射频同轴连接器电压驻波比测量

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1、第3期 77， 机 电 元 件 射频同轴连接器电压驻波比测量 (一) 国营八五三厂 张志谦 摘甍：本文阐述了徽嫂器件的电压驻波比和反射系数，测量射频同轴连接器电 压驻玻比的意义。夼绍了测量射频同轴连接器电压驻波比的测量方法。 一、微波器件的电压 驻波比及反射系数 电压驻波比和反射系数是微波技术中常 用到的性髓指标。驻波比测量在微波测量技 米中占着很重要的蟪位 驻波比是微波设备和器件的一项基本性 能指标。按定义来说，微波器件的驻波比是 输入传输线中驻波最大点和最小点的场强 比，以数学式表示，即 ：J 当微波署昏件具有二个或二个以上的接口 时，某一接口的驻波比是在其他接口接有无 反射负载(觉垒匹配

2、)情况下，该接口的输 入传输线中驻波最大点和最小点的场强比。 传输线中的场强分布情况决定于传输线 终端负载的反射系数。设接在传输线终端的 微波器件的复数反射系数为 厂=l厂 =鲁 凸 则在传输线中场强分布应为 ( )= ef1+ e。ml =E+口 0(1+I J1口一l( 一) 式中，d为波的相位系数，为离开传输线终 端的距离，1 F l和 分别为终端器件的反射 系数的模数和幅角。 在传输线中的相对场强分布为t 器 厂Ig (2 一 。 l+itf +2IFIcos(2al- 当电角度 2al =2(2nnz+1) ，( =0,1，2，) 时，相对场强将为最大值和最小值， 【器J最太=l J

3、 I量奈 由此，得到驻波比和反射系数的模数的 关系式 ： L 1一I厂I (2) 相邻两最大点或最小点之间的距离是 ，而相邻最大点和最小点之间的距离则 为。 驻波分布的位置决定予反射系数的幅 角。侧如，离开终端最近的驻波最大点的电 角度2 部等于反射系数的幅角 ，于是，这 一最大点与终端的距离便是， ，；f 土 、 ，4 随着妒的变化，整个驻波分布匿 将沿 2 机 电 元 件(1991年)第儿卷 线移动。 二、测量射频同轴连接器 电压驻波比的意义 射频同轴连接器是一个微波连接器件， 是微波电路的一个组成部分。它的性能好坏 对微波电路产生着一定的影响。 射频同轴连接器可看作为一个两端口同 轴传输

4、器件。理论分析时可看作为四端网 络。根据驻波比的定义，对于射频同轴连接 器来说，可以理解为在其输出端口接一无反 射的匹配负载，在和输入端口连接的同轴传 输线上测得的驻波最大点和最小点的场强 比。 电压驻波比是描述微波电路中驻波情况 的参数，其驻波比越大，越不利于微波信号 的正常传输。特别是在大功率传输情况下， 场强最大点可能导致电介质击穿放电，使微 波电路根本无法工作。另外，如果驻波比 大，即反射波大，严重时，可导致信号源烧 毁。所以，设计制造射频同轴连接器时，明 确提出了电压驻波比参数的要求，其目的是 为了降低整个微波电路的电压驻波比。也就 是把由连接器在电路中引起的驻波比降低到 最低程度。

5、 三、测量射频同轴连接器 电压驻波比的方法 (一)点景半波长警代涪 按电压驻波比的定义，对符合电长度的 各频率点逐点进行测量的方法。 1测试系统 点频半波长替代法采用的测试系统如图 1所示。 。 辅I赶电靠 茎 美 遣接器 ； tx垂； 圈1 电压驻城址半城长替代齿翱试暴统 2测试样品 电缆连接器梭产品标准的规定装接在一 短段经检验合格的指定电缆上，构成被测组 件，它的电长度在要测试的频率上应尽量等 于半波长或半波长的整数倍。为减小测试误 差，电缆的衰减应控制在01dB以内。 3测试步骤 按图1连接测试系统，调整仪器设 备，使之正常工作。 校正被测组件的电长度。将固定短路 器接到测量线上，找出

6、驻波最小点位置，然 后，将被测组件接在测量线和短路器之间， 找出最小点位置，微调频率，直到被测组件 的电长度在 001范围内为止。 一 第3期 射频同轴连接器电压驻波比测量(一) 3 淘整测试系统。把接好匹配负载的调 配器接到测量线上，调节调配器，直到驻波 指示器的读数小于102为止。 将被测组件接在测量线与调配器之向 或调配器与负载之间(通常接在测量线与调 配器之阃)，这时驻波指示器上的读数就是 被测连接器对的电压驻波比。(一对连接器 的电压驻波比，应换算成单个连接器的电压 驻波比) 取下被测组件，按步骤重新连接系 统并检查，如果此时驻波指示器的读数大于 102，则应重新调配和测试。 改变频

7、率，重复步骤，在其它 半波长频率点上测试。 (：)扫鞭测试暴统 L测试系统 图2表示一个利用测量线或定向耦合器 或电桥的扫频测试系统。用它可以测出连接 器在全频段内的电压驻波比频率特性。 。 _v帅蓦箍 攮捌电穗连垮肆 瑚2 电压驻醴比扫频潮试系统 2测试样品 将电缆连接器按产品标准的规定装接在 一短段经检验合格的指定电缆或模拟电缆 上，构成被测组件，其电长度应尽量短，但 在测试的最低频率上，至少要大于半个波 长。 3测试步骤(以定向耦台器为倒) 按囝2连接攫5试系推，并调整各仪器 设备，使之正常工作。 把短路器接到定向耦合器的输出端 上，校准衰减器放在0dB位置，在 y记录 仪上画出0dB回

8、损线，然后改变校准器的衰 减量，同时画出相应的回损线。 用标准失配器校准测试系统，取下短 路器，接上标准失配器，校准裹减器放在 odB位置，画出回损曲线，按公式(3)计 算电压驻波比。 且 = 妄 (3) 110 Io 式中p电压驻波比 一回波损耗的dB数值 在测试频段内，测得的标准失配器的电 压驻波比应在规定的范围内。 取下失配器，接上精密终靖负载，画 出回损曲线，计算电压驻波比。在全频段 内，系统的剩余电压驻波比应小于105 把被测组件接在定向耦合器与精密负 载之间，画出被测连接器回损曲线。最后计 算出被测连接器对或单个连接器的电压驻波 比。 参考文献 (1)射瓤连接嚣电压驻艘比潮试方法

9、电子帮标S2331-83 (2)微艘技术西安空通大学电醴教研室 108d年8月 4 机 电 元 件(1991年)第l1卷 i 射频同轴连接器电压驻波比测量(二) 国营八五三厂 张惠谦 摘要：本文讨论了对用来进行电压驻波比测试的测试系统(点频和扫频测试系 统)的计量捡定问题J介绍了组成点频测试系统的各仪器、器件的作用I讨论了应 计量那些参量及计量的方法。 引 言 中华人民共辅国计量法和国防计量监督 管理条例已颁布触行。我们从事射频同轴连 接器电压驻波比的测量，对法律和条例所提 供的测试数据必须作到准确可靠。要达到这 一点，就须按照其要求，对我们使用的点频 测试系统和扫频测试系统依法定期进行计量

10、和检定。这是我们摘好测量工作的基本保 证。文中将讨论点频和扫频测试系统的计量 问题。 一，点频舅试系统的计量硷定闻曩 I组成点频测试系统的仪器和器件 所谓点频测试系统一词是相对于扫频测 试系统而言的。它在测试时，按照射频连接 器电压驻波比的定义遂频率点进行测量。在 射频同轴连接器驻波比测量(一)”(下 称文(一)中已介绍了电压驻波比半波长 替代法测试系统就是一个点频漪试系统。其 测试系统图如文(一)中图1所示。从图1 可以看出，组成这个测试系统的仪器和器件 主要有：微波信号源、隔离器、同轴测量线、 驻波指示器、匹配负载，调配器及短路器。 微波信号源：提供一个供测试用的微波 信号。要求其输出的信

11、号频率能满足射频同 轴连接器工作波段的需要，输出信号的功率 应稳定。 蕊离器：对从微波信号源来的微波信号 衰减很小而顺利的进入测试系统，且对从测 试系统来的反射信号则衰减很大，不进入微 波信号源。从而保证了微波信号源输出信号 的质量。 同轴舅量线t是用来探测同轴传输线中 驻渡分布规律的仪表，它的主要组成部分 有t开槽线段、探头装置(包括探针、检波 晶体和调谐器)、探头移动机构和位置测量 装置等。探针通过轴向槽缝拾取开槽线中的 电场，感应出与场强成正比的电动势加到检 波晶体。晶体检波后的输出信号接到适当的 指示仪表。如“415E SWR METER或 “FD一1型测量放大器 等仪表。由这些指 示

12、仪表指示出沿线分布的驻波的大小。 驻波指示器：即“415E SWR METER 或“FDI型测量放大器”等仪表，用来指 示驻波的大小。 匹配负藏t对测试系统的终端输出信号 进行匹配。 调配器：接上匹配负载后并不能很好的 进行阻抗匹配，通过调配器的接入和调试， 可以获得从调配器输入端口向负载方向看成 第3期 射频同轴连接器电压驻波比测最(=) 5 为一满意的匹配状态。 短路霜：是一个测试附件，接在测试系 统的终端可形成一个短路状态。 2在点频测试系统中，应定期检定那 些参数及计量的方法? 通过上述对组成点频测试系统中仪表、 器件的作用的介绍。可以看出，对于隔离 器、驻波指示器、匹配负载、调配器及

13、短路 器，要求其功能正常。应按器件的性能指标 定期检查或送上级部门检查。对测试影响较 大的微波信号源和同轴测量线应作定量检 定。 (1)微波信号源是测试信号的发生 器，所产生的信号的频率是否准确，对测试 结果有直接的影响。因为我们要测量电压驻 波比一频率特性，应定期检定其输出频率 的准确性，接仪器要求进行检定。 具体的检定方法有下列几种； 送上级计量部门进行计量检定。 用频率计(如px12、px13)进行检 定。但频率计一定要定期送上级计量部门进 行计量的合格频率计。 用同轴测量线进行检定，将同轴测量 线的输出端短路。同轴测量线上相邻两波节 点之间的距离即为半波长。测量其长度，可 以换算出微波

14、信号源的频率。但对同轴测量 线上的标尺要定期进行线值计量。这实质上 是把频率计量转化为一个线值计量问题。 上述的、种方法主要谈微波信号源 频率的计量问题，对微波信号源的其它性能 指标也不可忽视，必须满足测试要求，否则 也会引起测试误差。 (2)同轴测量线：由于同轴测量线是 用来探测传输线中驻波分布规律的仪表。它 的性能对测量电压驻波比的精度影响很大， 应该定期检定其频率范围、机械不平稳度和 剩余驻波比。如果这些指标之一不合格，都 会导致澳l试系统无法调试。具体的检定方法 参阅有关仪器的技术说明书，此处不再叙 述 也可以送上级计量部门进行检定。 =、扫颤测试系统的计量硷定问题 扫频测试系统的方框

15、图如文(一)图2 所示。在实际中，常用频率响应测试仪和其 它设备(如用计算机进行数据处理和作图) 来实现。经常使用的频率响应测试仪有美国 惠普公司生产的Hp8755C Frequency Re sponse Test Set Peag-in、Hp8755 S Fre queney Response Test Sets和国产DH502 扫频幅度测试仪等。 对于扫频测试系统，要求组成系统各仪 器仪表及器件的功能是正常的，在测试系统 中若使用测量线，则应根据测量线的仪器技 术说明书的要求定期进行频率范围、机械不 平稳度和剩余驻波比的检定。确保该仪器处 于良好状态。这就为高质量的测试创造了条 件。同点

16、频测试系统一样，要定期检查扫频 信号源输出频率的准确性。特别要注意检定 用系统测试的结果其频率的准确性。由于要 通过测量回波损耗来测量电压驻波比，而回 波损耗值是由测量系统的衰减分贝值的变化 量来表示的。所以要定期检定测量系统的衰 减分贝值。检定的方法有下列两种： 将扫频测试系统送上级计量部门进行 检定，和“标准衰减器”的分贝值直接比 对。 用“标准衰减器”进行检定，但“标 准衰减器 一定要定期送上级计量部门进行 计量。 在工作中，一旦发现测量系统有问题， 应该即时检修。如果涉及对频率和衰减分贝 值有影响的，一定要经过检定后方能使用。 关于测试系统的计量问题，是一个复杂 的技术问题，有着极其丰富的学术内容 本 文的讨论是极其粗糙的，仅起到抛砖引玉的 作用。 6 机 电 元 件 一 一 (1 991年)第11卷 射频同轴连接器电压驻波比测量(-) 国营八五三厂 张志