射频连接器(射频连接器技术基础知识)

Mark wiens

发布时间:2022-12-05

射频连接器(射频连接器技术基础知识)

 

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一、什么是射频连接器

射频同轴连接器的命名由主称代号和结构代号两部分组成,中间用短横线"-"隔开。主称代号射频连接器的主称代号采用国际上通用的主称代号,具体产品的不同结构形式的命名由详细规范作出具体规定,结构形式代表射频连接器的结构。

射频连接器与同轴电缆、微带线或其它射频传输线连接,以实现传输线电气连接、分离或不同类型传输线转接的原件。属于机电一体化产品,起桥梁作用。

1939年首次出现最早的射频连接器UHF连接器

二战期间雷达、电台以及微波通讯发展,出现了N、C、BNC、TNC等中型射频连接器系列;

1958年后SMA、SMB、SMC等小型化产品系列随着整机设备的小型化而出现;

1964年制定了美国军用标准MIL-C-39012《射频同轴连接器总规范》;

七十年代末,毫米波连接器出现;

九十年代初,HP公司推出频率高达110GHz的1.0mm连接器,并用于其仪器设备中;

九十年代出现​贴装射频同轴连接器,并大量用于手机产品中。

我国RF连接器的研制从50年代的整机厂开始,随后的60年代组建专业工厂进行专业生产,直至1972年国家集中设计,标志着国产RF连接器的自成体系,但是无法同国际产品对接替换。

80年代我国采用国际标准,依照IEC169和MIL-C-39012,颁布了GB11313和GJB681,使射频同轴连接器的生产和使用逐步与国际接轨;经过十几年的努力,目前整体水平与国外差距不大,但精密连接器的设计与生产跟国外仍有较大差距。

二、常用的射频连接器

N型连接器

最常用的射频连接器之一。贝尔实验室1940年代设计,带有螺纹耦合接口和内部垫圈,坚固耐用,相对便宜,标准版本能够以11GHz的模式运行。精密版本将频率上限推至18GHz。

该螺纹耐用连接器常见于放大器、定向耦合器、功率计和同轴衰减器等仪器,可提供非常安全的连接。

C型连接器

Amphenol设计,用于处理高功率应用并提供快速插配/脱插操作。使用与BNC设计相似的双螺柱卡口固定环。

其相似的频率和功率能力,7-16DIN在许多情况下被用作C型连接器的替代品。有75Ω版本以及SC版本,其中包含一个螺纹套环,提供更安全的连接。

BNC连接器

测试和测量领域中最广泛的连接器之一。使用卡口固定环来提供快速的配合/解配合动作,可防止意外断开。

BNC通常设计为50Ω或75Ω的特性阻抗,具体取决于应用。通常用于射频测试设备(如音频和信号发生器、示波器和放大器)的低功率互连。

TNC连接器

BNC连接器的螺纹版本。提供更安全的连接,减少了BNC可能出现的振动问题。TNC将在比BNC更高的频率下工作,并且拥有大功率TNC版本可用。

SMA型连接器

1960年代开发,低功率、高频应用中非常受欢迎。由一个内接触环和一个通过卡环连接的六角夹紧螺母组成。使用特殊扳手来达到正确的扭矩;通常为5磅英寸。

有不同的版本可供选择-高频、自锁和精密。SMA通常用作射频板、微波滤波器和衰减器互连,其工作频率高达18GHz。

SMB型连接器

一种小型的推入锁紧式射频同轴连接器,体积小、重量轻、使用方便、电性能优良,适用于无线电设备和电子仪器的高频回路中连接同轴电缆用。

在无线设备上常用于基站侧E1传输电缆连接基站DDF小传输盒使用。广泛应用于工作频率在0~4GHz的通信设备、仪器仪表导航系统。

SMC型连接器

螺纹连接机构,外导体内径为3mm、特性阻抗为50Ω,尺寸小、重量轻、连接可靠、抗振性能好,供无线电设备和仪器中连接射频同轴电缆用。

MCX型连接器

推入式连接结构,外形小巧,连接方便快速。MCX连接器的特性阻抗为50Ω和75Ω两种阻值。

BMA型连接器

浮动盲插型射频同轴连接器,最高工作频率可达到18GHz。用于微波传输系统,尤其适用于机箱、机柜的盲插合,有利于整机系统的模块化。

SAA型连接器

推入自锁式连接器,有50Ω和或75Ω两种阻值。目前在程控交换机、光端机等通信系统大量应用。

SSMA型连接器

结构特点与SMA相似,但体积更小,工作频率可达40GHz,目前通用的标准毫米波连接器。

SSMB型连接器

结构特点与SMB相似,体积更小巧,军用电台中普遍采用。

MMCX型连接器

是国外近年来出现的一种新型推入式连接器,也是目前应用中最小的一种连接器。

EIA型连接器

EIA7/8、EIA15/8、EIA31/8、EIA41/2和EIA61/8版本,均适用于射频应用。设计用于支撑泡沫或空气电介质电缆,它们由主体、带有各种螺栓圈的安装法兰组成,并且通常具有可互换/可拆卸的中心导体子弹。

互联网小常识:路由器的可靠性与可用性表现在:设备冗余、热拔插组件、无故障工作时间、内部时钟精度等方面。路由器的冗余表现在:接口冗余、电源冗余、系统板冗余、时钟板冗余、整机设备冗余等方面。

EIA连接器可用于定向耦合器、同轴电缆、功率放大器输出以及通信塔和天线互连的高功率应用。

2.4毫米型连接器

50GHz连接器,1980年代中期出现,采用4.7mm外导体围绕2.4mm中心导体排列。2.4mm分为三个等级-通用、仪器和计量。

该连接器与SMA系列不直接兼容,因此需要精密适配器将2.4mm连接器与SMA配合。

2.92毫米/K型型连接器

由Wiltron(现AnritsuCorporation)设计和开发。其性能与2.4mm相当,但最大频率限制为40GHz。K型标志源于其覆盖所有K波段频率的能力。

3.5毫米型连接器

由HewlettPackard开发的精密连接器。设计上与SMA相似,采用空气电介质以获得更高的性能。其在34GHz下表现良好,但通常用于26.5GHz。

3.5mm是一种精密连接器,因此它比类似设计更昂贵,通常用于校准套件和计量应用,而不是常见的测试和生产应用。

三、射频连接器主要指标

01阻抗

几乎所有射频连接器和电缆都是标准化的50Ω阻抗。唯一的例外是75Ω电视系统的有线电视的连接器。射频同轴电缆连接器具有匹配电缆的特性阻抗也很重要。

02频率范围

射频连接器工作的频率范围在高频和高速领域一定要关注。频率分为几个档次,比如1-6GHz,或者0-18GHz、20GHz、27GHz、40GHz、50GHz、67GHz、110GHz甚至更高。

03插入损耗

损耗是所有连接器都会关注的指标。只是通常射频连接器的损耗相对会比较小(如果太大,说明有问题)。一般在关注的频率范围之内都在0.1-0.5dB以内。

04回波损耗

对做数字电路的工程师来讲,VSWR并不是那么直观,所以有的会使用回波损耗来表征。

05插拔次数

使用次数一般认为是插拔多少次之后,连接器的性能就发生变化了。一般射频连接器的插拔次数是500或1000次,也会有要求更高的。如果要针对这个做一些实验,就要在特定扭力/扭矩下进行,否则很难保证使用次数的要求。

06VSWR(电压驻波比)

VSWR是工程师们常用来评估射频连接器的一个指标,它与阻抗异曲同工。一般情况下,在关注的频率范围之内保证在VSWR小于1.2。但并不是一定要达到1.2,有的则是在1.5或者2以下都是满足要求的。越低当然越好,但成本也会相应越高。

除了以上的连接器的电气性能之外,连接器的机械性能(中心接触件的固定性、连接器的机构强度以及振动、冲击等)、环境性能(气候类别、密封、盐雾)以及连接器耐久性(机械耐久性、高温耐久性)都是选择合适连接器的考虑因素。在实际应用中,可根据以上因素,选择合适您的连接器。

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