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射頻連接器的壽命試驗

發(fā)布時間:2016-3-8 14:26    發(fā)布者:看門狗
關(guān)鍵詞: 射頻 , 連接器 , 電纜
作者: 朱輝,FindRF

前言

對于一條射頻測試電纜組件,應(yīng)用工程師不僅關(guān)心其出廠時的指標(biāo),而且更加關(guān)心其使用壽命。

射頻電纜組件的壽命取決于三個因素:電纜本身的抗彎曲性能,電纜和接頭之間的良好連接及其抗彎曲性能,接頭的壽命。對于前二項因素,可以采取工裝夾具或者規(guī)范操作者的動作來保證;而對于接頭的壽命,則只能依賴接頭本身的質(zhì)量以及裝配工藝來保證了。

以N型連接器為例,在射頻連接器的國際標(biāo)準(zhǔn),如美軍標(biāo)MIL-C-39012和國際電工委員會IEC 60169-16中,規(guī)定了N型(銅材)連接器的插拔壽命是500次。

MIL-C-39012是這樣描述的:在12圈/每分鐘的條件下,最少插拔500次,連接器應(yīng)滿足配合要求。而IEC 60169-16中則規(guī)定了在0.7-1.1Nm的力矩條件下,最少的插拔壽命為500次。

在和射頻測試電纜的使用者的交流中,我們時?梢月牭竭@樣的聲音:500次?太少了,我們至少都要用到幾千次!

之所以有這樣的認(rèn)識,是因為沒有了解連接器的各種應(yīng)用條件和標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定指標(biāo)的具體含義。仔細(xì)分析標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定指標(biāo)的附加條件并結(jié)合實際應(yīng)用的經(jīng)驗,可以對射頻連接器的壽命定義得出以下結(jié)論:

1) 500次的壽命是在N型連接器規(guī)定力矩(0.7-1.1Nm)條件下的指標(biāo)。要達到這個力矩,需要采用專用的力矩扳手,普通人的正常操作無法達到這個力矩。筆者針對N型連接器做過一個試驗:當(dāng)感覺用手已經(jīng)擰緊時,用標(biāo)準(zhǔn)力矩扳手(Suhner P/N 74 Z-0-0-193)還可以再擰緊將近半圈。

2) 所謂500次壽命的含義是:當(dāng)按照規(guī)定力矩插拔500次之內(nèi),所有的電氣指標(biāo)是保證在出廠指標(biāo)的規(guī)定范圍內(nèi)。以BXT生產(chǎn)的測試電纜為例(Nm-Nm,1米長,BXT P/N RG223-03-03-1000A),其出廠指標(biāo)為插入損耗0.84~1.4dB/dc-3GHz;駐波比為1.15~1.25@dc-3GHz。當(dāng)插拔500次后,上述指標(biāo)依然是可以保證的。

3) 除非精密的計量和校準(zhǔn)測試,在生產(chǎn)線上,很少采用昂貴的標(biāo)準(zhǔn)力矩扳手來拆裝射頻連接器,所以說在實際使用時,射頻連接器所承受的力矩要遠(yuǎn)小于規(guī)定值。同時,靠人力擰緊的連接器完全可以滿足指標(biāo)的要求。這就給延長連接器的使用壽命創(chuàng)造了條件。

4) 作為測試電纜組件的提供商,BXT不會僅僅希望靠減少力矩來延長射頻連接器的壽命,而是從連接器本身的質(zhì)量來保證有足夠長的使用壽命。

那么,一個射頻連接器的壽命究竟有多長呢?為了獲得一個相對確切的數(shù)據(jù),筆者進行了一次射頻連接器的插拔壽命試驗。

射頻連接器的插拔壽命試驗方法

試驗對象是一條長度為1米,二端為Nm的RG223測試電纜組件(BXT P/N:RG223-03-03-1000A),被測的Nm接頭的螺套和外導(dǎo)體采用銅鍍?nèi)辖鸩牧,?nèi)導(dǎo)體則采用鍍金黃銅。試驗是在以下條件下進行的:

1) 試驗針對其中一端的Nm接口,與一個Nf連接器進行對接,采用扳手進行連接和拆卸。為了保證精度,采用了不銹鋼材料的Nf接頭,一般情況下,不銹鋼材料的連接器的壽命是1000次,這要比銅材高出整整一倍。

2) 每插拔一次為一個循環(huán)(圖1),每100次插拔后測量一次電纜組件的插入損耗和被試驗端的接口的駐波,并記錄在2.2GHz頻率點上的數(shù)值。試驗共進行了2400次。


圖1.射頻連接器的壽命試驗方法

壽命試驗結(jié)果

最終測試結(jié)果見圖2和圖3,其中圖2(a)為電纜組件在2.2GHz時插入損耗隨著插拔次數(shù)的變化,圖2(b)為2.2GHz時駐波隨著插拔次數(shù)的變化。


圖2. 射頻連接器的壽命試驗(點頻)

圖2中的紅色趨勢線說明,盡管實測值有些波動,電纜組件的插入損耗總是隨著接頭的磨損而變大;而駐波則無明顯的劣化現(xiàn)象,其典型值始終保持在1.07~1.09之間。


圖3. 射頻連接器的壽命試驗(掃頻)

圖3是掃頻條件下的插入損耗和駐波變化,分別記錄了在插拔1000次,1600次和2000次情況下從10MHz-3GHz的指標(biāo)。掃頻結(jié)果顯示在整個工作頻段內(nèi),其插入損耗和駐波的變化特征與點頻是一致的。

結(jié)論


雖然上述試驗僅僅針對一只射頻連接器,但是從試驗結(jié)果依然可以得出一些參考結(jié)論:

1) 正常使用前提下,射頻連接器的壽命將會大大超過500次的標(biāo)準(zhǔn)值;

2) 在整個頻段內(nèi),沒有發(fā)現(xiàn)某個頻點有插入損耗和駐波的跳變現(xiàn)象。

3) 射頻連接器的插入損耗值隨著機械磨損而逐漸增加;而駐波則幾乎沒有變化;從過程看,似乎沒有一個明顯的失效點,所以在生產(chǎn)線上,如果沒有發(fā)現(xiàn)電纜的明顯故障,應(yīng)建立強制報廢制度,以保證測試指標(biāo)。
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