中心議題：

• 選擇射頻連接器時考慮的要素
• 電壓駐波比（VSWR）及其確定
• 插入損耗及其確定
• 如何確定電纜組件的性能
• 如何確認RF連接器符合駐波要求
• 回波損耗與電壓駐波比的區(qū)別

選擇射頻連接器,應(yīng)考慮哪些因素

有許多因素決定了連接器系列和樣式，其中配接電纜和使用頻率范圍是主要的因素。在工程實踐中，使連接器直徑大小和電纜直徑盡可能相近，以最大限度地減少反射。電纜直徑和連接器直徑之間的區(qū)別越大，性能越差。反射通常作為頻率的函數(shù)增加，而一般較小的連接器在較高的頻率段,性能通常很好。 對于非常高的頻率(26GHz以上)，則需要精密的空氣介質(zhì)連接器。

頻率范圍決定了使用連接器的系列。在我們的網(wǎng)站上，可以查閱各種各樣的連接器系列和他們標準的使用頻率范圍。通常在較低的頻率（6 GHz之下），使用推入鎖緊式或者刺刀卡鎖式連接器。螺紋鎖緊式連接通常在高性能，低噪音的環(huán)境應(yīng)用。

 通常電纜的規(guī)格確定了連接器的阻抗。 50和75歐姆是使用最多的兩種標準阻抗，而許多連接器系列具有50歐姆和75歐姆兩款阻抗。普通電纜和他們的特性見我司網(wǎng)站。有時在頻率500 MHz以下，50歐姆連接器能使用在75歐姆電纜上(反之亦可) 并且性能可接受。這樣做的原因是一般地50歐姆連接器便宜，且他們使用廣泛。

除了使電纜和連接器在尺寸上盡可能匹配以最大限度地減少誤差，連接器的界面和絕緣體材料也是重要的考慮因素。線性對接和空氣連接的界面（如SMA和N型界面）能提供高頻低反射性能，而重疊的電介質(zhì)界面（如BNC和SMB）的頻率及反射性能通常有所局限。通常反映連接器性能的圖表是反射系數(shù)表。這是一種描述信號從連接器被反映回來多少的測量方法。 它能用反射系數(shù)、電壓駐波比(VSWR)和回波損耗來表示.

基于美國通信委員會（FCC，F(xiàn)ederal Communications Commission）第15章關(guān)于無線電設(shè)備非標準界面的擴展要求，許多設(shè)計者選用常有標準的連接器接口（如BNC，TNC），但將其極性反轉(zhuǎn)，有時采用反向螺紋介面。

在某些特殊應(yīng)用上，功率和電壓要求也是確定連接器使用的一個因素。 大功率應(yīng)用將要求使用大直徑連接器（例如7-16 DIN和HN型）。 一般傳輸功率決定于電纜的傳輸功率，通常根據(jù)經(jīng)驗來確定。電壓擊穿等級決定于峰值電壓。 功率傳輸能力隨頻率和海拔高度遞減。

電壓駐波比（VSWR）及其確定

VSWR （Voltage Standing Wave Ratio）是計量信號從連接器返回量的量度標準。 它是一個矢量單位包括振幅和相位分量。認識這一點是非常重要的，特別是當我們在考量傳輸線上多個連接器的復(fù)合影響時。阻抗不匹配會導(dǎo)致反射， 如果所使用的電纜是50歐姆的阻抗，那么連接器也必須保持50歐姆阻抗。從電纜到連接器傳輸線上的尺寸變換，連接器內(nèi)的絕緣體介質(zhì)串動和導(dǎo)體的接觸損耗是導(dǎo)致非匹配的主要因素。 通常確定連接器的VSWR有二種方法，第一種方法是在整個頻帶內(nèi)采用“平坦直線限定”法， 例如，對于配接柔性電纜的直型BNC插頭，VSWR規(guī)定到4 GHz的最大值為1.3:1(通常則寫為最大1.3 )。第二種方法是考慮到VSWR在實際情況下是典型的頻率直接的函數(shù) ，配接RG-142 B/U電纜的直型SMA插頭，VSWR可以描述為：VSWR=1.15 +0 .01* F ( GHz ) 到12.4 GHz 最大頻率。 例如，在2 Ghz時，容許最大限度的VSWR將是1.15+2*.01或者最大1.17 。 在12.4 Ghz時它將是1.15+12.4*.01或者最大1.274 。 自然地，這些值能被轉(zhuǎn)換為回波損耗或者反射系數(shù)。

插入損耗及其確定

插入損耗ρ，定義為： ρ=10*log ( Po/Pi )，單位dB
             Po----輸出功率（Power output）

             Pi----輸入功率（Power input）

產(chǎn)生插入損耗的三種主要原因： 反射損耗，介質(zhì)損耗和導(dǎo)體損耗。 反射損耗指那些因為駐波而產(chǎn)生連接器的損耗。 介質(zhì)損耗指能量在介質(zhì)材料(Teflon, rexolite, delrin等)中傳播的損耗。導(dǎo)體損耗指能量在連接器導(dǎo)體表面?zhèn)鲗?dǎo)而造成的損耗，它與材料選擇和電鍍的使用相關(guān)。通常，連接器插入損耗從幾個百分之一dB到幾個十分之一dB。同VSWR的指定方法一樣， 可以指定為“平坦直線限定”或者指定為頻率的函數(shù)。同VSWR的例子一樣，對于配接柔性電纜的直型BNC插頭，在最大3 Ghz測試條件下，BNC可以指定為最大0.2 dB。

 對于SMA，在6 Ghz測試條件下，可以指定插入損耗ρ=0.06*（f--GHz）dB。例如，在4 Ghz時，插入損耗最大為0.06*2或者0.12 dB。 雖然連接器可以在很寬的頻率范圍內(nèi)使用，但通常僅僅在指定的特定頻率下測試， 因為對非常小的損耗進行精確測量是一個精確的, 耗時的過程。在MIL PRF-39012中定義了這個測試過程。

如何確定電纜組件的性能

 電纜組件有兩種受關(guān)注的特征性能：電壓駐波比VSWR (或者回波損耗)和插入損耗。除了使用極低損失電纜的最短電纜組件(少于6英寸)，所有插入損耗主要都是因為電纜本身的衰減原因, 一般可從廠商資料中確定。如何確認RF連接器符合駐波要求另一方面，VSWR主要是由于連接器的原因。 記住VSWR是一矢量數(shù)量，當頻率掃描時,每個連接器的VSWR將會隨相移的波動而上下跳動。在何處出現(xiàn)這些最大值和最小值將依賴于電纜的長度和其介質(zhì)常數(shù)。 一般說來，計算出的最大駐波由每一末端連接器的反射系數(shù)來確定。最壞的情況是2個反映系數(shù)相加。 雖然很小，線纜的返回損耗也是VSWR的一部份。如果忽略電纜的損耗， VSWR將減少。 對于這個例子，我們將忽略電纜的衰減而不作為一個影響因素。例如，我們說一個連接器的在某頻率下VSWR為1.2，而另一個連接器是1.25， 電纜VSWR是1.05，把VSWR轉(zhuǎn)換成為反射系數(shù)分別為0.091，0.111和0.024，最大反射系數(shù)=0.226。 轉(zhuǎn)換回VSWR則為1.584。 一種迅速得到結(jié)果的方法是乘以這3種的VSWR值， 在這種情況下，它將為1.2*1.25*1.05=1.575。 這非常接近于以前的計算結(jié)果. 對于回波損耗，VSWR能被轉(zhuǎn)變成為dB。如果每個連接器的回波損耗是不同的或者如果電纜回波損耗是不可忽略的，那么每種回波損失將不得不被轉(zhuǎn)換成為反射系數(shù)被增加然后再被轉(zhuǎn)換回回波損耗。認識到連接器和電纜的VSWR是成矢量地疊加非常重要,并且電纜組件的VSWR比每一單獨元件的VSWR要高。
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如何確認RF連接器符合駐波要求
    
在RF設(shè)計和研發(fā)階段期間有兩個步驟， 一旦完成3 D機械制圖，第一個步驟RF設(shè)計過程是使用高頻率結(jié)構(gòu)模擬軟件( HFSS )模擬連接器。這是一個允許我們通過連接器的3 D結(jié)構(gòu)模擬其RF性能的計算機程序。對于HFSS分析, 這種軟件沒有頻率限制并且可以讓我們觀測連接器或者任何其它微波設(shè)備的VSWR (回波損耗)和插入損耗。 此外，它有能力執(zhí)行時域分析 ( TDR )。 TDR是允許我們看到反射作為距離的函數(shù)的一種技術(shù)。這使我們能看見連接器內(nèi)部并且準確地確定不連續(xù)性產(chǎn)生的地方。 對于TDR分析, 可以進行糾正，且能執(zhí)行一種新的分析。 此外，HFSS軟件有一種“優(yōu)化”模塊允許我們在連接器內(nèi)部自動地變化尺寸從而得到最佳的VSWR。 這種過程大大地減少工程設(shè)計周期時間。在完成模擬及確定連接器原型之后，將會在網(wǎng)絡(luò)分析儀上測試，它是測量連接器或者電纜組件的S參數(shù)( VSWR和插入損失)的一種測試設(shè)備。 仿真和實際的試驗數(shù)據(jù)之間的區(qū)別可以被評估出來。 簡言之，模擬數(shù)據(jù)使得VSWR有足夠的空間進行優(yōu)化, 即使制造及組裝有變化的差異,但能滿足客戶的要求。

導(dǎo)致模擬和實際試驗數(shù)據(jù)之間差別的原因：

     1.測試中的實際界面與模擬界面不同

     2.電纜的電介質(zhì)常量和尺寸是不固定的,且電纜是在理想狀態(tài)下被模擬的。

     3.用作絕緣體的不同材料的介質(zhì)常量 (如：迭爾林(聚甲醛樹酯)，lcp )不是很明了。

     4.不能得知所有類型的連接器的校準工具, 因此通常用截取來獲得數(shù)據(jù)。

     5.小的空氣空間通常不被模擬, 因為這會大大地增加模擬的復(fù)雜性. 它們常用介質(zhì)來充塞.

     6.實際的組裝設(shè)備能導(dǎo)致組成部分壓縮(如:press fits)，這可能導(dǎo)致零件的徑向及相關(guān)聯(lián)的位置不同于模型。

     7.一般地，不模擬半徑小的零件, 而用倒角或完全清除來代替.

     8.連接器通過用虛無標注的尺度來模擬。 實際的零件尺寸有公差。

     9.適應(yīng)頻率是一種單頻率,通常大約是上限頻率的80%，但是分析結(jié)果是:通常被擴展到比較寬的頻率范圍。

     10.壓接能以一種極其可變的方式使電纜變形,通常不模擬.

連接器的無源互調(diào)影響因素以及怎么設(shè)計低交調(diào)的RF連接器
    
依照早期的觀點來看，在被動電路里,PIM是由非線性造成的，在連接器和線纜組件中引起非線性運行的主要原因是由下面中的任何一個而引起接觸不良的連接點：

     一.接點壓力不足

     二.不規(guī)則的接觸面

     三.氧化反應(yīng)導(dǎo)致連接點被氧化

     四.連接干擾

     五.腐蝕

另外，鐵磁物質(zhì)如鎳和鋼及污染物等都會造成這個問題。

在速聯(lián)，我們性能最好的連接器采用了焊接式中心針以及盡可能使用一體式的外導(dǎo)體連接。另外，我們有一條N和7/16系列無須澆鑄就能抗風(fēng)，振動，和熱壓干擾的連接器生產(chǎn)線。接觸力和設(shè)計的其他方面足夠的耐壓以防止PIM. 中心導(dǎo)體鍍銀或金，連接器的主體鍍銀或白青銅。連接器和線纜組件須在無塵的環(huán)境中生產(chǎn)并由非常專業(yè)的，知道PIM成因及其影響的人士組裝。所有的組件都須檢測以確保其符合通行的規(guī)格。

回波損耗與電壓駐波比的區(qū)別
    
這個問題論及電壓駐波比和回波損耗, 都是相同參數(shù)的一種測量方法,也就是連接器反射的信號數(shù)量,是影響連接器總信號效率的一個重要因素。

回波損耗是由于線纜上間斷性功率反射而造成的損失的信號的一部分。回波損耗類似與電壓駐波比，在無線電行業(yè)中一般比較傾向于電壓駐波比。因為它是一種對數(shù)測量，當表示很小的反射時是非常有用的。
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VSWR是Voltage Standing Wave Ratio首個字母的縮寫，電壓駐波比是一個適用于反射電壓的電壓比率。電壓駐波比類似于回波損失，在連接器行業(yè)中，一般比較傾向于回波損耗，因為它是一次線性測量，在對數(shù)測量中很小的誤差是在所難免的，所以在表示較大的反射時電壓駐波比是很有用的。

平均功率與最大功率的區(qū)別

連接器功率的大小能夠決定系統(tǒng)長期（短期）的可靠性。使用不能充分發(fā)揮其功率的連接器將會引起嚴重的問題從而導(dǎo)致系統(tǒng)的失敗。平均功率和最大功率必須被考慮到。 平均功率是連接器/線纜在穩(wěn)定狀態(tài)條件下,與相連接的負載終斷時，將產(chǎn)生的一個最大安全中心導(dǎo)體溫度. 安全的中心溫度是不會熔化介質(zhì)的。在考慮平均功率時，下面的幾點應(yīng)當注意：平均功率與頻率成反比例，因此平均功率必須降低。平均功率與額定功率是相等的@ 1 兆赫/? (頻率用兆赫) 連接器的額定功率比與它相接的線纜的額定功率要高。連接器有金屬外殼但線纜有塑料皮包著。連接器可以附有有助于散熱的防水壁。連接器內(nèi)由于存在空氣，通常每單位長度有較低的衰減. 連接器的電壓等級制約了其最大功率，并由 PK= V2/Z這個式子決定，其中V表示最大電壓等級Z表示特定的阻抗。考慮最大功率時應(yīng)當注意下面幾點： A,最大功率的工作周期一般都很短，但你應(yīng)該通過計算最高脈沖的平均功率來確定它是符合規(guī)格的。 B,最大功率不是一個頻率函數(shù) C最大功率是電壓駐波比和調(diào)制電路的反函數(shù), 必須要降低。 D最大功率和平均功率是高度函數(shù), 必須要降低. E最大額定功率一般小于連接器或線纜組件的合成.
如何確保PCB連接器適用于自我的設(shè)計

當設(shè)計表面安裝或PC類型的連接器時，連接器生產(chǎn)商通常不知道在什么樣的環(huán)境下著手設(shè)計連接器。設(shè)計成同軸設(shè)備的連接器,使用HFSS來優(yōu)化其性能. 然而，根據(jù)印刷電路板的類型及其參量，在運做時，不同的補償配置是必要的。因為在運做時產(chǎn)生了一個間斷性，可能嚴重使體系性能降低.

在速聯(lián)，我們用ANSOFT HFSS在客戶的PCB板上仿制了一個連接器。我們不斷變更以獲得最佳的阻抗匹配。我們將會告訴用戶什么樣的變動使其性能最佳.

上面所顯示的是安放在微波傳輸帶上的連接器,回波損耗是-20dB;插入損耗是-0.4dB。時域顯示電容在運作，因此，另外必須增加多余的感應(yīng)性。

幾種不同的配置能在數(shù)分鐘之內(nèi)被模仿，及被推薦的變更導(dǎo)致回波損耗為-35dB

插入損耗從-0.4dB減少到少于-0.1dB。這是速聯(lián)為客戶提供的一種服務(wù)，旨在設(shè)計出更好的產(chǎn)品。

如何確保反射和損耗降到最小
    
認識到連接器不僅僅是兩條傳輸線之間的機械連接是很重要的，它也是一種射頻連接,將盡可能多的RF能量從傳輸線的A點傳送到B點。用于連接器設(shè)計的所有機械尺寸和材料將影響RF的性能尤其是內(nèi)徑，這些直徑設(shè)定了傳送線的阻抗必須是接近系統(tǒng)的特征阻抗，否則連接器的反射是過多。來自ZO的偏差是必要的，可能在中心針上設(shè)計魚傘釣或輥花采取適當?shù)难a償措施使反射最小化。

當我們設(shè)計連接器時，我們要怎樣確保其性能良好及最小的反射和損耗。為了符合所有RF性能規(guī)格，速聯(lián)用了一個強有力的模擬工具HFSS。這個軟件包由ANSOFT制造，從1997年開始，我們就用它設(shè)計連接器。這個工具的強大的優(yōu)點是我們能設(shè)計連接器并無須制造真樣品及測試它們就能模擬其運作。我們可以嘗試不同的修改，并在數(shù)分種內(nèi)或比較復(fù)雜的設(shè)計,在數(shù)小時內(nèi)就有結(jié)果，直到我們對結(jié)果感到滿意后才將樣品設(shè)計投放生產(chǎn)然后進行測試。

連接器機械制造圖

上述的連接器在HFSS中被模擬并且被顯示如下。 在HFSS中，我們需要對連接器的機械圖作某些改變。 對于這一特定的連接器，包括移去重疊材料諸如過盈配合的絕緣體，及RG-58/U電纜和設(shè)置適當?shù)腂NC界面。每一連接器之內(nèi)的組成部分必須是一個單獨的可辨認的實體并且分配一種合適的材料。 這包括任何大氣空間。在HFSS默認的一種理想背景中, 所有外部金屬部分都是不必要的。 由于電場不能穿透金屬表面，連接器的金屬主體和外部硬件不需要模擬。

在HFSS中安裝模擬器之后從DC-4 GHz下運行，到3 GHz時,VSWR滿足客戶要求，但是從3GHz到4 GHz，它在規(guī)格之上并且必須對設(shè)計作出改進以便改善VSWR。 在速聯(lián)下一個問題中，我將描述我們?nèi)绾问褂肁NSOFT HFSS來幫助我們修改設(shè)計并且改進VSWR性能。

什么是PIM(被動互調(diào)失真)

被動互調(diào)失真（PIM）是一種當兩個信號在同在一根傳輸線上以一種非線性方式混合時出現(xiàn)的一種現(xiàn)象。這種混合產(chǎn)生多余的頻率組分（fim=,mf1+nf2和m和n是整數(shù)）會在蜂窩上行線段降落,產(chǎn)生干涉。設(shè)計或組裝有缺陷的連接器和線纜組件能產(chǎn)生PIM現(xiàn)象，速聯(lián)有一整條低PIM連接器和線纜組件生產(chǎn)線。本文談?wù)摿薖IM的基本知識及怎樣去設(shè)計低PIM連接器又詳述了應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)上的最近新測試程序。

什么是無源互調(diào)

被動相互調(diào)制畸變（PIM）是一種當兩個信號在同一根傳送線上以一種非線性方式混合時發(fā)生的現(xiàn)象。這混合產(chǎn)生的頻率組分（fim=,mf1+nf2和m和n是一條多孔的對空通訊帶的整數(shù)）的地方，導(dǎo)致干涉。設(shè)計或組裝有缺陷的連接器和線纜組件可能引起PIM現(xiàn)象，安費諾有一整條低PIM連接器和線纜組件生產(chǎn)線。本文談?wù)摿薖IM的基本知識及怎樣去設(shè)計低PIM連接器又詳述了應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)上的最近新測試程序