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    如何降低射頻同軸連接器電壓駐波比

    1、引言

    射頻同軸連接器是無線電電子系統、電子設備和儀器儀表中不可缺少又是非常關鍵的機電元件。它既起到機械連接作用,又要保證電磁信號和電磁能量順利傳輸。VSWR是衡量射頻同軸連接器電氣性能優劣的關鍵電氣參數。VSWR實質上是傳輸線(射頻同軸連接器)傳輸系統特性阻抗均勻程度和反射大小的反映,它也反映了該連接器在電子系統中與系統是否匹配和匹配程度。因此,射頻同軸連接器VSWR性能的好環,直接影響到應用射頻連接器的系統的性能。因而在射頻連接器產品標準和應用射頻同軸連接器時,都對其VSWR性能提出了明確的要求。由于以上原因,射頻同軸連接器的VSWR問題對設計者、生產廠和用戶來說,都是非常重視和關注的問題。如何降低射頻同軸連接器的VSWR,一直是設計者探討的主題。

    隨著科學技術的進步,電子工業和通信事業的迅速發展,射頻同軸連接器的應用范圍在不斷擴大,應用的工作頻率在不斷拓寬,對射頻同軸連接器的VSWR性能要求也越來越高;新產品需要進行低VSWR設計,老產品的VSWR性能不能滿足目前使用要求,需要改進,在生產過程中產品的VSWR性能常有超標問題,這些都存在如何降低連接器的VSWR問題。例如,在移動通信行業,最初,第1代(1G)移動通信要求射頻同軸連接器,頻率范圍在0~1GHz,VSWR≤1.05,發展到第2代(2G),頻率范圍拓寬到0~2GHz,VSWR≤1.08,目前發展到第3代(3G),4代(4G),頻率范圍拓寬到0~2.5GHz或0~3GHz,而VSWR≤1.08或VSWR≤1.10,這樣,就要求設計者,不斷改進設計,降低射頻同軸連接器的VSWR,才能滿足移動通信事業發展的需要。

    射頻同軸連接器的VSWR性能,雖然經過數十年的發展實踐,存在著一些進行低VSWR設計的理論和經驗,但生產出來的產品VSWR性能是否能滿足設計要求,必須要經過對產品進行VSWR測試,依靠測試數據來驗證。這就要求測試系統具有比產品級性能更好的測量級的轉接器、連接器和負載。測量級或說精密級的產品其特征和標志主要是更低的VSWR,這樣,精密級產品的設計,更存在著如何降低產品的VSWR問題。

    由上可見,降低射頻連接器的VSWR,是滿足科技發展、工作實踐和現實生產過程的需要,具有提高生產效率和提高生產效益的巨大現實意義。本文試圖從分析影響射頻連接器VSWR的因素入手,探討在新產品設計、老產品改進和生產過程中如何降低射頻連接器VSWR的途徑和措施,以滿足實際需要。

    2、影響射頻同軸連接器VSWR的因素

    任何一種射頻同軸連接器,都需要經過設計、生產加工、裝配、測試檢驗諸過程,才能成為合格產品,供安裝使用。在這些形成合格產品的過程中,都涉到產品的VSWR,即都與產品的VSWR有關,因而都可能存在影響產品的VSWR的因素。

    2.1 設計時,應用射頻連接器基本設計三原則不當帶來的影響。

    研制寬帶精密同軸元件的三項基本設計原則,不僅適用于精密同軸連接器,同樣,也適用于具有VSWR要求的所有射頻同軸連接器。因而,三項基本設計原則是目前進行設計時必須遵守的原則。三項基本設計原則的要點是:

    2.1.1. 設計原則1;

    ? 在連接器的每一個橫截面上盡可能保持一個恒定的特性阻抗。例如:50Ω。
    ? 應用一段特性阻抗高于和低于標稱阻抗的傳輸線,對導體上的階梯、槽或間隙進行補償,限制了寬帶性能,不能應用到寬帶精密元件上。

    2.1.2. 設計原則2;

    ? 阻抗不連續是不可避免的;
    ? 對于每個阻抗不連續,都要進行補償;
    ? 為獲得最好的性能,首先應把未補償的不連續減至最??;
    ? 其次對剩余的阻抗不連續,應進行補償(引入一個單獨的共面補償);
    ? 改變阻抗的做法,限制了帶寬,不適合寬帶設計。

    2.1.3. 設計原則3;

    ? 同軸元件中導體的尺寸公差總是不可避免的;
    ? 把電氣性能對機械公差的依賴減至最小。例如:易磨損,碰傷處。

    這三項基本設計原則,雖然人所共知,但應用起來,由于種種原因,經常會出現一些偏差,或顧此失彼,出現一些這樣或那樣的問題。一些例子如:

     

    在圖1圖a中,為固定內導體,防旋轉或竄動,常在內導體上設置1處或2處倒刺,或在內導體上滾上直紋、網紋,使內導體局部外徑增大,而在相對應的外導體上來做補償,致使倒刺或滾花處阻抗不連續。不符合基本設計原則1和2;
    在圖1圖b中,在內、外導體直徑變化處,產生不連續電容,需要進行補償,但常常被忽略,這不符合基本設計原則2;
    如圖c在絕緣支撐的結構設計中,在設計中雖然注意進行共面補償,但決定補償好環的重要尺寸δ,常常選擇不當,因而補償不當;
    如圖d,因結構工藝需要,常常需要在內導體或外導體上開孔,孔徑φ影響了該處的特性阻抗,但常被忽略,引起阻抗不均勻;
    如圖e和圖f,有些產品因結構需要,收口處正是機械電氣基準面或在基準面處設置壓環,用來固定絕緣支撐,這種情況不符合設計原則3。

    2.2 結構參數偏差對VSWR的影響。

    2.2.1. 機械加工公差對特性阻抗的影響

    射頻同軸連接器的特性阻抗由下式確定:

    image.png  或image.png

    式中:
    Z --表示特性阻抗單位Ω;
    D--外導體內徑單位mm;
    D--內導體外徑單位mm;
    εr--絕緣介質的相對介電常數。

    在產品零件的生產加工過程中,任何尺寸都不可避免地存在尺寸公差。內外導體直徑的公差對特性阻抗的影響為:
    對50Ω空氣線:image.png

    對50Ω介質線:image.png

    式中:
    D--外導體內徑的公差;
    d--內導體外徑的公差;
    εr--絕緣介質相對介電常數的誤差;
    Zo--引起的特性阻抗的偏差。

    由內、外導體直徑的公差引起的電壓駐波比為:
    image.png

    2.2.2. 不同軸度引起的特性阻抗的偏差

    image.png

    圖2.  d和D的偏心度

    連接器內、外導體的橫截面由于制造或裝配的原因會出現不同軸,假設不同軸度為e,如圖2所示。由于不同軸度e的作用,改變了傳輸線中該段的分布電容,所產生的阻抗誤差為:

    image.png

    式中,頁號表示特性阻抗變小。

    對于50Ω的連接器,其阻抗誤差為:
    image.png

    2.2.3. 內、外導體上的槽對特性阻抗的影響

    為了保證彈性接觸的需要,在連接器的內、外導體上常開有不同數量的軸向槽,由于開槽,使該處的導體直徑變小,引起該處的特性阻抗變化,這些槽引起的特性阻抗的偏差為:
    image.png 式中:
    Z--特性阻抗變化的百分數;
    N--為開槽的數目;
    ω--為內導體上的槽寬;單位:mm;
    W--為外導體上的槽寬;單位:mm;
    d--內導體外徑;單位:mm;
    D--外導體內徑;單位:mm;

    2.2.4. 內、外導體上軸向間隙對特性阻抗的影響

    同軸連接器配對連接后,總是希望插頭和插座兩者的內、外導體在軸向實現緊密接觸。但由于機械結構的原因,要達到兩者都能緊密接觸是非常困難的。為了預防插損內導體,通常設計時使外導體端面緊密接觸無間隙,允許內導體的接觸端有微小間隙。設內導體的接觸端面間隙為g,如圖3,該間隙所引起的電壓駐波比取決于間隙的寬度和陰性接觸件的槽寬。引起的駐波比的計算公式如下:

    image.png

    式中:
    f--為工作頻率;  單位:GHz;
    g--內導體間隙寬度;單位:mm;
    dg--內導體插針的直徑;單位:mm;
    ω--插孔上的槽寬;單位:mm;
    d--內導體外徑;單位:mm;
    N--內導體插孔上槽的數目。

    因種種原因,外導體接觸端面存在間隙時,設間隙為G,則引起的駐波比的相應公式為:
    image.png

    式中:
    f--為工作頻率;單位:GHz;
    G--外導體端面間隙寬度;單位:mm;
    Dg--間隙區內外導體直徑;單位:mm;
    D--外導體標稱內徑;單位:mm;
    W--外導體接觸件上的槽寬;單位:mm;
    N--外導體接觸件上開槽的數目。

    2.3 絕緣支撐的軸向位置和結構設計對特性阻抗的影響。

    為了支撐內導體,不得不設置絕緣支撐,絕緣支撐的設置,不得不切割內、外導體。內切割內導體和外切割外導體不可避免地在絕緣支撐的表面引起不連續電容,形成反射;絕緣支撐的厚度和絕緣支撐相互之間的距離若設計不當,也會引起反射。所有這些都會影響射頻連接器的電壓駐波比。

    2.3.1. 阻抗設計

    當作寬帶絕緣支撐設計時,根據基本設計原則1,在絕緣支撐內部的特性阻抗必須和與之相連的空氣介質區的特性阻抗相同。如果在絕緣支撐和內、外導體的金屬表面存在空氣隙,則很容易致使截面上的相對介電常數發生變化,因而對該處的特性阻抗會有很大的影響。當特性阻抗有偏差時,該偏差引起的駐波比由下式給出:
    image.png

    式中:
    S是以百分數表示的駐波比;
    Z是以百分數表示的特性阻抗的誤差;
    f是以GHz為單位的頻率;
    fo是以GHz為單位的頻率,在這個頻率時,絕緣支撐的電長度是一個波長。

    對切割內、外導體處絕緣支撐表面引起的不連續電容,通常采用挖去部分材料的辦法,進行共面補償,由界面補償的小誤差引起的駐波比由下式給出:
    image.png

    式中:S、f和fo與前含義相同;
    Δx是在1.0GHz時以百分數表示的單一面上的駐波比。

    當工作頻率不高時,可以采用高阻設計。即絕緣支撐內部的特性阻抗Zε略高于標稱阻抗Z。,通常的作法是取Zε=1.08Z。有時也采用幾何平均值兩段式過渡的方式,即滿足等式:image.png  。Z1表示第一段的阻抗,Z2表示第二段的特性阻抗。

    2.3.2. 絕緣支撐的厚度

    在均勻同軸傳輸線中絕緣支撐的諧振頻率是絕緣支撐長度(厚度)及其相對介電常數的函數,在厚度B一定時,諧振頻率隨介電常數εr的減小而升高,在εr一定時,諧振頻率隨絕緣支撐的厚度B的減小而升高。當B趨近于零時,就成為一個空氣同軸線,其諧振頻率由它的截止頻率所決定。而當B接近外導體直徑D時,由于絕緣支撐的諧振作用使得同軸線中的電磁波傳輸極不穩定,并使同軸線的截止頻率受到約束而下降??梢?,絕緣支撐的厚度必須小于外導體的直徑,即B<D,而且厚度B越薄越好。為避免在同軸線中出現高次模,絕緣支撐的厚度B應滿足式:
    image.png

    式中:
    B為絕緣支撐的厚度;
    fc為空氣同軸線的理論上限頻率;
    f為工作頻率;
    λg為工作頻率的波長;
    εr為絕緣支撐的相對介電常數。

    2.3.3. 絕緣支撐在連接器的軸向位置

    圖中L為兩絕緣支撐之間的距離,l為絕緣支撐到基準面之間的距離L=2l;B為絕緣支撐的厚度,L1為絕緣支撐到外導體直徑變化處的距離。同軸腔中的諧振不僅由絕緣支撐內部的場決定,而且外部的空間距離也有相當大的影響,即兩個絕緣支撐之間的距離將影響諧振頻率,當L≥2D時,絕緣支撐之間的相互影響可減至較小,而當L=3D時,絕緣支撐之間的相互影響完全可以忽略不計。絕緣支撐距外導體的直徑變化處L1=D時,相互影響減至最小,而當L1=1.5D時相互影響可以忽略不計。因此當L的取值小于D時,往往影響到射頻連接器的電壓駐波比。

    2.4 過渡設計

    在連接器的結構設計中,由于界面不同或配接的電纜的直徑不同,經常會遇到內、外導體直徑的變化,產生不連續電容。為了補償階梯產生的不連續電容,需要采取一定的補償方法,如果補償過渡設計不當,會嚴重影響射頻連接器的VSWR,對于過渡設計的結構,常用的結構如下:

    2.4.1. 錯位過渡

    為了滿足導體直徑變化的需要,采用內、外導體錯開一段距離的辦法進行補償,也有人稱作階梯補償、直角補償等。如圖5所示:粗端內、外導體直徑分別用d和D表示,細端內、外導體直徑分別用d1和D1表示,錯開的距離用a表示。

    2.5 表面粗糙度的影響

    有資料顯示,在大約0.381μm以下的表面粗糙度容易在電氣上平均掉。但是一些觀察表明,特性阻抗對表面粗糙度有依賴。當具有1.905μm的表面的內導體在7GHz時代替0.127μm粗糙度的內導體時,7/16英寸標準空氣線的特性阻抗,發現有大于0.1%的差別,相當于特性阻抗的這樣一個差別的導體直徑的直接改變是大約5.08μm,然而內導體平均直徑的實際差別低于0.508μm,雖然這個效應到目前為止尚無理論證明,但是可以測量的。并且應加以注意。

    2.6 導體鍍涂的影響

    為了降低導體的電阻率,常對導體表面進行鍍涂。但常常具有令人失望的結果。導體電阻率是重要的,因為它涉及到特性阻抗和傳播速度的關系。同樣也涉及到損耗的關系。在500MHz以上,導體電阻率對特性阻抗和傳播速度的影響是二階的,并且常常被忽略。由于電鍍方法不同,使得鍍銀得到的導體電阻率有很大的改變。電鍍槽中包含有工業光亮劑的鍍銀導體,所顯示的電阻率,大約與黃銅一樣。無工業光亮劑的鍍銀導體有很低的電阻率,脈沖電鍍可以進一步降低電阻率。如圖8所示:

    image.png

    圖8.做為頻率函數的導體電阻率的測量數據

    2.7 裝配不當帶來的影響

    在裝配過程中,由于種種原因,會產生裝配不當。在生產線上,檢測VSWR指標時,也常會發現,因裝配不當導致產品VSWR超標,常見的問題有:
    a、零件位置顛倒、錯亂、張冠李戴等;
    b、零件前后方向顛倒,如絕緣支撐,數量或多或少;
    c、零件砘粗變形,導致內、外導體直徑變化,尤其是小型產品、卡環等;
    d、零件端面碰傷,有劃痕、壓痕等;
    e、裝配中,異物進入連接器內部或多余物未清除干凈;
    f、電纜剝制尺寸不當等。

    2.8 測試系統的缺陷帶來的影響

    所有的射頻同軸連接器的駐波性能,都是通過測試儀器顯示出來的,對駐波比性能的測試,不論采取那種方法(無誤差識別測量法、雙連接器法和有誤差識別測量法)都需要應用標準試驗連接器或轉接器和標準負載、或稱精密型轉接器和精密負載。并要求,使用的測試用電纜應是優選嚴格精密的公差類型的。一般來說,這些測試用附件,都是與儀器配套的或說是原裝的徑標定的。但是在實際生產過程中,因各生產廠經濟狀況不同,或長期使用缺乏標定,或買的是二手儀器測試附件不配套來檢等,往往存在一些缺陷,即測試系統的測試附件剩余VSWR超標。試想用這樣的測試系統測出的數據能夠準確嗎?但是,這些缺陷又常常被忽略,總認為測試系統是標準的,把注意力放在被測射頻連接器上。所有這些,都不能真實的反映出產品的VSWR性能。

    2.9 生產加工不當漏檢帶來的影響

    盡管目前很多企業都在貫標,施行質量控制保證體系,非常重視質量問題,但是常常由于種種原因,生產出的產品零件,不能保證100%的零件都不存在問題,這些存在局部缺陷的零件,裝配到產品上,就會影響產品的VSWR。生產線上常發現的缺陷有:
    a、產品內腔深處階梯間距尺寸超差、直徑尺寸超差等;
    b、產品內腔階梯處存在峰邊、卷邊、大毛刺、殘余銅屑等;
    c、產品內腔倒角不均、不同心、偏大或偏小尺寸角度超差等;
    d、開槽、打孔尺寸超差;
    e、產品內腔表面粗糙度差,尤其在接觸表面上存在刀紋、振紋等。
    以上這些都會對連接器的VSWR帶來不良影響。

    3、降低射頻連接器VSWR的途徑和措施

    降低射頻連接器的VSWR,必須貫穿產品形成的全過程,即從產品的設計、生產加工、裝配、測試檢驗過程中,針對不同階段,關注點不同,具體問題具體分析,采取降低電壓駐波比措施,精心設計是奠定低VSWR的結構基礎,精心加工,裝配是實現結構設計的保證,良好的檢測設備才能客觀地反映產品的真實性能。

    3.1. 做好設計控制,體現降低VSWR措施

    設計確定了產品結構,產品結構決定了產品的VSWR性能。產品結構是否能滿足低VSWR要求,關鍵是產品的結構設計的合理性。

    3.1.1. 做好設計方案論證。從不同結構設計方案中,優選理論上認為是低VSWR的方案,即滿足盡可能消除上文中闡述的影響VSWR的因素,從設計方案中體現降低VSWR的措施。
    3.1.2. 做好總體結構設計。按照基本設計三原則,進行總體結構設計,確定最佳設計方案,針對具體產品結構,降低產品的VSWR;并堅持在射頻電流的通道上保持盡可能小的導體電阻和接觸電阻。當產品結構初步確定后,導體電阻和接觸電阻就是影響產品電氣性能的關鍵因素。應選用電導率盡可能小的導體材料和鍍層材料;在電流通道上接點越少越好,即零件越少越好。當接點不可避免時,應盡可能擴大接觸面積,加大接觸壓力,提高表面光潔度;盡可能減少階梯,不可避免時,在滿足機械性能條件下,階梯越小越好。
    3.1.3. 做好補償設計。對有不連續電容處應進行補償設計,并做好計算正確無誤,準確應用相關公式,要驗算尺寸鍵,符合產品標準界面尺寸要求。
    3.1.4. 控制機械加工尺寸公差。對于影響VSWR的關鍵尺寸,可參考標準試驗連接器的相關尺寸公差。針對本單位機械加工設備和人員素質構成的機加能力,選取尺寸公差,盡可能做到既能達到降低VSWR的目的,又不增加生產成本適合批量生產的尺寸公差要求。
    3.1.5. 合理選擇適用材料和鍍層。為保證較低的接觸電阻和良好的導電性能、和較低的損耗,選擇導電率低、彈性好的內、外導體材料,以及合適的鍍層;選擇高頻性能穩定,線漲系數小的絕緣介質材料。例如:聚四氟乙烯(PTFE)。

    3.1.6. 合理確定表面粗糙度。對影響VSWR的接觸面和傳輸腔體表面粗糙度盡可能地高,例如,其它表面可略低些,注意銳邊倒鈍,避免尖峰,尤其是在傳輸腔體內部。

    3.1.7. 合理確定形位公差。對同軸傳輸線來說,一定要標注同軸度公差。同軸度公差直接影響VSWR,當部件需要焊接時,注意保證垂直度公差,在平面上多孔定位時,應注意位置度。在設備條件允許的情況下,可以選擇較嚴的形位公差。
    3.1.8. 開槽、打孔應適宜。對內、外導體接觸部位的開槽,為增大接觸面積可多開槽,為減少對直徑變化的影響,可開窄槽,避免增大對VSWR的影響,可不開槽。外導體因各種原因需開孔時,在滿足工藝需要的前提下,開孔直徑越小越好。當內、外導體上的槽寬增大,孔徑增大時,則對VSWR的影響也就大。
    3.1.9. 消除空氣隙的影響。在絕緣支撐段,由于尺寸公差的影響或設計不當,往往會存在空氣隙。金屬表面和介質間的空氣隙對該處的介電常數發生變化,因而引起該處的特性阻抗變化,影響產品的VSWR,應采用壓配合的方式和保持重量不變的方式消除空氣隙。
    3.1.10. 必要時,要驗算絕緣支撐的厚度,合理確定絕緣支撐在連接器中的軸向位置。盡可能避免應用雙支撐、多支撐。采用降低相對介電常數的措施時,做好相對介電常數的計算和驗算,在保證機械性能的前提下,絕緣支撐的厚度越薄越好,相互之間的距離越大越好。

    3.2. 老產品改進

    任何產品都有一定的適用范圍和使用壽命,隨著科技的發展和設備系統的需要,早期的一些產品VSWR性能不能滿足新系統、新設備的需要。需要降低VSWR,對老產品進行改造。需降低VSWR,就必須對需用產品重新設計,這樣對老產品改進其設計基本思路與新產品設計應是相同的。不過在改進設計過程中應盡可能應用老產品的零件把生產成本降到最低。

    3.3. 生產中查找影響VSWR的因素,確定整改措施,保證VSWR性能

    在生產線上,雖然生產的產品是定型成熟產品,所用的產品零部件都是經檢驗具有合格證的零部件,但是通過VSWR檢測檢驗,常常會發現有些產品VSWR指標超差不符合要求。對這些VSWR不合格產品從圖紙上很難發現問題。如何確定查找影響VSWR的因素,確定整改措施對改進產品結構提高成品率和經濟效益是非常重要的。

    3.3.1. 解剖產品、復核結構參數,查找超差原因

    對于VSWR超標的產品,應對照圖紙,對產品進行解剖,復核零部件結構尺寸,觀察零件位置、順序、數量是否有異常。若有異常和尺寸超差現象,這些往往就是形成VSWR超差的原因。常見的一些超差現象有:
    a、因某零件的尺寸超差,引起的界面尺寸超差,導致機械電氣基準面相關尺寸超差,插針、插孔、端距、端面尺寸超差、回縮等;
    b、絕緣支撐倒裝,零件尺寸超差;
    c、零件位置錯亂、順序錯亂、少裝或多裝零件;
    d、零件類同,發放錯誤,張冠李戴;圖號錯亂,發非所用;
    e、電纜剝制尺寸超差,錯誤。
    針對這些超差錯亂現象,分析原因,提出整改措施。

    3.3.2. 從“事故多發區”入手,分析查找影響產品的VSWR因素

    射頻連接器實際上是一段帶有連接結構,電纜夾緊裝置的非均勻同軸線。以直式連接器為例與均勻同軸線相比,絕緣支撐結構區、導體直徑變化過渡區和端接電纜結構,往往是具有明顯的阻抗不均勻。這些區域,往往是“事故多發區”,認真分析檢查這些區域的異?,F象,常常容易找到影響VSWR的因素。常見的超差現象有:

    絕緣支撐區:
    a、絕緣支撐尺寸超差,共面補償槽深超差,金屬導體與介質接觸面存在明顯空氣隙,支撐厚薄不均勻,引起端面界面尺寸超差、變化、松動等;
    b、裝配過程中未進行高壓氣泵清洗,腔體絕緣支撐面殘存裝配生成多余物,影響零件位置尺寸;
    c、絕緣支撐材料不純、有異物、顏色不正、受污染、介電常數發生變化;
    d、支撐裝配顛倒,擠壓壓力過大導致尺寸變化,變形。

    直徑變化過渡區:
    a、錯位補償應用公式計算不當、尺寸超差、錐形補償尺寸計算不準,錐頂錯位;
    b、加工不當、光潔度差、存在峰邊、卷邊、殘留多余金屬物;
    c、階梯倒角不當、偏心、不同軸、角度超差、尺寸超差等;
    d、錯位補償不當,應補償處未補償,設計結構錯誤;

    端接電纜結構區:
    a、電纜剝制尺寸錯誤,剝制尺寸超差,剝制尺寸設計錯誤;
    b、端面有殘絲、留絲、飛絲、灰塵、油污、加工粗糙、切割不平、端面不圓等;
    c、異物進入連接器內部,尤其是金屬屑;
    d、裝配不到位,過緊或過松導致形體變形或有間隙。

    對于以上出現的現象,只看圖紙,不進行解剖是很難發現的。有些缺陷也是難以想像的,必須對照實物進行分析。同時,也應注意,經常在裝配現場,觀察分析,裝配工藝每一步,是否有不當之處,查找影響VSWR的因素,制訂整改措施。

    3.3.3. 應用矢量網絡分析儀的時域功能,確認影響VSWR的部位

    當發現產品的VSWR性能超標時,對有條件的單位,可以應用矢量網絡分析儀的時域反射功能,確定影響VSWR的部位,并在對應部位進行解剖分析確定具體的原因.當問題查清后,便可根據具體問題,制訂整改措施,降低產品的VSWR。

    3.3.4. 從試驗入手,觀察分析測試頻率特性曲線,尋找“敏感區”或“敏感點”查找影響VSWR的因素

    由于射頻同軸連接器的VSWR性能,必須通過測試驗證來確定。在測試過程中,不妨采用裝裝試試,動動看看的方法,觀察分析特性曲線,從特性曲線的變化尋找“敏感區”或“敏感點”查找影響產品VSWR的原因,這樣常常會得到意想不到的效果。

    在裝連測試系統正確,且經預熱、校準的前提下,可以輕輕抖動、彎曲和扣動測試組件觀察分析特性曲線有否變化和變化的特點,當隨著抖動、彎曲和打敲測試曲線無任何變化,說明連接器或電纜組件相關部位接觸可靠正常,符合要求;如果隨著抖動、彎曲或敲打任一動作,測試曲線隨之有尖峰突現,動作停止,尖峰也隨之消失。說明連接器或電纜組件在相關的接觸部位有接觸不良接觸不可靠現象,即是影響VSWR性能的因素之一。

    在保證不損傷測試儀器的前提下,可以輕輕地旋動連接器或轉接器或負載的螺母,松松緊緊,注意觀察顯示器上特性曲線的變化特征。當隨著旋動連接螺母,特性曲線逐漸趨于平緩,性能向好處發展,但最后指標仍是超標,這時有可能是旋動部位的界面尺寸有超差現象。旋動時,最好能應用力矩扳手;如果隨著旋動連接器或負載的連接螺母,逐漸旋緊時,特性曲線也由好逐漸變差,這說明旋動的相關界面尺寸不是最佳尺寸,針對特性曲線隨旋動連接螺母而變化的特點,應對相關界面尺寸進行檢驗,很可能有界面尺寸超差現象。

    3.3.5. 從經驗入手,查找確定影響VSWR的因素

    平時注意探討記錄影響產品VSWR的原因,積累降低VSWR的措施經驗,對于不同的問題缺陷,采取的不同補償措施,補償達到的程度數據;何種缺陷引起的特性曲線的變異特征,對應的糾正措施,經常做到記錄總結。在生產實踐中,一旦出現類似問題,便可根據積累的經驗對號入座,迅速查出原因,采取糾正措施。

    當一時難以找出確定影響產品的VSWR的原因時,不應急噪,可以換個思路,這些往往從圖紙上的結構很難看出來,可在生產線上,觀察分析機加、裝配過程、測試檢驗諸環節,分析是否有操作不當,工藝不合理現象或者進一步驗證做過的方法正確性,通過這些,往往也會能查找出影響VSWR的因素,找出解決問題的措施。

    如果產品是電纜組件,平時性能一直比較穩定正常,穩定的電纜、零部件供貨渠道廠家,穩定未變的裝配、測試方法,當出現批不合格時,當更換產品機加、零件未發現不合格,觀察裝配、測試等工藝過程未發現有缺陷和不當時,還應考慮電纜的因素,看應用的射頻同軸電纜是否存在不合格因素。

    例如:

    · 電纜周期性缺陷的影響

    在VSWR頻域圖中,表現在比較固定的頻點上出現VSWR峰值。同時,在此頻點的倍頻處通常也會出現峰值;當用時域法查找電纜結構缺陷點時,也存在較大的SWR峰值點。這類缺陷通常由設備的旋轉部件故障產生,其表現為同軸電纜結構缺陷的間隔長度相同,其VSWR峰值的波形如圖9所示。

    隨機性缺陷的影響

    在VSWR頻域圖上表現為通域或個別頻段VSWR整體水平較差,當用時域法查找電纜結構缺陷時,在電纜較長一段上存在較大的VSWR峰值點。這些缺陷沒有周期性,這種缺陷通常是由于設備狀態長期不穩定(如電氣參數變化,牽引打滑,設備或張力隨機抖動等)造成,其VSWR波形圖如圖10所示。

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    圖10.電纜非周期性結構不均勻引起的VSWR波形

    · 局部缺陷的影響

    在VSWR頻域圖中,通常表現為通域或個別頻段VSWR圖形呈現鋸齒形狀,當用時域法查找電纜結構缺陷時,可以發現少量的VSWR峰值點,這些缺陷沒有周期性,且存在數量較少。這種缺陷通常是由于設備狀態瞬間不穩定或操作不當所造成。VSWR波形圖如圖11所示。修復后電纜正常的VSWR波形如圖12。

     

    4、結束語

    如何降低射頻同軸連接器的VSWR是射頻連接器設計者的一個永恒的主題,往往也是一個難題,因而應經常注意學習、積累經驗。設計和測試檢驗是一個相互印證,共同提高和相互充實的過程,不應有所偏廢;降低射頻連接器的VSWR,往往是一次改進很難成功,需要多次反復試驗,才能完成。因而,不應急噪,應有耐心和毅力??萍荚谶M步,新理論、新結構、新工藝不斷涌現,因而應不斷學習他人的經驗,不斷改進,才能更好地不斷降低產品的VSWR,滿足工作需要。


     

    關鍵字: 瑞貝斯   微波器件 毫米波器件  微波電纜  毫米波電纜

     

    蘇州瑞貝斯電子科技有限公司是由在射頻微波領域有著極其豐富研發技服經驗的團隊骨干共同組建,是一家專業從事射頻微波電纜,連接器及射頻微波元器件的研發、生產、銷售及提供射頻解決方案的高科技企業, 致力服務于軍工、航空航天、射頻微波通信、石油勘探及工業控制設備、移動通信基站、衛星通信、醫療設備、汽車、雷達及儀器儀表等領域。  

     


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