现代射频同轴连接器优化设计技术

时还可以进行电缆组件的缺陷定位。

ａ、时域反射测量连接图　　　　　　　　                     　ｂ、时域传输测量连接图

图9　时域反射测量和时域传输测量连接图

带通模式也有两种激励方式：脉冲激励（IMPULSE）和矢量脉冲激励（PHASOR－IMPULSE）。脉冲激励模式的垂直轴的显示值取决于所选的格式，其默认的格式是以dB为单位的回波损耗值。这种方式常被用于功分器、滤波器的测量及电缆组件的DTF (Distance to Fault) 测试。带通模式在测量频率范围上没有限制，因此可针对电缆组件使用频带对其进行测量分析。在频域测量中，相对反射系数的波纹是由每个接头处的反射相互干涉引起的，因此DTF测试不仅用于缺陷定位，还常作为一种连接器与电缆装接质量与匹配情况的综合评测方法，例如国外某通信设备制造商要求7/16射频同轴连接器与1/2波纹缆组成的跳线在上限频率为2GHz的DTF测试中两接头位置的回波损耗值应小于－38dB。

带通矢量脉冲激励模式中，响应曲线含义如下图：

图10　带通矢量脉冲激励（PHASOR－IMPULSE）响应曲线的含义

以上几种模式各不相同，我们可以根据不同的测试需要求选择。如果要进一步进行更精确的分析，矢量网络分析仪还提供了窗口和门控功能。窗口功能在隔离和识别单个响应的时域测量中非常有用，而门控功能可以灵活地选择去除不需要的间断点的响应，在传输测量中可以去掉多传输路径的干扰。

4.2　测量步骤和测试曲线的分析

我们以图11所示连接器为例，用户要求由该连接器与电缆组成的双头电缆组件频率在6－10GHz时电压驻波比不大于1.20，由于电缆是多层复合屏蔽结构外导体，介质及外皮为聚四氟乙烯绝缘材料，故采用焊接结构可以得到较好的电性能指标。但按常规经验公式计算并完成设计后，组装多根200 mm双头电缆组件后进行测试，结果一致性很好，但不能满足用户要求。

测试曲线如图12，测试频段设为6-10GHz，9.88 GHz时电压驻波比为1.254，远远超过要求指标。曲线中峰-峰间频率差约为0.45 GHz，电缆介质相对介电常数1.44，则可推算出反射点的间距约为：
(3×10⁸/0.45×10⁹) ×1.44^1/2=200(mm)

这与电缆组件长度基本相同，说明相互叠加的反射主要来自于两接头处；从整个曲线的趋势来看在每个连接器处应至少有两个集中反射点存在。

图11  SMA焊接式射频同轴连接器

图12 优化前电压驻波比曲线

将仪器按照反射测量法低通阶跃激励模式进行时域校准，并接入待测件进行时域测量分析。由于连接器中存在两种不同材料，测量时将相对介电常数设为1以便于计算，则可得到图13的测量曲线。

图13　SMA连接器时域测量曲线

采用短路法找出连接器的基准面"点1"，并将其它几个标记点放在波峰与波谷的位置，其中第6点处为电缆部位。由图13中的曲线可知，由于电缆相对介电常数为1.44，而我们设定的介电常数为1，所以电缆组件的实际电长度大于200mm空气线的电长度，所以在200mm处并没有出现第二只连接器的曲线。

对图中曲线进行分析可知：点6所在的电缆部分阻抗均匀性较好，阻抗值偏低（49Ω左右），而连接器部分阻抗变化较大；在2、4两点有感性不连续点，而处于焊接位置的5点由于焊接原因出现一容性不连续点。确定不连续点的位置可知，2点处于基准面到A点之间的绝缘子部位，3点处于A点附近，4点位于B点附近，而5点位于C和D之间。根据以上信息对连接器进行分析，发现前绝缘子部分外导体内径尺寸偏大，而绝缘子与内外导体之间均有较大的配合间隙，造成该部位阻抗偏大；而连接器焊接后由于后绝缘介质片对内导体的支撑强度较小，内导体焊接以后普遍有后缩现象，造成B点台阶处错位补偿过量（高阻段变长），使该点呈感性，也使得C和D之间的后绝缘介质部位因内导体后移而导致该补偿不足，使得该部位呈容性。

根据以上分析，对相关尺寸进行调整，连接器性能大有改善，小批量试装后测试，电压驻波比小于1.15，满足了用户要求。

4.3　影响测试分析精度的一些因素

在对射频同轴连接器作时域测量分析时我们希望所取得的响应曲线是准确的，并且尽可能分辩出相邻很近的不连续点的响应特性；在对较长的电缆组件作缺陷定位时我们要去除掉响应的重复叠加，保证测量的准确性。这就要求掌握时域测量中常用到的两个参数：响应分辨率和无混淆距离。

4.3.1无混淆距离R

由于矢量网络分析仪在频域中的取样有周期性间隔，这就导致了时域响应的周期性，因而限制了最大测量距离。设定Δf为相邻采样点的频率间隔，N为扫