作者：Delta電子制造公司工程總監Bryan Micelli

測量精度和準確性通常不僅取決于測試設備的質量，而且還取決于被測設備(DUT)與測試設備之間的互連。尤其是當汽車雷達和第五代(5G)無線蜂窩網絡等較新應用很好地擴展到毫米波頻率范圍時，更需要仔細配置和維護測試設置，尤其是同軸互連。

為了節省重復測量期間的時間，嘗試在不同類型的同軸連接器之間進行快速互連，會導致測量中的插入損耗和VSWR降低，并且對同軸連接器和適配器造成不必要的磨損或損壞，尤其是在嘗試用不同的外形類似的連接器去搭配適配器時。

但是，使用顏色編碼可以很容易地進行正確的匹配：使用顏色可識別1毫米、1.85毫米、2.4毫米和2.92毫米的公頭、母頭毫米波同軸連接器的同軸適配器端口，其帶寬范圍從DC到110 GHz。這些獨特的彩色編碼同軸適配器提供了電氣和機械性能，不僅可以延長使用適配器的連接器的使用壽命，而且還可以改善阻抗匹配，從而實現更好的測量。

我們需要去了解這些顏色編碼適配器的更多信息，以及它們如何加快和簡化越來越多的毫米波應用(包括5G和自動駕駛汽車)的測量任務。

無論是在測試系統中，還是在商業或軍事電子系統領域中，工程師通常都會擔心同軸互連的質量。如果未正確安裝或在機械條件下未以最佳扭矩安裝(消除氣隙，為同軸連接器和適配器之間的互連提供平滑的阻抗轉換)，那么可能會導致過多的信號反射和損耗，尤其是在較高頻率下。即使不同的連接器在機械上兼容，它們也可能具有不同的頻率限制，其中低頻分量設置互連的上限頻率。

節省時間

當時間至關重要時(例如在大批量生產測量中)，有效而實用的測量可能需要在測試齒輪和DUT之間進行快速有效的同軸互連，這有時會導致連接器對或連接器和適配器不匹配。考慮到連接器尺寸幾乎是微觀尺寸，可能無法始終避免不匹配的同軸互連，特別是在大容量測量應用中。專為毫米波頻率而設計的同軸連接器和適配器的微小尺寸，使其特別容易受到錯誤處理，無論連接器是安裝在DUT還是測試設備上。

連接器接口對于毫米波分量測量的準確性和可重復性至關重要，例如5G網絡天線輻射方向圖的表征。具有正確特性阻抗(例如50Ω)的連接器和適配器在適當的阻抗匹配時將產生最小的反射和最小的回波損耗(圖1)。但是，將不同的扭矩值應用于相同類型的同軸互連的不同同軸接口，會導致與標稱50Ω測試系統阻抗的偏差以及測量結果的變化。毫米波連接器/適配器組合件的接觸點上即使有污垢也可能導致在28 GHz及更高頻率下性能下降。同軸互連的一致性會隨著頻率的增加而變得越來越重要，這是獲得一致的測量結果的一個因素。

圖1：同軸連接器和適配器的材料組成和涂層的質量與毫米波頻率下的性能和壽命有很大關系。

特別是在依靠確定DUT的相位性能或相位穩定性，并進行時間、溫度、濕度甚至同軸電纜彎曲等變量的測量中，低于最佳的同軸連接器/適配器接口會導致測量誤差測量之間的可重復性差(圖2)。運行于110 GHz或更高頻率的矢量網絡分析儀(VNA)等新型高頻儀器，對同軸連接器和適配器之間的阻抗失配非常敏感。連接器/適配器接口處的阻抗匹配不良會導致信號源處的反射率更高和回波損耗較高(VSWR較高)。這又會導致幅度和相位測量誤差分別為±1 dB和±5°或更大，而在DUT與DUT之間缺乏可重復性。對于調制通信系統或毫米波雷達等對相位敏感的應用，測量結果在許多DUT之間可能會有很大差異。

同軸連接器/適配器測試接口上的阻抗匹配不良會導致測量精度較差，并且測試結果缺乏可重復性。

顏色發揮作用

同軸連接器適配器代表了長期以來用于配對連接器對的長期解決方案，這些連接器對最初不是用于形成互連的，例如SMA和N型連接器，甚至包括串聯連接器，例如公頭SMA至公頭SMA連接器。經過精心設計，它們可在連接器和適配器接口之間提供出色的阻抗匹配，并在整個所需的頻率范圍內具有低插入損耗和回波損耗。適配器的機械設計、加工工藝和制造公差在很大程度上影響了它的有效性以及其材料成分。

同軸連接器和適配器上使用的電鍍材料和厚度，可能與互連壽命以及在不降低測量性能和精度的情況下可以進行多少個互連周期有很大關系。許多更高頻率的同軸連接器都基于具有空氣絕緣的結構，以最大程度地減少高頻損耗。某些低頻同軸連接器使用聚四氟乙烯(PTFE)電介質，取決于材料中的氣隙，這種介質安裝到連接器外殼中時，可能會影響連接器和適配器的特性阻抗。同軸連接器和適配器材料的類型、鍍層(例如黃銅或不銹鋼)以及這些材料的厚度變化也會影響連接器和適配器的性能，尤其是在毫米波頻率下(圖1)。

表1：比較IEEE毫米波連接器/適配器的顏色

顏色編碼的毫米波適配器由耐用材料制成，包括耐腐蝕不銹鋼，旨在提高測量和其他高頻應用中毫米波同軸互連的壽命和可重復性。他們使用IEEE開發的基于顏色的識別方案，用于DC至110 GHz或更高頻率的連接器(請參見表1)。

帶有顏色編碼的同軸連接器適配器有助于在110 GHz的毫米波頻率下節省連接器和測試設備。

使用顏色編碼的適配器可以在毫米波頻率上實現不同類型(系列之間)的同軸連接器以及相同類型(系列內)的同軸連接的互連。它們適用于2.92 mm、2.4 mm連接器、1.85 mm連接器和1mm連接器的組合，可用于將2.92 mm插頭(公頭)連接到1.85 mm插頭(公頭)，將2.92 mm插頭連接至2.92 mm插頭、2.4毫米插頭至2.4毫米插頭、1.85毫米插頭(公頭)至1.0毫米插孔(母頭)，以及1.85毫米插孔至1.85毫米插孔。不同的顏色使得測試工程師能夠根據應用的要求，根據連接器類型和/或工作頻率范圍，來檢查連接器/適配器互連的兼容性。每個適配器都符合國際電工委員會(IEC)的高質量標準，包括用于1 mm連接器的IEC 61169-31，用于1.85 mm連接器的IEC 61169-32和用于2.92 mm連接器的IEC 61169-35。

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