Kako izbrati, uporabljati in vzdrževati koaksialne konektorje za RF aplikacije?

Krogotoki radijske frekvence se povečujejo tako v žičnih kot v brezžičnih komunikacijah, vključno z omrežjem Wi-Fi in različnimi brezžičnimi tehnologijami, ki se uporabljajo za internet stvari. Te visokofrekvenčne signale je treba porazdeliti med sisteme, komponente vezja in podsestave z najmanjšo izgubo ali lažnim sevanjem.

Čeprav je to običajno vloga RF koaksialnih kablov in priključkov, morajo načrtovalci časa, stroškov in zanesljivega tlaka zagotoviti, da hitro izbirajo optimalni RF-priključek in ga pravilno uporabijo za maksimalno zmogljivost in dolgo življenjsko dobo.

Ta članek si bo ogledal RF spojnike z vidika kritičnih parametrov, kot so velikost, frekvenčni razpon, izguba in vzdržljivost, da bi oblikovalcem omogočili ujemanje njihovega priključka z njihovo RF aplikacijo. Prav tako bo predstavila ustrezne rešitve s koristnimi informacijami o tem, kako jih uporabiti in vzdrževati.

RF koaksialni konektorji
RF koaksialni konektorji in kabli zagotavljajo ključne RF povezave v komunikacijah, oddajanju in brezžičnem ter tudi testiranju in merjenju. Zagotavljajo poti z nizko stopnjo izgube med RF sistemi, komponentami, podsklopji in napravami, ki uporabljajo koaksialne kabelske ali črtasto linijo. Osnovna koaksialna struktura je sestavljena iz centralnega vodnika, obkroženega s koncentrično izolacijsko dielektrično plastjo. To je nato zaprto z valjasto prevodno lupino. Dimenzije kabelskih elementov so natančno nadzorovane, da omogočajo konstantno dimenzijo in razmik prevodnika, ki je potreben za učinkovito delovanje kot daljnovod. 

RF konektorji omogočajo povezave za povezovanje koaksialnih kablov in linijskih daljnovodov do drugih komponent ali podsklopov. Razširijo koaksialno strukturo in dodajajo povezovalne vodnike skupaj z mehanizmom za zaklepanje, pri čemer ohranjajo konstantno električno impedanco. Spojni par subminiaturnih spojnih elementov tipa A (SMA) iz amphenol RF je prikazan na sliki 1.

Slika 1: par spojnikov SMA je primer koaksialnega priključka in slika prikazuje notranji vodnik, dielektrični sloj in zunanji prevodnik.

Leva slika je moška ali polovica. Slika desnega roba prikazuje polovico parnika konektorja ženske, vtičnice ali posode. Na splošno bo vtikač imeti štrleči središčni vodnik in notranje zapiralne navoje na zunanjem vodniku. Posoda ima vdolbino notranji vodnik in zunanje zaporne niti. Treba je opozoriti, da bodo nekatere tipe konektorjev povratne polarnosti imele zapahnjene niti, z zunanjimi niti na moškem delu in notranjimi niti na ženski komponenti. Drugi mehanizmi za zaklepanje lahko vključujejo zasuk zaklepanja, bajonetni priključek ali zaskočni obročki.

Večina koaksialnih konektorjev, kot je ta SMA priključek, sta "sexed", ki imajo na vsaki polovici različne strukture. Obstajajo nekateri priključki, ki imajo enake strukture na vsaki strani križišča. To so večinoma visokotemperaturni konektorji, namenjeni za laboratorijske aplikacije.

Tipi koaksialnih konektorjev
Medtem ko obstaja nešteto RF priključkov, jih razlikujejo številni ključni parametri. Te specifikacije vključujejo fizično velikost, impedanco, VSWR, vrsto spenjanja ter pasovno širino ali frekvenčno območje (tabela 1).

Tabela 1: Zbirna tabela pogosto uporabljenih specifikacij koaksialnega priključka

Pasovna širina priključka
Ključna specifikacija koaksialnega priključka je njegova pasovna širina. To opisuje največjo frekvenco, na kateri jo je mogoče uporabiti. Največja uporabna frekvenca konektorja je funkcija premera zunanje lupine in materiala, uporabljenega kot dielektrični. Manjši je premer školjke, višja je največja uporabna frekvenca. Podobno je z uporabo zraka kot dielektrika največja frekvenčna učinkovitost v primerjavi z drugimi dielektriki. Kot rezultat, konektorji z najvišjo pasovno širino uporabljajo zrak kot dielektrični.

Impedanca konektorja
Da bi zagotovili največji prenos moči in zmanjšali izgubo moči zaradi odsevov, bi morala značilna impedanca priključka ustrezati viru in obremenitvi. Večina priključkov za splošne RF aplikacije je namenjena predstavitvi impedance 50 W; medtem ko so priključki 75 W na voljo za video aplikacije.

VSWR
Razmerje napetostnega vala (VSWR) je merilo efektivne impedance priklopljenega konektorja. Višje je VSWR, večja moč se odseva iz priključka zaradi neusklajenosti impedance. Upoštevajte, da je VSWR funkcija frekvence, vrednosti priključka VSWR pa je treba primerjati samo na isti frekvenci.

Spojni mehanizem
Stolpec sklopke navaja vrsto uporabljenega mehanizma mehanskega zaklepanja. To je izredno pomembno pri aplikacijah, kjer je priključek izpostavljen vibracijam. Spajanje je običajno kompromis med enostavno povezavo in varno zaklepanje. Par priključka SMA, prikazan prej na sliki 1, je primer navojne sklopke. Primeri bajonetne in zaskočne sklopke so prikazani na sliki 2, in sicer z uporabo tipa BNC in SMP konektorja.

Slika 2: Primeri bajonetnih in zaskočnih sklopk. Spojna metoda je pomembna pri aplikacijah, kjer se pričakuje vibracija in je pogosto kompromis med enostavno uporabo in varno zaklepanje. 

Velikost in obstojnost priključka
Glede na trend do miniaturizacije ima velikost pri izbiri priključka velik pomen. Tabela 2 ponovno prikazuje razrede velikosti navedenih konektorjev. Obstaja kompromis med življenjsko dobo velikosti in konektorjem. Manjši priključki imajo manj razpoložljivih povezovalnih / odklopnih ciklov parjenja. Če ima večji N-konektor trajno večje od ciklov parjenja 500, je mikro-miniaturno podaljšanje konektorja U.FL omejeno na cikle parjenja 30. Življenjska doba vsakega priključka je odvisna od proizvajalca, zato je treba z njimi posvetovati, če je življenjska doba pomemben parameter.

Koaksialni konektorji, ki se uporabljajo v aplikacijah, kot so preskusni in merilni instrumenti, kjer so številni cikli parjenja tipični, so na splošno zaščiteni z uporabo "priključkov varčevalcev". Ti enostavno zamenjani adapterji se matirajo s priključki za instrumente in predstavljajo potrošno spojno telo za večkratno uporabo.

Razred spojnika in specifikacije industrije
Konektorji so razvrščeni po več različnih razredih. V tabeli 2 so pod IEEE-STD-1 natančni priključki, kot je 2.92 mm skozi 287 mm in N konektorje. Ti konektorji imajo natančnejše dimenzijske tolerance, ki jih narekujejo njihove širokopasovne aplikacije. Pogostejši konektorji spadajo pod MIL-STD-348 ali enega od evropskih standardov, kot je CECC 22220. Tolerance na teh konektorjih so slabše, zato obstaja možnost, da prihranite na stroške.

Združljivost s parjenjem
V povezavi z razredom spojnikov je sposobnost združevanja spojnikov iz različnih družin. Tabela 2 navaja številne možne zamenljive matrice. Konektorji 1.85 mm in 2.4 mm so zamenljivi, kot tudi priključki 2.92 mm in 3.5 mm. Telesa konektorjev 2.92 mm in 3.5 mm se lahko povežejo z ženskimi konektorji SMA z zmanjšanjem celotne pasovne širine. Zaradi razlike v njihovem razredu tolerance ni najboljša praksa, da bi poskušali matirati SMA moškega bodisi s konektorjem 2.92 mm ali 3.5 mm. Široka mehanska odstopanja SMA lahko poškodujejo zatiči priključkov natančnih priključkov.

Moč priključne moči
Proizvajalci ne ocenijo disipacije moči svojih priključkov, ker je ta specifikacija zelo odvisna od uporabe. Spreminja se glede na frekvenco, sistem VSWR, temperaturo, višino in impedance obremenitve. Na splošno je prenos moči neposredno odvisen od velikosti priključka in zmožnosti odvajanja toplote. Maksimalna izguba moči se z vedno večjo frekvenco zmanjšuje.

Konektor z najboljšo zmogljivostjo za upravljanje z električno energijo je N-konektor, ki lahko ročaje 300 in 400 vati (W). BNC in SMA konektorji sledijo po vrstnem redu. Natančni priključki so omejeni na 10s v Watts. Še enkrat, če je potrebno veliko moč delovanja, je pomembno, da se obrnete na proizvajalca za natančnejše specifikacije za odvajanje moči.

Uporaba priključka
Pred uporabo priključka je pomembno, da jo pregledate za poškodbe, kot so kovinski delci, upognjeni sredinski vodniki ali zdrobljene ali deformirane zunanje lupine (slika 3). Vsako škodo je treba popraviti ali zamenjati okvarjen konektor. Priključki morajo biti čisti brez nabranih umazanij in drugih onesnaževal. Telesa konektorja morajo biti gladki, brez zatikanja ali motenja. Ne sili spojnice; če pride do težave, ponovno preverite priključek, da določite vir.

Pri parjenju navojnega konektorja obrnite samo zunanjo ohišje, ne pa telo ali kabel priključka. Vrtenje telesa konektorja lahko poškoduje osrednje vodnike. Ko je zunanji obroč ročno tesen, uporabite kalibriran ključ z momentom, da dosežete določen zaklepni moment po proizvajalčevih navodilih.

Slika 3: (levo) Primer SMA konektorja z umazanijo in kovinskimi vložki, ki se nabirajo na dielektriku, (po desni) istem priključku, potem ko ga očistite z vato in izopropil alkoholom. 

Vzdrževanje priključkov
Priključki morajo biti čisti. Najboljši način za to je, da uporabite zaščitne kapice na priključkih, kadar jih ne uporabljate. Če je konektor onesnažen z umazanijo, ga očistite. Priključke s trdnimi dielektriki je mogoče očistiti z brisačo, ki ne vsebuje vlaken, navlaženega v izopropil alkoholu. Bodite previdni, da se izognete upogibanju centrifugalnih zatičev. Dobra praksa je tudi čiščenje navojev, notranjih in zunanjih na navojnih konektorjih. Ne uporabljajte brisa na priključkih, ki uporabljajo zračni dielektriki, saj lahko dielektrične kroglice, ki imajo na mestu, poškodujejo topila. Očistite jih s suhim stisnjenim zrakom.

Izbira koaksialnih priključkov
Izbira koaksialnega priključka se začne s pasovno širino, ki je potrebna za obdelavo uporabljenih signalov, sledijo razmisleki o velikosti in mehanski konfiguraciji (vtič, posoda, spajkalnik, montaža plošče itd.). Na primer, upoštevajte izhodni priključek generatorja signala 1 GHz. Ker je to vir preizkusa in merjenja, je spojnik BNC skupna izbira. Pasovna širina BNC je večja od 1 GHz in je na voljo kot plošča, nameščena v posodo. 

Pri izbiri priključka za frekvenčni signal, ki presega 10 GHz, upoštevajte priključek SMA. To izbiro lahko ureja kompromis med pasovno širino in stroški. Konektor 2.9 mm ima več kot dvakratno pasovno širino SMA-ja, vendar pa ta prednostna pasovna širina prihaja skoraj trikratne stroške.

zaključek
Ta članek je pregledal vrsto RF koaksialnih priključkov, ki povzemajo njihove primarne lastnosti. Predstavlja dobro izhodišče za oblikovalce pri izbiri primernega priključka za njihovo zasnovo. Kot je prikazano, je pri izbiri navidezno preprostega RF koaksialnega konektorja pomemben previden pregled inženirskih zahtev. 

Če iščete RF L27 moški koaksialni konektor, kliknite povezavo: http://fmuser.net/content/?693.html

Pustite sporočilo 

Seznam sporočilo