Kuinka valita, käyttää ja ylläpitää koaksiaaliliittimet RF-sovelluksiin?

Radiotaajuuspiirit ovat lisääntymässä sekä langallisessa että langattomassa viestinnässä, mukaan lukien Wi-Fi ja erilaiset langattomat teknologiat, joita käytetään esineiden Internetiin (IoT). Nämä suurtaajuussignaalit on jaettava järjestelmien, piirikomponenttien ja alikokoonpanojen välillä vähimmäisvaimennuksella tai laittomalla säteilyllä.

Vaikka tämä on perinteisesti RF-koaksiaalikaapeleiden ja -liittimien rooli, suunnittelijat aikojen, kustannusten ja luotettavuuspaineen on varmistettava, että ne nopeasti valitsevat optimaalisen RF-liittimen ja käyttävät sitä oikein maksimaalisen suorituskyvyn ja pitkän käyttöiän ajan.

Tässä artikkelissa tarkastellaan RF-liittimiä kriittisten parametrien, kuten koon, taajuusalueen, häviön ja kestävyyden näkökulmasta, auttaakseen suunnittelijoita vastaamaan liittimiään RF-sovellukseensa. Se tarjoaa myös sopivia ratkaisuja, joissa on hyödyllisiä tietoja niiden soveltamisesta ja ylläpidosta.

RF-koaksiaaliliittimet
RF-koaksiaaliliittimet ja -kaapelit tarjoavat keskeisiä RF-yhteyksiä viestinnässä, lähetyksessä ja langattomissa sekä testaus- ja mittaustarkoituksissa. Ne tarjoavat matalan häviön polkuja RF-järjestelmien, komponenttien, osakokoonpanojen ja koaksiaalikaapelia tai nauhaliitäntöjä hyödyntävien laitteiden välillä. Koaksiaalisen peruskokoonpanon muodostaa keskusjohto, jota ympäröi samankeskinen eristävä dielektrinen kerros. Tämä puolestaan ​​on suljettu lieriömäisellä johtavalla kuorella. Kaapelielementtien mitat ohjataan tarkasti jatkuvan johdinmittauksen ja välimatkan aikaansaamiseksi, jota tarvitaan, jotta se toimisi tehokkaasti siirtolinjana. 

RF-liittimet tarjoavat liitoskappaleita koaksiaalikaapeleiden ja nauhatuotteiden siirtolinjojen liittämiseksi muihin komponentteihin tai osakokoonpanoihin. Ne laajentavat koaksiaalisen rakenteen lisäämällä lukitusjohdot lukitusmekanismin kanssa, samalla kun ylläpidetään jatkuvasti sähköistä impedanssia. Kuvassa 1 on esitetty Amphenol RF: n subminiature type A (SMA) -liitäntäelementtien pariusparia.

Kuva 1: SMA-liitinpari on esimerkki koaksiaaliliittimestä ja kuva esittää liitäntäjohtimen, dielektrisen kerroksen ja ulomman johtimen lukituksen.

Vasemmanpuoleinen kuva on uros- tai pistokepuoli. Oikeanpuoleinen kuva kuvaa liittimen parin naaras-, liittimiä tai liittimen puolta. Yleensä pistokkeella on ulompi johdin ja sisäiset lukituskierteet ulompiin johtimiin. Astiaan on upotettu sisäjohdin ja ulkoiset lukituskierteet. On huomattava, että jotkut "käänteispolarisuus" -liittetyypit ovat lukittuneet kierteet päinvastaiseksi, ulkokierteillä urospuolisella komponentilla ja sisäkomponenteilla naaraspuolisella komponentilla. Muut lukitusmekanismit saattavat sisältää kiertymän lukituksen, bajonettiliitännän tai lukkorenkaan renkaita.

Useimmat koaksiaaliliittimet, kuten tämä SMA-liitinpari, ovat "sexed", joilla on eri rakenteet joka puolelta. Joissakin liittimissä on samanlaiset rakenteet risteyksen kummallakin puolella. Nämä ovat enimmäkseen laboratoriokäyttöön tarkoitettuja korkean tarkkuuden liittimiä.

Koaksiaaliliittimet
Vaikka on olemassa lukemattomia RF-liittimiä, ne erottuvat useilla keskeisillä parametreilla. Nämä ominaisuudet sisältävät fyysisen koon, impedanssin, VSWR: n, kytkentätyypin ja kaistanleveyden tai taajuusalueen (taulukko 1).

Taulukko 1: yleisesti käytettyjen koaksiaaliliittimien tekniset tiedot

Liittimen kaistanleveys
Koaksiaaliliittimen avaintekijä on sen kaistanleveys. Tämä kuvaa korkeinta taajuutta, jolla sitä voidaan käyttää. Liittimen suurin käytettävissä oleva taajuus on ulomman kuoren halkaisijan ja dielektrisen materiaalin käyttämisen funktio. Mitä pienempi kuoren halkaisija, sitä korkeampi maksimikäyttötaajuus. Vastaavasti ilman käyttäminen dielektrisenä tuotteena tarjoaa korkeimman taajuusominaisuuden verrattuna muihin dielektrikoihin. Tämän seurauksena korkeimmat kaistanleveysliittimet käyttävät ilmaa dielektrisenä.

Liittimen impedanssi
Maksimaalisen tehonsiirron varmistamiseksi ja heijastusten aiheuttaman tehohäviön vähentämiseksi liittimen ominaisimpedanssi vastaa lähdettä ja kuormitusta. Useimmat yleisten RF-sovellusten liittimet on suunniteltu esittelemään 50 W -impedanssi; kun taas 75 W -liittimet ovat käytettävissä videoihin liittyvissä sovelluksissa.

VSWR
Jännite seisova aalto -suhde (VSWR) on mitattu liittimen tehokas impedanssi. Mitä korkeampi VSWR, sitä enemmän liitännästä heijastuu impedanssimuutosten vuoksi. Huomaa, että VSWR on taajuuden funktio ja liitinten VSWR-arvoja on verrattava vain samaan taajuuteen.

Kytkentämekanismi
Kytkentäkolvassa luetellaan käytettävän mekaanisen lukitusmekanismin tyyppi. Tämä on erittäin tärkeää sovelluksissa, joissa liitin on altis värähtelylle. Kytkentä on yleensä kompromissi liitoksen helppouden ja turvallisen lukituksen välillä. Kuvassa 1 esitetyn SMA-liitinpari on esimerkki kierteitetystä kytkennästä. Esimerkkejä bajonetista ja pikaliittimestä on kuvattu kuviossa 2, vastaavasti BNC- ja SMP-liittimellä.

Kuva 2: Esimerkkejä pikaliittimistä ja pikaliittimistä. Kytkentämenetelmä on tärkeä sovelluksissa, joissa tärinää odotetaan ja se on usein kompromissi käytön helppouden ja turvallisen lukituksen välillä. 

Liittimen koko ja kestävyys
Koska miniatyrisoinnilla on suuntaus, koko vaikuttaa tärkeästi liittimen valintaan. Taulukko 2 taas näyttää listattujen liittimien koonluokat. On olemassa kompromissi koon ja liittimen käyttöiän välillä. Pienemmissä liittimissä on tapana olla vähemmän saatavilla olevia kytkentä- / irrotuskytkentäjaksoja. Jos suurempi N-liitin voi olla kestävämpi kuin 500-yhteensopivuuskierrokset, mikro-miniatyyri U.FL-liitin kestävyys rajoittuu 30-parittelukierteisiin. Jokainen liittimen käyttöikä vaihtelee valmistajan mukaan, ja niiden eritelmiä on kuultava, jos käyttöikä on tärkeä parametri.

Koaksiaaliliittimet, joita käytetään sovelluksissa, kuten testeissä ja mittauslaitteissa, joissa on monia yhteensopivuuskierroksia, ovat yleensä suojattuja liittimien säästäjien avulla. Nämä helposti vaihdetut sovittimet yhdistyvät instrumenttiliittimiin ja esittelevät kulutettavan liitinrungon useisiin käyttötarkoituksiin.

Liitäntäluokka ja teollisuuden vaatimukset
Liittimet luokitellaan useilla eri luokilla. Taulukossa 2, tarkkuusliittimet, kuten 1 mm-2.92 mm ja N-liittimet, kuuluvat IEEE-STD-287: n alle. Näillä liittimillä on tarkemmat mittatoleranssit, joita sanelee laaja kaistanleveyssovellus. Yleisimmät liittimet kuuluvat MIL-STD-348in tai jonkin eurooppalaisen standardin, kuten CECC 22220in, alle. Toleranssit näissä liittimissä ovat löyhempiä, joten on mahdollista säästää kustannuksista.

Soveltuvuuden yhteensovittaminen
Liitinluokkaan liittyy kyky yhdistää eri perheiden liittimiä. Taulukossa 2 luetellaan joukko mahdollisia vaihdettavia liitinpareja. 1.85 mm ja 2.4 mm liittimet ovat vaihdettavissa, samoin kuin 2.92 mm- ja 3.5 mm -liittimet. 2.92 mm- ja 3.5-mm-urosliittimet voivat liittää SMA-naarasliittimiin, jolloin koko kaistanleveys pienenee. Toleranssiluokan eron vuoksi ei ole hyvää käytäntöä yrittää liittää SMA-uros joko 2.92 mm: n tai 3.5 mm: n naarasliittimen kanssa. SMA: n laajemmat mekaaniset toleranssit voivat vahingoittaa tarkkuusliittimien liittimiä.

Liitäntäteho
Valmistajat eivät arvostele liittimiensa tehohäviötä, koska eritelmä on erittäin sovellus riippuvainen. Se vaihtelee taajuuden, VSWR-järjestelmän, lämpötilan, korkeuden ja kuormituksen impedanssien mukaan. Yleensä tehonkäsittely vaihtelee suoraan liittimen koon ja lämmönhukkaominaisuuden mukaan. Suurin tehohäviö vähenee taajuuden kasvaessa.

Parhaan virranhallintakyvyn omaava liitin on N-liitin, joka pystyy käsittelemään 300- ja 400-wattia (W). BNC- ja SMA-liittimet toimisivat kunnolla. Tarkkuusliittimet rajoitetaan 10-arvoihin Watts. Jälleen, jos tarvitaan suurtehoa, on tärkeää ottaa yhteyttä valmistajalle tarkempien tehohäviöiden eritelmien osalta.

Liittimen käyttö
Ennen liittimen käyttämistä on tärkeää tarkastaa vaurioita, kuten metallihiukkasia, taivutettuja keskikaapeleita tai murskattuja tai epämuotoisia ulkokuoria (kuva 3). Kaikki vauriot on korjattava tai heikentynyt liitin tulee vaihtaa. Liittimien on oltava puhtaita ilman kertynyttä likaa tai muita epäpuhtauksia. Liitinrungot tulisi tarttua tasaisesti ilman tarttumista tai tukkeutumista. Älä pakota liitinosaa; Jos ongelma ilmenee, tarkista lähde uudelleen liittimen avulla.

Kierrä liittimen liitintä kääntämällä vain ulkokuori eikä liittimen runko tai kaapeli. Liitinrenkaan pyöriminen voi vahingoittaa keskikaapeleita. Kun ulompi holkki on käsin kiristetty, käytä kalibroitua vääntömomenttiavainta valmistajan ohjeiden mukaisen määrätyn lukitusmomentin saavuttamiseksi.

Kuva 3: (vasen) Esimerkki SMA-liittimestä, jossa lika ja metalli-arkkeja kertyy dielektriselle (oikealle) samalle liittimelle sen jälkeen, kun ne on puhdistettu puuvillasta ja isopropyylialkoholista. 

Liittimen huolto
Liittimet on pidettävä puhtaina. Paras tapa varmistaa tämä on käyttää suojakorkkeja liittimiin, kun niitä ei käytetä. Jos liitin on likaantunut, se on puhdistettava. Kiinteät dielektriset liittimet voidaan puhdistaa isopropyylialkoholilla kastetulla nukkaamattomalla puuvillalla. Ole varovainen, jotta vältät taivutuskeskipistoketjut. On hyvä käytäntö myös puhdistaa langat, sekä sisäiset että ulkoiset kierteillä varustetut liittimet. Älä käytä pyyhkeitä liittimiin, jotka käyttävät ilmaneristeitä, koska liuottimet voivat vaurioittaa elementtejä pitkin olevat dielektriset helmet. Ne voidaan puhdistaa kuivalla paineilmalla.

Koaksiaaliliittimien valinta
Koaksiaaliliittimen valitseminen alkaa kaistanleveydellä, jota tarvitaan käytettävien signaalien käsittelemiseen, mitä seuraa koon ja mekaanisen kokoonpanon näkökohdat (pistoke, pistoke, juotos, paneelin kiinnitys jne.). Tarkastele esimerkiksi 1 GHz-signaaligeneraattorin lähtöliitintä. Koska tämä on testi- ja mittaussignaalilähde, BNC-liitin on yleinen valinta. BNC: n kaistanleveys on suurempi kuin 1 GHz ja se on saatavana paneeliasennuksena. 

Jos valitset liitännän yli 10 GHz: n taajuussignaalille, harkitse SMA-liitintä. Tämä valinta saattaa johtua kaistanleveyden ja kustannusten välisestä kompromissista. 2.9 mm -liittimellä on suurempi kuin kaksi kertaa SMA: n kaistanleveys, mutta kaistanleveyden etuna on lähes kolminkertainen kustannus.

Yhteenveto
Tässä artikkelissa on tarkasteltu RF-koaksiaaliliittimien valikoimaa, jossa esitetään yhteenveto niiden ensisijaisista ominaisuuksista. Se on hyvä aloituskohde suunnittelijoille sopivan liittimen valintaan. Kuten on osoitettu, teknisten vaatimusten huolellinen tarkastelu on tärkeää näennäisen yksinkertaisen RF-koaksiaaliliittimen valinnassa. 

Jos etsit RF L27 urospuolista koaksiaaliliitintä, napsauta linkkiä: http://fmuser.net/content/?693.html

Jätä viesti 

viestiluettelo