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坚持微波测验体系的平衡

前言在一个40GHz的微波测试系统中采用18GHz的测试电缆时,那么这个系统是失衡的;而在一个测试系统中,测试电缆出现了轻微故障而测试者

前语

  在一个40GHz的微波测验体系中选用18GHz的测验电缆时,那么这个体系是失衡的;而在一个测验体系中,测验电缆呈现了细微毛病而测验者没有发觉,咱们能够以为这个测验体系也处于失衡状况。

  在AN-0101《测验电缆概述》一文中,从电缆本身功能的视点描绘了怎么挑选一条适宜的测验电缆组件,本文则从运用视点来从头评论这个问题。

  木桶原理vs微波丈量体系

  木桶原理说的是一个木桶装水的多少取决于最短的那块木板。这个道理在日常日子中被常常引证,把它用在微波测验体系中,笔者以为是再恰当不过了。咱们能够从体系视点来审视一个微波丈量体系这个“木桶”是否完好和平衡

  1)在一个声称为40GHz的微波丈量体系(比方有40GHz的信号源,频谱剖析仪等)中,假如被发现其间只需26.5GHz的测验电缆组件和转接器,那么这个体系便是不平衡的;

  2) 当DUT(被测件)的最高频率为6GHz时,选用40GHz的频谱剖析仪和6GHz的测验电缆组件,那么当时的这个测验体系是平衡的;

  3) 不管什么体系,假如测验电缆呈现了毛病,哪怕是软毛病,比方接头和电缆的根部呈现了随机的接触不良状况,在这种状况下,跟着电缆的颤动或许移动,频谱剖析仪上的起伏读数会跟着发生变化,而测验者没有发觉到电缆出了问题,那么明显这个体系也是不平衡的。

  尽管一台频谱剖析仪或许价值几万美金,而一条“比较贵”的测验电缆也只需一、二百美金,可是从体系视点看,二者的位置是完全相同而不行偏颇的。在任何微波丈量体系中,测验电缆组件和转接器是衔接仪器和DUT的枢纽,并且是一个很大的测验不确定要素,所以说测验电缆和转接器是坚持一个微波体系平衡的要害。以下引荐几点测验电缆组件和射频转接器在挑选、运用和保管等几方面的主张,供读者参阅。

  分类保管测验电缆组件和转接器

  在实验室一般会装备各种规格的测验电缆组件和射频转接器,这些产品或来自仪器制造商,或来自第三方专业制造商。应对这些产品进行分门别类的挑选和保管,以下是几点主张:

  1) 在电缆上标示最高作业频率。

  这一点很重要,能够避免测验电缆成为测验体系的“短板”。这项作业也能够要求电缆供货商选用工业用标签打印机直接打印在电缆上,图1是一个比方。

图1. 在测验电缆上标示最高作业频率利于实验室办理

  

  2) 给特别的仪器装备专用电缆。

  某些特别的仪器,如带有APC7接口的网络剖析仪,40GHz(如2.92mm)的频谱剖析仪和信号源等。因为有些接口是专用的,如APC7,罕见用在通讯设备中的;别的,假如把一条2.92mm接口 的40GHz电缆用在一个SMA接口的3GHz设备的测验中,那无疑是大材小用了。因而,为专用接口或许高频仪器装备专用测验电缆组件不失为一种充分发挥这些仪器效果的有用手法。

  3) 将室外运用和实验室运用的电缆分隔。

  室外运用的电缆需求常常被曲折和运送,一起运用环境也相对恶劣(比方电缆会被放置在地面上),因而更简单损坏。为了添加强度,咱们往往为室外运用的电缆加装维护层,如不锈钢铠装。这样做是为了避免电缆被过度曲折,但一起丢失的是电缆的柔软度。而测验者一般更喜爱运用柔软的电缆,因而将实验室运用的柔性电缆和室外运用的电缆分隔,能够在某种程度上进步测验的功率。

图2. 为室外运用而规划的铠装电缆组件

  

  4) 将射频转接器装在盒子里分类保管。

  射频转接器品种繁复,将它们依照运用分类定位放置在小盒子里,能够大大方便运用,并对器材起到维护效果。以下是几种射频转接器的分类比方,图3是一种作业于6GHz以下频段的成套射频转接器,包含了N、TNC、BNC、SMA、UHF和miniUHF等6种转接器的插头和插座。奇妙的是,这些转接器之间用一种叫universal的转接器来互联,这样总共能够组合出72种转接器。这套转接器合适绝大多数常见通讯设备的测验,如双向无线电对讲机。

图3. 可组合出72种转接器的套件

  

  图4所示的是一种内部可自在切开的小盒,用于放置各种射频转接器,这样能够组合成各种运用的射频转接器套件,如专用于蜂窝基站测验的DIN716和N之间的4种或6种转接器;最常用的N和SMA之间的转接器等。

图4. 可自在切开的小盒用于放置各种射频转接器

  

  射频测验电缆和转接器的运用留意事项

  在微波丈量体系中,最简单损坏的便是测验电缆组件和射频转接器,因而要细心维护和运用。以下是笔者总结的一些经历:

  1) 不要用任何钳子来固定射频衔接器。

  简直每种尺度的射频衔接器都有合适的扳手,当然这是指六角形螺帽的插头,而圆形的螺帽则只能用手装拆了。无论是尖嘴钳或许老虎钳,都无法把握衔接器的正确力矩,并且会损坏衔接器。应运用力矩扳手来紧固衔接器。

  许多螺套尺度为8mm的六角形衔接器能够用力矩扳手来紧固和拆开,如SMA、3.5mm、2.92mm、2.4mm和1.85mm;而N型衔接器则选用开口为19mm的力矩扳手。

  一般,在实验室可装备一把开口8mm和一把19mm的力矩扳手。假如没有,能够用手来紧固和拆开衔接器,关于衔接器来说,紧固的力矩宁可小于其规则的力矩,但不能更大。

  2) 射频衔接器的清洁。

  要用蘸有酒精的棉签来清洗衔接器,但不要用棉签去清洗空气介质衔接器的内导体,如3.5mm和2.92mm等。

  3) 遵从木桶原理-运用满意测验要求的转接器和电缆即可。

  尽或许不要运用比当时的测验频率高出许多的射频转接器和测验电缆。比方在测验蜂窝基站的杂散信号时(这项测验一般要求至12.75GHz),可选用18GHz的SMA接口的测验电缆和转接器,而不要选用40GHz的2.92mm接口的电缆和转接器。

  这么做的理由是为了合理运用射频实验室的资源,应把2.92mm的电缆和转接器用到毫米波测验场合,究竟射频衔接器是有寿数约束的。

  4) 不要将校准件中的转接器用于一般测验。

  校准件中的转接器,如N(f-f)、SMA(f-f),这类精细转接器的回波损耗典型值小于-34dB,只能用于S参数丈量的直通校准,千万不要将其用于正常测验中的转接。没有的话,宁可花钱去买一个。

  5) 把握正确的操作姿态。

  从仪器上拔下测验电缆组件时,一定要抓在接头上(图5a),千万不要抓在电缆根部往外拉(图5b),这样很简单形成电缆和接头衔接处的毛病。笔者见过的电缆毛病,这部分原因占了较大份额。

图5a) 正确的电缆操作

  

图5b) 不正确的电缆操作

  

  图5 电缆的操作

  6) 给转接器戴上维护帽。

  那些外螺纹的衔接器,如N(f)和SMA(f),简单被磨损。尤其是SMA(f),不小心掉在地上的话,螺纹很简单变形。因而用完后最好顺手给衔接器戴上塑料维护帽,一起还能起到防尘的效果。

  关于维护接头

  维护接头(Saver Connector)又被称为测验端转接器(Test Port Adaptor),望文生义便是用于维护贵重的仪器设备上的接头。维护接头实际上便是一个male到female的转接器。

  不要忽视这个小小的转接器,它能省去你不少的费事。试想一下你正在正常运用的仪器设备,假如因为衔接器损坏而需求回来原厂修理,除了要花去贵重的修理费,还要丢失名贵的时刻。要留意以下或许遇到的状况:

  1) 带空气介质接口的高频仪器设备。

  当作业频率高于26.5GHz今后,需求选用空气介质的射频接头,如3.5mm、2.92mm、2.4mm等,因为内导体没有介质支撑,所以这类接头更简单损坏,维护接头简直能够说是必需的。

  2) 无源互调丈量设备。

  无源器材的互调产品测验是一项十分精细的测验项目。无源互调丈量设备的本身互调目标可低至-170dBc@2×43dBm,任何的接头接触不良都或许形成互调目标的恶化,在生产线上,一条频频运用的低互调测验电缆的寿数仅仅是按月核算的。所以在无源互调测验设备上,必须有一个维护接头。

  3) 通用的仪器设备。

  大部分测验仪器设备都选用N型衔接器,用于仪器中的衔接器,其寿数必定要比一般的衔接器要长,可是它也有寿数,一旦磨损,也免不了返厂修理的问题。从这个视点看,任何测验仪器,只需你以为必要,都需求维护接头。

  可称为“维护接头”的,并不是一般的转接器,其电气功能目标尤其是寿数是首要的考虑要素。图6是一种N型的维护接头,其VSWR分别为1.02@DC-1GHz、1.04@1-3GHz和1.06@3-6GHz,而寿数则到达5000次插拔,这种维护接头能够作为大多数常用测验仪器的维护。假如没有被称为“维护接头”的转接器,哪怕用一个一般的不锈钢转接器也好过不采纳任何维护措施。

图6 一种长寿数的N(m)-N(f)维护接头

  

  查看测验电缆和转接器

  假如测验电缆组件和转接器现已呈现了毛病而运用者没有发现,则会影响测验精度,更为严重的是在大功率测验时或许会焚毁设备。所以,测验电缆组件和转接器需求定时查看,在运用过程中也要随时留意,以下是几点主张:

  1) 留意外表上的测验值是否安稳。

  假如你发现频谱剖析仪上显现的频谱起伏不安稳,或许网络剖析仪在丈量S21时的曲线呈现颤动现象,扫除其它原因后,就应该查看测验电缆是否呈现了毛病。这种状况下,有或许是电缆与衔接器的衔接处呈现了接触不良。在图5b的运用状况下,简单呈现这种毛病。

  2) 查看衔接器的内导体。

  射频衔接器是精细的器材,其间的每个零件及其合作都有严厉的规则,图7是MIL-STD-348A规则的N型衔接器的界面规范。应常常查看衔接器的内导体,假如发现异常,应停止运用。

图7a) N(m)

  

图7b) N(f)

  

  图7 MIL-STD-348A规则的N型衔接器界面规范

  3) 定时查看目标。

  有条件时,可定时用网络剖析仪查看测验电缆组件和射频转接器是否正常。

  差异公制和英制衔接器

  尽管现在绝大部分衔接器都选用英制规范,但仍有一些简单引起混杂的公制和英制衔接器,典型的有英制的N和公制的L16,以及英制的BNC和公制的Q9。单从外形上很难区别,可是二者不能交换,假如在一起运用,会影响测验精度并损坏衔接器。在收购时,应留意这一点。

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