Entretien du connecteur RF avec les équipements de test NI

Avant d'utiliser un équipement, respectez les pratiques suivantes pour augmenter la durée de vie des connecteurs et des équipements de test.

• Économisez les cache-poussière et replacez-les sur les connecteurs appropriés lorsque l’équipement de test n’est pas utilisé. Les produits dotés de connecteurs coaxiaux sont livrés avec des cache-poussière pour empêcher les contaminants de dégrader les connexions.
• Rangez les connecteurs coaxiaux dans un coffre-fort ESD. Bien que les adaptateurs et les câbles ne soient pas sensibles aux ESD, ils peuvent développer une charge qui peut être transférée aux équipements de test. L’utilisation d’un bac de sécurité ESD aidera à réduire la possibilité de transfert de charge. De plus, la quantité de matériaux non EDD à proximité de l’équipement est réduite.

La première étape d’une bonne mesure haute fréquence implique un connecteur de face-avant de périphérique et les connexions qui y sont effectuées. Souvent, vous utilisez les câbles et les connecteurs les plus accessibles pour effectuer des connexions aux instruments, ce qui produit généralement une mesure fiable. Cependant, chaque adaptateur, connecteur et câble qui existe entre l’instrument et le DUT ajoute de l’incertitude à la mesure. À des fréquences plus élevées ou plus proches du bruit, ces incertitudes ont un impact plus important sur les mesures. La réduction de l’incertitude commence par une sélection appropriée de l’adaptateur et du câble.

Soyez attentif lorsque vous sélectionnez des câbles et des adaptateurs. Vérifiez l'intégrité de l'équipement sélectionné. L'intégrité du câble peut être dégradée en raison de l'âge, d'une mauvaise utilisation ou de contaminants. Les contaminants des câbles et des adaptateurs sont facilement transférés au connecteur d’entrée de l’équipement de test. La figure 1 montre un exemple de câble contaminé

Figure 1: Câble SMA contaminé

Toutes les fibres métalliques représentées à la figure 1 sont des sources d’incertitude dans les mesures. Bien que les fibres puissent ne pas contaminer les connecteurs avec lesquels elles s’interfacent, elles sont très abrasives et peuvent générer plus de contaminants ainsi que pénétrer dans les surfaces d’accouplement des deux connecteurs. L'utilisation d'un connecteur avec des contaminants à basse fréquence peut ne pas poser de problème, mais l'utilisation d'un connecteur avec des contaminants à haute fréquence empêche une bonne correspondance. La qualité de la mesure dépend de la correspondance dans tout le système de mesure, qui dépend de l’impédance caractéristique des différents composants. L’impédance caractéristique du câble dépend du rapport entre le diamètre du conducteur central et le diamètre du conducteur extérieur, comme l’illustre la figure 2.

Figure 2 : Impédance caractéristique d’un connecteur

Sur la base de l’équation précédente de la figure 2, de petites fibres métalliques agissent pour diminuer le diamètre du conducteur externe, ce qui provoque des discontinuités dans les mesures haute fréquence.

Les figures 3 et 4 montrent comment les discontinuités peuvent affecter négativement les mesures haute fréquence.

La figure 3 illustre un câble semi-rigide coaxial de 50 ohms mesuré sur un analyseur de réseau.  La figure 4 montre la réponse en fréquence du câble jusqu’à environ 6 GHz.

Figure 3. Câble avec plusieurs coudes et sertissage intentionnel

Figure 4 : Réponse en fréquence du câble due aux coudes uniquement

Le câble a été serti intentionnellement près du connecteur (entouré de rouge). La figure 5 montre la réponse du câble avec sertissage par rapport au câble d'origine sans sertissage. La grande discontinuité et la dégradation des performances sont causées par ce sertissage, qui rapproche efficacement le conducteur externe du conducteur interne et modifie l’impédance caractéristique. L'effet n'est pas limité à une petite partie de la mesure, mais ses effets peuvent être observés sur toute la gamme de la mesure.

Figure 5 : Réponse en fréquence du câble due aux coudes et au sertissage

Lorsque l'interface du connecteur est contaminée, la dégradation des performances se produit à un degré moindre.

Voici quelques points à prendre en compte concernant l’entretien des câbles et des connecteurs :

• Les contaminants suivent le connecteur
• Les contaminants « infectent » les connecteurs conjugués
• Les contaminants peuvent endommager des équipements coûteux
• Les contaminants peuvent provoquer des discontinuités à haute fréquence
• De bonnes connexions sont essentielles aux mesures RF de précision
• Les connecteurs sales ou endommagés sont un facteur important de précision et de répétabilité

Malgré toutes les précautions, les adaptateurs et les câbles peuvent devenir sales. Dans ces cas, un nettoyage sera nécessaire. Utilisez les étapes de la section suivante comme ligne directrice générale pour le nettoyage des connecteurs et des câbles.

Les matériaux suivants sont requis pour un nettoyage correct du connecteur :

• Source propre et sèche d'air ou d'azote en conserve
• Loupe
• Écouvillons non pelucheux
• Alcool isopropylique
• Cure-dents
  1. Soufflez tous les débris avec de l'air en conserve ou de l'azote. Ne soufflez pas directement dans le connecteur car cela pourrait provoquer le logement des débris plus fermement. Soufflez sur la face du connecteur. L'utilisation d'un compresseur n'est pas recommandée, mais si nécessaire, vérifiez que le compresseur a un filtre à eau, un filtre à huile et un séchoir. Portez toujours des lunettes de protection lorsque vous utilisez de l'air comprimé provenant d'une canette ou d'un compresseur. L'air comprimé est la méthode la plus sûre pour nettoyer les connecteurs avec des diélectriques à air.
  2. Examinez le connecteur avec une loupe. Si vous remarquez encore des débris, essayez de les enlever avec un tampon mousse non pelucheux (pas du coton). Les cotons-tiges laissent derrière eux des fibres très difficiles à voir. Utilisez l'écouvillon pour essuyer délicatement les surfaces. Exercer trop de pression peut enfoncer des débris plus profondément dans le connecteur. Ne pas effectuer cette étape sur des connecteurs avec un diélectrique à air.
     Remarque : Lorsque vous utilisez un écouvillon, toujours nettoyer le connecteur dans un mouvement circulaire autour de la broche centrale, pas à travers la broche)
  3. Examinez à nouveau le connecteur, et si un nettoyage est toujours nécessaire, essayez d'utiliser un tampon mousse avec 99,5 % d'alcool isopropylique dans un endroit bien ventilé. Appliquez une très petite quantité d'alcool sur le tampon ; n'appliquez pas l'alcool directement sur le connecteur. Utilisez l'écouvillon pour essuyer doucement la surface. Ne pas effectuer cette étape sur des connecteurs avec un diélectrique à air.
• Remarque : Lorsque vous utilisez un écouvillon, nettoyez toujours le connecteur dans un mouvement circulaire autour de la broche centrale, pas à travers la broche.
  Examinez à nouveau le connecteur, et si le connecteur est encore contaminé, il peut être nécessaire d'utiliser un très petit cure-dent avec une petite quantité d'alcool appliquée. Utilisez une loupe lorsque vous utilisez un cure-dent pour nettoyer et faites très attention pour ne pas endommager le connecteur.

Si vous ne parvenez pas à nettoyer le connecteur après avoir effectué les étapes précédentes, n'utilisez pas ce connecteur.

Utilisez toujours une clé dynamométrique avec le réglage correct pour le type de connecteur utilisé. Un couple trop élevé peut provoquer une déformation des surfaces d’accouplement, ce qui peut entraîner un décalage. Un couple insuffisant peut donner une mauvaise connexion entraînant également un décalage. Toujours des connexions de couple à la valeur de couple recommandée. L’utilisation d’une clé dynamométrique améliorera la répétabilité de vos mesures.

Table 1 : Valeurs de couple recommandées

Effectuez les étapes suivantes pour utiliser correctement une clé dynamométrique SMA étalonnée

1. Ajustez la clé autour de l'écrou hexagonal du connecteur et appliquez une force sur la clé dynamométrique en utilisant une action lisse et régulière.
   Attention : N'appliquez pas de force en maintenant une partie de la poignée de la clé en dehors de la zone verte, comme le montre la figure 6, et n'utilisez aucune autre aide de levier sur la clé.
2. Arrêter d'appliquer la force à tout moment après le point de pause et avant d'atteindre un angle de 45 degrés. Ne pas appliquer de force après que la clé se soit "brisée" au couple prédéfini, comme indiqué lorsque la clé quitte une position linéaire et commence à tourner séparément de la tête de la clé. N'appliquez pas de force au-delà de 45 degrés, comme l'indique la figure 6.
3. Si vous surcouplez le connecteur, comme indiqué par la clé qui se libère complètement (à 90 degrés ou plus de la tête de la clé), desserrez le connecteur et répétez l'opération. Portez une attention particulière au point de rupture et arrêtez de serrer avant d'atteindre l'angle de rotation maximal.

La figure suivante montre comment saisir correctement la clé pour obtenir le couple prédéfini.

Figure 6 : Utilisation correcte de la clé dynamométrique

Les informations suivantes incluent des conseils importants pour améliorer les techniques de mesure et les mesures en général.

• Assurez-vous que la broche centrale mâle des connecteurs est alignée sur le connecteur conjugué. Pendant le processus de nettoyage, inspectez les surfaces d'accouplement de tous les connecteurs et câbles avant de les accoupler. Recherchez les broches ou pinces centrales pliées ou endommagées. Avant d'accoupler des connecteurs ou des câbles, vérifiez que les extrémités des connecteurs correspondent et s'accouplent sans dommage.
• Après avoir nettoyé et inspecté les câbles et les adaptateurs, ne tournez jamais le câble ou le corps. Toujours tourner uniquement l'écrou du connecteur. En tournant le corps à la place de l'écrou, les surfaces d'accouplement s'usent et se relâchent, provoquant un décalage et une dégradation des mesures. En outre, le mouvement de rotation des surfaces peut provoquer des bavures et des copeaux métalliques lâches qui affectent non seulement la mesure, mais peuvent endommager toutes les autres surfaces avec lesquelles ils entrent en contact.
• L’utilisation d’un économiseur de connecteurs fait exactement ce que son nom implique, il économise les connecteurs. Dans un environnement de production ou de fabrication où les câbles et les connecteurs sont fréquemment changés, un économiseur de connecteur augmentera la durée de vie d’un équipement de test. Tant que les effets de l’économiseur de connecteur sont inclus dans le bilan d’erreur d’une mesure, ils posent peu de problème. Notez que dans un environnement de laboratoire où la mesure nécessite souvent un haut degré de précision et de soin lors des connexions, l’économiseur de connecteur peut ne pas être le meilleur choix.

Trois types de connecteurs sont généralement utilisés, notamment les connecteurs de qualité métrologique, de qualité instrument et de qualité production (parfois appelés connecteurs de qualité terrain).

Le connecteur de qualité métrologique est le connecteur le plus élevé et le plus coûteux et est utilisé sur des articles tels que les normes de vérification et d’étalonnage et les adaptateurs de précision. Ces connecteurs ont généralement des contacts sans emplacement et un diélectrique à air, et ils sont fabriqués selon les normes les plus élevées. Lorsqu’ils sont associés à d’autres normes de qualité métrologique, les connecteurs de qualité métrologique ont généralement une longue durée de vie en raison des caractéristiques d’accouplement de précision. Cependant, cela ne les rend pas plus robustes. En général, ils sont exactement le contraire et doivent être traités avec beaucoup de soin.

La note suivante est le connecteur de qualité de l'instrument. Les connecteurs de qualité instrument se caractérisent par de bonnes performances avec des tolérances étroites, et ils ont souvent une structure de support diélectrique. C’est normalement le type de connecteur utilisé sur la plupart des équipements de test. Les connecteurs de qualité instrument sont plus économiques que les connecteurs de qualité métrologique, mais ils offrent toujours de bonnes performances.

Le connecteur de qualité inférieure est le connecteur de qualité de production ou de qualité de terrain. Les connecteurs de qualité de production ont généralement des performances inférieures avec des tolérances plus faibles et ne sont donc généralement bons que pour un nombre limité de connexions. Ces périphériques auront presque toujours une interface supportée par le diélectrique, et le connecteur femelle sera presque toujours du type à fente. Les connecteurs de qualité de production doivent toujours être soigneusement inspectés avant la connexion. Le connecteur de qualité de production est généralement très peu coûteux (par rapport aux autres qualités) et a une durée de vie courte car les tolérances plus lâches conduisent à un ajustement moins précis et à plus d’usure.