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射频同轴连接器设计
谈射频同轴连接器屏蔽效率的测量
张志谦
【摘要】屏蔽效率(射频泄漏)是射频同轴连接器的一项重要的电性能参数。在国际上,不论是美军标中还是国际电工委员会文件中,对该参量都有明确的要求。文中阐述了屏蔽效率的定义,测量屏蔽效率的意义,并介绍了测试方法及专用的测试装置。
一、引言
在我国对屏蔽效率这一参数的测量已经开展了技术研究,并在不少单位取得了一定进展。在总结了大量的资料和科研成果的基础上,编制了“射频同轴连接器屏蔽效率测试方法”国家标准稿(已报批),这将为我国今后开展该项参数的测量工作打下良好的基础。
二、射频同轴连接器屏蔽效率的定义
射频同轴连接器是用来传输微波信号。当射频同轴连接器进行微波信号传输时,不可避免的要从其啮合部位或其它部位泄漏出极少量的微弱的微波信号。尽管泄漏的信号是极其微弱的,但是它所引起的负作用是不可忽视的,尤其是在复杂的电子控制设备中,可能由于微波信号的泄漏而导致失控以致产生非常严重的后果。
屏蔽效率就是用来描述射频同轴连接器在工作中微波信号泄漏状况的参量。
关于射频同轴连接器屏蔽效率的定义。在不同的文件中,叙述不同,
但描述的问题的实质是一样。国际电工委员会文件中关于屏蔽效率的定义如下:
射频同轴传输线的屏蔽效率就是其外导体保护传输线免受外界电磁场干扰的能力。反之,也是防止传输线内的电磁场干扰外界的能力。就射频同轴连接器而言,在其外壳上通过的纵向电流不应在同轴电路中产生不适当的电压。
转移电动势或其等效电压U1与内同轴线纵向电流I1的商,即U1/I1=Z1,称为转移阻抗,用来确定射频同轴连接器的屏蔽效率。在实际测试中,大都用在传输线内传输的微波信号功率和泄漏在传输线外部的微波信号功率的比值换算成“分贝”来表示。转移阻抗和功率比“分贝”值之间有着一定的定量关系。
在通信设备和电子设备中,大量的使用了射频同轴连接器。如果射频同轴连接器的屏蔽效率差,那么很可能使电子线路各部分之间相互干扰而无法工作。尤其在宇航部门,造成的危害则更大。
三、专用测试装置、测试系统和测试方法

测量射频同轴连接器屏蔽效率的关键,在于收集当射频同轴连接器工作时泄漏在周围空间的微波信号。测试时,采用专用的测试装置,即“收集泄漏的微波信号的测试装置”来实现。如常用的三同轴装置。
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图1中,内部是一个装有被测件的微波内传输系统。以该内传输系统的外导体作为外部微波传输系统的内导体,和最外壳体组成用来收集泄漏
的微波信号的外部同轴连接器传输系统,并将泄漏的微波信号送到接收机进行检测。测试时,按图2方框图连接线路。
具体的测量程序是:首先按图2中的虚线连接,调整微波接收机到最佳接收状态,记下此时微波信号源的定标输出“衰减器”的读数和微波接收机“中频衰减器”的读数即微波接收机的指示读数,以这些读数作为基础,然后将被测件装入测量泄漏专用的“收集泄漏的微波信号的测试装置”(以下简称测试装置)中。按图2实线连接测量线路。微波信号源输出信号的频率不变,改变微波信号源的定标输出“衰减”或微波接收机的“中频衰减”的旋钮位置,是微波接收机的指示读数和未接装有被测件的测试装置时的基准指示读数相同,记下此时微波信号源的定标输出“衰减”和微波接收机的“中频衰减”读数。最后,根据为波信号源定标输出“衰减”的变化量及微波接收机“中频衰减”的变化量计算出由于装有被测件的测试装置的接入引起的总衰减量,根据有关公式进行计算,即可得到屏蔽效率数值。

对上述的短路活塞型三同轴测试装置可导出如下所述关系(对不同型式测试装置应作具体推导)
表面转移阻抗的定义。
Zt?Ut
It (1)
式中:Ut——外同轴线中的等效泄漏电压
It——流过内同轴线的电流
设三同轴器件中二传输系统的特性阻抗相等,均为Zo,则内同轴线输入功率
2
?入内?Z0?It, 外同轴线输出泄漏信号功率为?出外?2UtZ0
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?入内?出外
∵A?10lg
?
Z0It
2
2
UtZ0
?
Z0Zt
22
?入内?出外
?
?20lg
Z0Zt
(dB) (2)
?
20
∴Zt?Z010
(?) (3)
(2)、(3)式表示了转移阻抗Zt和功率比(用分贝表示)A之间的定量关系,在实际测量时,通常只测量内、外同轴线系统的功率比A(分贝) 3. 收集泄漏的微波信号的几种测试装置
根据目前国内外关于测量屏蔽效率的各种文件资料及科研成果,可归纳下表所示的几种测试装置。
射频同轴连接器屏蔽效率测试装置表
表中第一项短路活塞型三同轴装置,