 구성, 와이핑의 길이 등 여러 요소의 영향을 받습니다.
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