Hvordan velge, bruke og vedlikeholde koaksialkontakter for RF-applikasjoner?

Radiofrekvens (RF) kretser sprer seg både i kablet og trådløs kommunikasjon, inkludert Wi-Fi og ulike trådløse teknologier som brukes til ting til Internett (IoT). Disse høyfrekvente signalene må distribueres mellom systemer, kretskomponenter og underenheter med minimumstap eller falsk stråling.

Selv om dette tradisjonelt er rollen til RF-koaksialkabler og -kontakter, skal designere under tid, kostnad og pålitelighetstrykk sørge for at de raskt velger den optimale RF-kontakten og bruker den riktig for maksimal ytelse og lang levetid.

Denne artikkelen vil se RF-kontakter fra perspektivet av kritiske parametere som størrelse, frekvensområde, tap og holdbarhet for å hjelpe designere til å matche kontakten til RF-applikasjonen. Det vil også presentere passende løsninger med nyttig informasjon om hvordan man søker og vedlikeholder dem.

RF koaksialkontakter
RF koaksialkontakter og kabler gir viktige RF-linker i kommunikasjon, kringkasting og trådløs, samt test og målebruk. De gir lavt tapsstrøk mellom RF-systemer, komponenter, underenheter og enheter som bruker koaksialkabel eller striplinjer. Den grunnleggende koaksiale strukturen består av en sentral leder omgitt av et konsentrisk isolerende dielektrisk lag. Dette er i sin tur innesluttet av et sylindrisk ledende skall. Dimensjonene til kabelelementene styres nøyaktig for å gi en konstant lederdimensjon og avstand, som er nødvendig for at den skal fungere effektivt som en transmisjonslinje. 

RF-kontakter sørger for sammenføyninger for tilkobling av koaksialkabler og striplinjetransmisjonslinjer til andre komponenter eller underenheter. De utvider koaksialstrukturen og legger sammenlåsende ledere sammen med en låsemekanisme, alt samtidig som en konstant elektrisk impedans opprettholdes. Et parringspar av subminiatur type A (SMA) koplingselementer fra Amphenol RF er vist i Figur 1.

Figur 1: SMA-koblingsparet er et eksempel på en koaksialkontakt, og bildet viser den sammenpassende indre lederen, dielektriske lag og låsende ytre leder.

Det venstre håndbildet er den mannlige eller plugghalvdelen. Høyrehåndet viser hunnet, kontakten eller beholderen halvparten av koblingsparet. Generelt vil støpselet ha en fremspringende senterleder og interne låsegjenger på ytre lederen. Beholderen har en forsinket indre leder og eksterne låsingstråder. Det skal bemerkes at noen "reverspolaritet" -kontakttyper vil ha låsingstrådene reversert, med eksterne gjenger på hannkomponenten og interne gjenger på kvinnekomponenten. Andre låsemekanismer kan omfatte vridlås, bajonettforbindelse eller snaplåsringer.

De fleste koaksialkontakter, som dette SMA-koblingsparet, er "sexed", og har forskjellige strukturer på hver halvdel. Det er noen kontakter som har identiske strukturer på hver side av krysset. Disse er for det meste høy presisjonskoblinger beregnet for laboratorieapplikasjoner.

Koaksialkontakttyper
Mens det er et myriade av RF-kontakter, er de differensiert av en rekke nøkkelparametere. Disse spesifikasjonene inkluderer fysisk størrelse, impedans, VSWR, koblingstype og båndbredde eller frekvensområde (Tabell 1).

Tabell 1: Sammendrag av vanlig brukte koaksialkontaktspesifikasjoner

Tilkoblingsbåndbredde
Nøkkelspesifikasjonen for en koaksialkontakt er dens båndbredde. Dette beskriver den høyeste frekvensen der den kan brukes. En maksimal bruksfrekvens for en kontakt er en funksjon av diameteren til det ytre skallet og materialet som brukes som dielektrisk. Jo mindre skalldiameteren er, jo høyere er den maksimale bruksfrekvensen. På samme måte, ved å bruke luft som dielektrisk, tilbyr den høyeste frekvens ytelsen i forhold til andre dielektrikum. Som et resultat bruker de høyeste båndbreddekontaktene luft som en dielektrisk.

Koblingsimpedans
For å sikre maksimal strømoverføring og redusere strømbrudd på grunn av refleksjoner, bør den karakteristiske impedansen til kontakten være i samsvar med kilden og belastningen. De fleste kontakter for generelle RF-applikasjoner er utformet for å presentere en 50 W impedans; mens 75 W-kontakter er tilgjengelige for videorelaterte applikasjoner.

VSWR
Spenningsstøtbølgeforholdet (VSWR) er et mål for den effektive impedansen til den sammenkoblede kontakten. Jo høyere VSWR, jo mer kraft reflekteres fra kontakten på grunn av impedansmangler. Merk at VSWR er en funksjon av frekvens, og kontakten VSWR-verdier bør bare sammenlignes med samme frekvens.

Koblingsmekanisme
Koblings-kolonnen viser typen av mekanisk låsemekanisme som benyttes. Dette er ekstremt viktig i applikasjoner der kontakten skal være utsatt for vibrasjon. Kobling er normalt en bytte mellom enkel tilkobling og sikker låsing. SMA-koblingsparet vist tidligere i figur 1 er et eksempel på en gjenget kopling. Eksempler på bajonett- og snap-on-koblingen er illustrert i henholdsvis figur 2, ved bruk av henholdsvis BNC og SMP-konnektortype.

Figur 2: Eksempler på bajonett og snap-on koblinger. Koblingsmetoden er viktig i applikasjoner der vibrasjon er forventet, og er ofte et avslag mellom brukervennlighet og sikker låsing. 

Koblingsstørrelse og holdbarhet
Med tanke på trenden mot miniatyrisering spiller størrelsen en viktig rolle i å velge en kontakt. Tabell 2 viser igjen størrelsesklassene til de listede kontaktene. Det er en bytte mellom størrelse og levetid for kontakt. Mindre kontakter har en tendens til å ha færre tilgjengelige tilkoblings- / frakoblingsparringssykluser. Hvor den større N-kontakten kan ha en holdbarhet på større enn 500-parringssykluser, er mikrominatur U.FL-kontaktens holdbarhet begrenset til 30 parringssykluser. Levetiden til hver kontakt varierer med produsenten, og deres spesifikasjoner bør konsulteres hvis levetiden er en viktig parameter.

Koaksialkontakter som brukes i applikasjoner som test- og måleinstrumenter, hvor mange parringssykluser er typiske, er generelt beskyttet ved bruk av "kontaktsparere". Disse lett erstattede adapterene passer sammen med instrumentkontakter og presenterer en forbruksplugg for flere bruksområder.

Forbindelsesklasse og bransjespesifikasjoner
Koblinger er kategorisert av flere forskjellige klasser. I tabell 2 faller presisjonskontakter som 1 mm til 2.92 mm og N-kontaktene under IEEE-STD-287. Disse kontaktene har mer presise dimensjonstoleranser diktert av deres brede båndbreddeapplikasjoner. De vanligste kontaktene faller under MIL-STD-348 eller under en av de europeiske standardene, som CECC 22220. Toleranser på disse kontaktene er løsere, så det er en mulighet til å spare på kostnadene.

Parringskompatibilitet
I tilknytning til kontakten er muligheten til å mate kontakter fra ulike familier. Tabell 2 viser en rekke mulige utskiftbare kontaktmates. 1.85 mm og 2.4 mm-kontaktene kan byttes ut, for eksempel 2.92 mm og 3.5 mm-kontaktene. 2.92 mm og 3.5 mm mannekontaktkroppene kan passe sammen med SMA-konnektorer med en reduksjon i den totale båndbredden. På grunn av forskjellen i deres toleranse klasse, er det ikke en god praksis å prøve å mate en SMA mann med enten en 2.92 mm eller 3.5 mm kvinnelig kontakt. De bredere mekaniske toleransene til SMA kan skade presenspinnene på presisjonskoblingene.

Tilkoblingsstrøm rating
Produsenter vurderer ikke strømfordelingen av kontaktene deres fordi den spesifikasjonen er meget applikasjonsavhengig. Det varierer i henhold til frekvens, system VSWR, temperatur, høyde og lastimpedanser. Generelt varierer strømstyringen direkte med kontaktens størrelse og varmeavledningskapasitet. Maksimal strømfordeling minker med økende frekvens.

Koblingen med den beste effektbehandlingsfunksjonen er N-kontakten, som kan håndtere 300 og 400 watt (W). BNC- og SMA-kontaktene vil følge i rekkefølge. Presisjonskoblinger er begrenset til 10s of Watts. Igjen, hvis det er nødvendig med høyeffektdrift, er det viktig å kontakte produsenten for mer presise strømfordelingsspesifikasjoner.

Koblingsbruk
Før du bruker en kontakt, er det viktig å inspisere den for skader som metallpartikler, bøyde senterledere eller knuste eller deformerte ytre skall (Figur 3). Eventuelle skader skal repareres, eller den svake kontakten skal skiftes ut. Koblinger skal være rene uten akkumulert smuss eller andre forurensninger. Forbindelseslegemene skal mate jevnt uten å stikke eller fastgjøre. Ikke tving kontakten parring; Hvis det oppstår et problem, må du kontrollere kontakten for å bestemme kilden.

Når du passer på en gjenget kontakt, må du bare slå på det ytre skallet og ikke til kontakten eller kabelen. Rotering av konnektorkroppen kan skade midtre ledere. Når den ytre hylsen er håndstramt, bruk en kalibrert momentnøkkel for å oppnå det angitte låsemomentet per produsentens anvisninger.

Figur 3: (venstre) Et eksempel på en SMA-kontakt med smuss og metallfiltre som er akkumulert på dielektriske, (høyre) samme kontakt etter at de er rengjort med en bomullspinne og isopropylalkohol. 

Vedlikehold av kontakt
Koblinger bør holdes rene. Den beste måten å forsikre på dette på er å bruke beskyttelseshett på kontakter når de ikke er i bruk. Hvis en kontakt er forurenset av smuss, skal den rengjøres. Koblinger med solid dielektrikum kan rengjøres med en lintfri bomullspinne dyppet i isopropylalkohol. Vær forsiktig så du unngår å bøye senterlederstifter. Det er en god praksis å også rengjøre trådene, både interne og eksterne på gjengede kontakter. Ikke bruk en vattpinne på kontakter som bruker en luftdielektrisk, da de dielektriske perlene som holder elementene på plass, kan bli skadet av løsningsmidler. De kan rengjøres ved hjelp av tørr trykkluft.

Velger koaksialkontakter
Velge en koaksialkontakt starter med båndbredden som kreves for å håndtere signalene som brukes, etterfulgt av hensynet til størrelse og mekanisk konfigurasjon (plugg, beholder, loddetråd, panelmontering osv.). For eksempel, se utgangskontakten for en 1 GHz-signalgenerator. Siden dette er en test- og målesignalkilde, er BNC-kontakten et vanlig valg. Båndbredden til BNC er større enn 1 GHz, og den er tilgjengelig som en panelmontert beholder. 

Når du velger en kontakt for et frekvenssignal som overstiger 10 GHz, bør du vurdere en SMA-kontakt. Dette valget kan styres av bytte mellom båndbredde og kostnad. 2.9 mm-kontakten har større enn to ganger båndbredden til SMA, men den båndbreddefordelen kommer til nesten tre ganger prisen.

konklusjonen
Denne artikkelen har gjennomgått rekkevidden av RF-koaksialkontakter som oppsummerer deres primære attributter. Det representerer et godt utgangspunkt for designere ved å velge en passende kontakt for deres design. Som vist er nøye gjennomgang av tekniske krav viktig når du velger en tilsynelatende enkel RF koaksialkontakt. 

Hvis du er ute etter RF L27 Male koaksialkontakt, vennligst klikk på linken: http://fmuser.net/content/?693.html

Legg igjen en beskjed 

Meldingsliste