如何选择高频缆线以符合高质量的高频传输与数字应用测试
一对缆线能够精准的配对,如此不但能节省成本,也能够节省制作配对的时间,而且并不会牺牲驻波比或是线损。这样的作法,大大提升了缆线的制作效率,并且更有弹性的符合在数字应用的测试。
相位匹配测试方法
测试相位匹配的方法可以用向量网络分析仪(VNA)或是时域反射仪(TDR)。
向量网络分析仪测试方法,可以量测S21参数,设定群延迟格式,并使用统计计算功能,便可得到平均的延迟时间。图4显示利用向量网络分析仪的测试结果。
时域反射仪的方法,以测试TDT 的设定方式,测试每条缆线的50%上升时间的方法,决定每条缆线的延迟时间。图5显示时域反射仪的测试结果。
两条缆线的平均延迟时间必须小于规格设定的时间差,一般高速数字应用的规范是1ps~2ps。使用以上两种方法得到的结果可能不会一样,但是只要一对缆线的两条线都是使用同一种方法,比较出其相对的相位差异即可。
相位稳定
高频缆线如果是使用于测试系统中,如果移动缆线,可能会造成信号的扰动,那么缆线在不同频率下的驻波比稳定、振幅稳定以及相位稳定会是非常重要的考虑。相位稳定是首要因素,相位不稳定的缆线,会造成量测上的误差,可能造成产品不符规格,例如组件特性的模型失真、或是无线通信系统中的EVM过大。在国防科技上应用,相位匹配更是一大重点因素,优良的相位匹配才能确保雷达能够锁定正确目标,判断目标的距离以及方位。
相位稳定测试
相位稳定测试方法是改变缆线的摆放方式来测试其相位变化,相位变化越小表示其相位越稳定。以向量网络分析仪测试其S21参数,格式设定为相位,首先将缆线以正常方式测试图8a,记录此时的相位为Memory,启用数学运算模式,设定为 Data/Memory,得到一个相位差如图8b,然后改变缆线摆放的方式,将缆线围绕一4吋(或是 10cm)的圆如图9a,此时相位因为缆线的形状被弯曲,而造成相位的变化,如图9b,这就是这个缆线的相位稳定度。这个相位差,越小表示该缆线的相位越稳定,不会受到缆线的位移而产生相位差,进而影响信号的量测。要注意的是,有些缆线在围绕10cm 的圆周之后,将其形状回复为原始形状如图8a,其相位仍无法回复原始状况,需等待一段时间之后才能回复。图10显示缆线在回复原来的形状后,相位立即修正回来。图11则显示缆线回复原来的形状后,相位无法立即修正回来。
浩网科技的INF090 高频缆线,其结构为:中心导体为铜包银,7蕊线心,绝缘体为低密度 PTFE,外导体为铜包银编织网,编织层为铜包银编织线,外被为FEP。由于特殊的制程,此一缆线可以达到VNA 的测试线等级,其衰减极其优异的表现在18GHz 为1.15db/m,在26.5GHz 为1.43db/m,其相位稳定度在18GHz为小于2度,如图9b. 将缆线恢复原状,其相位立即还原,如图10,表示其相位相当稳定,非常适合于网络路分析仪之测试线。图11为其他品牌的缆线,在测试相位稳定之后,其相位还原十分不好,因此不适合一般高频测试,也不适合网络分析仪之测试线。从图11 中我们也可以发现其他品牌的缆线,其相位稳定度为±8度。
在国防科技上,相位稳定,才能确保雷达在侦搜上,距离测试正确以及方位判断正确。
结语
高频缆线的选择,会攸关我们测试的成败,考虑成本与性能的取舍之间,不同的测试参数会有优先考虑的因素,如高速数字应用为相位匹配、高频测试为相位稳定、一般频谱信号测试为驻波比、长距离测试为衰减量、无线通信测试为隔离度,这五大因素的综合,将决定一条高频缆线的优劣。
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