图1被测试电缆(蓝色外护套)的基线性能数据采用U形电缆。
在讨论射频同轴电缆组件时，我们经常听到“组件的射频稳定性是什么?”问题是，根据应用程序的不同，可能会有各种各样的答案。通过本文，我们打算说明采用保守方法的价值，该方法与国际电工委员会(IEC)公布的文件密切一致，并根据环境条件量身定制，以达到绝对确保现场性能的测试程序。通过比较和对比我们自己的San-tron测试程序与IEC发布的程序，我们希望展示不同的视角和方法如何在该领域获得最佳结果。然而，我们注意到，源于美国军事采购机构(MIL-STD)的测试协议的演变，并被IEC采用和更新，仍可能发展为更完善的实践。
在实现测试过程的过程中，首先确定测试的真正意图是至关重要的。一种可能是描述组件的极限性能特性。因此，测试协议将需要操纵电缆的实际极限参数，而不是“标准”所概述的那些参数。例如，这将包括动态最小弯曲半径，最大扭矩和组件的操作热极限。另一个目的可能是在操作部署范围内描述电缆的性能，如航空电子设备、室外蜂窝通信或测试和测量。这样，比较不同的解决方案以及它们将如何支持预期的应用程序就变得更容易了。
在本文中，我们将演示用于矢量网络分析仪(VNA)和无源互调(PIM)测试的测试端口电缆的特性。典型的测试端口电缆的长度范围从40英寸(1米)到13英尺(4米)。对被测设备(DUT)的访问是不同的:它可以位于试验台、环境室、机架安装子系统、塔式安装系统或飞机装置上。在所有这些应用中，测试电缆将遭受反复弯曲和扭转。因此，我们将电缆的展开概括为三种基本活动:绕芯轴的电缆折叠和扭转以及低频振动。无论电缆的尺寸如何，它都会受到这些实际的应力和应变的影响。
图2电缆折叠测试的测试设置。
图3电缆扭转测试的测试设置。
评估阶段稳定
为了说明稳定性特性，我们使用SRX141™同轴电缆与eSeries™?连接器终端是San-tron SRX™系列装配解决方案中应用最广泛的产品，用于系统集成和测试和测量。
图4测试电缆的基线性能。
图5的年代21顺时针折叠测试电缆后的相位变化。
该电缆的原始原型是含氟乙烯丙烯(FEP)护套电缆，采用银(Ag)包覆铜(Cu)丝编织，银包覆铜箔螺旋，聚四氟乙烯(PTFE)介电和银包覆固体铜中心导体。使用STI 8.2.4-14 A1标准中概述的电缆折叠测试，原型功能非常好。然而，在电缆扭转测试(STI 8.2.4-14 B1)期间，测量结果显示插入损耗和PIM性能都不稳定。应用STI 8.2.4-14 C2的振动测试，我们看到电缆的性能随着时间的推移发生了灾难性的退化。其根本原因是编织下电缆的物理结构松动，产生pim信号和不同的插入损耗。这种失效模式促使设计审查和工艺升级，我们最终开发出了一种电缆结构，可以在恶劣的环境和测试协议中保持其性能。
图6的年代21测试电缆展开后进行相位测试。注意，相位响应不会返回到基线。
在本次演示中，测试电缆为SRX141电缆组件，额定用于PIM应用，长度为60英寸，端部为eSeries Type N直通连接器。VNA使用一根测试端口电缆和使用N型校准套件从10mhz到10ghz的完整两端口校准。校准后，测试端口电缆用10磅台钳固定，以防止测试设置引入变化。测试电缆然后配对到VNA，并布置在U形，如图所示图1．测试电缆首先进行5个周期的电缆折叠测试(见图2)，然后进行5个周期的电缆扭转测试(见图3)．最坏情况的结果总结在表1．
初始相位基线测量，见图4，建立了-0.30到+0.03度之间的“零度”线。折叠样本电缆组件在5英寸直径芯轴的两个方向上重复5个循环，导致相移，极端读数如表1所示。顺时针折叠时，电长度增加到-0.16度/GHz图5)．展开样品使电长度降低到+0.08度/GHz，这与基线测量值相差0.11度/GHz。接下来，逆时针折叠样品将电长度扩展到-0.09度/千兆赫。展开样本的结果是+0.26度/GHz(参见图6)，与初始条件相差0.29°/GHz。测量结果显示，随机折叠样品的相移在-0.16到+0.26度/GHz之间存在不对称变化。从这些数据中，我们可以考虑折叠为0.42度/GHz时的相位稳定性。
传统上，电缆扭转测试导致更大的退化，因此，在电缆折叠测试之后进行。对测试样品施加正180度的物理扭曲，使电长度下降到+0.54度/GHz。放松扭转回到中性位置移相到+0.71度/GHz。然后应用负180度的物理扭曲将电长度扩展到+0.45度/GHz。最后，放松扭转回到中性位置减少电长度到+0.74度/GHz。
注意，当电缆放松时，相移不会恢复到零;我们看到的范围在+0.08(用于折叠测试)和+0.74(用于扭转测试)度/GHz之间。折叠和扭转测试显示相移分别为-0.16到+0.26和+0.45到+0.74度/GHz。综合这些变化，从-0.16到+0.74，指定相位稳定范围为0.90度/GHz。
多种机制产生不稳定性。扭转电缆与简单地折叠电缆会引起不同的变化。我们还看到，扭转的影响减少了电长度，而折叠既可以拉长相位长度，也可以压缩相位长度。通过对预期的应用进行建模，并在渐进协议中应用测试，我们可以开发测试流程和参数，如度/GHz，以估计测量不确定度和电缆变化以及产品在现场的表现。
电缆装配试验方法比较
上面的例子表明，没有一个单一的测试可以识别所有潜在的失效模式。根据前面描述的初始电缆设计，原型通过了折叠测试，但扭转测试出现了异常。振动测试证实，该组件存在一个潜在的缺陷，将在现场显示故障。通过定义测试协议来评估和确认设计和组装过程，SRX™产品线的性能特性在全柔性电缆组件中从未实现过。
对三创试验方法进行了总结表2．这些测试需要多次物理压力循环，至少5次，以确定在重复循环中测量的参数是否变化。如果观察到变异，工作人员可以决定是否需要进行额外的测试。San-tron发现这些测试非常划算。除了VNA，它们需要在测试装置、设备和培训方面进行最低限度的投资。它们很容易复制，并且可以在现场进行测试和验证。
为了与San-tron测试方法进行比较，表3总结了IEC出版物。这些测试方法也很经济，只需要最少的工具。它们是培训工程师和测试技术人员的极好来源，特别是IEC-60966-1通用规范。它提供了射频电缆组件和性能参数的概述。然而，IEC方法只需要一个稳定性验证的测试周期(第8.4和8.6段)，并且可以通过要求多个物理应力周期来改进。在IEC-62037-2和IEC-62037-4过程中有更多的发展是值得的。
美国军事标准(见表4)是IEC和San-tron测试方法的起源。然而，许多测试在识别潜在的失效模式方面是无效的，并且所需的合格产品清单(QPL)方法是昂贵的。它需要大量的人力、测试样品、测试设备和配套夹具的投资。尽管如此，mil - std定义了最全面的特征，并且在生命受到威胁的军事部署中是合理的。
结论
充分测试和评定电缆装配设计，确保生产中的产品质量，需要一种针对应用量身定制的测试方法，并在现场发生潜在故障模式之前识别出它们。该方法必须使电缆组件承受多个周期的物理应力，包括折叠、扭转和低频振动。San-tron开发的测试和流程已经被证明可以实现这些目标——具有成本效益，并且可以在现场进行。
