保持微波测试系统的平衡

前言

　　在一个40GHz的微波测试系统中采用18GHz的测试电缆时，那么这个系统是失衡的；而在一个测试系统中，测试电缆出现了轻微故障而测试者尚未察觉，我们可以认为这个测试系统也处于失衡状态。

　　在AN-0101《测试电缆概述》一文中，从电缆本身性能的角度描述了如何选择一条合适的测试电缆组件，本文则从应用角度来重新讨论这个问题。

　　木桶原理vs微波测量系统

　　木桶原理说的是一个木桶装水的多少取决于最短的那块木板。这个道理在日常生活中被经常引用，把它用在微波测试系统中，笔者认为是再贴切不过了。我们可以从系统角度来审视一个微波测量系统这个"木桶"是否完整和平衡：

　　1）在一个声称为40GHz的微波测量系统（比如有40GHz的信号源，频谱分析仪等）中，如果被发现其中只有26.5GHz的测试电缆组件和转接器，那么这个系统就是不平衡的；

　　2） 当DUT（被测件）的最高频率为6GHz时，采用40GHz的频谱分析仪和6GHz的测试电缆组件，那么当前的这个测试系统是平衡的；

　　3） 不管什么系统，如果测试电缆出现了故障，哪怕是软故障，比如接头和电缆的根部出现了随机的接触不良情况，在这种情况下，随着电缆的抖动或者移动，频谱分析仪上的幅度读数会随着发生变化，而测试者尚未察觉到电缆出了问题，那么显然这个系统也是不平衡的。

　　尽管一台频谱分析仪可能价值几万美金，而一条"比较贵"的测试电缆也只有一、二百美金，但是从系统角度看，二者的地位是完全相同而不可偏颇的。在任何微波测量系统中，测试电缆组件和转接器是连接仪器和DUT的纽带，而且是一个很大的测试不确定因素，所以说测试电缆和转接器是保持一个微波系统平衡的关键。以下推荐几点测试电缆组件和射频转接器在选择、使用和保管等几方面的建议，供读者参考。

　　分类保管测试电缆组件和转接器

　　在实验室通常会配备各种规格的测试电缆组件和射频转接器，这些产品或来自仪器制造商，或来自第三方专业制造商。应对这些产品进行分门别类的选择和保管，以下是几点建议：

　　1) 在电缆上标注最高工作频率。

　　这一点很重要，可以避免测试电缆成为测试系统的"短板"。这项工作也可以要求电缆供应商采用工业用标签打印机直接打印在电缆上，图1是一个例子。

　　2) 给特殊的仪器配备专用电缆。

　　某些特殊的仪器，如带有APC7接口的网络分析仪，40GHz（如2.92mm）的频谱分析仪和信号源等。因为有些接口是专用的，如APC7，少有用在通信设备中的；另外，如果把一条2.92mm接口 的40GHz电缆用在一个SMA接口的3GHz设备的测试中，那无疑是大材小用了。因此，为专用接口或者高频仪器配备专用测试电缆组件不失为一种充分发挥这些仪器作用的有效手段。

　　3) 将室外应用和实验室应用的电缆分开。

　　室外应用的电缆需要经常被卷曲和运输，同时应用环境也相对恶劣（比如电缆会被放置在地面上），因此更容易损坏。为了增加强度，我们往往为室外应用的电缆加装保护层，如不锈钢铠装。这样做是为了防止电缆被过度弯曲，但同时损失的是电缆的柔软度。而测试者通常更喜欢使用柔软的电缆，因此将实验室应用的柔性电缆和室外应用的电缆分开，可以在某种程度上提高测试的效率。

　　4) 将射频转接器装在盒子里分类保管。

　　射频转接器种类繁多，将它们按照应用分类定位放置在小盒子里，可以大大方便使用，并对器件起到保护作用。以下是几种射频转接器的分类例子，图3是一种工作于6GHz以下频段的成套射频转接器，包括了N、TNC、BNC、SMA、UHF和miniUHF等6种转接器的插头和插座。巧妙的是，这些转接器之间用一种叫universal的转接器来互联，这样一共可以组合出72种转接器。这套转接器适合绝大多数常见通信设备的测试，如双向无线电对讲机。

　　图4所示的是一种内部可自由切割的小盒，用于放置各种射频转接器，这样可以组合成各种应用的射频转接器套件，如专用于蜂窝基站测试的DIN716和N之间的4种或6种转接器；最常用的N和SMA之间的转接器等。

　　射频测试电缆和转接器的使用注意事项

　　在微波测量系统中，最容易损坏的就是测试电缆组件和射频转接器，因此要仔细维护和使用。以下是笔者总结的一些经验：

　　1) 不要用任何钳子来固定射频连接器。

几乎每种尺寸的射频连接器都有适合的扳手，当然这是指六角形螺帽的插头