王榕欣

(陜西華達(dá)科技股份有限公司，陜西西安，710065)

1 前言

射頻連接器是無線電電子設(shè)備和儀表中必不可少甚至是關(guān)鍵的電子元件。電壓駐波比和插入損耗是射頻連接器的兩項(xiàng)極重要的射頻性能參數(shù)。

通常采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試連接器的電壓駐波比和插入損耗都是在常溫下測試，但對于連接器而言，使用溫度一般為-65℃～165℃。通常認(rèn)為，連接器的電壓駐波比和插入損耗隨溫度不會產(chǎn)生明顯的變化。事實(shí)果真如此嗎？本文將通過實(shí)際測試連接器在不同溫度情況下的電壓駐波比和插入損耗，通過實(shí)測數(shù)據(jù)說明連接器在不同溫度下的電壓駐波比和插入損耗的變化。

2 試驗(yàn)方法

為了測試連接器在溫度變化下的電壓駐波比和插入損耗變化，首先連接器必須放置到高低溫試驗(yàn)箱中，由于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀必須置于高低溫試驗(yàn)箱外，因此需要從箱內(nèi)引出兩根電纜組件，這兩根電纜組件和連接器相連形成聯(lián)測電纜組件(見圖1)，伸出端和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀相連測試，用這種方法可以測出聯(lián)測電纜組件的電壓駐波比和插入損耗，對于連接器電壓駐波比的變化可以通過聯(lián)測電纜組件電壓駐波比的變化來觀測，對于連接器插入損耗的變化需要用聯(lián)測電纜組件的插入損耗減去兩根電纜組件的插入損耗來觀測。

圖1 聯(lián)測電纜組件圖

3 試驗(yàn)過程

3.1 首次試驗(yàn)

3.1.1 試驗(yàn)方案制定

選取2.92-JK轉(zhuǎn)接器、2.92-JFD和2.92-KFD微帶連接器，分析其在溫度變化下的產(chǎn)品的電壓駐波比和插入損耗的變化。試驗(yàn)溫度：-65℃、-55℃、-20℃、-10℃、+25℃、+35℃、+55℃、+85℃、+100℃、+125℃、+140℃、+155℃、+165℃，在每個(gè)溫度下保持30min。在不同溫度下測試產(chǎn)品的電壓駐波比和插入損耗。

對于2.92-JK轉(zhuǎn)接器，可以直接和電纜組件相連測試，但對于2.92-JFD和2.92-KFD微帶連接器單只無法直接和電纜組件相連測試產(chǎn)品的電壓駐波比和插入損耗。由于2.92-JFDG連接器內(nèi)導(dǎo)體和2.92-KFDG連接器內(nèi)導(dǎo)體尾部均為插孔，且這兩種連接器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和尺寸均相同，所以在測試時(shí)將二者背靠背連接(如圖2)，內(nèi)導(dǎo)體尾部用插針相連組成連接器對。將2.92-JK轉(zhuǎn)接器、2.92-JFD和2.92-KFD組成的連接器對放到高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)載具上，分別用兩根電纜組件，一端伸進(jìn)高低溫試驗(yàn)箱和連接器對相連，一端在高低溫試驗(yàn)箱外和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試端口相連進(jìn)行測試。本次試驗(yàn)選取電纜組件(2.92-JX/2.92-JX-L)和(2.92-JX/2.92-KX-L)兩根長度合適的電纜組件。2.92-JK轉(zhuǎn)接器的兩端、2.92-JFDG和2.92-KFDG連接器對的兩端分別和電纜組件(2.92-JX/2.92-JX-L)和(2.92-JX/ 2.92-KX-L)相連，組成聯(lián)測電纜組件，安裝如圖3所示。

圖2 連接器配對試驗(yàn)

圖3 聯(lián)測電纜組件高低溫試驗(yàn)箱中放置及安裝

3.1.2 測試步驟

步驟一、 校正矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，范圍為100 MHz～40GHz，頻率間隔100 MHz，端口為2.92-K，記錄校準(zhǔn)狀態(tài)；

步驟二、2.92-JK 、2.92-KFD 與2.92-JFD配對，進(jìn)行此試驗(yàn)；

步驟三、先將電纜組件(2.92-JX/2.92-JX-L)和電纜組件(2.92-JX/2.92-KX-L)連接，組成電纜組件對，(25±2)℃下測試電纜組件對的電壓駐波比及插入損耗；將電纜組件(2.92-JX/2.92-JX-L)、(2.92-JX/2.92-KX-L)與2.92-JK組成聯(lián)測電纜組件1，將電纜組件(2.92-JX/2.92-JX-L)和2.92-KFD、(2.92-JX/2.92-KX-L)與2.92-JFD組成聯(lián)測電纜組件2，(25±2)℃測試聯(lián)測電纜組件的電壓駐波比及插入損耗。

步驟四、將聯(lián)測電纜組件在高低溫試驗(yàn)箱中放置及安裝如圖3；

步驟五、將高低溫試驗(yàn)箱的溫度恒定在(25±2)℃，保持10min，測試完所有聯(lián)測電纜組件的電壓駐波比及插入損耗,記錄每個(gè)測試頻率點(diǎn)數(shù)據(jù)；

步驟六、將高低溫試驗(yàn)箱的溫度下降至-10℃、-20℃、-55℃,直至(-65±2)℃；

步驟七、極限溫度保持30min，測試完所有聯(lián)測電纜組件的電壓駐波比及插入損耗，記錄每個(gè)測試頻率點(diǎn)數(shù)據(jù)；

步驟八、依次在-65℃、-55℃、-20℃、-10℃、+25℃、+35℃、+55℃、+85℃、+100℃、+125℃、+140℃、+155℃、+165℃溫度點(diǎn)按步驟六～步驟七進(jìn)行試驗(yàn)；

3.1.3 測試數(shù)據(jù)處理

單只轉(zhuǎn)接器插入損耗=(聯(lián)測電纜組件插入損耗-電纜組件對的插入損耗)。

單只微帶連接器插入損耗=(聯(lián)測電纜組件插入損耗-電纜組件對的插入損耗)/2。

3.1.4 測試結(jié)果

測試完成后發(fā)現(xiàn)，連接器的插入損耗變化在-0.9dB～0.6dB之間波動(dòng)，見圖4和圖5，變化數(shù)值較大并且插入損耗出現(xiàn)正值說明試驗(yàn)數(shù)據(jù)存在問題。通過分析發(fā)現(xiàn)由于在試驗(yàn)的過程中，電纜組件有一部分在高低溫試驗(yàn)箱中，并且長度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于連接器的長度，因?yàn)殡娎|隨溫度的變化插入損耗會有較大的變化，實(shí)際測試時(shí)，低溫時(shí)聯(lián)測電纜組件插入損耗和25℃相比會變小，高溫時(shí)聯(lián)測電纜組件插入損耗和25℃相比會變大，因此用每個(gè)溫度點(diǎn)聯(lián)測電纜組件的插入損耗值減去25℃時(shí)測試電纜組件對的值會出現(xiàn)低溫插入損耗

圖4 2.92-JK射頻插入損耗隨溫度變化的特征曲線

圖5 2.92-JFD、2.92-KFD射頻插入損耗隨溫度變化的特征曲線

為正和高溫插入損耗為負(fù)的情況，同時(shí)這樣測試也無法真實(shí)反映出連接器插入損耗的變化。

3.2 試驗(yàn)方案的調(diào)整

由于在連接器的測試中需要引入電纜組件，而電纜組件深入到高低溫試驗(yàn)箱的長度約為300mm，遠(yuǎn)大于連接器的長度，因此按上述方法測試只是反映了電纜組件插入損耗的變化，無法反映連接器插入損耗的變化。為排除電纜組件的引入對連接器插入損耗的影響，那么需要找到每個(gè)溫度點(diǎn)下電纜組件對實(shí)際的插入損耗值，因此在后面的測試中引入一對電纜組件對(2.92-JX/2.92-JX-L)和(2.92-JX/2.92-KX-L)作為比測電纜組件和聯(lián)測電纜組件共同試驗(yàn)。在每個(gè)溫度點(diǎn)下將測試聯(lián)測電纜組件插入損耗值和比測電纜組件插入損耗值進(jìn)行比較，測試數(shù)據(jù)處理按下述公式處理：

單只轉(zhuǎn)接器插入損耗=(聯(lián)測電纜組件插入損耗-比測電纜組件對的插入損耗)。

單只微帶連接器插入損耗=(聯(lián)測電纜組件插入損耗-比測電纜組件對的插入損耗)/2。采用這個(gè)方法目的是用每個(gè)溫度情況下聯(lián)測電纜組件插入損耗減去比測電纜組件對的插入損耗，而非減去25℃時(shí)測試電纜組件對的插入損耗。這樣做可以最大程度排除測試電纜組件對插入損耗的變化對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響。

為了保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，在加工測試電纜組件對(2.92-JX/2.92-JX-L)和(2.92-JX/2.92-KX-L)時(shí)保證每組的插入損耗值相差盡可能小，最好控制在0.15dB以內(nèi)。先在25℃下測試每組的電壓駐波比及插入損耗，并選其中一組作比測電纜組件。比測電纜組件對J頭和K頭相連，放入高低溫試驗(yàn)箱中，另外兩端伸出高低溫試驗(yàn)箱。其余各組分別和2.92-JK、2.92-JFD和2.92-KFD連接器對連接，組成聯(lián)測電纜組件，產(chǎn)品端放在高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)載具上，注意每組伸入高低溫試驗(yàn)箱的電纜長度應(yīng)保持一致，另外兩端伸出高低溫試驗(yàn)箱和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀相連，依次在-65℃、-55℃、-20℃、-10℃、+25℃、+35℃、+55℃、+85℃、+100℃、+125℃、+140℃、+155℃、+165℃溫度點(diǎn)進(jìn)行測試每組聯(lián)測電纜組件的插入損耗和比測電纜組件對的插入損耗。

4 試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論分析

本次試驗(yàn)各選擇3只2.92-JK 、2.92-KFD 、2.92-JFD進(jìn)行，電壓駐波比在DC～40GHz測試，記錄最大值，結(jié)果見表1，插入損耗測試結(jié)果見圖6和圖7。

從表1、圖6、圖7的曲線可以看出，電纜組件及連接器在全溫度范圍內(nèi)的電壓駐波比變化量小，存在無規(guī)律波動(dòng)現(xiàn)象；電纜組件的插入損耗隨溫度變化較大，實(shí)際測試時(shí)，低溫時(shí)電纜組件插入損耗和25℃相比會變小，高溫時(shí)電纜組件插入損耗和25℃相比會變大，連接器由于自身長度較短的原因，插入損耗變化不明顯，隨溫度也會產(chǎn)生一些波動(dòng)，在0.05dB以內(nèi)。另外此次試驗(yàn)時(shí)連接器組兩端接了兩根電纜組件，雖然在測試插入損耗時(shí)做了比測電纜組件對進(jìn)行同步測試，但是由于電纜單體之間的差異，所以結(jié)果會受到電纜組件變化的影響。

表1 全溫度范圍電壓駐波比測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖6 2.92-JFD、2.92-KFD射頻插入損耗隨溫度變化的特征曲線 圖7 2.92-JFD、2.92-KFD第二組射頻插入損耗隨溫度變化的特征曲線