測試附件和連接性

  不能忽視的問題：測試附件和連接性

　　對所有的測試儀器而言，針對測試對象（DUT）并不是一個孤立的系統(tǒng)，需要相應(yīng)的連接器或轉(zhuǎn)換頭以適應(yīng)不同測試對象和理想測試結(jié)果的需要。好的測試附件采用的材料，并且具有很高的可靠性和壽命，來滿足您的測試精度、速度和可靠性。

　　一、通用測試附件
　　種類繁多，一般針對不同的需要選用不同的附件，例：萬用表表筆線、鱷魚夾、測試鉤、同軸

電纜、適配器、夾具、香蕉插頭、插座、轉(zhuǎn)換頭阻抗匹配器等，同時并非所有的適配器、饋通終端等附件*相同，使用不好的產(chǎn)品會影響測量質(zhì)量。

　準(zhǔn)確度：
　　　　　1MHz-100MHz ±1%
　　　　　100MHz-300MHz ±3%
　　　　　300MHz-500MHz ±5%

圖8 典型BNC連接阻抗

表1、 各種接頭所需要的轉(zhuǎn)矩值：

　　二、IC連接性
　　由于元件表面貼裝技術(shù)（SMT）的發(fā)展，對于電子線路板（ECB）的設(shè)計和制造帶來很多好處：增加了電路的密度、產(chǎn)品的可靠性和降低了組裝的成本。
　　但是由于減小了元件的尺寸，管腳的間距更緊密，同時由于線路板密度的增加，導(dǎo)致故障診斷和元件的互聯(lián)更加困難，這樣一些相應(yīng)表面貼裝技術(shù)的探測和互聯(lián)裝置應(yīng)用而生，他們解決了檢測表面貼裝器件種種麻煩：不小心造成集成電路管腳短路、“焊接檢測”細(xì)管腳所產(chǎn)生的機(jī)械和電氣問題，在握持多個探頭的同時還要操作儀器，插入和拔出的靈活性，對特殊元件的連接（例0.55mm的PQFP封裝）
　　IC連接性zui主要的標(biāo)準(zhǔn)：電氣可靠性。一般采用測試鉤與集成元件的管腳“兩點接觸法”，這樣產(chǎn)生了冗余的物理聯(lián)接，把短路部分增長，提高了連接的可靠性。

　　三、射頻和微波連接
　　射頻和微波由于其特殊性，連接技術(shù)比較復(fù)雜，下面簡單論述：
　　在射頻和微波測量及應(yīng)用中，有許多同軸連接頭可以選用，每一種連接頭都是為特定的目的和具體的應(yīng)用而設(shè)計的。在微波測量中，頻繁地連接或斷開會影響接頭的使用壽命，因此，應(yīng)該認(rèn)真地考慮接頭問題。
　　任何連接頭的頻率范圍受限于同軸結(jié)構(gòu)中，*個圓型波導(dǎo)傳播模式的激勵情況，減少外導(dǎo)體的直徑可以提高zui高頻率上限，用介質(zhì)填充空氣絕緣的部分，會降低上限頻率并增加系統(tǒng)損耗。
　　所有連接頭的性能都受耦合接口質(zhì)量的影響。如果內(nèi)外導(dǎo)體的直徑偏離了設(shè)計尺寸，電鍍的表面質(zhì)量差，或者連接處的接點間隔過大，則接口處的反射系數(shù)和電阻損耗就會增大，使性能變壞。
　　有幾種連接頭，如APC-7，無陰陽之分，而大多數(shù)連接頭都是陰性的，有開槽，在接口處會引入一個很小的感抗。這些開槽可以適應(yīng)公差的變化，但影響重復(fù)性，而且在連接1000次之后會發(fā)生損壞，使用無槽連接頭，能使感抗減少，重復(fù)性提高。
　　下面對測試和測量中常用的連接頭作一簡要介紹。
　　1. APC-7（7mm）型連接頭
　　APC-7（Amphenol Precision-7mm）在頻率高達(dá)18GHz的接頭中，反向系數(shù)zui小，測量的重復(fù)性，是由HP和Amphenol公司于1960年共同研制而成的。這種接頭沒有陰性陽性之分，在實際應(yīng)用中被認(rèn)為是用的一種接頭，特別適合在計量和校準(zhǔn)中使用。
　　2. N型連接頭
　　N型（Navy）50Ω接頭于1940年出現(xiàn)，主要是在4GHz以下的軍用系統(tǒng)中使用。1960年進(jìn)行了改進(jìn)，工作頻率提高到12GHz，后來又提高到18GHz，有些75Ω的產(chǎn)品也采用了N型設(shè)計，其內(nèi)導(dǎo)體的直徑較小，因此和50Ω的連接頭是不相容的。
　　3. SMA型連接頭
　　SMA屬于小型頭（Subminiature A），由BendixScintilla公司設(shè)計，是zui常用的RF微波接頭之一。這種接頭主要用于半鋼電纜和固定連接的部件中。大多數(shù)SMA連接頭的反向系數(shù)比其它可用于24GHz的連接頭要大，這是因為SMA的介質(zhì)支撐固定起來比較困難。
　　4. 3.5mm連接頭
　　3.5mm的連接頭主要是由HP公司開發(fā)的，早期由Amphenol生產(chǎn)。該產(chǎn)品的設(shè)計目標(biāo)是：在尺寸上和通常的SMA一致，而物理接口則列堅固耐用，工作頻率可高達(dá)34GHz。
　　5. 2.92mm連接頭
　　2.92mm的連接頭在尺寸上和SMA及3.5mm相一致，但工作頻率可高達(dá)40GHz。
　　6. 2.4mm連接頭
　　2.4mm的連接頭是由HP、Ampheenol和M/A-COM共同開發(fā)的產(chǎn)品，工作頻率達(dá)50GHz。該種接頭在設(shè)計上增加了外壁的厚度，增強(qiáng)了陰性銷釘，因而不象SMA和2.92mm接頭那樣容易損壞。借助于精密適配器，該接頭可以和SMA、2.5mm和2.9mm等接頭相配對2.4mm的產(chǎn)品有三個質(zhì)量等級：通用型，儀器型和計量型。通用型適合在部件、電纜和微帶中使用，因為在這些場合下，連接不經(jīng)常，對重復(fù)性要求不高，比較經(jīng)濟(jì)。儀器在測量中使用，因為在測量中，重復(fù)性和長壽命首先要考慮的問題。計量型用來校準(zhǔn)，因為校準(zhǔn)時對接頭的性能和重復(fù)性要求zui高。
　　7. 1.85mm連接頭
　　1.85mm的連接是由Agilent公司于80年代中期開發(fā)的產(chǎn)品，其工作頻率高達(dá)60GHz。為了支持連接頭的標(biāo)準(zhǔn)化，Agilent公司于1988年將這一接頭的設(shè)計公開化，目前只有少數(shù)接工作，1.85mm的連接頭和1.4mm的連接頭可以互相連接，強(qiáng)度也一樣。許多專家認(rèn)為，在工作頻率高達(dá)60GHz的同軸連接頭，這種接頭已經(jīng)是zui小的了。
　　8. 1.0mm連接頭
　　設(shè)計這種接頭是為了使傳輸?shù)男盘栴l率可以一直到110GHz，這種1.00mm連接頭，互相連接時靈活而可靠，是精密制造業(yè)取得顯著成就的結(jié)果。
　　9. BNC型連接頭
　　BNC （Bayonet Navyconnector）連接頭當(dāng)初主要是以軍用為目的，目前它已經(jīng)在視頻和RF方面得到了廣泛的應(yīng)用，工作頻率可高達(dá)2GHz。在4GHz以上，開槽可能會輻射信號。BNC連接頭目前有50Ω和75Ω兩種，螺紋連接型 （TNC）解決了信號泄漏的問題，工作頻率可高達(dá)12GHz。
　　10. SMC型連接頭
　　比SMA接頭小得多，它非常適合在空間受限制，泄漏要小且圓定連接的場合使用，工作頻率一般可達(dá)7GHz。
　　接頭的維護(hù)與使用
　　雖然各公司的許多RF/微波接頭在設(shè)計上都考慮到了其機(jī)械接口的準(zhǔn)確性和堅固性，但在使用中，經(jīng)常清潔接口是十分必須的，同時在擰緊時加到螺母上的轉(zhuǎn)矩大小也要適當(dāng)，以保證陽性觸頭肩部與阻性觸指之間的間隔為zui小。只有這樣，才能保證有良好的信號連接特性。圖9為各種頻率下反向系數(shù)隨觸點間隔變化的情況。
　　為了保證觸點間隔為zui小，又不能用力過大，影響接頭的壽命，必須小心地用一定大小的轉(zhuǎn)矩施加于螺母，表1所示，為各種接頭所需要的轉(zhuǎn)矩矩數(shù)值。

圖10 SMA和精密3.5mm
互相連接時的駐波比（SWR）

觸點間隔（英寸）

圖9 N型接頭的反射系數(shù)受觸點間隔影響

　　此外，接頭之間的互相連接也是日常使用中經(jīng)常會遇到的問題。一般來說，不同種類接頭之間互連比同種接頭互連在性能上要變差，如圖10所示