什么是射频电缆的动态弯曲试验？

2016-10-12 by:CAE仿真在线来源:互联网

前言作为射频测试应用的电缆组件,除了要考虑自身的射频指标(驻波比,插入损耗,屏蔽,相位等特性)以外,使用寿命也是使用者非常关心的问题。在本文中,首先简要讨论了影响射频电缆组件寿命的各种因素,然后根据一项试验重点讨论了射频测试电缆组件的动态弯曲寿命问题。因为讨论的是测试应用的电缆组件,所以本文中所指的均为柔性的同轴编织电缆。射频电缆组件的寿命作为一条射频测试电缆组件,要考虑的问题还真不少,让我们从使用者的角度出发来逐条梳理一下:1
选型时,要根据实际的使用要求,充分考虑电缆组件的性能,有关这些内容,可参阅上面电缆概述一文。2
接下来要关心的问题是这条电缆组件在使用过程中,哪个因素容易导致组件失效?因为测试电缆组件是一个测试系统中被“折腾”最多的部件,接头的反复插拔会导致其磨损【1】;接头和电缆的连接部位会因为加工工艺或者使用不当而导致接触不良【2】;而使用过程中不可避免的反复弯曲也会导致电缆组件的失效。3
更令使用者感觉难以把握的是,手中的这条测试电缆组件能用几次?什么条件下会失效?假设对于同一个DUT(被测器件),用同一台网络分析仪,当采用一条刚买来的测试电缆组件进行测试,和还是这条电缆相比,但是使用了1000次以后进行测试,二者得出的测试结果是不是还在指标要求之内?是不是该定期检查或者设立定期强制报废制度?我们曾经讨论过射频连接器的插拔寿命【1】,在本文中,将通过一个动态弯曲试验来讨论电缆组件的弯曲寿命,了解这些特性后,使用者可以根据自己的实际情况来找出影响电缆组件使用寿命的“短板”,以保证自己的企业生产出来的产品指标的准确性和一致性。射频电缆组件的动态弯曲试验

图1. 电缆的动态弯曲试验方法试验选用了按照MIL-C-17标准生产的MC03电缆组件(BXT P/N MC03-03-03-1000),试验方法如图1所示。试验条件如下:弯曲半径:50mm,这个尺寸参照了电缆规格书中的要求,以及正常的使用条件;弯曲速率:从位置A – B – A – C – A算一个周期,约12-15个周期/分钟;弯曲次数:每个周期计为4次弯曲,即从A – B、B – A、A – C和C – A各算一次;测试数据:弯曲20个周期,即弯曲80次测试一次VSWR和插入损耗并记录,测试频率为1GHz。

试验结果和结论最终测试结果如图2所示。当电缆弯曲1050个周期(即4200次弯曲)后,VSWR和插入损耗均出现突变现象,这表明这条电缆已经失效,不能再使用了。

图2(a). VSWR的变化(1GHz)

图2(b). 插入损耗的变化(1GHz)图2. 射频电缆的动态弯曲试验结果(1000周期即4200次弯曲后电缆失效)从图2(a)中的红色趋势线可以发现在整个试验过程中,VSWR呈非常缓慢的上升趋势,但是一直到失效前,都没有明显的恶化现象,都在电缆组件要求的指标范围内(VSWR<1.15);而图2(b)显示的插入损耗也在缓慢增加,一直到失效前,也都在要求的指标范围内(I.L<0.84dB)。结合我们的另一项射频连接器的插拔试验,依然是这个型号(MC03-03-03-1000)的电缆组件,在连接器插拔2400次后,指标也仅产生了微小的变化【1】。试验结果向使用者表达了这样的参考信息:在正常使用条件下,一条测试电缆组件的寿命要超过制造商的承诺。但是因为涉及到多方面的因素,如成本、材料的抗疲劳性能、镀层的厚度等,这些数据仅仅作为试验性的参考结论,绝大多数的制造商而并没用将此写入电缆组件的规格书中作为出厂考核指标。本文描述的也只是一个试验性的结论,不妥之处,希望得到同行的指正。参考文献
【1】AN-0105:射频连接器的寿命试验;【2】AN-0108::保持微波测试系统的平衡。

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