無相位失真，如何選擇測試系統(tǒng)用電纜 - 全文

　　同軸電纜是系統(tǒng)中經(jīng)常容易被忽視的組件之一，除非它們出現(xiàn)故障。當(dāng)處于最佳狀態(tài)時(shí)，微波電纜組件不會(huì)增加任何影響：沒有損耗，也沒有相位失真。當(dāng)處于最差狀態(tài)時(shí)，電纜損耗可能變得非常嚴(yán)重，以致于必須用寬帶放大器電路加以補(bǔ)償。用于測試與測量應(yīng)用的同軸電纜和電纜組件對系統(tǒng)而言必須“不可見”，才能使它們的電氣特性不會(huì)被當(dāng)作待測設(shè)備（DUT）的部分特性來測量。

　　雖然構(gòu)建射頻/微波測試系統(tǒng)的一些工程師更喜歡通過將撓性或半剛性電纜切割到一定長度，然后在選定的同軸連接器內(nèi)端接這些電纜來“搭建他們自己的”電纜組件，但大多數(shù)工程師還是愿意選擇定購?fù)S電纜組件。提供這類組件的供應(yīng)商有很多，即使是測試應(yīng)用所需的高性能精密電纜也是如此，而且大多數(shù)供應(yīng)商都能提供標(biāo)準(zhǔn)長度和定制長度的電纜組件。

　　雖然自動(dòng)測試設(shè)備（ATE）系統(tǒng)通常使用半剛性電纜，而且在這些系統(tǒng)中DUT可以自動(dòng)放置在合適的測試夾具里，但基于微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）的許多測量系統(tǒng)需要通過撓性電纜組件將DUT連接到測試系統(tǒng)端口。諸如Flexco Microwave等公司就提供了專為與VNA配套使用而開發(fā)的精密電纜組件。例如，該公司的NTC195測試電纜可以用于從直流到26.5GHz的頻率范圍，而NTC182測試電纜可以擴(kuò)展到從直流至40GHz的范圍。兩種電纜的外徑都是0.5英寸，最小彎曲半徑均為1.5英寸，這兩種50Ω的電纜具有90dB的最小屏蔽效能（SE）。根據(jù)頻率要求，這些電纜組件可以用不同的連接器端接，包括K、3.5mm、SMA、TNC和N型連接器。

　　Semflex公司已經(jīng)開發(fā)出隨溫度（-65℃至+95℃）變化和隨彎曲度變化（360°）的相位變化最小的測試級電纜，每100英尺損耗僅為20dB。Radiall公司則在其TestPro 4.2電纜中使用了一種低密度的PTFe電介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)從直流至20GHz的頻率覆蓋范圍。這些電纜的外徑為4.81mm，在18GHz時(shí)的插損很低，為2.1dB/m。Radiall公司還制造TesPro 5電纜組件，用于從直流至26.5GHz的測量應(yīng)用。這些電纜的外徑稍大些，為5.85mm，插損直到18GHz都只有1.02dB/m，幅度穩(wěn)定度優(yōu)于0.05dB。這兩種電纜組件的最小彎曲半徑都是25mm（約1英寸）。

　　Pasternack公司提供的電纜組件覆蓋從直流至26.5GHz的頻率范圍，可與商用的VNA一起使用，例如安捷倫科技公司（Agilent）和安立公司（Anritsu）的VNA分析儀。Pasternack公司的PE310-KIT包包含各種長度的撓性電纜組件。該公司的在線“電纜組件向?qū)А笨梢詭椭脩舾鶕?jù)各種不同終端連接器選擇合適的同軸電纜和光纜。

　　Mini-Circuits公司的CBL系列測試電纜覆蓋了從直流至18GHz的頻率范圍，目前庫存有各種長度和公頭連接器類型，包括SMA到SMA、SMA到N型和N型到N型連接器。Synergy Microwave公司推出的SF系列測試電纜使用PTFE電介質(zhì)，連接器是帶銅制中心引腳的鍍金同軸連接器，損耗低，借助各種連接器可覆蓋從直流至18GHz的頻率范圍。位于佛羅里達(dá)的RF Labs公司開發(fā)出了Mini-Flex 105MC電纜組件，這些電纜采用不銹鋼單線管與硅樹脂護(hù)套，借助連接器的選擇可覆蓋從直流至50GHz的頻率范圍。Crystek Microwave公司的160系列撓性電纜組件包含不銹鋼連接器，可工作在從直流至40GHz的頻率范圍，在26GHz時(shí)的損耗僅有0.7dB/英尺，在40GHz時(shí)的損耗也只有0.9dB/英尺。其它高性能電纜組件供應(yīng)商還包括JMicroTechnology、MegaPhase、美國國家儀器（NI）、RF Precision Cables、Storm Products和Times Microwave Systems等。

　　圖：MXP電纜/連接器接口支持高達(dá)40GHz的模擬測試和高達(dá)40Gb/s的數(shù)字測試。

　　例如，MegaPhase公司最近推出了原始設(shè)備制造商（OEM）測試電纜的一種低成本替代品，可用于頻率高達(dá)67GHz的應(yīng)用。這種型號為MegaPhase 67的測試電纜可以與VNA和其它微波測試儀器一起使用，在34GHz時(shí)的衰耗為1.05dB/英尺，在67GHz時(shí)的衰耗僅為2.05dB/英尺，最小屏蔽效能為100dB。這種測試電纜可提供從8英寸至72英寸的標(biāo)準(zhǔn)長度，并提供1.85mm的連接器。

　　Times Microwave Systems公司則向無線與測試應(yīng)用提供寬帶同軸電纜組件，并能提供滿足通信系統(tǒng)應(yīng)用要求的更長長度（如100英寸），這些電纜一般用于2.4GHz和6.0GHz。該公司的Silver-Line測試電纜由帶不銹鋼連接器的單股PTFE電介質(zhì)電纜和高效應(yīng)變消除系統(tǒng)組成，直到26.5GHz都具有穩(wěn)定的幅度和相位性能。這種撓性電纜有鎧裝和非鎧裝兩種版本，10GHz時(shí)的相位穩(wěn)定度都在±1.1o范圍內(nèi)。獨(dú)特的應(yīng)變消除系統(tǒng)可以承受175磅的拉力而不會(huì)損傷電纜，因此是“手腳重的”測試系統(tǒng)操作員的理想選擇。

　　Storm Products公司提供半剛性電纜、撓性電纜和測試電纜組件，包括Accu-Test系列撓性測試電纜組件。Accu-Test 200電纜的工作頻率可到26.5GHz，并具有突出的相位穩(wěn)定性：在18GHz時(shí)隨彎曲度變化的相位變化為2o，18GHz時(shí)的最大衰減是0.116dB/英尺（18GHz時(shí)的標(biāo)稱衰減是0.108dB/英尺）。

　　Accu-Test 150測試電纜組件用于更高頻率的應(yīng)用，工作頻率可達(dá)40GHz。這種電纜組件的相位穩(wěn)定性與更低頻率電纜組件的彎曲度性能相匹配，在18GHz時(shí)的最大衰減略高，為0.145dB/英尺，標(biāo)稱衰減則為0.135dB/英尺。這兩種電纜的屏蔽效能都超過90dB（40GHz電纜組件的屏蔽效能好于100dB）。

　　針對測試應(yīng)用設(shè)計(jì)的撓性電纜組件可以從電壓駐波比（VSWR）、幅度穩(wěn)定性與頻率的關(guān)系以及相位變化與作為電纜移動(dòng)函數(shù)的頻率的關(guān)系來加以表征。電纜評估方法是將它們繞成小圈、測量性能、然后伸直電纜，觀察它們的初始幅度和相位特性的恢復(fù)程度。

　　針對可能要求完全無磁構(gòu)造的測試應(yīng)用，United Microwave Products公司推出了Microflex 165撓性電纜組件，可覆蓋從直流至26.5GHz的頻率范圍。這種電纜的成品直徑為0.165英寸，采用了熔絲層壓型聚四氟乙烯（PTFE）電介質(zhì)芯和鈍化的不銹鋼SMA連接器。這些電纜可以取得好于90dB的屏蔽效能，最小彎曲半徑為1英寸。該公司還提供Microflex 150作為0.141英寸直徑半鋼性同軸電纜的撓性替代電纜。Microflex 150的最小彎曲半徑是1英寸，當(dāng)用各種SMA同軸連接器終接時(shí)可覆蓋從直流至26.5GHz的頻率范圍。Microflex 098是針對頻率特別高的應(yīng)用設(shè)計(jì)的電纜組件，使用1.85mm V型連接器可工作到65GHz。這種電纜使用單股PTFE電介質(zhì)。

　　Huber+Suhner公司以SUCOTEST組件的形式提供原始電纜、電纜組件和專用測試電纜，其中包括SUCOTEST 18A產(chǎn)品線。這些鎧裝測試組件主要用于頻率高達(dá)18GHz的室外和惡劣測試環(huán)境。它們能夠在直到18GHz的頻率范圍內(nèi)保持好于0.05dB的插損穩(wěn)定性，在直到6GHz范圍內(nèi)保持好于±4o的相位穩(wěn)定性，并在直到18GHz范圍內(nèi)保持±6o的相位穩(wěn)定性。1500mm長電纜組件在18GHz時(shí)的最大插損為2.74dB。這些電纜適用于室外無線和軍事測試系統(tǒng)，具有防水性能，盡管有鎧甲保護(hù)，但仍具有高度的撓性。

　　認(rèn)識(shí)到高速數(shù)字測試系統(tǒng)要求電纜具有高頻模擬測試系統(tǒng)相同的電氣性能，Huber+Suhner公司還開發(fā)出了低損耗的MXP系統(tǒng)（見圖），可與該公司的高性能同軸電纜一起使用。MXP接口支持速度高達(dá)40Gb/s的數(shù)字測試（模擬范圍從直流至40GHz），并具有很低的插損（305mm（12英寸）電纜組件在直到22.5GHz范圍內(nèi)的插損不到2dB）。在許多情況下，撓性電纜將是MXP組件的頻率受限部件，例如該公司的直流至26.5GHz Sucoflex 404撓性電纜。