射頻同軸轉接頭基礎知識從結構、匹配、連接全面介紹

2017-05-03 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網

作為一個射頻工程師,測試人員,在日常的工作過程中,接觸最多的除了測試儀表,校準件,連接線纜之外,就是各種不同設備之間的轉接頭了。我們在維修的過程中,發(fā)現(xiàn)有比較多的儀器的損壞,或者是測試指標不穩(wěn)定,是由于轉接頭的損壞造成的,而且有些接頭的連接固定的方式不對,每次修好的儀器,過去后客戶又按照他們原來的方式去擰緊了。特別是在一些生產型的企業(yè),由于操作人員流動性比較大,很多員工對于各種轉接頭都不一定認識,也不明白轉接頭為什么會損壞?；谏鲜龅脑?結合自己這些年的維修,我對一些常見的轉接頭做了一個介紹,主要從下面6個方面來展開。

1、轉接頭類型和結構
2、轉接頭等級
3、轉接頭之間的匹配
4、轉接頭的損壞
5、檢查轉接頭
6、轉接頭的連接

東西都是很基礎的,但是千里之穴潰于蟻堤,如果我們都注意這些細節(jié)了,那我們的儀表就少了一個損壞的原因,我們的測試結果也會更加的穩(wěn)定、可信。

一、轉接頭類型和結構

同軸轉接頭用于傳輸射頻信號,其傳輸頻率范圍很寬,可達50GHZ或者更高,主要用于雷達、通信、數據傳輸以及航空航天設備。同軸轉接頭的基本結構包括:中心導體,介電材料(或稱為絕緣體),外導體(該部分起著如同軸電纜外屏蔽層一樣的作用)。同軸轉接頭主要分為 SMA, SMB,N型,3.5MM,2.4MM, 1.85MM ,1.0MM,APC-7MM 等

同軸轉接頭的通用常識

	Male 公頭 : 公接頭,螺紋在內,里面是針
	Female 母頭 :母接頭,螺紋在外,里面是洞
	公頭的中心導體被加工成有個肩部的,連接的部分有個錐形的頭,這樣方便連接。
	母頭的中心導體有兩種類型:無槽型和開槽型。

描述一個轉接頭的基本要術 :

1:接頭類型 --- 比如 SMA ,3.5MM , N 型
2:特性阻抗 --- 連接器的阻抗一般就分為 50歐姆和 75歐姆3:接觸方式 --- 公頭 ,母頭

在提轉接頭需求的時候,只要滿足這三個基本要求,大家就明白您需要的是什么東西了:

比如需要一個N型轉3.5MM的轉接頭,這樣描述:需要一個 50歐姆阻抗的, 一端是 N型公頭,一端是3.5MM 母頭的轉接頭。那就沒有問題了。

二、轉接頭等級

通常每種類型的轉接頭都有三個等級的產品,在兼顧成本和性能的情況下,為每一種提供合適的轉接頭。有些特殊的轉接頭(連接器)可能沒有全部三個等級的產品。

計量級

· 校準用標準件
· 最高性能的無槽連接設計
· 最小的公差
· 空氣介質
· 長壽命
· 高生產成本

在所有連接器的等級中,計量級的連接器的性能最好,同時他的成本也是最高的。一般在用作校準標準件,性能驗證標準件和一些需要精密連接的應用場合。這個等級的連接器的尺寸最精確,公差最小,可以經受住多次的反復連接,所以也是所有等級中使用壽命最長的。

計量級的轉接頭在材料和尺寸上指標是最接近的。為了提供最高等級的性能和可追溯性,計量級的轉接頭使用了空氣介質接口和無槽型的母頭連接。

雖然計量級的轉接頭的重復性很好,在多次使用后還能提供很好的準確度,但是這并不是說計量級的轉接頭很結實,使用的時候不需要很小心。相反的,由于這種等級的轉接頭在生產過程中使用的工具和制程是最高精度的,用比他低等級的轉接頭和計量級的轉接頭匹配,灰塵和其他一些小的碎屑,都會使得一次高精度的測量無效,同時有可能損壞計量級的轉接頭。

注意: 不要使用你的計量標準件的轉接頭(計量級)到生產級的轉接頭上。

儀器級

· 使用在儀器的輸出輸入接口和一些經濟型的校準件上
· 較好的性能
· 較小的公差
· 支持非傳導介質接口
· 長使用壽命

儀器級的接頭一般被認為是“中間等級”的接頭。這個等級的接頭主要用在儀器的里面的連接線和儀器的接頭上,一些經濟型的校準件上也會使用這個等級的轉接頭。它能提供比較好的測試性能和比較小的公差。和計量級的轉接頭相比較,因為有的儀器級的轉接頭可能使用了非傳導介質的接口,有可能不能和計量級的接頭完美匹配。

注意: 雖然學術上叫儀器級, 但是一些儀器上的測試連接頭采用了非常精密的接頭(非常接近計量級),因此在使用過程中盡量在儀器的測試端口上加上適當的轉接頭。

生產級

· 用在產品上
· 低性能
· 公差大
· 支持非傳導介質接口
· 有限的連接次數
· 成本低

這是最低等級的連接器,一般都用在測試產品上面,由于他的公差比較大,這個等級的連接器的性能也是所有的等級里面最差的。每次在使用這個等級的連接器連接到儀器上的時候,您需要仔細的檢查一下連接器。不要使用生產級的連接器連接你的計量級的連接器。生產級的連接器的成本比較低,使用壽命比較短。如果被測件的接頭等級比較低,在連接儀器的使用,請使用適當的轉接頭保護一下儀器的接頭。

三、轉接頭之間的匹配

轉接頭外導體的尺寸的不同,預防不互相兼容的接頭的混用。表格中背景顏色一樣的接頭的外導體尺寸是一樣的,所以可以安全的匹配使用。

但是在日常使用過程中,磨損,缺乏清潔,錯誤的連接方法,不好的保存方式都會對轉接頭造成損壞。使用一個損壞的,或者有缺陷的轉接頭,會造成與它相匹配的那個接頭的損壞,所以在使用轉接頭之前,請先清潔和檢測一下所有的接頭。

此外,并不是所有的轉接頭都有三個等級,不同的轉接頭在匹配使用的時候,生產級的有可能會對計量級的轉接頭造成傷害,參照轉接頭的等級使用適當的轉接頭來過度。

下表中的前面5個接頭都是使用了空氣介質,接頭的命名也是由空氣介質的直徑來決定的。連同后面的注釋,我們可以很方便的識別這些轉接頭。

轉接頭類型	頻率范圍	兼容匹配接頭	注釋
	To 110GHz	1.0mm	接頭比下列所有接頭都小,無法匹配使用
	To 70GHz	2.4mm
	To 50GHz	1.85mm
	To 40GHz	3.5mm和SMA
	To 34GHz	2.92mm和SMA
	To 24GHz	2.92mm和3.5mm	使用了特氟龍介質

APC-7MM接頭不是典型的毫米波接頭,因為他的最大頻率只能到18G。但是APC-7MM接頭非常的耐用,具有極好的駐波比。他沒有等級之分,也沒有公頭母頭的區(qū)別。他的外觀都是一樣的,所以在使用APC-7MM接頭的時候,需要注意一些事項。

1:在連接之前,旋轉接頭的滾花螺母,使接頭的螺紋是如下狀態(tài):
a. 左邊接頭的螺紋在里面
b. 右邊接頭的螺紋凸出
2. 將左邊的接頭插入后邊的接頭。
3. 旋轉左邊接頭的滾花螺母,直到無法旋轉。
a. 不要旋轉右邊接頭的螺紋
b. 不要旋轉接頭的本體,直到用12IN-LB的力矩扳手固定后
c.連接完畢后,右邊接頭的滾花螺母應該是可以轉動的。