Kuidas valida RFA rakendusi, kasutada ja hooldada koaksiaalseid ühendusi?

Raadiosageduse (RF) vooluahelad levivad nii juhtmega kui ka traadita sides, sealhulgas Wi-Fi ja mitmesugused asjade Interneti jaoks kasutatavad traadita tehnoloogiad. Need kõrgsageduslikud signaalid tuleb jaotada süsteemide, vooluahela komponentide ja alakoostude vahel minimaalse kadude või väära kiirgusega.

Kuigi see on traditsiooniliselt raadiosageduslike koaksiaalkaablite ja pistikute roll, peavad disainerid aja, kulude ja töökindluse tõttu veenduma, et nad valivad kiiresti optimaalse raadiosideühenduse ja rakendavad seda õigesti maksimaalse jõudluse ja pika tööea tagamiseks.

Selles artiklis vaadeldakse raadiosagedusühendusi kriitiliste parameetrite (nt suurus, sagedusvahemik, kadu ja vastupidavus) vaatenurgast, et aidata disaineritel ühendada pistik oma RF-rakendusega. Samuti esitatakse sobivad lahendused koos kasuliku teabega nende rakendamise ja hooldamise kohta.

RF koaksiaalühendused
RF koaksiaalpistikud ja -kaablid pakuvad peamisi raadiosageduslikke linke nii side-, leviedastuse kui ka traadita ühenduses ning katse- ja mõõtmiskasutust. Need pakuvad RF-süsteemide, komponentide, alamkoostude ja koaksiaalkaabel- või ribajuhtmeid kasutavate seadmete vahel väikese kadudega teid. Koaksiaalne põhistruktuur koosneb keskjuhtmest, mis on ümbritsetud kontsentrilise isoleeriva dielektrilise kihiga. See on omakorda ümbritsetud silindrilise juhtivast kestast. Kaablielementide mõõtmeid kontrollitakse täpselt, et saada pidev juhi mõõde ja vahekaugus, mis on vajalik selle efektiivseks ülekandeliinina toimimiseks. 

RF-pistikud pakuvad koaksiaalkaablite ja ribajuhtme ülekandeliinide ühendamiseks teiste komponentide või alamkoostudega ristmikke. Nad pikendavad koaksiaalkonstruktsiooni, lisades blokeerimisjuhtmeid koos lukustusmehhanismiga, säilitades samal ajal konstantse elektrilise takistuse. Amphenol RF-i subminiatuursete A-tüüpi (SMA) ühenduselementide paarispaar on näidatud joonisel 1.

Joonis 1: SMA-pistikpaar on koaksiaalühenduse näide ja pildil on paaritunud sisejuht, dielektriline kiht ja lukustatav välimine juht.

Vasakpoolne pilt on meessoost või pistiku pool. Parempoolsel pildil on näidatud pistikupesa naine, pistikupesa või pesa. Üldiselt on pistikul väljaulatuv keskjuht ja välimise juhi sisemised lukustusniidid. Mahutil on süvistatav sisejuht ja välised lukustusniidid. Tuleb märkida, et mõnedel "vastupidise polaarsusega" konnektoritüüpidel on lukustusniidid pööratud nii, et väliskomponendid on meessoost komponendil ja sisemised niidid - emoelemendil. Muud lukustusmehhanismid võivad hõlmata keermelukustust, bajonettühendust või lukustusrõngaid.

Enamik koaksiaalühendusi, nagu see SMA-pistikpaar, on "sooga", nende kummagi poole struktuur on erinev. Mõnel ühendusdetailil on ristmiku mõlemal küljel identsed konstruktsioonid. Need on enamasti ülitäpsed pistikud, mis on ette nähtud kasutamiseks laboris.

Koaksiaalühenduste tüübid
Kuigi RF-pistikuid on hulgaliselt, eristatakse neid mitmete põhiparameetrite järgi. Need kirjeldused hõlmavad füüsilist suurust, impedantsi, VSWR, ühenduse tüüpi ja ribalaiust või sagedusvahemikku (tabel 1).

Tabel 1: üldlevinud koaksiaalühenduse spetsifikatsioonide kokkuvõtlik tabel

Pistiku ribalaius
Koaksiaalühenduse põhispetsifikaat on ribalaius. See kirjeldab kõrgeimat sagedust, millel seda saab kasutada. Pistiku maksimaalne kasutatav sagedus on väliskesta läbimõõdu ja dielektrikuna kasutatava materjali funktsioon. Mida väiksem on korpuse läbimõõt, seda suurem on maksimaalne kasutatav sagedus. Samamoodi pakub õhu kasutamine dielektrikuna kõrgeimat sagedusjõudlust, võrreldes teiste dielektrikutega. Selle tulemusel kasutavad kõrgeima ribalaiusega pistikud dielektrikuna õhku.

Pistiku takistus
Maksimaalse energiaülekande tagamiseks ja peegeldustest tingitud energiakadu vähendamiseks peaks pistiku iseloomulik impedants vastama allikale ja koormusele. Enamik üldise raadiosagedusrakenduse ühendusi on mõeldud 50 W impedantsi esitamiseks; samas kui 75 W-pistikud on saadaval videoteemaliste rakenduste jaoks.

VSWR
Pinge seisulaine suhe (VSWR) on paaritud pistiku efektiivtakistuse mõõt. Mida suurem on VSWR, seda rohkem peegeldub pistiku võimsus takistuse erinevuse tõttu. Pange tähele, et VSWR on sageduse funktsioon ja pistiku VSWR väärtusi tuleks võrrelda ainult samal sagedusel.

Haakemehhanism
Ühendussammas loetleb kasutatud mehaanilise lukustusmehhanismi tüübi. See on äärmiselt oluline rakendustes, kus pistik peab olema vibratsiooni all. Sidumine on tavaliselt ühenduse lihtsus ja turvaline lukustamine. Eelnevalt joonisel 1 näidatud SMA-pistikute paar on keermestatud ühenduse näide. Bajoneti ja pistikühenduse näiteid on illustreeritud joonisel 2, kasutades vastavalt BNC ja SMP konnektoritüüpe.

Joonis 2: bajonett- ja klõpsühenduste näited. Ühendusmeetod on oluline rakendustes, kus eeldatakse vibratsiooni, ning on sageli kompromiss kasutusmugavuse ja turvalise lukustamise vahel. 

Pistiku suurus ja vastupidavus
Arvestades miniaturiseerimise suundumust, mängib pistiku valimisel suurt rolli suurus. Tabelis 2 on jällegi loetletud pistikute suurusklassid. Suuruse ja pistiku eluea vahel on kompromiss. Väiksematel pistikutel on tavaliselt vähem saadaval ühendamise / lahtiühendamise paaritustsükleid. Kui suurema N-pistiku vastupidavus võib olla suurem kui 500 paaritustsüklid, on mikrominiatuurse U.FL-pistiku vastupidavus piiratud 30 paaritustsüklitega. Iga pistiku eluiga erineb tootjast ja kui kasutusiga on oluline parameeter, tuleks tutvuda nende spetsifikatsioonidega.

Koaksiaalühendusi, mida kasutatakse sellistes rakendustes nagu katse- ja mõõteriistad, kus tüüpilised on paljud paaritustsüklid, kaitsevad tavaliselt ühendussäästjad. Need hõlpsasti vahetatavad adapterid seostuvad instrumendipistikutega ja pakuvad kuluvat pistikupesa mitmeks kasutamiseks.

Pistikute klass ja tööstuse spetsifikatsioonid
Pistikud liigitatakse mitme erineva klassi järgi. Tabelis 2 kuuluvad IEEE-STD-1 alla sellised täppisühendused nagu 2.92 mm kuni 287 mm ja N. Nendel pistikutel on täpsemad mõõtmete hälbed, mille dikteerivad nende laia ribalaiusega rakendused. Tavalisemad pistikud kuuluvad MIL-STD-348i või mõne Euroopa standardi alla, näiteks CECC 22220. Nende pistikute tolerantsid on vabamad, seega on võimalus kulude kokkuhoidu.

Paaritumise ühilduvus
Pistikuklassiga on seotud erinevate perekondade pistikute ühendamine. Tabelis 2 on loetletud mitmed võimalikud vahetatavad pistikute sobitused. 1.85 mm ja 2.4 mm pistikud on vahetatavad, nagu ka 2.92 mm ja 3.5 mm pistikud. 2.92 mm ja 3.5 mm isasühenduste korpused saavad sobituda SMA sisemiste pistikutega, vähendades üldist ribalaiust. Nende tolerantsiklasside erinevuste tõttu ei ole hea tava proovida paaritada SMA-isast kas 2.92 mm või 3.5 mm emase pistikuga. SMA laiemad mehaanilised tolerantsid võivad täpsuspistikute pistikupesasid kahjustada.

Pistiku võimsus
Tootjad ei hinda oma pistikute energiatarbimist, kuna see spetsifikatsioon sõltub rakendusest. See varieerub sõltuvalt sagedusest, süsteemi VSWR, temperatuurist, kõrgusest ja koormustakistustest. Üldiselt varieerub võimsuse käitlemine otseselt pistiku suuruse ja soojuse hajumise võimega. Maksimaalne energia hajumine väheneb sageduse suurenemisel.

Parima energiatarbimisvõimega pistik on N-pistik, mis on võimeline hakkama saama 300 ja 400 vattidega (W). BNC ja SMA ühendused toimiksid järjekorras. Täppisliidesed on piiratud 10 vattidega. Jällegi, kui on vaja suure võimsusega töötamist, on oluline pöörduda tootja poole, et saada täpsemad võimsuse hajumise spetsifikatsioonid.

Pistiku kasutamine
Enne pistiku kasutamist on oluline kontrollida selle kahjustusi, nagu näiteks metalliosakesed, painutatud keskjuhtmed või purustatud või deformeerunud väliskestad (joonis 3). Võimalikud kahjustused tuleb parandada või kahjustatud pistik välja vahetada. Pistikud peaksid olema puhtad, ilma mustuse ja muude saasteaineteta. Pistiku korpused peaksid paarituma sujuvalt, ilma et need kinni jääksid ega takerduks. Ärge sundige pistikut paaritama; Kui ilmneb probleem, kontrollige allikat uuesti konnektorilt.

Keermestatud pistiku ühendamisel keerake ainult välimine kest, mitte pistiku korpus ega kaabel. Pistiku kere pööramine võib keskjuhte kahjustada. Kui välimine käepide on käega kinnitatud, kasutage tootja juhendis määratletud lukustusmomendi saavutamiseks kalibreeritud pöördemomendi mutrivõtit.

Joonis 3: (vasakul) Näide SMA-pistikust, mille dielektrikule on kogunenud mustus ja metallist viilud, (paremal) sama pistik pärast puhastamist vatitupsu ja isopropüülalkoholiga. 

Pistikute hooldus
Pistikud peaksid olema puhtad. Parim viis selle tagamiseks on kasutada pistikutele kaitsekorke, kui neid ei kasutata. Kui pistik on määrdunud, tuleb see puhastada. Tahkete dielektrikutega pistikuid saab puhastada isopropüülalkoholisse kastetud ebemevaba vatitupsuga. Vältige keskjuhtme tihvtide painutamist. Hea tava on puhastada ka keermestatud pistikutega nii sise- kui ka väliskeere. Ärge kasutage tampooni õhu dielektrikut kasutavatel pistikutel, kuna lahusteid võivad kahjustada dielektrilised helmed, mis hoiavad elemente paigas. Neid saab puhastada kuiva suruõhuga.

Koaksiaalühenduste valimine
Koaksiaalühenduse valimine algab kasutatavate signaalide töötlemiseks vajaliku ribalaiusega, millele järgneb suuruse ja mehaanilise konfiguratsiooni arvestamine (pistik, pesa, jootja sisseehitatud, paneeli kinnitus jne). Näiteks kaaluge 1 GHz signaaligeneraatori väljundühendust. Kuna see on katse- ja mõõtesignaali allikas, on BNC-pistik tavaline valik. BNC ribalaius on suurem kui 1 GHz ja see on saadaval paneelile kinnitatud pesana. 

10 GHz ületava sagedussignaali konnektori valimisel kaaluge SMA-pistikut. Seda valikut võib reguleerida ribalaiuse ja kulude vaheline erinevus. 2.9 mm pistikul on SMA ribalaiusest üle kahe korra suurem, kuid ribalaiuse eelis tuleb maksta peaaegu kolm korda.

Järeldus
Selles artiklis on üle vaadatud raadiosageduslike koaksiaalühenduste valik, võttes kokku nende esmased atribuudid. See on hea lähtekoht disaineritele nende konstrueerimiseks sobiva pistiku valimisel. Nagu näidatud, on pealtnäha lihtsa RF koaksiaalühenduse valimisel oluline hoolikalt läbi vaadata tehnilised nõuded. 

Kui otsite RF L27 male koaksiaalühendust, klõpsake linki: http://fmuser.net/content/?693.html

Jäta sõnum 

Sõnumite nimekiri