盡管耗費的成本不高,但是確保測試設備到被測設備(DUT)接口的維護,與測試設備本身的維護一樣重要。正確處理和清潔設備接口對于優化設備性能至關重要。本文將說明在使用測試設備之前、期間和之后的處理,這些處理方式將延長測試設備的壽命并提供可靠的測量結果。
預防性連接器保養
在使用設備之前,請遵循以下慣例以延長連接器和測試設備的壽命:
1.在不使用測試設備時,請保留防塵罩,并將其更換在適當的連接器上。帶有同軸連接器的產品隨附防塵罩,以防止污染物導致連接性能下降。
2.將同軸連接器存放在ESD安全箱中。盡管適配器和電纜對ESD不敏感,但它們會產生電荷,并可以轉移到測試設備上。使用ESD安全儲物箱將有助于減少電荷轉移的可能性。另外,減少了設備附近的非ESD材料的數量。
正確使用連接器和測試設備
進行良好的高頻測量的第一階段,涉及設備前面板連接器及其連接。很多時候,您會使用最容易獲得的電纜和連接器來連接儀器,通常這可以實現可靠的測量。但是,儀器和DUT之間存在的每個適配器、連接器和電纜都會增加測量的不確定性。在較高頻率或接近噪聲的頻率下,這些不確定性對測量有較大影響。減少不確定性始于選擇正確的適配器和電纜。
選擇電纜和適配器時要專心,要驗證所選設備的完整性。電纜的完整性會因使用年限、使用不當或污染物而降低。電纜和適配器的污染物很容易轉移到測試設備的輸入連接器上。圖1為受污染的電纜的示例。
圖1:受污染的SMA電纜
圖1所示的所有金屬纖維都是測量不確定度的來源。盡管光纖可能不會污染與它們連接的任何連接器,但它們的磨蝕性極強,并且會產生更多的污染物,并且會被磨入兩個連接器的插拔表面。在低頻下使用帶有污染物的連接器可能不會造成問題,而在高頻下使用帶有污染物的連接器會阻止良好的匹配。測量的質量取決于整個測量系統的匹配,而匹配取決于各個組件的特性阻抗。電纜的特性阻抗取決于中心導體的直徑與外部導體的直徑之比,如圖2所示。
圖2:連接器的特性阻抗
根據圖2中的方程式,幾乎沒有金屬纖維會起到減小外導體直徑的作用,反而會導致高頻測量中的不連續性。
圖3和圖4為不連續性如何對高頻測量產生負面影響的示例。
圖3是在網絡分析儀上測得的50歐姆同軸半剛性電纜。圖4顯示了高達約6 GHz的電纜的頻率響應。
圖3:具有多個彎曲和故意壓接的電纜
圖4:僅彎曲導致的電纜頻率響應
故意將電纜壓接在連接器附近(紅色圓圈)。圖5顯示了帶有壓接的電纜與沒有壓接的原始電纜相比的響應。大的不連續性和性能下降是由該壓接引起的,該壓接有效地使外部導體移近內部導體并改變特性阻抗。該影響不僅限于測量的一小部分,還可以在整個測量范圍內看到其影響。
圖5:彎曲和壓接引起的電纜頻率響應。
當連接器接口被污染時,性能下降的程度較小。
以下是有關電纜和連接器維護的幾點注意事項:
1.污染物進入連接器
2.污染物“感染”了插拔連接器
3.污染物會損壞昂貴的設備
4.污染物會導致高頻不連續
5.良好的連接是精密RF測量的關鍵
6.連接器臟污或損壞是準確性和可重復性的重要因素
適配器和電纜的保養和維護
盡管采取了所有預防措施,適配器和電纜仍可能變臟。在這種情況下,必須進行清潔。使用以下部分中的步驟作為清潔連接器和電纜的一般準則。
正確清潔連接器需要以下材料:
1.清潔、干燥的罐裝空氣或氮氣源
2.放大鏡
3.不起毛的棉簽
4.異丙醇
5.牙簽
清潔步驟:
1.用罐裝空氣或氮氣吹走所有松散的碎屑。請勿直接吹入連接器,因為這會導致碎屑更牢固地卡住。吹動連接器表面。不建議使用壓縮機,但如有必要,請確認壓縮機具有濾水器、濾油器和干燥機。使用壓縮空氣時,無論是從罐頭還是從壓縮機上,都必須戴防護眼鏡。壓縮空氣是用空氣電介質清潔連接器的最安全方法。
2.用放大鏡檢查連接器。如果仍然發現雜物,請嘗試使用不起毛的棉簽(非棉簽)將其清除。棉簽留下的纖維很難看到。用棉簽輕輕擦拭表面。施加太大的壓力會使碎片更深地嵌入連接器中。請勿在具有空氣絕緣層的連接器上執行此步驟。
注意:使用棉簽時,請始終圍繞中心插針(而不是跨插針)以圓周運動清潔連接器)
3.再次檢查連接器,如果仍然需要清潔,請嘗試在通風良好的區域內使用含99.5%異丙醇的泡沫棉簽。在拭子上蘸少量酒精;請勿將酒精直接涂在連接器上。用棉簽輕輕擦拭表面。請勿在具有空氣絕緣層的連接器上執行此步驟。
注意:使用棉簽時,請始終圍繞中心插針而不是跨插針以圓周運動清潔連接器。
再次檢查連接器,如果連接器仍被污染,則可能有必要使用非常小的牙簽和少量酒精。使用牙簽清潔時,請使用放大鏡,并格外小心,以免損壞連接器。
如果在完成上述步驟后無法成功清潔連接器,請不要使用該連接器。
正確扭轉連接
始終使用正確的扭矩扳手來設置所使用的連接器類型。扭矩太大會導致插拔表面變形,從而導致不匹配。扭矩不足會導致連接不良,從而導致不匹配。始終將連接扭矩擰至建議的扭矩值。使用扭矩扳手將提高測量的可重復性。
Connector type | Torque in ? lbs (N ? cm) |
SMA (brass & stainless) | 5 to 9 (56 to 100) |
Precision 3.5 mm | 8 (90) |
K connector (2.92) | 8 (90) |
Type-N (stainless) | 12 to 15 (135 to 170) |
完成以下步驟以正確使用經過校準的SMA扭矩扳手:
4.將扳手固定在連接器的六角螺母上,并以平穩平穩的動作對扭矩扳手施加力。
5.注意:如圖6所示,請勿通過將扳手手柄的任何部分握在綠色區域之外來施加力,也不要在扳手上使用任何其他杠桿輔助工具。
6.在斷點之后和達到45度角之前的任何時間停止施加力。扳手以預設扭矩“斷裂”后,請勿施加力,如扳手離開線性位置并開始與扳手頭分開旋轉時所指示的。請勿將力施加超過45度,如圖6所示。
7.如果過度擰緊連接器,如扳手完全松開(與扳手頭成90度或90度以上)所示,請松開連接器并重復操作。要特別注意斷裂點,并在達到最大旋轉角度之前停止擰緊。
8.下圖說明了如何正確抓住扳手以達到預設扭矩。
圖6:正確使用扭力扳手
預防性維護
以下信息包括有關改善總體測量技術和測量的重要提示:
1.確保連接器上的公頭中心銷與配對連接器對齊。在清潔過程中,配對之前,請檢查所有連接器和電纜的插拔面。尋找任何彎曲或損壞的中心銷或夾頭。在對連接器或電纜進行配對之前,請驗證連接器端部是否匹配,并且將匹配而不會損壞。
2.清潔和檢查電纜和適配器后,切勿轉動電纜或主體。始終僅轉動連接器螺母。轉動閥體而不是螺母會導致插拔表面磨損并變松,從而導致不匹配并降低測量質量。同樣,表面的旋轉運動可能會導致毛刺和金屬屑脫落,不僅影響測量,而且可能損壞它們接觸的任何其他表面。
3.按要求使用連接器保護程序,它可以保存連接器。在經常更換電纜和連接器的生產或制造環境中,節省連接器將延長測試設備的使用壽命。只要將連接器保護程序的效果包括在測量的誤差預算中,它們就不會帶來什么問題。請注意,在實驗室環境中,多次進行測量需要很高的精度,并且在進行連接時要格外小心,接頭保護器可能不是最佳選擇。
連接器等級
通常使用三種類型的連接器,包括計量級、儀器級和生產級(有時稱為現場級)連接器。
計量級連接器是最高,最昂貴的連接器,可用于驗證和校準標準以及精密適配器等項目。這些連接器通常具有無槽觸點和空氣電介質,并且按照最高標準制造。當與其他計量級標準插拔使用時,由于精密的插拔特性,計量級連接器通常具有較長的使用壽命。但是,這不會讓它們變得耐用。通常,它們恰好相反,必須格外小心。
下一個等級是儀器等級的連接器。儀器級連接器的特點是具有良好的性能和嚴格的公差,并且通常具有介電支撐結構。通常,這是大多數測試設備上使用的連接器類型。儀器級連接器比計量級連接器更經濟,但它們仍具有良好的性能。
連接器的最低等級是生產等級或現場等級的連接器。生產級連接器通常具有較低的性能和較寬松的公差,因此通常僅在有限數量的連接中才有用。這些設備幾乎總是具有受電介質支持的接口,并且凹型連接器幾乎總是采用槽型。連接之前,應始終仔細檢查生產級連接器。生產級別的連接器通常成本很低(與其他級別的連接器相比),并且使用壽命較短,因為寬松的公差導致不太精確的裝配和更多的磨損。
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