RF 커넥터 관리 - NI 테스트 장비 사용

장비를 사용하기 전에, 커넥터와 테스트 장비의 수명을 늘리기 위해 다음 절차를 따르십시오.

• 테스트 장비를 사용하지 않을 때 먼지 덮개를 저장하고 적절한 커넥터에 교체합니다. 동축 커넥터가 있는 제품은 오염 물질이 연결에 떨어지는 것을 방지하기 위해 먼지 덮개가 포함되어 배송됩니다.
• 동축 커넥터를 ESD 안전 빈에 보관합니다. 어댑터와 케이블은 정전기 방전(ESD)에 민감하지 않지만, 테스트 장비에 전달될 수 있는 전하를 발생시킬 수 있습니다. ESD 안전 bin을 사용하면 전하량 전송 가능성을 줄일 수 있습니다. 또한 ESD가 아닌 물질의 양이 장비 근처에서 감소됩니다.

좋은 높은 주파수 측정의 첫 번째 단계는 디바이스의 전면 패널 커넥터와 그에 대한 연결입니다. 많은 경우, 가장 접근 가능한 케이블과 커넥터를 사용하여 인스트루먼트를 연결할 수 있으며, 이는 일반적으로 안정적인 측정 결과입니다. 그러나 인스트루먼트와 DUT 사이에 어댑터, 커넥터, 케이블이 있을 때마다 측정에 불확실성이 추가됩니다. 높은 주파수 또는 노이즈에 가까운 주파수에서 이러한 불확실성은 측정에 더 큰 영향을 미칩니다. 불확실성을 줄이려면 적절한 어댑터와 케이블을 선택해야 합니다.

케이블과 어댑터를 선택할 때 주의해야 합니다. 선택한 장비의 무결성을 확인합니다. 케이블의 무결성은 나이, 부적절한 사용, 오염 물질로 인해 저하될 수 있습니다. 케이블 및 어댑터의 오염 물질은 테스트 장비의 입력 커넥터로 쉽게 전달됩니다. 그림 1은 오염된 케이블의 예를 보여줍니다.

그림 1: 오염된 SMA 케이블

그림 1에 보이는 모든 금속섬유는 측정의 불확실성을 초래합니다. 이 섬유는 인터페이스로 연결된 커넥터를 오염시키지 않을 수도 있지만, 매우 밀착성이 높으며 더 많은 오염 물질을 생성하고 두 커넥터의 접지 표면에 접지를 넣을 수 있습니다. 낮은 주파수에서 오염 물질이 있는 커넥터를 사용하면 문제가 되지 않을 수 있지만, 높은 주파수에서 오염 물질이 있는 커넥터를 사용하면 잘 맞지 않습니다. 측정 품질은 측정 시스템 전체의 일치에 따라 달라지며, 이는 다양한 구성요소의 특성 임피던스에 따라 달라집니다. 그림 2와 같이 케이블의 특성 임피던스는 중심 도체의 직경과 외부 도체의 직경의 비율에 따라 달라집니다.

그림 2: 커넥터의 특성 임피던스

그림 2의 위 방정식에 근거하여, 작은 금속 섬유는 외부 도체의 직경을 줄이는데 작용하며, 이는 높은 주파수 측정에서 불연속을 초래합니다.

그림 3과 그림 4는 불연속이 높은 주파수 측정에 부정적인 영향을 미치는 예를 보여줍니다.

그림 3은 네트워크 분석기에서 측정한 50 ohm 동축 반직체 케이블을 보여줍니다.  그림 4는 케이블의 주파수 응답을 최대 6 GHz까지 보여줍니다.

그림 3: 여러 굽힘과 의도적 크림프를 가진 케이블

그림 4: 케이블의 주파수 응답은 기울기 때문에만

케이블이 의도적으로 커넥터 근처에 조입니다(빨간색으로 둘러싸여 있습니다). 그림 5는 크림프가 없는 원래 케이블과 비교하여 크림프가 있는 케이블의 응답을 보여줍니다. 큰 불연속성과 성능 저하가 발생하는 원인은 크림이므로, 바깥쪽 도체가 안쪽 도체에 가까워지고 특성 임피던스가 변경됩니다. 이 효과는 측정의 작은 부분에만 한정되지 않지만, 측정의 전체 범위에서 그 효과를 볼 수 있습니다.

그림 5: 케이블의 주파수 응답으로 인해 기울기와 크림프

커넥터 인터페이스가 오염되면 성능 저하가 더 적습니다.

케이블 및 커넥터 관리와 관련하여 고려해야 할 사항은 다음과 같습니다.

• 커넥터 뒤에 있는 오염 물질
• 오염 물질은 연결 커넥터에 “감염”
• 오염 물질은 비용이 많은 장비에 손상을 줄 수 있음
• 오염 물질은 높은 주파수에서 불연속을 일으킬 수 있음
• 우수한 연결은 정밀 RF 측정의 핵심
• 커넥터가 더러워지거나 손상되면 정확도와 반복성이 중요함

모든 주의 사항에도 불구하고 어댑터와 케이블이 더러워질 수 있습니다. 이러한 경우에는 청소가 필요합니다. 다음 섹션의 단계를 커넥터와 케이블을 청소하는 일반 가이드라인으로 사용합니다.

적절한 커넥터 정리를 위해 필요한 재료는 다음과 같습니다:

• 콘센트 공기 또는 질소의 깨끗하고 건조한 소스
• 확대 유리
• 린트를 제거할 수 있는 랩
• 이성 프로필 알콜
• 치즈 선택
  1. 쉬운 잔해를 콘센트 공기나 질소로 비웁니다. 커넥터에 직접 끼우지 마십시오. 이로 인해 잔해가 더 단단히 삽입될 수 있기 때문입니다. 커넥터의 표면을 푸십시오. 압축기를 사용할 것을 권장하지는 않지만 필요한 경우, 압축기가 물 필터, 오일 필터, 건조기가 있는지 확인하십시오. 압축 공기를 사용하는 경우에는 항상 보호용 안경을 사용하십시오. 압축 공기는 공기 유전체로 커넥터를 청소하는 가장 안전한 방법입니다.
  2. 커넥터를 확대 유리로 확인합니다. 여전히 잔해가 있는 경우, 곡선이 없는 폼 핀을 사용하여 제거해 보십시오. 양말을 닦으면 뒤에 섬유가 남아있어 보이지 않게 됩니다. 화살표를 사용하여 표면을 가볍게 닦습니다. 너무 많은 압력을 적용하면 커넥터에 더 깊은 부분이 삽입될 수 있습니다. 공기 유전체가 있는 커넥터에서는 이 단계를 수행하지 마십시오.
     참고: swab를 사용하는 경우, 항상 커넥터를 핀 전체가 아닌 가운데 핀 주위의 순환 모션으로 청소)
  3. 커넥터를 다시 검사하고, 여전히 청소가 필요한 경우, 잘 환기된 지역 내에서 99.5%의 이성 프로필 알코올을 가진 폼 웨이브를 사용해 보십시오. 매우 적은 양의 알콜을 웨이브에 넣습니다. 커넥터에 직접 알콜을 넣지 마십시오. 화살표를 사용하여 표면을 가볍게 닦습니다. 공기 유전체가 있는 커넥터에서는 이 단계를 수행하지 마십시오.
• 참고: swab를 사용하는 경우, 항상 커넥터를 핀 전체가 아닌 가운데 핀 주위의 순환 모션으로 청소합니다.
  커넥터를 다시 확인하고, 커넥터가 여전히 오염되어 있는 경우, 약간의 알콜이 적용된 아주 작은 톱니를 사용해야 할 수도 있습니다. 톱니를 사용하여 청소할 때 확대기를 사용하고, 커넥터가 손상되는 것을 방지하기 위해 절대적인 주의를 기울입니다.

위의 단계를 완료한 후 커넥터를 청소하지 못한 경우, 해당 커넥터를 사용하지 마십시오.

사용 중인 커넥터 타입에 맞는 올바른 셋팅으로 항상 토크 렌치를 사용하십시오. 너무 많은 토크는 일치하는 표면이 변형되어 일치하지 않을 수 있습니다. 충분하지 않은 토크로 인해 잘못된 연결이 발생하여 불일치가 발생할 수 있습니다. 항상 권장 토크 값으로 연결합니다. 토크 렌치를 사용하면 측정값의 반복성이 향상됩니다.

표 1: 권장 토크 값

다음 단계에 따라 교정된 SMA 토크 렌치를 올바르게 사용

1. 커넥터 16진 너트 주위에 렌치를 놓고, 부드럽고 안정적인 동작을 사용하여 토크 렌치에 힘을 부여합니다.
   주의: 그림 6과 같이 렌치 핸들의 어떤 부분도 녹색 영역 밖에서 고정하여 강제 적용하지 말고 다른 레버 도움말을 렌치에 사용하지 마십시오.
2. 브레이크포인트가 발생한 후 45도 각도에 도달하기 전에 강제 변환을 중지합니다. 렌치가 선형 위치를 벗어나 렌치 헤드와는 별도로 회전하기 시작하면 미리 지정된 토크에서 렌치가 "풀린" 후에 강제 적용하지 마십시오. 그림 6과 같이 45도 이상으로 강제 변환하지 마십시오.
3. 렌치가 완전히 분리된 상태(렌치 헤드에서 90도 이상)에 따라 커넥터를 과도하게 토크하면, 커넥터를 풀고 작업을 반복합니다. 최대 회전 각도에 도달하기 전에 브레이크포인트에 특히 주의를 기울이고 조입니다.

다음 그림은 미리 지정된 토크를 얻기 위해 렌치를 올바르게 고정하는 방법을 보여줍니다.

그림 6: 적절한 토크 렌치 사용

다음은 측정 기술과 일반적인 측정을 개선하는데 필요한 중요한 팁입니다.

• 커넥터의 수(male) 중심 핀이 연결 커넥터와 정렬되어 있는지 확인합니다. 청소 과정 중, 커넥터와 케이블을 연결하기 전에 모든 커넥터와 케이블의 접합 표면을 점검합니다. 굽은 중앙 핀이나 콜렛을 찾거나 손상되었습니다. 커넥터 또는 케이블을 연결하기 전에, 커넥터의 끝이 일치하는지 확인하고 손상없이 연결됩니다.
• 케이블과 어댑터를 청소하고 검사한 후에는 케이블이나 본문을 절대 회전하지 마십시오. 커넥터 너트만 항상 회전합니다. 너트 대신에 본체를 회전하면 일치하는 표면이 소모되고 느슨해지므로 측정값이 일치하지 않고 저하됩니다. 또한 표면의 회전 동작으로 인해 버러가 발생할 수 있으며, 이로 인해 측정에 영향을 미칠 뿐만 아니라 접촉하는 다른 표면도 손상될 수 있습니다.
• 커넥터 절약기를 사용하면 이름에 따라 커넥터를 절약할 수 있습니다. 케이블과 커넥터가 자주 교체되는 생산 또는 제조 환경에서, 커넥터 절약을 사용하면 테스트 장비의 수명이 늘어납니다. 커넥터 스케일러의 효과가 측정의 에러 예산에 포함되어 있는 한, 이는 거의 문제가 되지 않습니다. 여러 번 측정이 연결 시 높은 정확도와 주의를 요구하는 실험 환경에서는 커넥터 스케일러가 가장 적합하지 않을 수 있습니다.

일반적으로 측정 등급, 인스트루먼트 등급, 생산 등급(가끔 필드 등급이라고도 함) 커넥터를 포함한 세 가지 타입의 커넥터가 사용됩니다.

측정 등급 커넥터는 커넥터의 가장 높은 등급이며 가장 비싼 등급이며 검증 및 교정 기준 및 정밀 어댑터와 같은 아이템에서 사용됩니다. 이러한 커넥터에는 일반적으로 슬롯 없는 접점과 공기 유전체가 있으며, 가장 높은 표준에 따라 제조됩니다. 다른 측정 등급 기준과 함께 사용할 때, 측정 등급 커넥터는 정밀한 피팅 특성 때문에 일반적으로 긴 수명을 갖습니다. 그러나 이로 인해 더 강력해지는 것은 아닙니다. 일반적으로 이는 반대의 경우이며 매우 주의해서 처리해야 합니다.

다음 등급 다운은 인스트루먼트 등급 커넥터입니다. 인스트루먼트 등급 커넥터는 엄격한 허용오차를 갖는 성능과 유전체 지원 구조가 있는 경우가 많습니다. 이는 일반적으로 대부분의 테스트 장비에서 사용되는 커넥터 타입입니다. 인스트루먼트 등급 커넥터는 계측 등급 커넥터보다 경제적이지만, 그래도 성능이 좋습니다.

커넥터의 최저 등급은 생산 등급 또는 필드 등급 커넥터입니다. 생산 등급 커넥터의 성능은 일반적으로 허용오차가 더 낮기 때문에, 제한된 개수의 연결에만 적합합니다. 이러한 디바이스는 거의 항상 유전체가 지원되는 인터페이스를 가지며, 암(female) 커넥터는 거의 항상 슬롯된 타입입니다. 생산 등급 커넥터는 연결 전에 항상 신중하게 점검해야 합니다. 생산 등급 커넥터는 일반적으로 매우 저렴한 비용(다른 등급에 비해)이며 수명은 짧습니다. 허용오차가 느려지면 피팅이 덜 정밀하고 사용량이 더 커집니다.