图1待测电缆(蓝色外护套)的基准性能数据为U型电缆。
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，根据不同的应用，可能会有不同的答案。在本文中，我们打算说明采用保守方法的价值，该方法与已发布的国际电工委员会(IEC)文件密切一致，并根据环境条件进行定制，以达到绝对确保现场性能的测试程序。通过将我们自己的San-tron测试程序与IEC发布的测试程序进行比较和对比，我们希望展示不同的观点和方法如何在该领域获得最佳结果。然而，我们注意到，源自美国军事采购机构(MIL-STD)并被IEC采用和更新的测试协议的演变可能仍然会发展成更改进的实践。
在实施测试程序的过程中，首先确定测试的真正意图是必要的。一种可能是描述组件的极限性能特征。因此，测试协议将要求操作电缆到其实际限制参数，而不是那些由“标准”概述的参数。例如，这些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性能，例如航空电子设备、室外蜂窝通信或测试和测量。这样，比较备选解决方案以及它们将如何支持预期的应用程序变得更加容易。
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)。被测设备(DUT)的访问方式各不相同: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安装中。在所有这些应用中，测试电缆将受到反复弯曲和扭转。因此，我们可以总结出，索的展开可以有三个基本活动的特征:绕芯轴折叠和扭转索和低频振动。无论电缆尺寸如何，它都会受到这些实际应力和应变的影响。
图2电缆折叠测试的测试装置。
图3电缆扭扭试验装置。
评估相稳定性
为了说明稳定性特性，我们使用SRX141™同轴电缆与eSeries™?连接器端子，是晟创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与测量。
图4测试电缆的基准性能。
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一种氟化乙烯丙烯(FEP)护套电缆，带有银(Ag)包铜(Cu)线编织，银包铜箔螺旋，聚四氟乙烯(PTFE)电介质和银包固体铜中心导体。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)中，测量结果显示插入损耗和PIM性能都不稳定。通过STI 8.2.4-14 C2的振动测试，我们发现随着时间的推移，电缆的性能出现了灾难性的下降。根本原因是电缆的物理组成在编织下松动，产生pim信号和不同的插入损耗。故障模式促使设计审查和流程升级，我们最终开发了一种电缆结构，可以在恶劣环境和测试协议中保持其性能。
图6的年代21测试电缆展开后的相位。注意相位响应不会返回到基线。
在这次演示中，测试电缆是SRX141电缆组件，额定用于PIM应用，长60英寸，端接直esseries N型公连接器。VNA安装了一个测试端口电缆和一个完整的双端口校准，从10 MHz到10 GHz，使用N型校准套件。校准后，用10磅工作台虎钳固定测试端口电缆，以防止测试装置产生变化。测试电缆，然后配合到VNA和布局在一个U形，如图所示图1。试验电缆首先进行五次电缆折叠试验(见图2)，然后进行五次电缆扭转试验(见图3)。最坏的结果总结为表1。
初始阶段基线测量，如图图4在-0.30和+0.03度之间建立了“零”线。将样品电缆组件围绕5英寸直径的芯轴在两个方向上折叠5次重复循环，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(见图5)。展开样品将电长度减小到+0.08度/GHz，这与基线测量值相差0.11度/GHz。然后，将样品逆时针折叠，将电长度扩展到-0.09度/GHz。展开样品的结果是+0.26度/GHz(见图6)，与初始条件有0.29度/GHz的偏移。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。根据这些数据，我们可以认为折叠时的相位稳定性为0.42度/GHz。
传统上，电缆扭曲测试会导致更大的退化，因此在电缆折叠测试之后进行。对测试样品施加正180度物理扭曲，电长度减少到+0.54度/GHz。将扭转放松回中性位置将相位移至+0.71度/GHz。然后施加负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，相移不会恢复为零;我们看到的范围在+0.08(折叠测试)和+0.74(扭转测试)度/GHz之间。折叠和扭转测试显示相移分别为-0.16至+0.26度/GHz和+0.45至+0.74度/GHz。结合这些变化，从-0.16到+0.74，指定了0.90度/GHz的相位稳定范围。
多种机制产生不稳定性。与简单地折叠电缆相比，扭曲电缆会产生不同的变化。我们还看到，扭转的影响减少了电长度，而折叠既可以延长也可以缩短相长度。通过对预期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，例如度/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。
比较电缆组件测试方法
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破坏模式。根据之前描述的初始电缆设计，原型通过了折叠测试，但扭曲测试出现了异常。振动测试证实，该组件具有潜在的缺陷，将在现场出现故障。通过定义测试协议来评估和验证设计和组装过程，SRX™产品线的性能特征在全柔性电缆组件中从未实现过。
San-tron测试方法综述如下表2。这些测试需要多次物理应力循环，至少五次，以确定测量参数是否在重复循环中发生变化。如果观察到变化，人员可以决定是否需要进行额外的检测。圣创发现这些测试非常划算。除了VNA之外，它们对测试夹具、设备和培训的投资要求最低。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概述了IEC的出版物。这些测试方法也是经济的，并且需要最少的工具。它们是培训工程师和测试技术人员的绝佳来源，特别是IEC-60966-1的通用规范。它提供了射频电缆组件和性能参数的概述。然而，IEC方法只要求稳定性验证的单一测试周期(第8.4和8.6段)，并且可以通过要求物理应力的多个周期来改进。需要在IEC-62037-2和IEC-62037-4的过程中进行更多的开发。
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。它需要在人员、测试样品、测试设备和配套夹具方面进行大量投资。然而，mil - std定义了最全面的特征，并且在生命危险的军事部署中是合理的。
结论
充分测试和确认电缆组件设计，并确保制造过程中的产品质量，需要针对应用量身定制的测试方法，并在现场发生故障之前识别潜在的故障模式。该方法必须使电缆组件经受多次物理应力循环，包括折叠、扭转和低频振动。San-tron开发的测试和流程已经证明可以实现这些目标——成本效益高，可以在现场进行。
