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摘要：电压驻波比是射频同轴连接器的重要德电性能指标。本文论述了影响射频同轴连接器电压驻波比(VSWR)的因素，并提出了降低射频连接器电压驻波比的措施。
关键词：射频同轴连接器；电压驻波比；影响因素；措施
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重要的影响。
一、影响射频同轴连接器电压驻波比的因素
任何一种射频同轴连接器，都需要经过设计、生产加工、装配、测试检验诸多过程，才能成为合格产品。而射频同轴连接器电压驻波比的高低，直接影响产品的性能和使用。
1、连接器结构设计对电压驻波比的影响
研制宽带精密同轴元件的基本设计原则，不仅适用于精密同轴连接器，同样也适用于具有电压驻波比要求的所有射频同轴连接器。因而，基本设计原则是目前进行设计时必须遵守的原则。然而，虽然基本设计原则人所共知，但应用起来，由于种种原因，经常会出现一些偏差，或顾此失彼，进而会出现各种问题，比如：倒刺或滚花处阻抗不连续；在内、外导体直径变化处，产生不连续电容；补偿的重要尺寸选择不当，因而补偿不当等。
2、机械加工公差对特性阻抗的影响
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从上述情况可看出，连接器的设计结构尺寸对特性阻抗影响很大，并且公差取向也对连接器的阻抗有很大影响，所以在设计过程中，除了保证结构尺寸的准确性，公差取向也应考虑。
3、装配的影响。
在装配过程中，由于种种原因，会产生装配不当。在生产线上，检测电压驻波比指标时，也常会发现因装配不当导致的产品电压驻波比超标，常见的问题有：①零件位置颠倒、错乱等；②零件前后方向颠倒，如绝缘支撑，数量或多或少；③零件砘粗变形，导致内、外导体直径变化，尤其是小型产品、卡环等；④零件端面碰伤，有划痕、压痕等；⑤装配中，异物进入连接器内部或多余物未清除干净；⑥电缆剥制尺寸不当等。
4、测试系统的缺陷带来的影响。
所有的射频同轴连接器的驻波性能，都是需要通过矢量网络分析仪对电压驻波比性能的测试，不论采取哪种方法(无误差识别测量法、双连接器法和有误差识别测量法)都需要应用标准试验连接器或转接器和标准负载、或称精密型转接器和精密负载，同时使用的测试用电缆应优选严格精密的公差类型。通常，这些测试用附件，都与仪器配套。但在实际生产过程中，由于设备的校准件的磨损和老化，往往存在一些缺陷，即测试系统的测试附件剩余电压驻波比超标，所以用这样的测试系统测出的数据不够准确。然而，这些缺陷又常被忽略，总认为测试系统是标准的，把注意力放在被测射频连接器上。所有这些，都不能真实的反映出产品的电压驻波比性能。
二、降低射频连接器电压驻波比的措施
1、做好设计控制，体现降低VSWR措施。
1）做好设计方案论证。从不同结构设计方案中，使用专业仿真软件对设计结构进行优化，有效降低电压驻波比。另外，按基本设计原则，进行总体结构设计，确定最佳设计方案，针对具体产品结构，降低产品的VSWR；并坚持在射频电流的通道上保持尽可能小的导体电阻和接触电阻。当产品结构初步确定后，导体电阻和接触电阻是影响产品电气性能的关键因素。应选用电阻率尽可能小的导体材料和镀层材料；在电流通道上接点越少越好，即零件越少越好。当接点不可避免时，应尽可能扩大接触面积，加大接触压力，提高表面光洁度；尽可能减少阶梯，不可避免时，在满足机械性能条件下，阶梯越小越好。
2）做好补偿设计。对有不连续电容处应进行补偿设计，并做好计算正确无误，准确验算尺寸键，符合产品标准界面尺寸要求。另外，对影响VSWR的关键尺寸，可参考标准试验连接器的相关尺寸公差。
3）开槽、打孔应适宜。对内、外导体接触部位的开槽，为增大接触面积可多开槽，为减少对直径变化的影响，可开窄槽，避免增大对VSWR的影响，可不开槽。外导体因各种原因需开孔时，在满足工艺需要的前提下，开孔直径越小越好。当内、外导体上的槽宽增大，孔径增大时，则对VSWR的影响也就大。
2、生产中查找影响VSWR的因素，确定整改措施，保证VSWR性能。
1）应用矢量网络分析仪的时域功能，确认影响VSWR的部位。当发现产品的VSWR性能超标时，可使用矢量网络分析仪的时域反射功能，确定影响VSWR的部位，并在对应部位进行解剖分析确定具体的原因。当问题查清后，便可根据具体问题，制订整改措施，降低产品的VSWR。
2）从试验入手，观察分析测试频率特性曲线，寻找“敏感区”或“敏感点”查找影响VSWR的因素。由于射频同轴连接器的VSWR性能，必须通过测试验证来确定。另外，在装连测试系统正确，且经预热、校准的前提下，可抖动、弯曲和扣动测试组件，观察分析特性曲线有否变化和变化的特点，当随着抖动、弯曲和打敲测试曲线无任何变化，说明连接器或电缆组件相关部位接触可靠正常，符合要求；若随着抖动、弯曲或敲打任一动作，测试曲线随之有尖峰突现，动作停止，尖峰也随之消失。说明连接器或电缆组件在相关的接触部位有接触不良、接触不可靠现象，即是影响VSWR性能的因素之一。
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图1 BNC型连接器初级回路耦合段的特性阻抗
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图2 BNC型连接器初级回路的电压驻波比
三、测试数据及分析
本次实验测试的连接器为BNC型(BNC-J5×2和BNC-50KK×1)。
1、时域特性阻抗分析。BNC连接器的时域特性阻抗可通过TDR测试得出。如图1所示,BNC电缆连接器初级电路耦合段的特性阻抗在45～55Ω之间,符合实验规定的特性阻抗在40～60Ω之间的要求。
2、频域电压驻波比分析。BNC连接器电压驻波比可通过网络分析仪测试得出。如图2所示,BNC连接器的频域电压驻波比的最大值在测试频率范围内小于2,符合实验要求。时域特性阻抗和频域电压驻波比反映的都是初级回路的能量损耗情况,若初级回路上时域特性阻抗波动过大,必然会导致初级回路上信号的能量大量被反射,在频域上反映为回波损耗或电压驻波比很大,这样从初级回路耦合到次级回路上的能量大大减弱,严重影响测量精确度。
3、受试BNC连接器转移阻抗数据。受试BNC连接器转移阻抗数据见图3。
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图3 BNC型射频同轴连接器的转移阻抗
四、结语
射频同轴连接器是无线电电子系统、电子设备和仪器仪表中不可缺少和非常关键的机电元件，它既起到机械连接作用，又要保证电磁信号和电磁能量顺利传输。而电压驻波比是衡量射频同轴连接器电气性能优劣的关键电气参数，因此，射频同轴连接器VSWR性能的好环，直接影响到应用射频连接器的系统性能。
参考文献
[1]汪祥兴.射频电缆设计手册．
[2]田锋伟.使用矢量网络分析仪进行时域分析应用指南[J].电子世界，2014(03).
[3]陈志锋.射频同轴电缆转移阻抗的测试[J].安全与电磁兼容,2014(06).
论文作者:刘永茂
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/12
标签：驻波论文; 连接器论文; 电压论文; 阻抗论文; 测试论文; 时域论文; 性能论文; 《建筑学研究前沿》2018年第24期论文;