کانکتور های کواکسیال

رابط کواکسیال یک هادی داخلی دارد که توسط یک روکش رسانای متحدالمرکز پوشانده شده است و هادی و سپر توسط یک ماده عایق از هم جدا شده اند.

از این رو اصطلاح "هم محور" یا "هم محور" اتصال دهنده. (همه کانکتورهای RF [فرکانس رادیویی] کوآکس نیستند، اما همه کانکتورهای کواکسی RF هستند.)

آنها می توانند برای کابل یا کاربردهای برد به برد یا کابل به برد باشند. کانکتورهای کواکسیال سیگنال‌های آنالوگ را ارسال می‌کنند در حالی که تلفات سیگنال RF را به حداقل می‌رسانند و از DC به فرکانس‌های مگاهرتز بالا کار می‌کنند. کانکتورهای کواکسیال کابل با کابل های کواکسیال خاص برای استفاده از امپدانس و محافظ معمول استفاده می شوند. کانکتورهای کواکسیال در صدها نسخه موجود هستند. از آنجایی که آنها در خط هستند، کانکتورها و آداپتورهای تک مدار برای اتصال بین سری های مختلف در دسترس هستند.

چگونه کار می کنند:
به عنوان یک انتقال از برنامه های رادیویی، اکثر کانکتورهای کواکسیال با کابل دارای یک مرکز پین/نری هستند و به آنها دوشاخه می گویند، در حالی که پریزهای جفت دارای کنتاکت مادگی/سوکت هستند و جک نامیده می شوند.

یک کانکتور کواکسیال، در ساده‌ترین نسخه خود، از یک پین سیگنال تشکیل شده است که توسط یک ماده عایق دی الکتریک احاطه شده است، که سپس در یک محافظ فلزی، معمولاً بدنه بیرونی کانکتور، محصور می‌شود. پین سیگنال مرکزی معمولاً یک کنتاکت مسی با روکش طلا و بریلیوم است که با یک تماس ماده با فلز پایه و آبکاری مشابه جفت می شود. این دو کنتاکت سپس به هادی مرکزی یک کابل کواکسیال لحیم یا فشرده می شوند. پین های مرکزی توسط یک دی الکتریک عایق که معمولا تفلون است احاطه شده اند، اگرچه می توان مواد دیگری را برای ارائه عملکرد مطلوب انتخاب کرد. جزء نهایی محافظ کابل یا محفظه کانکتور است. این به گونه ای طراحی شده است که با لحیم کاری، چین خوردگی یا بستن به محافظ کابل کواکسی ختم می شود.

استانداردها:
کمیته استانداردهای نظامی و صنعتی مشترک برای تعریف اتصالات کواکسیال RF تشکیل شد. در حال حاضر MIL-PRF-39012 و MIL-STD-348 مشخصات اولیه اکثر کانکتورهای کواکسیال هستند. علاوه بر این، MIL-DTL-17 استاندارد حاکم برای کابل های کواکسیال MIL-Spec است. معادل IEC و سایر استانداردهای بین المللی وجود دارد. کانکتورهای کواکسیال دقیق برای کاربردهای آزمایش و کالیبراسیون حیاتی طبق استاندارد IEEE 287 هستند.

انواع کانکتور کواکسیال محبوب:
سری های N-TYPE، C، BNC، TNC و سایر سری های هم محور استاندارد شده اند. SMA محبوب با نام BRM (برای مینیاتور تحقیقاتی Bendix) در سال 1958 شروع شد و به دنبال آن SSMA، SMB، SMC و دیگران قرار گرفتند. کانکتور نوع N-TYPE، با یک مهره اتصال رزوه ای با رزوه 24 دور در هر اینچ UNEF 5/8 اینچی، نیاز به یک اتصال دهنده بادوام، مقاوم در برابر آب و هوا، توان بالاتر و فرکانس بالاتر را برآورده می کند. نوع N برای کار توسط یکی از اعضای کمیته استاندارد، پل نیل از آزمایشگاه های بل (نیویورک) نامگذاری شد. در اصل برای DC تا 1 گیگاهرتز، نسخه های امروزی تا 11 و 18 گیگاهرتز در دسترس هستند.

نیل و کارل کانسلمن از آمفنول به طور مشترک کانکتور BNC اتصال سریع (کوپلینگ سرنیزه) را برای پاسخگویی به تقاضای کانکتورهای کوچکتر برای کار با کابل های کواکسیال کوچکتر جدید توسعه دادند. "N" و "C" از حروف اول آنها آمده است، و "B" یا برای "baby"، به دلیل اندازه کوچکتر بود.

پس از CATV F محبوب ترین کانکتور کواکسیال از نظر فروش دلاری SMA است. SMA ها کانکتورهای کوپلینگ رزوه ای هستند که در بسیاری از نسخه ها در سراسر جهان موجود هستند، از جمله انواع گزینه های پایان، سطوح مختلف آب بندی محیطی، و طیف وسیعی از عملکرد الکتریکی. SMA کوچکتر از نوع N است و یک بشکه رزوه ای با قطر 0.250 اینچ (36 رشته در هر اینچ) دارد.

SMAهای با کارایی بالاتر معمولاً از دیسک‌های تداخل داخلی برای ایمن کردن قطعات در موقعیت خود استفاده می‌کنند و پایانه‌های قابل تعویض در میدان دارند. نسخه کمی کوچکتر به نام SMC در دسترس است، در حالی که یک نسخه کوپلینگ سرنیزه توسط برخی از تامین کنندگان به نام SMB برای DC تا 6 گیگاهرتز ارائه می شود. رابط SMB برای استفاده در کانکتورهای خودرو به نام FAKRA مورد استفاده قرار گرفت و یک mini-FAKRA کوچکتر وجود دارد که تا 17 گیگاهرتز کار می کند.

چرا امپدانس 50 اهم؟
امپدانس های کابل کواکسیال در کاربردهای توان بالا، ولتاژ بالا و تضعیف پایین در آزمایشگاه AT&T Bell در سال 1929 مورد مطالعه قرار گرفت. بهترین امپدانس در محدوده 52 و 64 اهم است، در حالی که حداکثر توان کنترلی 30 اهم است. حداقل تضعیف با امپدانس 77 اهم بود. میانگین حسابی بین 30 اهم و 77 اهم 53.5 اهم است و 50 اهم به عنوان مصالحه بین قابلیت هندلینگ نیرو و تضعیف انتخاب شد. امروزه اکثریت قریب به اتفاق کابل‌ها و کانکتورهای کواکسی 50 اهم در سراسر جهان هستند.

چرا امپدانس 75 اهم؟
امپدانس تقریبی مورد نیاز برای تطبیق با فضای آزاد آنتن ادیپل 73 اهم است که منجر به کواکس 75 اهم به عنوان یک استاندارد برای کاربردهای انتقال RF می شود که در آن تضعیف مهم است. امپدانس 75 اهم عمدتاً برای برنامه های صوتی و تصویری استفاده می شود.

اتصالات K (کانکتورهای موج میلی متری)
اکثر کانکتورها برای فرکانس های بالای 30 گیگاهرتز را می توان به صورت بصری شناسایی کرد، زیرا از هوا برای دی الکتریک (عایق) استفاده می کنند. یک سری محبوب کانکتورهای هم محور 2.92 میلی متری هستند که برای K-Band "K" نیز نامیده می شود ("K Connectors" توسط Anritsu علامت تجاری دارد). آنها با SMA جفت می شوند، اما برای استفاده تا 40 یا 44 گیگاهرتز طراحی شده اند. یک همپوشانی عملکردی با SMA وجود دارد، زیرا بسیاری از برنامه‌های کاربردی بالای 20 گیگاهرتز (مانند باند 5G [n258] برای 24.25-27.5 گیگاهرتز، یا سیستم‌های توزیع چند نقطه‌ای محلی 26 گیگاهرتز [LMDS])، می‌توانند توسط SMAهای «بهتر» ارائه شوند. با این حال، از آنجایی که اکثر SMA ها برای فرکانس پایین، 6 گیگاهرتز و پایین تر استفاده می شوند، بسیاری از طراحان از SMA های سطح بالا آگاه نیستند و ممکن است ناآگاهانه کانکتورهای 2.92 میلی متری را انتخاب کنند که چندین برابر هزینه SMA است. برای کاربردهای فرکانس بالاتر قابل اجرا، کانکتورهای 2.92 با در دسترس بودن چند منبع از جمله توزیع محبوب شده اند.

کانکتورهای کواکسیال دی الکتریک هوا "دقت" نامیده می شوند زیرا عملکرد فرکانس بالاتر مستلزم تحمل های ساخت سخت تر و آزمایش بهتر است. کانکتورهای کواکسیال با فرکانس بالاتر مبتنی بر متریک هستند. آنها با قطر داخلی مسیر کواکسیال خارجی (مسکن) شناسایی می شوند.

با کوچکتر شدن قطر کانکتورها، اگر تولید به درستی انجام شود، کانکتورهای حاصل می توانند قبل از تغییر در فرکانس های بالاتر کار کنند. همانطور که کانکتورها کوچکتر می شوند، در معرض افزایش هزینه های ساخت و خاتمه، به علاوه آسیب ناشی از جابجایی و جفت گیری نامناسب هستند. کاربرد موفقیت آمیز شامل معاوضه است.

در یک تغییر در موضوع قانون مور، می توان گفت که کاهش اندازه یک اتصال کواکسیال هر دو سال یکبار اتفاق می افتد. آیا به محدودیت های کانکتور کواکسیال رسیده ایم؟ آیا می‌توانیم هر چیزی کوچکتر از کانکتور 1 میلی‌متری بسازیم، مدیریت کنیم یا پایان دهیم؟ بله! جدیدترین کانکتورهای کواکسیال در تولید شامل 0.8 میلی متر و 0.6 میلی متر است. 0.4 میلی متر برای استفاده/تولید توسط Anritsu در دست بحث است.

استاندارد: کانکتورهای استاندارد N-TYPE و BNC در بالا مورد بحث قرار گرفته اند. 7-16 DIN یک کانکتور با توان بالا و پایین است که به طور گسترده در سیستم های آنتن و ایستگاه های پایه استفاده می شود و عملکرد بهتری را در رابطه با تداخل و رد مدولاسیون ارائه می دهد. کانکتورهای TNC، که گاهی اوقات به عنوان Threaded BNC شناخته می شوند، با رابط تعریف شده در MIL-STD-348، دارای امپدانس 50 اهم در برخی از مدل ها با فرکانس 11-12 گیگاهرتز هستند.

مینیاتور: کانکتورهای SMA (Subminiature Type A) در سیستم‌های مایکروویو، آنتن‌های رادیویی دستی و تلفن همراه و اخیراً در سیستم‌های آنتن Wi-Fi استفاده می‌شوند. SMB (Subminiature Type B) کوچکتر از SMA است و دارای یک کوپلینگ فشاری (snap-on) است و در نسخه های 50 اهم یا 75 اهم موجود است. FAKRA یک کانکتور SMB اصلاح شده با محفظه و قفل پلاستیکی کلیددار و رنگی است که در صنعت خودرو استفاده می شود. SMC (Subminiature Type C) از رابط threaded استفاده می کند و در 50 اهم و 75 اهم موجود است.

اتصالات میکرومینیاتوری : MCX مشابه SMB با اتصال/قطع سریع است، اما از نظر اندازه کوچکتر و وزن سبک تر با برنامه های کاربردی در مخابرات است.

کانکتورهای موج میلی متری: SMP (GPO) یک کانکتور فشاری و Blind-mate است که محدوده فرکانسی بالاتری نسبت به BMA Blind-mate (تا 40 گیگاهرتز) دارد و می تواند تا 0.010 اینچ ناهماهنگی شعاعی و محوری را با VSWR جزئی تحمل کند. تغییر؛ SSMP (GPPO) یک نسخه کوچکتر و سبک تر از SMP (GPO) با فرکانس تا 65 گیگاهرتز است. کانکتورهای 2.92 میلی متری می توانند با SMA فرکانس پایین تر جفت شوند و دارای قابلیت فرکانس 40 گیگاهرتز هستند. 2.4 میلی متر شبیه SMA است اما دارای رابط کوچکتر و ناهموار است. 1.85 میلی متر با 2.4 میلی متر قابل اتصال است.

اتصال دهنده‌های موج میلی‌متری SMP (GPO) یک کانکتور فشاری و کور کور است که محدوده فرکانسی بیشتری نسبت به BMA (محدوده توسعه‌یافته تا 40 گیگاهرتز) دارد و می‌تواند تا 0.01 اینچ ناهماهنگی شعاعی و محوری را با تغییر جزئی VSWR تحمل کند. SSMP (GPPO) یک نسخه کوچکتر و سبکتر از SMP (GPO) با قابلیت فرکانس تا 65 گیگاهرتز است. یک نسخه حتی کوچکتر به نام SMP3 (یا SMPS) اغلب برای 70 گیگاهرتز استفاده می شود، اگرچه با قطع فرکانس بالای 90 گیگاهرتز طراحی شده است. 2.92 میلی متر با کانکتورهای SMA سازگار است و دارای قابلیت فرکانس 40 گیگاهرتز است. 2.4 میلی متر (50 گیگاهرتز) شبیه SMA به نظر می رسد، اما دارای رابط کوچکتر و ناهموار، با قابلیت فرکانس 50 گیگاهرتز است. 1.85 میلی‌متر (برای 65 گیگاهرتز) با 2.4 میلی‌متر با فرکانس 65 گیگاهرتز قابل تداخل است.