射频同轴连接器设计

时间：2025-07-07

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射频同轴连接器电压驻波比扫频测量

消除误差方法研究（一）

张志谦

【文摘】本文探讨射频同轴连接器电压驻波比扫频测量现状和用长线效应法，消除匹配负载引起的误差。

在微波测量领域，无疑扫频测量是一项先进技术。但用扫频发测量射频同轴连接器的电压驻波比时，其中不可避免的包含着由匹配负载引起的误差。所以解决好这个问题，是射频同轴连接器测量中的一个重要问题。

一、目前的现状

在我国射频同轴连接器行业中，目前关于电压驻波比的扫频测量还没有普遍开展，大都采用点频测量。具体测试，采用半波长替代法。

半波长替代法测试系统方框图如图1所示。

半波长替代法的优点是使用的设备国内很容易买到，方法简单，概念明确，测试精度令人满意。由于测试系统中有调配器，可以将系统的误差消除到最低程度。但由于单频率逐点测试，每更换一个频率测试点都要进行一次系统校准，极为繁琐，测试的效率很低。采用扫频测量，频率是连续变化的，产品的参数在整个测试频段内的全貌可以看得清楚，而且大大提高了工作效率。

二、扫频测量和扫频测量误差

微波扫频测试系统的方框图如图2所示。

扫频系统引起的误差是比较多的，对由电桥或定向耦合器组成的扫频反射计系统来说有检波器不理想与特性飘移、对数放大器、校准衰减、扫频幅度不稳、扫频源谐波分量、系统噪声、短路校准、扫频源失配等引起误差。而系统以外有转接器引起的误差和匹配负载的不理想性所引起的误差。关于系统本身的误差，可根据测试对象提出要求，选购合适精度的测量系统来满足测量。

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假定所给的测量系统误差很小，来讨论由匹配负载的不理想性引起的误差。由于测量系统本身的连接器结构一般采用L16（N）型连接形式，所以当测量这类连接器时，存在由匹配负载不理想性引起的误差（下称匹配负载误差）。在对非L16(N)型产品进行测量时，必然引入误差，对转接器和连接器引入的误差则另文讨论。

三、射频同轴连接器电压驻波比扫频测量匹配负载误差的理论分析及其消除方法

进行射频同轴连接器电压驻波比的扫频测量时测试线路按图2连接，从测试口A向被测件看去的方框图如图3所示。

测定电压驻波比，实际上就是测定反射系数。按图3从A端口测得的反射系数应是被测件X的反射系数和匹配负载的反射系数两者矢量和。

（1）式中，如果 H为O，那么 x。在半波长替代法中，由于调配器的作用，可理解为将 H调为O，所以半波长替代法测得的电压驻波比是比较准的。而进行扫频测量时，频率在极宽的范围内不断变化。因在实际做不出宽带调配器，要在宽带内做到 H O是不太可能的。我国目前生产的匹配负载电压驻波比一般在1.5以下，通常在1.10左右。而被测射频同轴连接器的电压驻波比的数据大部分亦为1.10左右，所以，由匹配负载引起的误差绝对不容许忽略。

对于矢量扫频系统来说，要准确的测量反射系数是比较容易的。但矢量测试系统价格极其昂贵。本文中所讲消除误差指的是标量扫频系统。

下面讨论消除匹配负载引起的误差问题。假定标量扫频系统是理想化的，即扫频系统各项误差不存在，如方向性，测试端口A无失配等。虽然这种假定是不实际的，但它不影响所讨论问题的本质。用信号流图的方法进行分析讨论，分两种情况。

第一，对图3方框图进行分析讨论。图3方框图的信号流程图如图4所示。

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在实际中，头和座内部的绝缘子以及其他的零件在加工上基本上是对称的。所以令： S11x S22x x,S21x S12x x

由一对插头座组成的被测件X可以看作是一个四端网络，上述的S11x、S22x、S21x、S12x就是该四端网络的S参量。Cx是该被测连接器四端网络的反射系数，即输出端匹配时由输入端口测得的反射系数，故Cx就是要测的参数。Tx是四端网络的传输系数。

Tx2 H根据不接触回路定理可推出图3框图的总反射系数C的表示式为：实 x 1 x H

际中， x H 1,而且Tx小于1并接近1，即Tx 1，上式可简化为 x H(2),

（2）式是复数式，和（1）是完全等效。可见按图3方框图连接测试时，存在着由匹配负载引起误差。为了消除此误差，在被测件X和匹配负载之间接入一根足够长的空气线。对其技术要求是无耗、无反射，只起相移。给图3方框图中接入长空气线后的方框图如图5所示。

从图5可以看出，由于长空气线的引入，在测试系统中又多了一个器件。从端口A得到的C总误差必然加大。然而，由于长空气线的引入，使匹配负载误差具有周期性变化的特点，极具有易于识别的标志，便于识别、分离和消除误差。从而得到较为准确的被测参数C。

第二，图5方框图的讨论，其信号流程图如图6(a)所示。