射频测试中选择正确的电缆和连接器

wnagjainwei123

      任何一个被测器件都位于信号发生器和分析仪之间，而连接被测器件和仪器之间的桥梁就是测试附件或测试系统，千万不要忽视这些测试附件，有条件时最好能固化这些测试附件，使之成为一个标准化的测试系统。仪器供应商在提供整机时，最多会提供与仪器的最高工作频率相符的测试电缆。而在真正的测试过程中，会遇到各种不同的情况而需要采用不同的附件，所有这些附件都会影响到测试结果的准确性。这就需要测试者对相关的测试附件有深入的了解。
      在选择测试系统中电缆的规格时，除了要考虑插入损耗和VSWR以外，电缆的稳定性一定要好。在射频和微波频段，常用的电缆分为半刚性电缆、半柔性电缆和柔性编织电缆等三种。

      半刚性电缆不容易被轻易弯曲成形，其外导体采用铝背或钢管制成。射频泄漏非常小（小于-120dB)，在测试系统中造成的信号串扰可以忽略不计，而且无源互调特性也非常理想，因而在标准化的测试系统中被大量采用。


      半柔性电缆的性能指标接近于半刚性电缆，而且可以手工成形。但其稳定性略差，由于这种电缆很容易成形，也就容易变形，尤其是在长期使用的情况下。

      柔性电缆是一种“测试级”的电缆，但成本十分昂责。柔性电缆要易于多次弯曲而且还能保持性能，这是作为测试电缆的最基本要求。

      柔性电缆必须保持在弯曲条件下幅度和相位的稳定。通常，单股内导体的电缆有利于幅度的稳定，多股内导体的电缆有利于相位的稳定，可见仅这两项指标就难以两全了，无论弯曲性能多好，电缆制造商总是不希望操作者在过度弯曲的情况下使用柔性测试电缆，通常推荐的弯曲直径不应该小于电缆直径的10倍。

      柔性电缆的设计从某种程度上违背了低无源互调的设计原则，所以柔性电缆少有低无源互调型号的。此外，过度弯曲也会导致其无源互调指标的更加恶化。

      为了便于弯曲，柔性电缆采用编织层作为外导体，在这种结构下，电磁波会从缝隙中泄漏出来，虽然有些高端的微波测试电缆采用箔状材料作为外导体，其射频泄漏指标仍然不如半刚性电缆不过作为射频和微波测量应用，-90 dB到-100 dB的泄漏指标经足够了，大部分的微波电缆都可以做到这个水平。

      为了降低电缆的插入损耗和提高截止频率，高端的微波电缆几乎都采用低密度的聚四氟乙烯介质，这也是影响电缆成本的原因之一。由于加工的原因，可以发现并不是每一批次出厂的电缆的介电常数都是一致的。不过在一般情况下，选择测试电缆时，并不需要一味地追求低损，.因为测试电缆的损耗是可以被校准的，很多仪器都有补偿功能，可以直接将电缆的插入损耗输入仪器，即使没有，用人工方法也很容易做到这一点。倒是有一点需要注意，在宽带或者自动化测试场合，电缆的频响特性会直接影响到测试结果的幅度精度，有条件和必要时可以采用均衡技术加以补偿。

      要注意观察接头和电缆连接部位的工艺，这会影响到电缆的使用寿命。在这个部位，电缆和接头之间有-个硬接触点，很容易造成电缆的断裂，这并不是简单采用普通的热缩套管就可以解决问题的，接头的材料也是决定测试电缆寿命的主要因素。一般来说，采用铜外导体接头的使用寿命小于不锈钢材料。在满足规定力矩的前提下，前者的寿命是500次，后者是1000次。这项指标的定义是在到了寿命后，接头的出厂指标开始下降，而不是说这个接头就要报废了。正常情况下.电缆接头的寿命要远大于上述指标。

      总的来说，柔性测试电缆的各项指标都要考虑到，选择一条柔性测试电缆要兼顾频率、损耗、VSWR、接头材料、使用寿命、射频泄漏、无源互调和成本等各方面因素，而不是单纯从价格来考虑。所幸的是，通过不断的技术创新，现在已经有低成本的微波测试电缆以满足生产线大规模测试应用。

      并不是每条测试电缆组件都能适合被测器件的接口，所以经常需要用到射频转接器来完成转接。通常，VSWR指标是射频转接器选择的要依据，无论怎样强调射频转接器的VSWR指标都不为过。以S参数测量为例，当一个矢量网络分析仪经过校准后。通常可以将内置定向电桥的方向性校准到40dB以上。在测试时，如果在仪器和被测器件之间插入一个VSWR-1.06的转换器，则系统的方向性会降低到28dB，如果被测器件的真实VSWR=1.5，则最终测试结果可能在1.378~1.638之间。这个例子可以充分说明射频转接器的重要性。

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