СТАТЬИ

Высокочастотные (коаксиальные) разъемы. Виды и применение.

Коаксиальные высокочастотные (ВЧ) электрические разъемы предназначены для работы на радиочастотах в мегагерцовом и гигагерцовых диапазонах. ВЧ разъемы, как правило, монтируются с использованием коаксиального кабеля, отлично сохраняя его экранирующие свойства. Высококачественные модели разъемов также сводят к минимуму изменения сопротивления в месте соединения. Механически они обеспечивают надежный способ крепления (резьба, зажим), низкоомные электрические контакты покрытые золотом, обеспечивают более 1000 подключений, сокращая при этом усилия соединения. Научно-исследовательская деятельность в области высокочастотных соединений выросла в последнее десятилетие в связи с огромным рыночным спросом на недорогие беспроводные высокоскоростные устройства передачи данных. В данной статье мы рассмотрим наиболее часто применяемые виды ВЧ разъемов, стандартного, миниатюрного и микроминиатюрного типов.

Наиболее известный и широко применяемый ВЧ разъем BNC типа, по виду соединения он так же известен как <баянетный>. Разъем BNC используется для соединения сигнала высокой частоты, аналоговых и цифровых сигналов видео, антенн радиосвязи, авиационной электроники и многих других видов электронной контрольно-измерительной аппаратуры. Он является альтернативой разъемам RCA, при использовании для композитного видео, хотя для многих устройств бытовой электроники с разъемами RCA может быть применен разъем BNC через простой адаптер. BNC разъемы, широко использовались в 10base2 Ethernet сетях, как для кабельных соединений, так и для сетевых карт.

Рис. 1. BNC вилка на кабель

BNC разъемы существуют в 50 и 75 Ом вариантах. Первоначально все они были 50 Ом и применялись с кабелями других волновых сопротивлений, небольшое несогласование на частотах ниже 10 МГц. 75 Ом типа, иногда может быть признанно незначительным. Хотя несоответствия импеданса в кабеле может привести к отражению сигналов. Как правило, они предназначены для работы на частотах до 4, 2 ГГц, соответственно.

Рис. 2. BNC розетка на блок

Разъем BNC с сопротивлением 75Ом используются в основном для видеосигналов, в то время как 50 Ом используются для передачи данных. Существовал принцип, заключающийся в том, что BNC разъемы для видео всегда были 50 Ом, вероятно, потому, что случайные 50 Ом BNC разъем нанесет ущерб 75 Ом разъемам, если они подключены по ошибке. Многие приемники УКВ используют 75 Ом антенный вход, поэтому они применяют 75 Ом BNC разъем.

Основу для развития разъемов BNC положил М. Salati, выпускник школы Мура электротехники Университета штата Пенсильвания. Он подал заявку на патент в 1945 году (предоставлен в 1951 году), работая в Хазелтин Electronics Corporation над соединениями коаксиальных кабелей, которые позволяют свести к минимуму отражение волн.

TNC (Neill-Concelman) разъем, представляет собой резьбовую версию разъема BNC. Разъем имеет 50 Ω волновое сопротивление, и прекрасно работает в диапазоне 0-11 ГГц. Он имеет лучшие характеристики, чем разъем BNC на СВЧ частотах. Изобретенный в конце 1950-х и назван в честь Пола Нила из Bell Labs и Карла Консэлмана из Amphenol, разъем TNC широко применяется в широком диапазоне радио и проводных устройствах.

Рис. 3. TNC разъем слева рядом с BNC

F разъем, применяется для самого распространенного способа подключения телевизионного кабеля. Это тип коаксиальный разъемов обычно используется для кабельного телевидения, спутникового телевидения и кабельных модемов, как правило применяется с RG-6 кабелем, или в более ранних версиях с RG-59. Он был изобретен Эриком Уинстоном в начале 1950-х, работая в Джерролд Электроник в сфере развитие кабельного телевидения. В 1970-е годы стал обычным явлением для телевизионных антенн УКВ диапазона.

Рис. 4. F разъем монтаж на кабель

F разъем недорогой, но имеет хорошее волновое сопротивление 75 Ω и работает в диапазоне до 2 ГГц. Одной из причин его низкой стоимости, является то что он использует вместо контакта центральную жилу коаксиального кабеля. Эта конструкция требует определенных свойств (монолитная жила) внутреннего проводника кабеля и обладает не устойчивостью к коррозии, необходимой для наружного применения (например, антенн). Корпус вилки разъема, как правило, гофрированная, а иногда и резьбовая. Большинство вилок разъемов имеют соответствующую соединительную резьбу. Push-на, концах F разъемов обеспечивает защиту от боковых сигналов (например, близкорасположенный телевизионный передатчик будет мешать станциям кабельного телевидения). F разъем, подходит для внутреннего антенного, кабельного и спутникового телевидения и имеет лучшие качества по сравнению с беллинг разъемом используемом в европейских устройствах.

N разъем (разъем типа N) представляет собой резьбовой ВЧ разъем используемый для соединения коаксиальных кабелей. Это был один из первых разъемов, способных передавать сигналы микроволновой частоты, и был изобретен в 1940 году Полом Нейлом, в честь которого и был назван.

Рис. 5. N разъем

Первоначально разъем был рассчитан на передачу сигналов до 1 ГГц в военных целях, но разъемы типа N сегодня свободно работают в диапазоне до 11 ГГц. Недавние усовершенствования по проекту Юлиуса Ботка ( Hewlett Packard) увеличили до 18 ГГц.

Рис. 6. N разъемы вилки, розетки

N разъем поставляется в 50 и 75 Ом вариантах. 50 Ом версия широко используется в системах сухопутной подвижной, беспроводной передачи данных, пейджинговой и сотовой системы. 75 Ом вариант используется прежде всего в инфраструктуре кабельного телевидения. Подключение этих двух различных типов разъемов друг к другу может привести к повреждениям из-за различия в диаметре центрального контакта. К сожалению, многие типа N разъемы не помечены, и это не позволяет предотвратить такую ситуацию.

50 Ом разъем N типа благоприятно помогают энтузиастам, которые создают свои собственные беспроводной локальной сети, которые работают на частоте 2,4 ГГц или 5 ГГц. 50 Ω N разъемы, также широко используется в любительских радиоустройствах, работающей в УКВ диапазонах.

Рис. 7. UNF разъем

Разъем UHF, которые также называются Amphenol коаксиальный разъем, появился со времен второй мировой войны. Изначально предназначенный для использования в качестве разъемов для РЛС оборудования, позднее он был использован для ВЧ устройств. Этот разъем был разработан на основе экранированной вилки типа <банан>.

UHF разъемы, как правило, используются в диапазонах которые сейчас известны как УКВ и КВ, а так же могут работать с ВЧ сигналом мощностью более 1 кВт. Несмотря на свое название, они редко используется для фактического частот UHF, так как они будут работать не намного выше 300 МГц.

UHF разъемы были заменены во многих устройствах разъемами, которые имеют конструктивно более равномерное сопротивление по всей длине разъема, таких как N разъем и разъем BNC, но они по-прежнему широко используется в любительском радио. UHF разъемы также использовались для ввода и выход композитного видео сигнала старого видео оборудования (видеомагнитофоны и мониторы ) начиная с конца 1970-х и более ранних

Рис. 8. SMA разъем

SMA (миниатюрный вариант) разъемы коаксиальные ВЧ, разработанные в 1960-х годах в качестве минимального разъемного соединителя для коаксиального кабеля с механизмом крепления типа винт. Разъем имеет 50 Ω сопротивление. Он имеет превосходные электрические характеристики до18 ГГц.

Разъем SMA содержит контакт 0.250x36 размеров. Вилка имеет 0,312 дюймовую (7.925mm) шестигранную гайку.

В обычных SMA, термины "вилка" и "розетка" относятся исключительно к внутренней или контактной части разъема. Разъем SMA использует политетрафторэтиленовый диэлектрик, который проходит по соединяемой плоскости. Разъем SMA не является хорошим выбором для метрологического оборудования.

SMA разъемы рассчитаны на 500 циклов соединения, однако для достижения этого необходимо выбрать правильный крутящий момент при соединении разъемов.

Разъем SMA, как правило, рассчитаны на режим работы по постоянному току до 18 ГГц, хотя некоторые версии рассчитаны на 26,5 ГГц.

Рис. 9. MCX

MCX (микро коаксиальный) разъемы ВЧ, разработанный в 1980-х. Они имеют такой же внутренний контакт и изолятор, что и разъем SMB, но 30% меньше. MCX стандартизирована в Европе CECC 22220.

Они используются как правило с сопротивлением 50 Ω Имеют широкополосный диапазон по постоянному току до 6 ГГц.

MCX и меньший вариант MMCX разъем, часто используются для подключения внешних антенн для GPS приемников.

Рис. 10. MMCX

MMCX (микроминиатюрные коаксиальные) разъемы коаксиальные ВЧ, разработанные в 1990-х. Они похожи на MCX, но меньше. MMCX разъемы соответствуют европейскому стандарту CECC 22 000.

MMCX это микроминиатюрный разъем с замком-механизмом, позволяющим вращения на 360 градусов и обычно имеет 50 Ω сопротивление. Он имеет диапазон до 6 ГГц.

Они наиболее часто используются в Wi-Fi PCMCIA карты в качестве разъема антенны или разъема для подключения внешних GPS антенн на небольших устройствах, таких как КПК или GPS приемников.