Bagaimana Memilih, Menggunakan, dan Mempertahankan Konektor Coaxial untuk Aplikasi RF?

Frekuensi radio (RF) sirkuit berkembang biak dalam komunikasi kabel dan nirkabel, termasuk Wi-Fi dan berbagai teknologi nirkabel yang digunakan untuk Internet of Things (IoT). Sinyal-sinyal frekuensi tinggi ini perlu didistribusikan antara sistem, komponen sirkuit, dan sub-rakitan dengan radiasi yang hilang atau palsu.

Sementara ini secara tradisional peran kabel koaksial RF dan konektor, perancang di bawah waktu, biaya, dan tekanan keandalan harus memastikan mereka dengan cepat memilih konektor RF yang optimal dan menerapkannya dengan benar untuk kinerja maksimum dan umur panjang.

Artikel ini akan melihat konektor RF dari perspektif parameter penting seperti ukuran, rentang frekuensi, kerugian, dan daya tahan untuk membantu desainer mencocokkan konektornya dengan aplikasi RF mereka. Ini juga akan menyajikan solusi yang sesuai dengan informasi yang berguna tentang bagaimana menerapkan dan memelihara mereka.

Konektor koaksial RF
Konektor dan kabel koaksial RF menyediakan tautan RF kunci dalam komunikasi, penyiaran, dan nirkabel, serta pengujian dan penggunaan pengukuran. Mereka menyediakan jalur kerugian rendah antara sistem RF, komponen, sub-rakitan, dan perangkat yang menggunakan kabel koaksial atau garis strip. Struktur koaksial dasar terdiri dari konduktor sentral yang dikelilingi oleh lapisan dielektrik pengatur konsentris. Ini, pada gilirannya, tertutup oleh shell konduktif silinder. Dimensi elemen kabel dikontrol secara tepat untuk memberikan dimensi konduktor konstan dan jarak, yang diperlukan agar berfungsi secara efisien sebagai saluran transmisi. 

Konektor RF menyediakan sambungan untuk menghubungkan kabel koaksial dan jalur transmisi jalur garis ke komponen atau sub-rakitan lainnya. Mereka memperpanjang struktur koaksial menambahkan interlocking konduktor bersama dengan mekanisme penguncian, semua tetap menjaga impedansi listrik konstan. Sepasang pasangan dari elemen-elemen konektor tipe A (SMA) yang mengandung pasangan dari Amphenol RF ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1: Pasangan konektor SMA adalah contoh konektor koaksial dan gambar menunjukkan konduktor dalam kawin, lapisan dielektrik, dan pengunci konduktor luar.

Gambar tangan kiri adalah laki-laki atau steker setengah. Gambar tangan kanan menunjukkan pasangan female, jack, atau stopkontak dari pasangan konektor. Secara umum, steker akan memiliki pusat konduktor yang menonjol dan benang pengunci internal pada konduktor luar. Wadah memiliki konduktor dalam yang tersembunyi dan benang pengunci eksternal. Perlu dicatat bahwa beberapa jenis konektor 'reverse-polaritas' akan memiliki penguncian benang terbalik, dengan benang eksternal pada komponen laki-laki dan ulir internal pada komponen perempuan. Mekanisme penguncian lainnya mungkin termasuk kunci twist, koneksi bayonet, atau snap-lock ring.

Sebagian besar konektor coaxial, seperti pasangan konektor SMA ini adalah 'sexed', memiliki struktur yang berbeda pada setiap setengahnya. Ada beberapa konektor yang memiliki struktur identik di setiap sisi persimpangan. Ini kebanyakan adalah konektor presisi tinggi yang ditujukan untuk aplikasi laboratorium.

Jenis konektor koaksial
Meskipun ada banyak konektor RF, mereka dibedakan oleh sejumlah parameter kunci. Spesifikasi ini termasuk ukuran fisik, impedansi, VSWR, jenis kopling, dan rentang frekuensi atau bandwidth (Tabel 1).

Tabel 1: Tabel ringkasan spesifikasi konektor koaksial yang umum digunakan

Bandwidth konektor
Spesifikasi kunci untuk konektor koaksial adalah bandwidthnya. Ini menggambarkan frekuensi tertinggi yang dapat digunakan. Frekuensi yang dapat digunakan konektor maksimum adalah fungsi dari diameter kulit terluar dan material yang digunakan sebagai dielektrik. Semakin kecil diameter shell, semakin tinggi frekuensi maksimum yang dapat digunakan. Demikian pula, menggunakan udara sebagai dielektrik menawarkan kinerja frekuensi tertinggi relatif terhadap dielektrik lain. Akibatnya, konektor bandwidth tertinggi menggunakan udara sebagai dielektrik.

Impedansi konektor
Untuk memastikan transfer daya maksimum dan mengurangi hilangnya daya karena pantulan, impedansi karakteristik konektor harus sesuai dengan sumber dan beban. Sebagian besar konektor untuk aplikasi RF umum dirancang untuk menyajikan impedansi 50 W; sementara konektor 75 W tersedia untuk aplikasi yang berhubungan dengan video.

VSWR
Tegangan gelombang berdiri (VSWR) adalah ukuran dari impedansi efektif dari konektor yang dikawinkan. Semakin tinggi VSWR, semakin besar kekuatan tercermin dari konektor karena ketidakcocokan impedansi. Perhatikan bahwa VSWR adalah fungsi frekuensi, dan nilai konektor VSWR hanya boleh dibandingkan pada frekuensi yang sama.

Mekanisme kopling
Kolom kopling mencantumkan jenis mekanisme penguncian mekanis yang digunakan. Ini sangat penting dalam aplikasi di mana konektor harus terkena getaran. Coupling biasanya merupakan tradeoff antara kemudahan koneksi dan penguncian yang aman. Pasangan konektor SMA yang ditunjukkan sebelumnya pada Gambar 1 adalah contoh kopling berulir. Contoh bayonet dan snap-on coupling diilustrasikan pada Gambar 2, menggunakan tipe konektor BNC dan SMP, masing-masing.

Gambar 2: Contoh-contoh bayonet dan snap-on coupling. Metode kopling penting dalam aplikasi di mana getaran diharapkan dan sering merupakan pertukaran antara kemudahan penggunaan dan penguncian yang aman. 

Ukuran dan daya tahan konektor
Mengingat kecenderungan menuju miniaturisasi, ukuran memainkan peran utama dalam memilih konektor. Tabel 2, sekali lagi, menunjukkan kelas ukuran konektor yang terdaftar. Ada trade-off antara ukuran dan konektor seumur hidup. Konektor yang lebih kecil cenderung memiliki siklus perkawinan menghubungkan / putuskan yang lebih sedikit. Dimana konektor N yang lebih besar mungkin memiliki daya tahan lebih besar dari siklus kawin 500, mikro miniatur U.FL daya tahan konektor terbatas pada siklus kawin 30. Masa pakai setiap konektor bervariasi dengan pabrikan, dan spesifikasinya harus dikonsultasikan jika umur merupakan parameter penting.

Konektor coaxial yang digunakan dalam aplikasi seperti instrumen uji dan pengukuran, di mana banyak siklus kawin umumnya, umumnya dilindungi oleh penggunaan 'penghemat konektor.' Ini mudah diganti adapter mate dengan konektor instrumen dan menyajikan tubuh konektor dibuang untuk beberapa penggunaan.

Kelas konektor dan spesifikasi industri
Konektor dikategorikan oleh beberapa kelas yang berbeda. Pada Tabel 2, konektor presisi seperti mm 1 melalui konektor 2.92 mm dan N berada di bawah IEEE-STD-287. Konektor ini memiliki toleransi dimensi yang lebih tepat didikte oleh aplikasi lebar pita mereka. Konektor yang lebih umum berada di bawah MIL-STD-348 atau di bawah salah satu standar Eropa, seperti CECC 22220. Toleransi pada konektor ini lebih longgar sehingga ada peluang untuk menghemat biaya.

Kompatibilitas perkawinan
Terkait dengan kelas konektor adalah kemampuan untuk menghubungkan konektor dari berbagai keluarga. Tabel 2 mencantumkan sejumlah perkaitan konektor yang dapat dipertukarkan. Konektor mm 1.85 dan 2.4 mm dapat dipertukarkan, seperti juga konektor mm 2.92 dan 3.5 mm. The 2.92 mm dan 3.5 mm tubuh konektor laki-laki dapat kawin dengan konektor perempuan SMA dengan pengurangan dalam bandwidth keseluruhan. Karena perbedaan dalam kelas toleransi mereka, itu bukan praktik yang baik untuk mencoba kawin dengan laki-laki SMA dengan baik mm 2.92 atau 3.5 mm konektor perempuan. Toleransi mekanik yang lebih luas dari SMA dapat merusak pin stop kontak konektor presisi.

Peringkat daya konektor
Produsen tidak menilai daya disipasi konektornya karena spesifikasi sangat bergantung pada aplikasi. Ini bervariasi sesuai dengan frekuensi, sistem VSWR, suhu, ketinggian, dan impedansi beban. Secara umum, penanganan daya bervariasi secara langsung dengan ukuran konektor dan kemampuan disipasi panas. Disipasi daya maksimum menurun dengan meningkatnya frekuensi.

Konektor dengan kemampuan penanganan daya terbaik adalah konektor N, yang mampu menangani 300 dan 400 watt (W). Konektor BNC dan SMA akan mengikuti secara berurutan. Konektor presisi terbatas pada 10 Watts. Sekali lagi, jika operasi daya tinggi diperlukan, penting untuk menghubungi pabrikan untuk spesifikasi disipasi daya yang lebih tepat.

Penggunaan konektor
Sebelum menggunakan konektor, penting untuk memeriksanya untuk kerusakan seperti partikel logam, konduktor tengah bengkok, atau kulit luar yang dihancurkan atau cacat (Gambar 3). Kerusakan apa pun harus diperbaiki, atau konektor yang rusak harus diganti. Konektor harus bersih tanpa akumulasi kotoran atau kontaminan lainnya. Tubuh konektor harus berpasangan dengan lancar tanpa menempel atau macet. Jangan paksa konektor kawin; jika masalah terjadi, periksa kembali konektor untuk menentukan sumbernya.

Saat kawin dengan konektor berulir, putar hanya kulit luar dan bukan tubuh atau kabel konektor. Memutar bodi konektor dapat merusak konduktor tengah. Setelah ferrule luar dikencangkan dengan tangan, gunakan kunci torsi yang dikalibrasi untuk mencapai torsi pengunci yang ditentukan sesuai instruksi pabrik.

Gambar 3: (kiri) Contoh dari konektor SMA dengan kotoran dan logam yang terakumulasi pada dielektrik, (kanan) konektor yang sama setelah dibersihkan dengan kapas dan isopropil alkohol. 

Pemeliharaan konektor
Konektor harus tetap bersih. Cara terbaik untuk memastikan ini adalah menggunakan tutup pelindung pada konektor saat tidak digunakan. Jika konektor terkontaminasi oleh kotoran maka harus dibersihkan. Konektor dengan dielektrik yang solid dapat dibersihkan dengan cotton swab bebas serat yang dicelupkan ke dalam isopropil alkohol. Berhati-hatilah agar tidak melenturkan pin pusat konduktor. Ini adalah praktik yang baik untuk juga membersihkan benang, baik internal maupun eksternal pada konektor berulir. Jangan gunakan penyeka pada konektor yang menggunakan dielektrik udara, karena manik-manik dielektrik yang menahan unsur-unsur di tempatnya dapat dirusak oleh pelarut. Mereka dapat dibersihkan menggunakan udara kompresi kering.

Memilih konektor coaxial
Memilih konektor koaksial dimulai dengan bandwidth yang diperlukan untuk menangani sinyal yang digunakan, diikuti oleh pertimbangan ukuran dan konfigurasi mekanis (plug, stop kontak, solder di, panel mount, dll.). Sebagai contoh, perhatikan konektor output untuk generator sinyal 1 GHz. Karena ini adalah sumber sinyal pengujian dan pengukuran, konektor BNC adalah pilihan umum. Bandwidth dari BNC lebih besar dari 1 GHz dan tersedia sebagai panel mount receptacle. 

Ketika memilih konektor untuk sinyal frekuensi melebihi 10 GHz, pertimbangkan konektor SMA. Pilihan ini mungkin diatur oleh tradeoff antara bandwidth dan biaya. Konektor 2.9 mm memiliki bandwidth dua kali lebih besar dari SMA, tetapi keunggulan bandwidth itu hampir mencapai tiga kali lipat biaya.

Kesimpulan
Artikel ini telah mengulas berbagai konektor koaksial RF yang meringkas atribut utama mereka. Ini merupakan titik awal yang baik bagi para desainer dalam memilih konektor yang cocok untuk desain mereka. Seperti yang ditunjukkan, tinjauan yang teliti terhadap persyaratan teknik penting ketika memilih konektor koaksial RF yang sederhana. 

Jika Anda mencari RF L27 Male coaxial connector, silakan klik tautannya: http://fmuser.net/content/?693.html

Tinggalkan pesan 

Daftar pesan