如何正确连接射频连接器以及器的分类？-介紹测试工程师应该具备的小技能

  连接器是什么? 连接器的用途是啥？连接器有常规使用的寿命吗？今天我们将一一回答。不正确地使用连接器会导致错误的测试结果，劣质或磨损的连接器会损坏其他昂贵仪表和线缆的接口。所以，日常使用连接器必须千万小心使用。请测试工程师收下是德科技连接器日常使用维护避雷指南。

  连接器（CONNECTOR）是我们测试工程师经常接触的一种部件。它的作用是连接两个有源器件的器件，传输电流或信号。 公端与母端经由接触后能够传递讯息或电流，也称之为连接器。连接器是电子设备中必不可少的部件。

  连接器形式和结构是千变万化的，随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同，有各种不同形式的连接器。连接器所接通的不仅仅限于电流，在光电子技术迅猛发展的今天，光纤系统中，传递信号的载体是光，玻璃和塑料代替了普通电路中的导线，但是光信号通路中也使用连接器，它们的作用与电路连接器相同。

  是德科技提供了种类丰富的连接器，能够完全满足您的各种测量需求。 我们的适配器适合使用的范围广、简单易用，有助于确保测量准确度。

  1. 传输数据 - 在计算机和通信设施中，连接器用于传输数据和信息。例如，以太网连接器用于将计算机连接到局域网或网络上，USB连接器用于连接外部设备（如打印机、存储设备等）到计算机上。

  2. 提供电源 - 连接器也能够适用于提供电源。例如，笔记本电脑和移动电话使用连接器来充电。连接器还能够适用于将电池连接到电子设备中。

  3. 连接音频和视频设备 - 连接器在音频和视频设备中也起着关键作用。例如，音频连接器用于连接扬声器、耳机和麦克风，而视频连接器用于连接显示器和电视。

  4. 机械连接 - 连接器还可以被用于机械连接。例如，汽车和航空设备中使用连接器来连接传感器和控制器。此外，在工业自动化和机器人技术中，连接器用于连接机器人和机器人控制器。

  总之，连接器是现代电子设备中不可或缺的组成部分，它们提供了可靠的信号传输、电源连接和机械连接等功能，使各种设备能战场运行。

  射频测试仪器和被测器件之间的连接对于进行可靠测量极为关键。射频测试非常灵敏，因此您务必要把连接器的技术指标考虑在内。

  特征阻抗和频率范围可以大致近似于连接器的导体尺寸。特征阻抗与导体内外径（分别为图中的 d 和 D）的比值存在函数关系。很重要的是，要将电缆和连接器的特征阻抗与您的被测器件相匹配、以便最大限度降低反射。

  频率范围与外部导体（D）的内径有关。同轴电缆的最大频率可用下面的公式进行近似：

  例如，这在某种程度上预示着一个 3.5 mm 导体的最大频率大约为 120 / 3.5 = 34 GHz。务必确保您的硬件可处理您所需要射频测试频率。30 GHz 以上的毫米波频率需要让连接器和电缆使用更小的导体。

  在选择连接器时，您有必要了解哪个质量等级是您所需要的。质量是衡量连接器优异与否的一个标准。

  产品级：也叫通用级，这些连接器适用于可接受有限连接和低重复性的经济型应用

  仪器级：仪器级连接器大多数都用在精密型的测试与测量设备，对这些设备而言，可重复性和长常规使用的寿命是主要的考虑因素

  计量级：计量级最适合用来校准，因为校准时对连接器的性能和可重复性要求最高。这些精密的连接器能够在阻抗方面提供最高级别的确定度

  通用串行总线（USB）是由 USB 应用厂商论坛（USB-IF）开发的行业标准，其中定义了电脑与外设的标准接口。USB Type-C™（USB-C™）连接器是最新 USB 标准，它是一种小尺寸，高数据速率，“正反都能插” 的连接器。USB-C 连接器在功率和数据传输方面具有无与伦比的优势。它包含三种支持高速数据的主要接口技术：USB 3.2、Thunderbolt 3 和 DisplayPort。我们大家可以帮助您按照 USB 标准全面测试您的 USB 接口，确保设备之间的兼容性。

  连接器是电子测量中必不可少的重要部件，无论射频测试仪表还是DUT，无论线缆还是附件，处处都有形形的不同连接器的身影。对于测试工程师而言，经常用到的连接器有N型、BNC型、SMA型、3.5 mm、2.92 mm、2.4 mm、1.85 mm、1 mm这几种。我们先来选取一些很常用的连接器了解一下：

  由BendixScintilla公司 在50年代设计，成本低， 普及度高。内部由PTFE填充，因此高频性能差。外导体的壁比较薄，很容易被磨损和损坏，因市可靠性差。

  SMA连接器可直接连接三种类型的高速数字接口连接器。包括用于 TDR 校准的短路和负载连接器。

  最初由惠普公司（是德科技的前身）开发，早期由安费诺公司制造。它的设计理念是打造坚固耐用的物理接口，尺寸上与常见的 SMA 相匹配，常规使用的寿命可达数千次连接。它的内导体由一个塑料环而不是介电材料支撐，因此工作频率极大的提升。3.5 mm阴头内导体有几种不一样，四辨插槽，或精密无槽，

  这种连接器由安立公司设计，通常被称为长头，可不受模式限制在最高40 GHz 的频率范围内使用。它可气SMA 和 3.5 mm 连接器匹配，但是不确定度会增加，不适用于精密测量，并且容易损坏。

  这种连接器由惠普 （是德科技的前身)安费诺和 M/A-COM 公司开发，本质上是3.5mm连接器的缩小版，因此最大频率也大幅度的提升了。2.4mm连接器大范围的应用于50GHz系统中，实际可以工作到60 GHZ。这种设计通过增加连接器外壁厚度井加固阴头引脚，消除了SMA和2.92mm容易损坏的缺点。2.4mm连接器不能与3.5 mm，2.92mm，SMA混用，实际上它的螺纹设计就是要防止与3.5 mm等连接器混用。

  由惠普公司（是德科技的前身）于20世纪80年代中期开发，是2.4 mm的缩小版，最初设计用于67 GHz频率，实际可工作至70 GHZ。 1.85 mm连接器可以与2.4mm机械兼容。1988年惠普向外界公开了自己的设计，以鼓励连接器类型的标准化。

  这种连接器是目前工作频率最高的同轴连接器。在1989年由惠普公司（是德科技的前身）的Paul Watson发明，工作频率标定在110GHZ，但是实际频率能工作到120 GHZ，有些版本还可以达到140 GHZ。由手它的体积小，连接时很容易受损，需要用单独的力矩扳手，并且严格遵循操作说明进行操作。

  以上这些耳熟能详，朝夕相处的连接器名字里都带有直径尺寸。这个标注的尺寸指的是外导体的内径。这一尺寸和内导体的外径一起，直接决定了连接器的最高工作频率以及散射性能（S参数）。

  因此，不正确地使用连接器会导致错误的测试结果，而另一方面，劣质或磨损的连接器会损坏其他昂贵仪表和线缆的接口。所以，日常使用连接器必须千万小心避雷。

  2.4 mm的连接器不能与2.92 mm，3.5 mm，SMA的连接器混用。不正确的使用方法会造成永久性机械损坏。有问题的连接器需要及时弃用，否则会影响到与之连接的别的设备。例如偏针的阳性连接器会损坏与之相连的阴性连接器内导体。

  徒手拧连接器时，会带来很差的测试结果。下图是一个线相位的重复性实验结果。由于没使用力矩扳手，相位结果在30 GHz发生跳变。后面的数据表格详细比较了测量误差——频率越高，误差越大。

  第三个大雷区，就是使用错误的力矩扳手来拧连接器。使用力矩扳手的原因， 是确保每次连接所施加的力都是一样的，也就是每次都一样松紧，这样做才能够获得可重复的测量结果，并且保证不会由于用力过猛伤害连接头。所以，不同的连接头由于其尺寸、材料、属性的不同，需要用不同的力矩扳手，下面这个表给大家做参考。

  还有些时候，力矩扳手都选对了，但是，依然造成了连接器的损坏。这又是怎么回事？很简单，您的方法错了。是的，方法很重要，比如，力矩扳手把握的位置、角度，等等。我们刚才所说的这么多连接器中，1.0 mm连接器尤为脆弱，因此在连接时更需要严格遵循操作步骤。我们特意准备了下面这个小视频，给大家详细讲解1.0 mm连接器连接的操作步骤。

  我们在有些用户的现场，发现大家把所有的连接器都装在一个盒子里的情况。这样的好处是存取方便。但是带来的问题是，每次寻找连接器的时候，需要在盒子里翻找，连接器会发生碰撞，易引起机械磨损，由于尺寸的改变影响阻抗，因此导致性能直线下降；甚至有可能最后导致连接器的损坏。因此，我们提议连接器分开收纳。如果一定要集中在一起，可以找一块防静电的材料，按照连接器尺寸挖一些凹槽，把连接器分别放入。这样一目了然，方便存取，也能很好的保护连接器不受损坏。

  在测试工作中，射频测试仪器诸如网分仪、频谱仪、信号源、示波器等是测试工程师常用到的仪器设施。它们是您测试测量工作中的必不可少的帮手，您可能很熟悉测试仪器的操作，可是某些时候，您往往忽视了一些辅助仪器测试的附件工具，甚至会带来严重的测试问题或仪器损害。下面分享一些典型的射频测试仪器校准案例，让您快速熟悉使用技巧。

  谈到网分仪，必须得说校准。为了校准更方便快捷，现在客户很多选择电子校准件（简称Ecal）。客户按照Ecal校准指引能够很轻地松完成校准工作, 一切似乎很顺利，但是却潜藏危机。最直接的影响就是你花费精力测试的数据无效，更严重的是一旦错误的测试结果应用于实践，还会带来经济损失。所以射频测试之前一定要注意测试条件设置是不是正确。正确使用电子校准件将加速你的测试！

  正确的网络分析仪测试端口连接器保养对于准确且可重复的测量至关重要。 下面我們将帮助您保持测量精度并延长连接器的常规使用的寿命-节约时机和成本。

  使异丙醇远离热源，火花和火焰并在通风良好的地方使用。避免与眼睛，皮肤和衣物接触。

  预防静电释放（ESD）。 清洁设备，电缆或测试端口连接器时，请佩戴接地的腕带（具有1 MΩ串联电阻）。

  用酒精清洁连接器只能在断开测试仪器电源线的情况下，并在通风良好的地方进行。在给仪器通电之前，应使所有残留的酒精水分蒸发，并消散烟气。

  即使校准标准，电缆和测试集连接器均按照最高标准做设计和制造，但所有连接器的常规使用的寿命有限。 这在某种程度上预示着，在正常使用期间，连接器会因磨损而变得有缺陷。为了获得**结果，应检查并维护所有连接器以**程度地延长其使用寿命。

  视觉检查：每次建立连接时都应进行外观检查。 连接或断开连接时，来自连接器螺纹的金属颗粒通常会进入配合表面。

  清洁连接器：清洁连接器配合平面和螺纹上的灰尘和污垢能延续连接器的常规使用的寿命，并提高校准和测量的质量。

  量规连接器：不但可以确保适当的机械公差，从而确保连接器的性能，还可以指示可能存在损坏另一个连接器的情况。

  下表列出了流行的三种连接器等级（质量等级）。 某些特定的接口类型可能没有全部三个等级的产品。

  是最低级且***的。 它是典型被测设备（DUT）上最常用的连接器等级。 由于其宽松的公差，它在所有连接器中的性能最低。 这意味着在连接到分析仪之前，应始终仔细检查生产级连接器。某些生产级连接器不倾向与计量级连接器配合。

  是中级等级连接器。 它主要用于测试仪器，大多数电缆和适配器以及某些校准标准品中以及与之配合使用。它具有良好的性能和更严格的公差，使用寿命长。 它可能具有介电支撑的接口，因此可能无法表现出计量级连接器的出色匹配。

  在所有连接器级中具有最高的性能和最高的成本。此级用于校准标准，验证标准和精密适配器。由于它是一种高精度连接器，因此可以承受多次链接和断开，因此具有所有等级连接器中最长的使用寿命。 该连接器等级具有最接近的材料和几何规格。 销钉直径和销钉深度非常严格地指定。计量级使用空气绝缘接口和无槽母触点，可提供最高的性能和可追溯性。

  当将不同的连接器类型适配到分析仪测试端口时，请确保使用高质量（仪器等级或更高等级）的转接器。 即使被测设备与分析仪测试端口的连接器类型相同，也应使用转接器。在这两种情况下，它将有助于延长使用寿命，并保护测试端口免受损坏和昂贵的维修费用。

  在将转接器连接到分析仪测试端口之前，必须先对其进行全面检查，其后再对其进行频繁的检查和清洁。 因为校准标准是连接到转接器的，所以转接器应该是最高质量的，以提供可接受的RF性能并最小化不匹配的影响。

  射频和微波测量中的一个重要概念是参考平面。 对于网络分析仪，这是所有测量都参考的表面。 校准时，参考平面定义为测量端口与校准标准件的配合平面相交的平面。良好的连接（和校准）取决于连接器在配合平面上所有点上的完美平整接触（如下图所示）。

  连接器量规是用于测量连接器中中心导体插针深度的重要工具。 连接器插针的深度（以凹进或突出程度表示）通常是配合平面与中心导体的端部或阶梯形阳针的中心导体的肩部之间的距离。

  如果中心导体凹进外部导体交合平面（通常称为“参考平面”）下方，则插针深度为负（缩进）。 如果中心导体从连接器参考平面向前突出，则引脚深度为正（突出）。

  N型连接器的中心导体配合平面偏离连接器参考平面。在这种情况下，调零设置的“量规原件”通常会偏移中心导体配合平面和连接器参考平面之间的标称距离。

  连接器量规（包括在校准和验证套件中的量规）只能执行粗略的测量。 这是由于与测量相关的可重复性不确定性。重要的是要认识到测试端口连接器和校准标准具有极其精确的机械规格。 只有特殊的测量过程和电气测试（在校准实验室中执行）才能准确验证这些设备的机械特性。 是德科技校准套件手册中的插针深度规格在所需的插针深度精度与量规精度之间做出了折衷。校准和验证套件随附的量具可让您测量连接器插针深度，并避免规格不合格的连接器造成损坏。

  4.1在握住量规的状态下，小心地将量规主机连接到量规上。仅用手拧紧连接器螺母。

  4.2使用适当的扭矩扳手进行最终连接。 如果需要，请使用额外的扳手以防止量具主（体）转动。轻轻敲击枪管以解决量规。

  4.3量具指针应与量具上的零标记精确对齐。 如果不是，请调整“调零”旋钮，直到量规指针读数为零。 在具有刻度盘锁定螺丝和可移动刻度盘的量规上，松开刻度盘锁定螺丝并移动刻度盘，直到量规指针读数为零。在进行每组测量之前，应将量规归零，以确保零位设置没有改变。

  5.1握住量具的手柄，小心地将DUT连接到量具。 仅用手拧紧连接器螺母。

  5.2使用适当的扭矩扳手进行最终连接，如果需要，请使用额外的扳手以防止DUT（主体）转动。 轻轻敲击枪管以解决量规。

  5.3读取量规指示器刻度盘是否退缩或突出，并将读数与设备规格进行比较。

  小心：如果量规指示过度伸出或后退，则应标出连接器的标记以进行处置或送去维修。

  6、为了获得**的精度，请至少对设备进行三遍测量，并取平均值。每次测量后，将量规旋转四分之一圈以减少测量变化。

  7、如果对测量精度有疑问，请确保零件的温度稳定。然后再次执行清洁，清零和测量步骤。

  佩戴接地的腕带（具有1 M串联电阻）。使用放大镜（ 10倍）并检查连接器是否存在以下情况：

  注意：损坏的设备或不合规格的设备可能会损坏连在其上的良好连接器，即使在**次连接时也是如此。 任何有明显缺陷的连接器都应标记以进行处置或送去维修。

  2.使用干净的低压空气去除配对平面表面和螺纹上的松散颗粒。彻底检查连接器。 如果需要额外清洁，请继续以下步骤。

  4.清除交合平面和螺纹上的污染物和碎屑。 清洁内表面时，请避免在中心导体上施加压力，并避免棉签纤维卡入母头中心导体中。

  7.如果清洁后仍可见缺陷，则连接器本身可能已损坏，不应使用。 在进行进一步连接之前，请确定损坏的原因。

  2.检查，清洁和测量连接器。 所有连接器必须完好无损，清洁且在机械规格范围内。

  3.仔细对齐两个设备的中心轴。 中心导体针（从凸形连接器开始）必须同心地滑入凹形连接器的接触指中。

  4.小心地将连接器笔直推到一起，以使它们能顺利啮合。旋转连接器螺母（而不是设备本身），直到用手拧紧，注意不要穿过螺纹。

  5.使用扭矩扳手进行最终连接。 拧紧直至达到扭矩扳手的“折断”点。请勿超过初始断点。 如有必要，请使用额外的扳手以防止设备主体转动。

  2、施加力之前，将扭矩扳手和第二把扳手（用于固定设备或电缆）放置在90°之内。 确保支撑设备，以免对连接器造成压力。

  3、轻轻握住手柄末端的扭矩扳手，然后垂直于扭矩扳手手柄施加力。拧紧直至达到扭矩扳手的“折断”点。 请勿超过初始断点。

  如果您观看了文章中的视频，桌面上的那个黄色扳手你注意到了吧？一般来说，不论是电子校准件还是机械校准件都会配置相应的力矩扳手。而在实际的工作中，有多少人使用它呢？是否如小说中描述高手的话来说：不超过一手之数！

  图片中的同轴接口出现了不同程度的损坏，第一张图外观似乎完好，但中心导体已经偏离原来的位置了。电缆线或转接头一旦损坏无法维修，需要重新购买，好的电缆或转接头价格几千至几万；而射频测试仪器的端口的损坏，也会花费一笔不小的维修费用。

  在连接射频连接器时推荐使用力矩扳手，这样既可以避免用力过大损坏连接器，也可以避免连接不稳定影响射频测试结果。是德有提供力矩扳手和开口扳手用于射频连接器，力矩扳手选型参考

  勿将连接器，空气线或校准标准松散地存放在盒子中。这是连接器损坏的常见原因。

  保持连接器温度与分析仪相同。用手握住连接器或用压缩空气清洁连接器会大大改变温度。在进行校准或测量之前，请等待连接器温度稳定。

  请勿将连接器的触点末端朝下放置在坚硬的表面上。如果界面接触任何坚硬的表面，可能会损坏镀层和配合平面。

  戴上接地的腕带，并在接地的导电桌垫上工作。这有助于保护分析仪和设备免受静电释放（ESD）的影响。

  以上的内容都是建立在使用辅助工具帮助测试仪器更好地完成射频测试，校准件可以校准连接仪器的线缆或接头，力矩扳手用合适力矩保证多次连接的一致性和安全性。但是如果这些线缆或连接器本身性能一般，正确操作测试仪器也改变不了拖后腿的问题。

  客户用自制的四线测试电缆连接LCR设备测试元器件的电容，测试结果起伏很大，最终确定是自制夹具引起的，是德有四线米，客户的夹具十几米长，打算测试到MHz范围。因为测试线是四根单线，频率在几百KHz以后，其信号传递能力差，测试线频响差，相位指标更不稳定。另外，由于线缆过长会造成低阻抗的器件测量困难。（附带一份阻抗测试原理的资料，了解LCR测试原理，以及夹具的类型对测试影响）

  当您在使用很多高频高带宽测试设备时，一定要谨慎选择连接所需的夹具，电缆或转接头等附件：

  购买是德科技适配器和连接器，不仅能保证测量的准确度，而且适用范围广、简单易用，可以满足您的各种测量需求。