人們非常關注凹頭連接器對網絡分析儀測量精度的影響,如果不采用定量測定方法,他們就很難預測或校正測量誤差。本文以一個3.5mm 連接器為例,評估了這類凹陷對反射系數測量產生的影響。
理想的連接器不會使傳輸線出現任何斷點。而事實上,配對連接器的尺寸公差通常會導致它們之間存在一定的小間隙。這種間隙一般被稱為凹陷,表示配對連接器或其中一個連接器可能有下陷現象。除非配對連接器的凹陷程度相等,否則凸出(凹陷的反面)可能導致3.5mm 器件出現機械損傷,這對測量精度有著不良的影響。由于中心導體和陽插腳外露部分的直徑存在差異,凹陷的電氣效應將會導致一小段傳輸線的阻抗特征發生變化。導體直徑變化產生的理想效應可以計算,但由于這一小段傳輸線存在著多個效應,因此很容易進行實際評估。
圖1. 連接器凹陷
本文可能包括惠普的參考資料。請注意,惠普測試與測量業務部門已并入了是德科技公司。本文提到的一些產品能已過時,或是被是德科技公司產品替代。
步驟
使用HP8722D矢量網絡分析儀(頻率范圍為3GHz至27GHz,1601個軌跡點,帶寬設為300 Hz)執行本次測量。使用HP85052B精密校準套件執行本次校準(網絡分析儀誤差校正)??偣策M行了三次校準,滑動負載在第一次設置為零凹陷,第二次是鎖定在0.0025英寸(0.25%)凹陷:第三次則是鎖定在0.005英寸凹陷。
即便連接器的插腳凹陷發生變化,負載的特征也應在測試過程中保持穩定。本次測量對象是一個3.5mm滑動負載(HP911D), 并且使用小型螺絲刀調整連接器凹陷,從而可將連接器凹陷精確地從0增加到0.005英寸(每次增幅為0.001英寸),而且不會損壞測試中用到的元器件。
圖2. 針對下列測量設置了測量基準,在所有平面圖上以紅線表示。該測量基準適用于零凹陷滑動負載的測量和校準,準確地反映了被測滑動負載的電壓反射系數(VRC)。
現在,人們越來越深刻地認識到凹頭連接器的重要性,他們認為.只要網絡分析儀的測試端口同樣出現凹陷,且待校準和測量器件的凹陷程度相等,那么測量精度還是能夠保證的。然而,要想讓網絡分析儀測試端口上的連接器發生凹陷并非易事,待校準和測量的器件反而更易出現凹陷。觀察圖3可知,只要器件在校準和測量過程中的凹陷相等,那么測量結果就會非常相似。由于參考短路和開路的凹陷與滑動負載的不同,以及連接器的不可重復性,將會產生細微偏差(約為0.0025 VRC)。
圖4顯示了零凹陷滑動負載的理想校準,被測負載的凹陷從0增加到0.005英寸,以0.001英寸為增量。測量結果的可預測性在接近22 GHz的頻率上有明顯的變化。隨著凹陷越來越大,VRC降至最低并開始返回到初始值。
圖5與圖4類似,不同之處是誤差位置“已顛倒”。校準中的凹陷是0.005英寸,測量中的凹陷是0,它們對測量精度的影響類似于出現凸出的連接器(假設測試端口具有足夠的凹陷以避免損壞)。然而,圖5中的高峰出現在了圖4的低谷位置。
圖6中,校準中的凹陷被設為測量凹陷兩個極端值之間。這幅圖與幅度調制信號圖類似,清晰地顯示了圖4和圖5組合。
結論
當使用滑動負載進行凹陷測量時,通過對校準和測量采取近似相等但方向相反的測量,誤差結果可以得到修正。這可能與沒有凹陷的開路和短路器存在一些細微的差別。另外,使用連接器刻度盤指示計設置凹陷時所產生的不確定度可對測量值帶來不利影響。
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史海拾趣