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，需要相應的連接器或轉換頭以適應不同測試對象和理想測試結果的需要。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，使用不好的產品會影響測量質量。

　準確度：
　　　　　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矩值：

　　二、IC連接性
　　由于元件表面貼裝技術（SMT）的發展，對于電子線路板（ECB）的設計和制造帶來很多好處：增加了電路的密度、產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，導致故障診斷和元件的互聯更加困難，這樣一些相應表面貼裝技術的探測和互聯裝置應用而生，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”細管腳所產生的機械和電氣問題，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主要的標準：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”，這樣產生了冗余的物理聯接，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，連接技術比較復雜，下面簡單論述：
　　在射頻和微波測量及應用中，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用而設計的。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，應該認真地考慮接頭問題。
　　任何連接頭的頻率范圍受限于同軸結構中，*個圓型波導傳播模式的激勵情況，減少外導體的直徑可以提高zui高頻率上限，用介質填充空氣絕緣的部分，會降低上限頻率并增加系統損耗。
　　所有連接頭的性能都受耦合接口質量的影響。如果內外導體的直徑偏離了設計尺寸，電鍍的表面質量差，或者連接處的接點間隔過大，則接口處的反射系數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。這些開槽可以適應公差的變化，但影響重復性，而且在連接1000次之后會發生損壞，使用無槽連接頭，能使感抗減少，重復性提高。
　　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18GHz的接頭中，反向系數zui小，測量的重復性，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，在實際應用中被認為是用的一種接頭，特別適合在計量和校準中使用。
　　2. N型連接頭
　　N型（Navy）50Ω接頭于1940年出現，主要是在4GHz以下的軍用系統中使用。1960年進行了改進，工作頻率提高到12GHz，后來又提高到18GHz，有些75Ω的產品也采用了N型設計，其內導體的直徑較小，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SMA連接頭的反向系數比其它可用于24GHz的連接頭要大，這是因為SMA的介質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公司開發的，早期由Amphenol生產。該產品的設計目標是：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共同開發的產品，工作頻率達50GHz。該種接頭在設計上增加了外壁的厚度，增強了陰性銷釘，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的產品有三個質量等級：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，連接不經常，對重復性要求不高，比較經濟。儀器在測量中使用，因為在測量中，重復性和長壽命首先要考慮的問題。計量型用來校準，因為校準時對接頭的性能和重復性要求zui高。
　　7. 1.85mm連接頭
　　1.85mm的連接是由Agilent公司于80年代中期開發的產品，其工作頻率高達60GHz。為了支持連接頭的標準化，Agilent公司于1988年將這一接頭的設計公開化，目前只有少數接工作，1.85mm的連接頭和1.4mm的連接頭可以互相連接，強度也一樣。許多專家認為，在工作頻率高達60GHz的同軸連接頭，這種接頭已經是zui小的了。
　　8. 1.0mm連接頭
　　設計這種接頭是為了使傳輸的信號頻率可以一直到110GHz，這種1.00mm連接頭，互相連接時靈活而可靠，是精密制造業取得顯著成就的結果。
　　9. BNC型連接頭
　　BNC （Bayonet Navyconnector）連接頭當初主要是以軍用為目的，目前它已經在視頻和RF方面得到了廣泛的應用，工作頻率可高達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7GHz。
　　接頭的維護與使用
　　雖然各公司的許多RF/微波接頭在設計上都考慮到了其機械接口的準確性和堅固性，但在使用中，經常清潔接口是十分必須的，同時在擰緊時加到螺母上的轉矩大小也要適當，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矩施加于螺母，表1所示，為各種接頭所需要的轉矩矩數值。

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