【国家标准(GB)】 射频同轴连接器电气试验和测试程序 屏蔽效率

中华人民共和国国家标准
射频同轴连接器电气试验和试程序屏蔽效率
Electrical tests and measuring procedures for radio frequencycoaxial connectors screening effectivencss1主题内容与适用范围
1.1主题内容
本标准规定了用频域法测试射频同轴连接器屏蔽效率的方法。GB12270—90
射频传输系统的屏蔽效率表示其外导体保护传输线免受外界电磁场干扰的能力。反之，也是防止传输线上的电磁场于扰外界的能力。就射频同轴连接器而言，在其外壳体.通过的纵间电流不应在同轴电路中产生不适当的电压。
转移电动势或其等效电压U与外壳绒向电流1。的商，即：U/I。=z，被称为转移阻抗，通常它是用来确定射频连接器的屏蔽效率的-个恰当的参量，正确装有电缆或传输线的连接器组件，有三种主要的可能泄区域：围绕循合面的区域、阖绕锁紧机构的区域和两个围绕电缆入口的区域。由于GBJ2269仅对插合面和锁紧（连接）机构进行了标准化，因此，主要关心连接器组件的两个装接电缆入口区域的屏敲效率。然而，这并不排除在关心消除其他泄漏对锁紧机构的影响时，也可以采用测量的方法来确定任何具体泄端区域的转移阻抗或者采用测量的方法来确定总转移阻抗。测量总转移阻抗时，特别在高频时，要考虑方向性影响的存在，必须强调，射频连接器的转移阻抗以及由此确定的屏蔽效率并不意味着有一个可适用于每个或每对特定射频同轴连接器样品的固定不变的值。实际上么主要取决于机械和接触的情况，例如，通过强制拧紧连接螺母，可使Z值变得相当低。此外，转移阻抗一般没有固定不变的值。通常一对新连接器的转移阻抗么，随着重复分离和啮台而降低，但再经过几十次的啮合和分离的循环后，阻抗值又可能变大，这也许是由丁魔蚀和磨损的缘故。对于连接器在使用和老化过程中的这-特性目前还很少了解。在射频应用时，转移阻抗2应表示为频率的函数，而且通常用频域方法测量。当频率较高时，还不了解其他实用的测量方法。当赖率上升到儿百兆赫时，可以应用脉冲技术的时域测量方法。如果适用时，随时可将其测最结果变换到频域结果。为了测量一对连接器插合部分的屏蔽效率，要以消除电统安装处任何泄漏的方法把合适的电安装到连接器上。当频率高于10MHz时，一般优先选用半硬电缆或硬导管。频率低于10MHz应选用在低频具有低泄滞的电缆。除非首先去除法兰盘，否则，域的标准测量方法不允许一个带有固定法兰盘形式的连接器作为被测连接器对的一半。时脉冲法在高达几百兆赫的较低频段是特别有用的。如果台适的试验设备（配有阴极射线示波器的脉冲信号发生器）容易实现的话，则测试有可能迹行得十分迅速而且若采取适当的预防措施，就会具有与频域测量儿乎相同的灵敏度，此外它还具有可在多处泄漏情况下，表明泄漏部位的优点。
频域和时域脉冲法中有各种各样的测量方法可用于转移阻抗的测量。然而，在有争议的情况下，应以下面第2章中叙述的采用一个三同轴试验装置，或采用波导构成外激励线试验装置的标准方法作为国家按术监督局1990-02-09批准..com1990-10-01实施
基准的试验方法进行仲裁
GB12270-90
注：作为指寻规则，如果在外传输线上不存在高阶模干扰危险的情况下，赖率高达大约为被测连接帮上限频率极限值的1/3时,可以使用三同输试验装登。在更高频率时,应采用波导试验装置,在这种情况下,题率极限值在被测连接器上限频率极限值的3/4。经验已证明，在这种高题时，转移阻抗随频革投有大的明显变化。对丁鉴定试验，测量应始终在荠干对新制成的连接器首次啮合时进行。不推荐使用标准试验连接器与被测样品连接，因为这样做会导致把屏蔽效率不足的原因结到被测样品上。有关规范应规定要测量的连接器对的数目、连接螺母紧固转矩，必要吋还应规定频率范围。1.2适用范吗
本标准适用于配接射频轴电缆或带状线或微带传输线用的射频同轴连接器及射显同轴连接器转接器等。
2测试方法
2.1匹配三轴测试装置原理
2.1.1测试原理
匹配三同轴测试装置的测试原理如图1所示，说明如下：在该三同轴装置中，为了避免或至少减少形成驻波，内、外尚轴系统在它们远端的端接是利用其特性阻抗等于传输线持性阻抗达到匹配。外同轴系统经由A端口并通过一具有匹配变换器的侧臂宣至作为功率分配器的T型接头进行馈电。在1~10GHz的频率范围内，多级变换器用来使T型接头处的阻抗1/2么吸变换到馈线阻抗Z1在较低频率时，该变换器的效果变差。但这种作为结果的失配是允许的。假定源的阻抗恒等于Zo1，计算表明引人的总误差只有0.5B。引入误差与不可避免的测试的不确定性相比通常是很小的，尤其在Z值自身的离散性很高的情说下，更是如此。暑外，它的优点是仅有一个机馈电装叠，而且可以在整个频率范用内用同一个公式方便地计算出Z。注；鉴于同样的原因,在 1 GHz到 10 GHz 的频率范围内多级变换器也可能是多余的，这·一点还有争论。然而,在这样高的颇率下，为避免损耗，已证明了良好匹配是相当关键的。在T型接头处，电抗调配螺栓是必要的（图5中示出)。内传输线 H,C 两端口上由输入电压 ,引起的信孕电压 1}2要在 B、C 两端口交替测量。附带说明,他们的值相等是系统对称和无方向性影响的判据。为了校准该装置，输入信令由含有一个可变衰减器的同轴传输线的独立支路馈入到与测试端相对的另一端口，即如果在B端测蛋3，则信号从C端馈入，这意味誉2一201。下面的各关系式，利用了考虑到实际精度要求的两种合理近似，即转移阻抗狠小同Z和Z相比可以忽略不计，从而，同轴线和多级变换器的衰藏与损耗也就可以忽略。传输电压t在B，C两端口引起两个等幅电压a：is
T型接头起无耗功率分配器作用，而出子多级变换器被认为是理想的，敬有Pa
进一步考虑到
联立(1)(2)两式
GB 12270-:90
/22m2m2
V2ZmZo2
Zf - 2 V 2 /ZZ2 *
乙可以任意选取,以使基给出正确的匹配比。而恰当的处理小法,通常是令，=Z三则：
Zt — 2 /2
图匹配兰同轴试验装萨的原理
（最佳频率范围1~-10 GHz)
A -功率馈入连接;B,C- 测试端口,X -被测逆接器对rTB,IC一外部系统端接的且有阻抗 Zi 的装置IT-匹配功率分配器的 T 型接头;M-铁氧体环;d-屏敲笼1e- 示踪信号发生器或合成信号发生器;F频讲分析仪陷一低噪声前胃放大器;h--校准过的可变衰减器; -功率放大器;k一母线挖制器;n…弱加的屏蔽编织层此内容来自标准下载网
馈电端测仪表由示踪信号发生器组成。需要时可接一个功率放大器，接收端测量仪表由输入可变衰减器、低噪声前置放大器和频谱分析仪组成如果用计算机一步一步地对信号发生器和频谱分析仪进行自动驱动控制的话，测试就可以进行得很快。当准系统时，通过两个衰减器对总衰减景的分配可得到一个关于随噪声和剩余寄生耦合的最伴方案，当然，端口C必须端接正确，且B.C两端山般需要具有铜编织层的附加屏蔽装置。GB 12270—90
对十性能很好的，屏蔽效率高的品，推荐使用图1中示出的屏蔽笼（法拉第屏蔽笼）。必须利用与连接器外部尺小相同的整体硬质金属外壳（例如铜管)代替被测连接器对米检查试验装置的极限容量。
2.1.21kHz~10GHz频率范围内匹配=同轴装置的实际结构对十试验装毁的实际结构，有几个项目需要比2.1.1条中和图1中规定的更详细。图 2 除了表示出此三同轴装置的其他特点外,还给出了两个频段(1 kHz ～ 10 MHz,10MHz-一10GHz)上输入功率的馈入方法。高于10 MHz时,功率馈入是相当正常的，只需注意馈电电缆,馈电缆的长度约为1.5m,以便对常开的“接地环路”免阁1:输入处接地是作外导体上,而在测试口处屏蔽笼的接地连接到B处的中间导管上)提供足够的阻抗（主要是电抗）。如果需要的话，可以由铁氧体坏来增加环路电感，如图1和图2所示。
正如图2所示，频率人约从10 MHz降到1KHz吋，经验表明可以通过反极性馈电来获得正确的结果。为了去耦，需要铁氧体环，对于该频段的高频端尤其需要。确定多级匹配变换的尺寸,需要进行允长的运算。图3给出一·个实际的设计数据。TC
图 2两个频段(1 kIIz-~10 MI[z、10MHz~1D GHz)用实际_:同轴试验装置A~功率遗人连接处,B一测试端口（前向所蔽效率);C-测试端口;X一被测连接器对+TB,TC一外部系统端接装皆(评见图 4),T-匹配的功率分配器(详见图 3);M一铁氧体环(电感 300 μH),m--泡沫介质垫围P-黄匍管与同轴电缆或传输线间的焊接部位：q一测量较大连接器用的B形腔体,E低频反相馈人(1 kHz～10 MHz);F—高馈人(10MHz-10GHz,电缆约长1.5m)
GB 12270—90
图3有效颗段为1～10 GHz的T型接头用的多级阻抗变换器(D一损耗介颤螺钉:②一A 端口功率馈入(50 62 的 7 mm 精密传输线端口,(1 ,一7. 0 mm)节
dd (mm)
元— 23
GB1227090
(mm）
再看图 4,--个重要的细节就是终端 TB和 TC 的结构,该结构是为了覆盖从 1 kHz到 10 GHz 的整个频段。在直到 1 GHz左右的频段内,每个终端由 4个并联的 200 Q的电阻器组成(定Z等于 50 2)。在直到10GJHIz的频段内，波的能量在填充圆锥形吸收材料的管形展开体（角状体）中被吸收。450
图1高频和低频共用的馈电终端 TB、TC(频段为 门～10 GHz)2一涤有一种混合吸收材料，如17g树脂桑合物（半硬）和68g铁粉(著色涂料）的低摄耗电介质泡沐塑料链体，h一内导体锥体足用机方达拧紧在一起的,以保证在d 区域有良好接触压力。整个锥体对于内同轴系统来说，在纵向上是可以调节的。使该内同轴系统从直流到上极限频率为10 GHz的整个顾率范围内的总反射系数达到最佳（这必须通过整个装昼在馈电点A处测量）,C—4个低功率的200射频电阻器与图1相比.图2还示出了两根直径4mm到6mm的附加黄铜管(P，此管套在半硬电缆上，其端面煤接到尽量靠近被测连接器对的装暨.上，GB12270—90
外同轴系统的外导体内径为14 mm。因此，不必增加连接器对区域的外导体内径尺寸，就能测量SMA，APC-3.5以及相近尺寸的连接器。包围半硬电缆的黄铜管直径与SMA型连接器外壳直径儿乎相同，以维持待性阻抗Z恒等子502的状态。为了测量较大尺寸的连接器，例如APC-7或N型，必须在大约为连接器对长度的范圈内增大外同轴导管的尺寸,形或一*凸形腔体(g),如图2 所示，该尺t不做严格婆求，充许反射系数高到0.5（失配摄耗不无于1.2B)。图5表示一个根据图2的原理设计的三同轴试验装置的机械结构示意图。图中还把T型馈电接头处的匹配元件e作为一个重要细节画出。T
图5按图2原理设计的三同轴试验装置机械结构实例a一具有14mm内径的外同轴系统的外导体;b-安装法兰盘，d·确保T型接头处接触压力的介质固定峰； T型接头处匹配调节螺检;[一轴间固定及定中心的低抵耗介质固体挚圈B一T 型接触叉;h 一低阻抗端多级变换器内导体;m一若t个定中心的低摄耗泡沫介所垫照,P一 包围半硬电继的 6 mm外径的硬黄铜管;较大连接器外导体用的凸形腔体（联快于较大连接器尺寸）S一内径7mm的多级馈电变换器的外导体TBTC--途有吸收层的沫扇形截面锥体和4个电阻器（每个200口并联)的圆锥形终端：X一被测连接器对；W一最小反射的铁氧体;(!)一详见 A2.1.33~18GHz.频段内匹配波导组件为了进步扩晨频率，使之超出匹配三同轴装置可能达到的频率范围，制造了一种比较简单的波组件.其测量频率大约可达到连接器上限频率的3/4。如图6所示，这个装置由两个有共间宽壁的波导并排工作组成。
GE12270—90
在波导组件宽壁上有-个纵向槽和一个较宽的开口，通过这单放置对装有合适半硬间轴电缆的连接，
输入信号被一个3B间相功率分配器分为两踏.然后反相输入到两个波导臂.在这两个波导的对面端口上端接匹配负载。如果波导组件是对称的，则被测连接器对附近的电场与问轴装置中的TEM模极其相似，在连接器对外部系统的准TEM模阻抗Zuz取决于连接器和波导的寸，并可能在Zgs/3与32m之问变化，但正如反复啮合和分离被测连接器对时出现的情况，它对总精度的影响远远小于屏蔽效率实际测量值的离散宽度。
图6波导组件装置
A--测试端口;B,t -相反端口的然端;X一被测连接器对;E一测试区域中的电场,d一同相功率分配器;一信号发生器1一波导匹配负载：u一同轴到波导的转换：v一具有相等电长度的半硬同轴电缆，20-内同轴系统的阻抗(Zg - Zu);Ze2一外同辅系统的准 TEM 模阻抗；PI一输入功率：P。一外同轴系统的总功率(两段被导加在一起);P一传输到系统 (内同轴系统)的终端:的功率假定功率分配器和能量输入元件不引起损耗，则沿连接器对传输的总功率P2等于输入功率P，。因此.假设 Z Zn3 Zo,Z 的关系式是;ao
整个测试系统装置与使用兰同轴装置测试系统的情况完全一样，后者给出的全部资料在此也同样适用。
用一个具有恒定不变的转移阻抗的模拟件代替连接器对，在三同轴装置和波导组件均适用的重送频率范围内,分别把用满种装置测得的数据加以比较,结果证明一致性在4αB之内。图7是这种波导纠件的分解图。在两块锡片(C)上划出开口之前，可以测出该装置的剩余泄漏利失配。用小刀在锡片上切一个开山，使其边缘d与连接器壳体×之间有1mm间隔，这样，纵向电流就能沿着连接器对的外壳表面流动。
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图7波导组件的展开图
a,a—上、下波导b、v—上、下隔板sc、c—a.05mm厚的上、下镐片信一装有半疆电缆的被测连接器对和终端连接器：c一完整的组件（上被导被去掉），辐片尚未切并，准备用于泄漏和失配的测试;一组件中的隔板示图:d--错片的边缘;X一被测连接器对内为被测连接器对表面上的磁场和电流最大，故在该连接器对范围内，组件的每一根波导或多或少地类似丁脊形波导进行工作。
两片金属板b，b上的多边形开口的尺叶取决丁波导和连接器的尺寸，这些尺十用连接器、电缆和波导尺寸的倍数表示，见图8。波导组件必须用夹具机械固定，而且，连接器对和电缆装置也必须紧固，以保持稳定的测试条件。
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图８波导件尺寸
详图#
α,一被导的尺寸 一电缆的外径;- 见详图 X;2-被测连接器对,③波导被测连接器对的外径允许范用为a的 0. 25-~0. 9 倍。2.2可测量衰减范围的极限值与重复性实际上，用扫频法可测量的么最小值取决于低媒声前置放大器、功率放大器及频谱分析仪的特性。Z,最小值可以用可在足够精度下测得的P./2的最低比值表示，其中P，是传输到内同轴系统每个终端上的功率，1是在外同轴系统中流过被测连接对的波功率，内外同轴察统中流过被测连接对的波功率，内外同轴系统的特性阻抗均等于Zo，根据前面给出的推导，Z,和Ps/P2的关系为：Z
比值 Ps/P,用 dB 表示时,在 1 kHz~12 GHz 的整个频段内,由常规设备测得的以 dB 表示的 P:/P,实际极限值大约是—155 d,这相当于,α2μs測量精度取决十校谁的衰减器质量、仪器的稳定性以及试验装置中若干端口上不希望有的反射。大约土3的测量精度是能达到的。当考虑诸如连接器对的机被操作问题引起衰减值的较大离散性时，这个精度则认为是足够满意的，例如当啮合N型连接器对时，把螺纹拧紧转矩增大1倍可能会很容易地使值减少30B或者更多。
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附录A
射频同轴连接器屏蔽效率测试可选用的测试装置（参考件）
本附录给出的各种类型测试装置，经验证和论证分析，可等效用于射频同轴连接器的屏蔽测试。但若测试结果有争议时，卿应以标准中规定的测试装置所测结果为准。表A1
测试装暨
短路活塞
型三同辅
二端口吸
收型三同
T型三间轴
波导组什
附加说明：
测试装谱结构示意图
本标准由国八五三厂负责起草。本标准主要起草人张志谦、徐俐弟。计算屏蔽效率公式
10log:6
1otogig
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