前言
测试和测量应用的射频同轴电缆大多采用编织电缆,这是基于测试和测量这种特定应用环境的考虑。作为射频测试电缆,要满足柔韧性以及多次弯曲后指标的一致性要求。因此其各项性能指标之间必须综合考虑,本文通过一次实验讨论了编织电缆的屏蔽问题,并对测试和测量中的电缆应用提出了相应的分析和建议。
射频电缆的屏蔽对测试精度的影响

屏蔽效果是射频电缆的一项重要电气指标,但国内一些厂家和用户似乎并不重视,原因或许是因为较少有测试手段。但是电缆的屏蔽效果对测试和测量的精度有什么影响呢?让我们先从以下案例来讨论。

图1

图1. 测试电缆的泄漏对测试精度可能产生的影响

图1是用网络分析仪测量微波开关隔离度的方框图。微波开关隔离度的指标大于-80dB,实测典型值会超过-90dB。由于开关的特殊结构,二个相邻连接器的间距仅为11毫米。用外径为5毫米的电缆进行测试,则二条电缆的最小间隔仅为1毫米,几乎紧贴在一起。最终的测试结果是开关泄漏信号和电缆泄漏信号的叠加,后者即为误差源。如果在这种场合使用单层屏蔽的编织电缆,其屏蔽效果约为-40dB;网络分析仪的输出信号幅度为0dBm,则从电缆泄漏到接收机的信号为-80dBm,这个泄漏信号显然要大于从被测开关泄漏到频谱分析仪的信号(即隔离度),也就是说这个测试结果是不可信的。

那么,电缆的实际屏蔽效果究竟如何呢?笔者针对这个问题进行了模拟实验。

射频电缆的屏蔽效果测试

在美军标MIL-C-39012C中规定了电缆的屏蔽效果的测量应在暗室中进行,测量频率从50MHz至18GHz。射频泄漏定义为输入到电缆的信号功率与在暗室中传播的信号功率之比。而在暗室中的传播信号功率是暗室自身以及被测电缆的衰减、阻抗和相速度的函数。

屏蔽效果的定义看上去有点复杂,国外的一些电缆制造商在其电缆产品目录上通常直观的标注其射频屏蔽指标,如Huber+Suhner公司的双层屏蔽RG223电缆屏蔽效果的目录指标是-85dBc@6GHz;而Harbour公司所标注的同类双层屏蔽的RG142电缆的射频泄漏指标为-75dBc。由于没有说明具体的测试条件和测试方法,所以这二项指标不能等同比较,只能作为参考。

由于所处的工作环境没有微波暗室,笔者根据电缆的实际使用条件设计了一个模拟的测试环境,如图2所示。

图2

图2. 测试电缆的泄漏测试

在图2中,功率放大器通过约5米长的射频电缆接到负载,功率计用于监测放大器的输出功率;连接频谱分析仪的射频电缆另一端也接上标准负载。在这个测试系统中,连接功率放大器的电缆存在射频泄漏,并会通过另一条电缆进入到频谱分析仪,功率计的读数减去频谱分析仪的读数即为二条电缆屏蔽效果之和。如果选用二条同样的电缆,即可容易的算出这种电缆的屏蔽效果。在测试中,尽可能的将频谱分析仪至于空旷环境并远离功率放大器。

测试条件和方法如下:

工作频率950MHz,输出功率35dBm。变换二条电缆的间距d,记录频谱分析仪的读数。

如频谱分析仪的读数为-122dBm,则二条电缆的屏蔽效果之和为-122 – (+35) = -157dB,可以推算出每条电缆的屏蔽效果为-157 / 2 = -78.5dB。

图3

图3. 射频电缆的屏蔽效果

图3是几种常用的射频电缆的屏蔽效果测试结果。当选用半刚和半柔电缆时,频谱分析仪就无法读出微弱的泄漏信号了。

结论和建议

通过上述测试,我们可以得出以下结论:

1)在测试和测量中,不要选用单层屏蔽的射频电缆,这种电缆的屏蔽效果仅为-40dB,很多的测试都无法胜任。

2)对于一般的射频测试和测量应用,双层屏蔽的射频电缆足够用了。而在某些场合,要谨慎考虑电缆的屏蔽性能,比如无源互调测量,在系统中会同时存在48dBm的大信号和需要测量到的小至-127dBm的微弱互调信号,二者相差175dB,这种场合下,如果采用-80dB屏蔽效果的双层屏蔽编织电缆,可能会对最终测试结果造成误差。

3)要准确完成一项射频测试和测量,最佳的方法莫过于将测试系统固化。在一套固化的测试系统中,可以采用屏蔽效果优于-120dB的半刚电缆,无论电缆如何排布,根本不需要考虑其泄漏问题。原则上,测试者所需要关心的仅仅是连接被测件的输入和输出端的那二条柔性编织电缆。这样一来,最终的测试结果就是可预见的。

特别说明由于条件限制,本文中所描述的测试只能算是一种验证测试,其精确度不足以说明被测电缆本身的屏蔽效果指标。

BXT的电缆组件正在FindRF的自营商城热销哦,点击“阅读原文”即可查看相关商品,亲们预购从速哦!

作者简介:朱辉,资深从业人士,福州博讯通总经理,著有《实用射频测试和测量》一书。

评论

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong> 

required