5G通信中网络布线的各电子元件的性能要求均较4G通信时代有了大幅的提升，网络布线方式也日趋复杂，四连接点甚至六连接点的信道已成为业内主流厂商的优选方案，这使得用来匹配通信电缆的连接硬件（插头及模块）的数量出现了倍增。以往，连接硬件由于测试难度较大、测试过程较繁琐，仅随系统做整体验收，不单独考核。然而，由连接硬件的性能不良而导致信道、永久链路的失效已引起了来自布线供应商和终端用户等多方的关注。如何准确测得连接硬件的单体性能已成为行业的热点问题。
国外对连接硬件的研究的起步较早。ISO/IEC 11801-1:2017 Information technology—Generic cabling for customer premises – Part 1: General requirements及ANSI/TIA-568.2-D-2018 Balanced twisted-pair telecommunications Cabling and components standard均给出了相关测试原理和测试方法。基于对上述标准的解读，国家信息传输线质量监督中心（以下简称我中心）于2019年起就进行了“数据通信用模块测试技术”的预先研究，并通过与新加坡AEM公司技术合作，成功突破了模块单体性能测试中的技术难点，形成相关的关键技术。下文摘录此研究的部分关键技术的实现情况，以期为相关厂商在此领域提供研究参考。
关键技术一、样品制备与连接方法的改进
模块的各项参数指标的测试均是由模块与插头在匹配情况下获得的。模块除了插合界面以外，其设计往往是多样的，而插头的设计则是高度标准化的。因此，相较模块，插头的传输性能更易被测定。图1给出了TIA-568.2-D-2018标准所描述的模块测试示意图。为了尽可能消除引线带来的误差，该标准要求样品制备时的电缆引线长度要小于12mm，并按规定的接线图关系，将电缆引线与测试夹具的连接孔正确连接。由于电缆引线的节距状态不宜被改变，在如此狭小的空间内实现电缆引线和模块卡线极片之间的连接难度很大。这就直接导致了模块测试的重复性非常差。
图1 TIA-568.2-D-2018标准给出的连接硬件测试示意图
为了解决操作上的问题，该标准又提出了基于PCB的测试插头，旨在提高插头一侧的测试一致性的技术方案，并如图2所示。
图2 基于PCB的测试插头
据此，图1中示出的测试装置可以改进为插头标准化的方案，并如图3所示。这样的改进可以有效提高测试精度和测试效率，但模块一侧的样品制备与接线问题，仍未解决。
图3 采用PCB测试插头的模块测试布置图
通过类比标准中采用弹簧针夹具测试插头的传输性能，可以采用设计弹簧针夹具来与模块的卡线极片进行连接，并由图4示出。由于模块设计的多样性，弹簧针夹具可采用3D打印方式来进行，以适应不同产品的需要。
图4 用于模块测试的弹簧针夹具
将测试所需夹具固定安装在如图5所示的测试平台上，推动位移手柄即可快速完成对被测模块的电气连接。
图5 模块测试平台
关键技术二、多端口S参数的测量
解决了模块测试的样品制备问题后，就要解决传输参数的测试问题了。
由于模块的测试包括大量线对间的串扰指标，因此需要采用16端口的网络分析仪来实现S参数的全自动测试，并如图6所示。但是这样配置的设备成本非常高。
图6 多端口矢量网络分析仪
网分端口少一些，设备价格就会便宜得多。图7示出了选用4端口网分及开关矩阵这一较为折中的办法，但开关矩阵的校准又是个新问题。
图7 4端口网络分析仪与开关矩阵方案
为此，新加坡AEM公司开发了一款专门用于模块测试的多端口模块化矢量网络分析仪。它频率达3000MHz，具备8个端口，可通过PC机运行基于WINDOWS操作系统的控制软件，实现单机/双机/多机协同运行，目前已可满足对6A类及以下各类模块的传输性能参数的测试。据此，由我中心和新加坡AEM共同研制的模块测试系统已经搭建完成，并如图8所示。目前，我中心已收到了来自上海天诚通信技术股份有限公司、宁波思柏通信科技有限公司等综合布线商、模块制造商委托的测试需求，并获得了委托方的肯定。
图8 模块测试系统示意图
结束语
5G通信的浪潮为传统的通信无源器件行业孕育了新的机遇和生命。模块测试难题的解决，有助于为无源器件生产厂商、网络布线供应商和终端用户提供准确的数据，从而提高网络布线系统的可靠性。