作者：Delta電子制造公司工程總監(jiān)Bryan Micelli

測(cè)量精度和準(zhǔn)確性通常不僅取決于測(cè)試設(shè)備的質(zhì)量，而且還取決于被測(cè)設(shè)備(DUT)與測(cè)試設(shè)備之間的互連。尤其是當(dāng)汽車?yán)走_(dá)和第五代(5G)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)等較新應(yīng)用很好地?cái)U(kuò)展到毫米波頻率范圍時(shí)，更需要仔細(xì)配置和維護(hù)測(cè)試設(shè)置，尤其是同軸互連。

為了節(jié)省重復(fù)測(cè)量期間的時(shí)間，嘗試在不同類型的同軸連接器之間進(jìn)行快速互連，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量中的插入損耗和VSWR降低，并且對(duì)同軸連接器和適配器造成不必要的磨損或損壞，尤其是在嘗試用不同的外形類似的連接器去搭配適配器時(shí)。

但是，使用顏色編碼可以很容易地進(jìn)行正確的匹配：使用顏色可識(shí)別1毫米、1.85毫米、2.4毫米和2.92毫米的公頭、母頭毫米波同軸連接器的同軸適配器端口，其帶寬范圍從DC到110 GHz。這些獨(dú)特的彩色編碼同軸適配器提供了電氣和機(jī)械性能，不僅可以延長(zhǎng)使用適配器的連接器的使用壽命，而且還可以改善阻抗匹配，從而實(shí)現(xiàn)更好的測(cè)量。

我們需要去了解這些顏色編碼適配器的更多信息，以及它們?nèi)绾渭涌旌秃?jiǎn)化越來(lái)越多的毫米波應(yīng)用(包括5G和自動(dòng)駕駛汽車)的測(cè)量任務(wù)。

無(wú)論是在測(cè)試系統(tǒng)中，還是在商業(yè)或軍事電子系統(tǒng)領(lǐng)域中，工程師通常都會(huì)擔(dān)心同軸互連的質(zhì)量。如果未正確安裝或在機(jī)械條件下未以最佳扭矩安裝(消除氣隙，為同軸連接器和適配器之間的互連提供平滑的阻抗轉(zhuǎn)換)，那么可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)多的信號(hào)反射和損耗，尤其是在較高頻率下。即使不同的連接器在機(jī)械上兼容，它們也可能具有不同的頻率限制，其中低頻分量設(shè)置互連的上限頻率。

節(jié)省時(shí)間

當(dāng)時(shí)間至關(guān)重要時(shí)(例如在大批量生產(chǎn)測(cè)量中)，有效而實(shí)用的測(cè)量可能需要在測(cè)試齒輪和DUT之間進(jìn)行快速有效的同軸互連，這有時(shí)會(huì)導(dǎo)致連接器對(duì)或連接器和適配器不匹配?？紤]到連接器尺寸幾乎是微觀尺寸，可能無(wú)法始終避免不匹配的同軸互連，特別是在大容量測(cè)量應(yīng)用中。專為毫米波頻率而設(shè)計(jì)的同軸連接器和適配器的微小尺寸，使其特別容易受到錯(cuò)誤處理，無(wú)論連接器是安裝在DUT還是測(cè)試設(shè)備上。

連接器接口對(duì)于毫米波分量測(cè)量的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性至關(guān)重要，例如5G網(wǎng)絡(luò)天線輻射方向圖的表征。具有正確特性阻抗(例如50Ω)的連接器和適配器在適當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ鋾r(shí)將產(chǎn)生最小的反射和最小的回波損耗(圖1)。但是，將不同的扭矩值應(yīng)用于相同類型的同軸互連的不同同軸接口，會(huì)導(dǎo)致與標(biāo)稱50Ω測(cè)試系統(tǒng)阻抗的偏差以及測(cè)量結(jié)果的變化。毫米波連接器/適配器組合件的接觸點(diǎn)上即使有污垢也可能導(dǎo)致在28 GHz及更高頻率下性能下降。同軸互連的一致性會(huì)隨著頻率的增加而變得越來(lái)越重要，這是獲得一致的測(cè)量結(jié)果的一個(gè)因素。

圖1：同軸連接器和適配器的材料組成和涂層的質(zhì)量與毫米波頻率下的性能和壽命有很大關(guān)系。

特別是在依靠確定DUT的相位性能或相位穩(wěn)定性，并進(jìn)行時(shí)間、溫度、濕度甚至同軸電纜彎曲等變量的測(cè)量中，低于最佳的同軸連接器/適配器接口會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差測(cè)量之間的可重復(fù)性差(圖2)。運(yùn)行于110 GHz或更高頻率的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)等新型高頻儀器，對(duì)同軸連接器和適配器之間的阻抗失配非常敏感。連接器/適配器接口處的阻抗匹配不良會(huì)導(dǎo)致信號(hào)源處的反射率更高和回波損耗較高(VSWR較高)。這又會(huì)導(dǎo)致幅度和相位測(cè)量誤差分別為±1 dB和±5°或更大，而在DUT與DUT之間缺乏可重復(fù)性。對(duì)于調(diào)制通信系統(tǒng)或毫米波雷達(dá)等對(duì)相位敏感的應(yīng)用，測(cè)量結(jié)果在許多DUT之間可能會(huì)有很大差異。

同軸連接器/適配器測(cè)試接口上的阻抗匹配不良會(huì)導(dǎo)致測(cè)量精度較差，并且測(cè)試結(jié)果缺乏可重復(fù)性。

顏色發(fā)揮作用

同軸連接器適配器代表了長(zhǎng)期以來(lái)用于配對(duì)連接器對(duì)的長(zhǎng)期解決方案，這些連接器對(duì)最初不是用于形成互連的，例如SMA和N型連接器，甚至包括串聯(lián)連接器，例如公頭SMA至公頭SMA連接器。經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，它們可在連接器和適配器接口之間提供出色的阻抗匹配，并在整個(gè)所需的頻率范圍內(nèi)具有低插入損耗和回波損耗。適配器的機(jī)械設(shè)計(jì)、加工工藝和制造公差在很大程度上影響了它的有效性以及其材料成分。

同軸連接器和適配器上使用的電鍍材料和厚度，可能與互連壽命以及在不降低測(cè)量性能和精度的情況下可以進(jìn)行多少個(gè)互連周期有很大關(guān)系。許多更高頻率的同軸連接器都基于具有空氣絕緣的結(jié)構(gòu)，以最大程度地減少高頻損耗。某些低頻同軸連接器使用聚四氟乙烯(PTFE)電介質(zhì)，取決于材料中的氣隙，這種介質(zhì)安裝到連接器外殼中時(shí)，可能會(huì)影響連接器和適配器的特性阻抗。同軸連接器和適配器材料的類型、鍍層(例如黃銅或不銹鋼)以及這些材料的厚度變化也會(huì)影響連接器和適配器的性能，尤其是在毫米波頻率下(圖1)。

表1：比較IEEE毫米波連接器/適配器的顏色

顏色編碼的毫米波適配器由耐用材料制成，包括耐腐蝕不銹鋼，旨在提高測(cè)量和其他高頻應(yīng)用中毫米波同軸互連的壽命和可重復(fù)性。他們使用IEEE開發(fā)的基于顏色的識(shí)別方案，用于DC至110 GHz或更高頻率的連接器(請(qǐng)參見(jiàn)表1)。

帶有顏色編碼的同軸連接器適配器有助于在110 GHz的毫米波頻率下節(jié)省連接器和測(cè)試設(shè)備。

使用顏色編碼的適配器可以在毫米波頻率上實(shí)現(xiàn)不同類型(系列之間)的同軸連接器以及相同類型(系列內(nèi))的同軸連接的互連。它們適用于2.92 mm、2.4 mm連接器、1.85 mm連接器和1mm連接器的組合，可用于將2.92 mm插頭(公頭)連接到1.85 mm插頭(公頭)，將2.92 mm插頭連接至2.92 mm插頭、2.4毫米插頭至2.4毫米插頭、1.85毫米插頭(公頭)至1.0毫米插孔(母頭)，以及1.85毫米插孔至1.85毫米插孔。不同的顏色使得測(cè)試工程師能夠根據(jù)應(yīng)用的要求，根據(jù)連接器類型和/或工作頻率范圍，來(lái)檢查連接器/適配器互連的兼容性。每個(gè)適配器都符合國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，包括用于1 mm連接器的IEC 61169-31，用于1.85 mm連接器的IEC 61169-32和用于2.92 mm連接器的IEC 61169-35。

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