如何选择射频连接器?

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在射频和微波行业中,很多类型的同轴连接器专为特定用途和应用而设计,其体积更小,且工作频率高达GHz和毫米波范围。业界普遍接受的连接器标准,此类连接器与其他射频/微波元器件具有兼容性,从而可用于与系统内同轴模块的互连,并同时保持相应传输线的同轴特性。射频连接器的种类很多,有着不同的分类,如何选择合适的射频连接器呢?

射频连接器的种类

按连接界面结构分为:

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螺纹连接文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/how-to-choose-an-rf-connector/

使用系列如SMC,SMA,TNC,N,UHF,7/16和4.1/9.5,适用于测试设备、军用和电信设备。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/how-to-choose-an-rf-connector/

卡口式

使用系列如BNC,MHV,用在连接可靠且快速插拔中,多用在测试设备和军用设备中。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/how-to-choose-an-rf-connector/

推入式

允许非常快的接合和分离,结构特点是可靠,常用于小型连接器,如MCX、SMB系列。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/how-to-choose-an-rf-connector/

推入自锁式

独特的自锁方式,非常可靠,通常在高密度小型连接器上,如1.0/2.3,1.6/5.6系列,插拔迅速且锁定可靠。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/how-to-choose-an-rf-connector/

滑入式文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/how-to-choose-an-rf-connector/

应用在不同的DIN多端型连接器中,常用于PCB上的连接。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/how-to-choose-an-rf-connector/

按尺寸大小分类:文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/how-to-choose-an-rf-connector/

标准型

UHF,N,7/16,7mm文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/how-to-choose-an-rf-connector/

小型

BNC,TNC

超小型

SMA,SMB,SMC,MCX,BMA,SAA,3.5mm

微型

SSMA,SSMB,MMCX,2.4mm,K(2.92mm),1.85mm,1mm

按频率分类:

音频(Audio):20KHz以下

视频(Vidio):30MHz~500MHz以下

射频(Radio):500MHz ~300GHz

光纤( Fribre Optic):167THz ~375THz

应用在 Radio波段的连接器称作RF连接器。

如何选择射频连接器?

按频率划分系列

按端接方式分为

连接器MIL-C-39012(GJB681)

转接器MIL-A-55339(GJB680)

微带与带状线ML-C-83517(GJB976)

 

按功能分为:

通用型(2级)

精密型(0级、1级)

专用型(耐辐照、耐高压、防水等)

多功能型(含有滤波、调相位、混频、衰减、检波、限幅等)

射频/微波同轴连接器分为若干种类。与同轴线缆一样,对于任何同轴线缆连接器而言,截止频率同样为关键特性,其表示能够保持所需的单一TEM传播模的最高频率。任何连接器的频率范围都受相应同轴系统中传播模的限制。毫米波同轴连接器是指用于18 GHz以上频率的同轴连接器。

N型、BNC和TNC连接器

50欧姆N型连接器开发于1940年代,最初用于工作频率低于5 GHz的军用系统。N型连接器采用内部垫圈,中心导体和外部导体之间设有气隙。虽然后续改进将其性能提升至18 GHz,但是即使是目前最新的设计,也会在20 GHz左右的频率下开始发生传播变化。也就是说,当在20 GHz或更高频率下使用这一类型的连接器时,将产生不可预测的后果。75欧姆N型连接器广泛用于有线电视行业。

BNC连接器用于2 GHz以内的视频和射频应用,采用开槽外导体,且公母连接器均配置塑料介质。在4 GHz以上的高频下,开槽可发出约高达10 GHz的信号。由于BNC连接器的配接几何结构与N连接器兼容,因此某些BNC连接器可与相应极性的N型连接器临时配接。

TNC连接器是BNC连接器的螺纹版本,这一版本有助于解决泄漏和稳定性问题,并允许在高达12 GHz和18 GHz的频率下使用。TNC连接器广泛用于蜂窝电话的射频/天线连接。

SMA和SMB推接式连接器

SMA(超小A型)连接器采用4.2毫米直径的外同轴导体,内充PTFE介质,依据制造商的不同,上限频率为18~26 GHz。SMA连接器的尺寸适于5/16英寸(12.7/40.6厘米)扳手,并可与3.5mm和2.92mm连接器配接。

SMB(subminiature B/超小B型)连接器为一种推接式连接器,通常用于4 GHz~12.4 GHz频率。随着人们所要求的频率越来越高,这一类类连接器存在体积过大且无法提供高频应用所需带宽的问题。

3.5mm和2.92mm连接器

采用空气介质的这两种连接器不但彼此兼容,并且还与SMA连接器兼容。

3.5mm连接器可在26 GHz以内的频率下稳定工作,而2.92mm连接器的最高工作频率达40 GHz。

2.4mm和1.85mm连接器

2.4mm和1.85mm连接器相互兼容,但其设计不与SMA、3.5mm及2.92mm连接器兼容。这是因为这两类连接器更为精密且价格更高,若与较低精度的连接器配接,可能导致无法修复的损伤。

1mm和0.8mm连接器

这两种连接器适用于毫米波分析,支持DC~110 GHz范围内的传输和可重复互连应用。

选择合适的射频连接器

如何选择合适的射频连接器,可根据实际的应用来定。如单纯从性能来选择的话,可根据电气性能指标来判断。

射频连接器的主要指标有:

阻抗

几乎所有射频连接器和电缆都是标准化的 50ohm 阻抗。唯一的例外是 75ohm的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。

VSWR(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。越低当然越好咯,成本相应的也会越高。

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。

插入损耗

损耗是所有连接器都会关注的一个指标。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。

回波损耗

在对一些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。

使用(插拔)次数

有些工程师可能并不太关注连接器的使用次数。这个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,不然很难保证这个使用次数的要求。我使用过的连接器一般都没达到过这个次数,估计能使用过100次或者200次,内部芯已经变形了,因为总有可能插歪或者用力过大而扭动。

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,选择您合适的连接器。

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