如何正确选择常见的1.85mm微波连接器
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如何正确选择常见的1.85mm微波连接器
2019-12-10
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如何正确选择常见的1.85mm微波连接器


在许多射频和微波应用中,选择合适的连接器至关重要。正确的选择、使用和维护可以延长连接器的使用寿命并优化系统性能。对于微波领域的初学者来说,他们经常会遇到各种微波连接器选择问题。


人们经常会问:


标准SMA可以与标准2.92连接吗?

这种连接器有什么特殊之处?

答:今天我们来聊聊常见的高频微波连接器。在这里,我们将找到您想要的答案。


为什么会有不同的连接器?

答:射频和微波领域会用到很多同轴连接器。每种连接器都有其特定的用途和应用。关键点之一是确保最佳性能和最大程度的重复连接。


首先介绍几种常见的微波连接器。


N型射频固定衰减器

N型射频固定衰减器是19世纪40年代为海军系统设计的(以海军命名),工作频率范围为5GHz。到了20世纪60年代,其性能得到提升,工作频率可达12GHz,之后又发展到18GHz。

1.85mm Microwave connectors

                    公头和公头 N 型射频固定衰减器                               用于面板的公母 N 型射频固定衰减器


BNC连接器

BNC连接器最初是为军事应用而设计的(也称为海军卡口连接器)。它采用卡口连接方式,连接快速可靠。工作频率可达4GHz,广泛应用于无线电设备、电子仪器、网络系统互连和军事领域。

Male and male BNC connectors

公对公 BNC 连接器


TNC连接器

TNC连接器是一种螺纹式BNC连接器。由于它能有效解决BNC连接器的信号泄漏和连接稳定性问题,其工作频率可达12GHz,因此广泛应用于手机微波/天线的连接。

Male and male TNC connectors for panels

用于面板的公对公TNC连接器


SMA微波连接器

SMA微波连接器于19世纪60年代开发,由Bendix公司和Omni Spectrum公司设计。其设计目的是为了连接半刚性电缆和设备,实现低频连接。标准SMA连接器的设计工作频率为12.4GHz,性能更优的SMA连接器可用于18GHz甚至24GHz。一些厂商生产的特制高品质SMA连接器甚至可以达到26.5GHz。SMA连接器已成为射频和微波领域最常用的连接器之一。然而,由于其结构设计的限制,其使用寿命仅为几百次,因此更适合不频繁连接的场合。

Male and male SMA Microwave Connectors

用于面板的公对公SMA微波连接器和公对母SMA微波连接器


SMB连接器

次最小 B 型连接器是一种卡口式连接器,工作频率为 4GHz。

Female and male SMB connectors

母头和公头 SMB 连接器


GPO(SMP)连接器

GPO 连接器的工作带宽为 40GHz,根据不同的止动结构,其插拔寿命从 100 次到 1000 次不等。

Female GPO connector

母头 GPO 连接器


GPPO(SSMP)连接器

Gppo 连接器只有 GPO 连接器的 1/3,其工作带宽为 65GHz。

Female Gppo connector

母头 GPPO 连接器


我们来谈谈精密SMA连接器的兼容性。

为了降低反射系数并提高连接性能,人们开发了多种“精密SMA连接器”。目前,有两种基本结构(非真正的SMA连接器),一种是3.5mm(Wilton WSMA),另一种是2.92mm(Wilton K)。


您有什么问题吗?

当 SMA 和 3.5mm 时2.92毫米连接器它们之间有关联,可能会出现问题?具体是什么问题?


当公头 SMA 连接器插入 3.5mm 或 2.92mm 母头连接器时,可能会损坏母头连接器。


事实上,只要操作规范,3.5mm和2.92mm连接器的精度就能保证连接器的安全。然而,SMA公头连接器的精度相对较差,尤其是在连接时如果SMA公头连接器没有正确对准或拉直,或者SMA公头连接器的针脚过长,都会严重损坏3.5mm或2.92mm母头连接器。这一点需要特别注意。


特别提醒:

使用SMA公头连接器电缆时,尤其是半刚性电缆,如果连接器附近发生弯曲,会导致SMA公头连接器内针脚长度发生变化。即使使用“连接保护器”(即适配器),也会挤压连接器内的针脚,从而损坏与该电缆连接器连接的3.5mm或2.92mm母头连接器。


图例如下:

弯腰前:

Before bending


弯曲后:导体从中心突出

After bending: conductor protruding in the center


因此,当使用 SMA 公头连接器与“精密 SMA 母头连接器(3.5mm 或 2.92mm)”互连时,必须确保 SMA 公头连接器制造商的专业性,并确保公头连接器以正向和直线方向连接。


3.5毫米连接器

3.5mm连接器最初由美国惠普公司(HP,现为安捷伦科技)开发。其尺寸和规格与SMA连接器相同。不同之处在于,3.5mm连接器采用空气介质,工作频率为34GHz。其物理接口比SMA连接器更坚固耐用,可承受数千次重复连接。之所以称为3.5mm连接器,是因为其外导体的内径为3.5mm。

                            Male and male 3.5mm connectors                                    Male and male 3.5mm connectors

公对公 3.5mm 连接器


“K”和2.92毫米微波连接器

K型连接器由威尔顿公司(现为安立公司)于1983年研发设计。它也被称为K型连接器(K波段,其工作频率覆盖微波频段)。由于其外导体的内径为2.92mm,因此也被称为2.92mm微波连接器。K型连接器可与SMA、3.5mm以及其他2.92mm连接器(例如HP 2.92mm)连接,工作频率范围为40GHz和46GHz。一些厂商也将这种连接器称为2.9型或SMK型连接器。

                     2.92mm male and male connectors                               2.92mm male and male connectors

2.92mm 公头和公头连接器


约2.4毫米和1.85毫米微波连接器结构

2.4mm 和 1.85mm 的结构尺寸设计超出了 SMA 接口的工作频率限制,因此与 SMA 接口设备不兼容。这类连接器与 SMA 系列连接器最明显的区别在于中心导体和外部导体之间的间隙更小。然而,2.92mm 和 2.4mm 的连接器如果不放在一起比较,很难区分。但由于这两种连接器的机械结构不兼容(螺纹尺寸和间距不同),可以使用标准的 SMA 母头或公头连接器与未知连接器进行互连,以确定该未知连接器是 SMA 兼容连接器还是 2.4/1.85mm 连接器。

Male 2.92mm connector

2.92mm公头连接器(左)

2.4mm公头连接器(右)


2.4毫米连接器

2.4mm连接器由惠普(HP)、安费诺(Amphenol)和M/ACOM公司于19世纪80年代开发设计,用于50GHz应用(由于其工作频段覆盖微波Q波段,因此也称为Q连接器)。2.4mm连接器通过增加外壁厚度和加强插槽,克服了SMA和2.92mm连接器的易损性。由于其外导体的内径为2.4mm,因此被称为2.4mm连接器。根据不同的应用场景,2.4mm连接器可分为三个质量等级:通用级(价格低、重复性差、寿命有限,用于元件和电缆)、仪器级(重复性好、寿命长,用于测量)和测量级(高性能、重复性高,适用于校准)。

                          Male and male 2.4mm connectors                                Male and male 2.4mm connectors

公对公 2.4mm 连接器


由于2.4mm连接器与SMA、3.5mm和2.92mm连接器的机械结构不兼容,因此需要使用专用转接器才能连接。例如:

        2.4mm Male to 3.5mm Female               2.4mm Male to 2.92mm Female

2.4mm 公头转 3.5mm 母头 2.4mm 公头转 2.92mm 母头

2.4mm Male to 2.92mm Female

2.4mm 公头转 2.92mm 母头


1.85毫米连接器

1.85mm连接器由惠普公司于19世纪80年代开发设计,工作频率最高可达65GHz。1988年,惠普公司发布了该连接器的标准,以促进此类连接器的标准化。该连接器外导体的内径为1.85mm,可与2.4mm连接器直接机械连接,但不能与SMA系列连接器连接。

Female and male 1.86mm connector

1.86mm 母头和公头连接器


精密微波连接器

V 精密微波连接器是 Wilton / Anritsu 公司于 1989 年设计开发的另一种连接器。它采用 HP 的 1.85mm 结构标准,可以直接与 2.4mm 连接器连接。



约1.0毫米连接器结构

现代毫米波行业的工程技术发展以及对测试仪器的需求,使得测试带宽扩展到了W波段(70-110GHz),并且无需切换到波导结构。1.0mm连接器结构的出现正是为了满足这一需求。其外导体的内径非常小,仅为1.0mm。



1.0mm 连接器

1.0mm连接器诞生于19世纪80年代末,由惠普(安捷伦)公司开发设计,工作带宽高达110GHz。实验室技术人员和工程师已开始将1.0mm连接器应用于毫米波分析。此类连接器也常用于半导体探针平台,以评估毫米波射频单片微波集成电路(MMIC)。使用1.0mm同轴连接器可将多步骤的基于波导的测试简化为一步完成。如上所述,由于其外导体尺寸为1.0mm,因此被称为1.0mm连接器。

Agilent (HP) 1.0mm male connector

安捷伦(惠普)1.0mm 公头连接器


W 连接器

W 型连接器由 Wilton / Anritsu 公司于 1996 年开发设计,工作带宽高达 110GHz。其特性和应用与 HP 的 1.0mm 连接器相同。

                                1.85mm female to 1.0mm male                                    1.85mm female to 1.0mm male

1.85mm 母头转 1.0mm 公头 1.85mm 母头转 1.0mm 公头

                                1.0mm Female to 1.85mm Male                                 1.0mm Female to 1.85mm Male

1.0mm 母头转 1.85mm 公头 1.0mm 母头转 1.85mm 公头


1mm 连接器的机械结构与 2.4mm/1.85mm 连接器不兼容,因此需要适配器进行适配,如下图所示。



尽管大多数连接器都与外导体的内径有关,但我们可以通过结构来识别它们。



公连接器的示意图

Schematic diagram of nbsp;Male connector

母连接器的示意图

Schematic diagram of Female connector


关节的大小:

A:外导体的内径(该参数、中心导体的直径和绝缘层的介电常数决定了该接头的最大截止工作频率;许多接头的名称都源于这个内径指标,例如 3.5mm、2.92mm、1.85mm 等)。


B:中心导体的外径(接头的阻抗可以通过结合外导体的内径来确定)


C:中心导体间隙:确认中心导体间隙在指标范围内非常重要,否则可能会对设备或装置的连接器造成机械损坏。


接下来,我们将分析名称的来源,以及从三个常见连接器标头的结构来看,它们之间可以相互联系的原因。

3.50mm connector

3.50mm 连接器

2.92mm connector

2.92毫米连接器

2.40mm connector

2.40mm 连接器


参考以上图例,总结如下:

1. 对于 SMA、3.50mm、2.92mm 和 K 型连接器,中心导体的内径相同,均为 0.92mm,可以相互连接。

2. 对于 2.40mm、1.85mm 和 V 型连接器,中心导体的内径相同,均为 0.51mm,可以相互连接。

3. 由于 1.0mm 公头连接器和 W 型连接器内部导体尺寸设计不同,1.0mm 公头连接器不能与 W 型公头连接器互连,而 1.0mm 公头连接器可以与 W 型母头连接器互连。

4. 1.0mm 母头连接器不能与 W 型公头连接器互连。


最高工作频率和不同类型连接器的互操作性:

Highest working frequency and interoperability of different types of connectors


HP 1.0mm 母头连接器的内导体孔径设计尺寸为 0.27mm ± 0.013mm,而 Wilton W 型公头连接器的内导体外径为 0.29mm ± 0.013mm 或 0.32mm ± 0.013mm(低损耗电缆)。两者设计尺寸不同。当使用 1.0mm 母头连接器与 W 型公头连接器连接时,1.0mm 母头连接器会被损坏。因此,1.0mm 母头连接器无法与 W 型公头连接器连接。


综上所述,连接器注意事项总结如下:

1. 许多同轴连接器在设计时都考虑了机械接口的精度和牢固性,但在使用过程中仍需经常清洁。同时,拧紧螺母时施加的扭矩也应适当,以确保正极触点的肩部与负极触点的指状部分之间的最小距离。只有这样才能保证良好的信号连接特性。

2. 当使用 SMA 公连接器与母连接器的精密 SMA 公连接器(3.5mm 或 2.92mm)互连时,必须保证 SMA 公连接器制造商的专业性,并且公连接器必须以正向和直线方向连接。

3. 使用 SMA 电缆,特别是半刚性电缆时,请勿在接头附近弯曲,以免电缆中心发生长度变化,损坏与其连接的母连接器。

4. 1.0mm 母头连接器不能与 W 型公头连接器互连。




最高工作频率和不同类型连接器的互操作性



尖端:

定期检查和清洁连接器也非常重要!

检查和清洁程序:

1. 使用 20 倍显微镜检查微波炉连接器;

2. 如果需要清洁,请确保所有设备和操作人员都已接地;

3. 请避免使用有机械损坏的连接器(连接面有划痕、中心导体异常或弯曲);

4. 请使用棉签和无水酒精进行清洁。清洁中心导体时,用力过猛或将酒精注入绝缘层都会造成损坏;

5. 必须用压缩空气吹净所有酒精和灰尘颗粒,并垂直喷洒,以防止残留物留在接缝处。

Unclean connector Connector after cleaning

清洁后的连接器不干净

(外导体污染)(外导体清洁)


常问问题

1. SMA 与 2.92 毫米兼容吗?

SMA 在机械上与 2.92 毫米连接器兼容,但电气性能可能会下降。

2. SMA 连接器的尺寸是多少毫米?

SMA插头直径7.9mm,内螺纹区域直径6.34mm。

3. SMA 与 2.4 毫米相同吗?

SMA 与 2.4 毫米激光器在尺寸、频率范围和电气性能方面有所不同。

4. SMA 连接器和 2.4 毫米连接器有什么区别?

SMA 最高频率可达 18GHz,2.4mm 最高频率可达 50GHz,2.4mm 具有更好的电气性能。

5. SMA 和 2.9 毫米有什么区别?

通常说是 2.92 毫米,SMA 低频,2.92 毫米最高可达 46 GHz,性能更好。

6. 哪些连接器与 SMA 兼容?

3.5 毫米、2.92 毫米连接器与 SMA 连接器有一定的兼容性。

7. 2.92 毫米的频率范围是多少?

2.92 毫米连接器的频率范围通常为直流至 46 GHz。




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