تبلیغات
برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات. - راهنمای کاربردی کابلها و کانکتورهای کواکسیال RF

برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

Application Guide to RF Coaxial Connectors and Cables

انواع متفاوتی از کانکتورها و کابلهای کواکسیال برای استفاده در طیف RF و مایکروویو در دسترس هستند.  از آنجا که اغلب توجهی به این اجزای ضروری نمی شود, یک قدم اشتباه در این مرحله می تواند نتایج نامطلوبی در کارایی سیستم داشته باشد.

 

محتویات

1- مقدمه
2-
کانکتورهای RF کواکسیال
3- در کنار یکدیگر آوردن
4- نتیجه گیری
5- منبع

مقدمه


 با توجه به اینکه سیستم های RF از اجزای مختلفی نظیر ژنراتورهای RF, آمپلی فایرها, تضعیف کننده ها, اندازه گیرهای توان, کوپلرها,  آنتنها و غیره تشکیل می شوند,  غیر معمول نیست که توجه زیادی به این اجزای گران داده می شود در صورتیکه اجزایی نظیر کانکتورها و کابلها اغلب پس از اتمام کار مورد توجه قرار می گیرند.محتویات

کانکتورهای کواکسیال RF


کانکتورهای RF کواکسیال, لینکهای RF بسیار مهمی را در مخابرات, پخش سراسری, تست سازگاری مغناطیسی EMC, کاربردهای تجاری, و نظامی و نیز تست ها  و اندازه گیریهای میدانی فراهم می کنند. با  آنکه سریهای زیادی از کانکتورهای RF در دسترس هستند, تنها با پارامترهای کلیدی کمی مشخص می شوند. مشهودترین مشخصه ی یک کانکتور, اندازه ی فیزیکی آن است. سایر ملاحضات قابلیت های توان قابل تحمل و  بازه ی فرکانسی هستند.  برای اطمینان از انتقال توان ماکزیمم, باید امپدانس مشخصه ی کانکتور با منبع و بار منطبق باشد.  تمام این مشخصه ها می بایست در کنار پایداری و هزینه ی کانکتور و با کاربرد ویژه ی مشخص لحاظ شوند. این یادداشت کاربردی, بینش و راهنمایی را در انتخاب متناسب ترین کانکتور در کاربرد خاص شما فراهم می کند.

اجاز دهید در ابتدا مروری بر رایج ترین کانکتورهای موجود در کاربردهای RF داشته باشیم. این کانکتورهای سنتی و موجود در همه جا, در هر دو پیکربندی نر و ماده, استاندارد و دقت های متفاوت, فرکانس بالا و در بعضی موارد, نسخه های توان بالا در دسترس هستند.محتویات

BNC BNC

BNC Connector

کانکتور BNC شاید یکی از پر استفاده ترین کانکتورها در تست ها و اندازه گیریهای میدانی است. این کانکتور توسط آزمایشگاههای Bell در اوایل دهه ی 1950 توسعه یافت و بطور معمول بیشتر در اسیلوسکوپ ها, گیرنده ها, آنالایزرها و تجهیزات تست مشابه در آزمایشگاهها یافت می شود. معمولاً برای اتصالات ما بین تجهیزات تست RF توان پایین نظیر ژنزاتورهای سیگنال و صوت, اسیلوسکوپ ها, و آمپلی فایرها استفاده می شود. BNC ارزان از یک بست نگهدارنده پیچی بهره می برد تا عمل جفت شده و جداشدن را سریعتر انجام داده و از قطع تصادفی جلوگیری بعمل آورد. کانکتور BNC بسته به کاربرد معمولاً امپدانس مشخصه ی 50 یا 75 اهم دارد.  کانکتورهای BNC بطور کلی در طبقه بندی کاربردهای DC تا 4GHz قرار دارند. بهرحال بندرت برای بالاتر از 500MHz استفاده می شوند. از آنجا که قابلیت حمل توان 80 تا 100 وات را دارند, معمولاً توان نامی ماکزیمم ندارند اما ولتاژی در حدود  500 ولت را حمل می کنند.محتویات

BNC TNC

TNC Connector 

کانکتور TNC صرفاً نسخه ی کشیده ی کانکتور BNC است. این کانکتور, اتصال امن تری را بوجود می آورد و در نتیجه مسائل لرزشی در کانکتور BNC را کاهش می دهد. در فرکانسهای بالاتری کار می کند و نمونه های توان بالای کانکتور TNC موجود هستند.محتویات

BNC SMA

SMA Connector 

نام این کانکتور مخفف عبارت Sub-miniature Type A است که در دهه ی 1960 توسعه یافت و جایگاه آن در کاربردهای توان پایین و فرکانس بالا به اثبات رسیده است. این کانکتور بیشتر گرایش به استفاده در کابلهای کواکسیال نیمه سخت نوع 141 داشت که در آنها هادی مرکزی نقش پین مرکزی را دارد. استفاده ی آن اخیراً به کابلهای انعطاف پذیر با اتصال در پین های مرکزی نیز گسترش یافته است. این کانکتور شامل یک حلقه ی کنتاکت داخلی و یک مهره ی نگه دارنده ی شش گوش از سمت خار حلقوی است. از آچار خاصی برای ایجاد پیچش صحیح استفاده می شود  که معمولاً 5lb-inch است. نمونه های متفاوتی از این کانکتور در دسترس هستند نظیر فرکانس بالا, قفل خودکار, و دقیق.  معمولاً  SMA بعنوان اتصالات مابین بردهای RF, فیلترهای مایکروویو, و تضعیف کننده ها در فرکانسهای تا 18GHz استفاده می شود. نسخه های دقیق, محدودیت فرکانس بالا را تا 26.5GHz ارتقاء می دهند.  با اینکه SMA با کانکتورهای 2.92mm, 3.5mm, APC-3.5 و نوع K جفت خواهد شد, ولی پیشنهاد نمی شود زیرا تفاوت دیمانسیونی کوچک می تواند منجر به خراب شدن کانکتور شود.محتویات

BNC 3.5mm

3.5mm Connector3.5mm Connector

3.5mm یک کانکتور  دقیق است است که اولین بار (Hewlett Packard(now Agilent Technologies آن را توسعه داد. از نظر طراحی شبیه SMA است, ولی از عایق هوا برای کارایی بالاتر بهره می برد. این کانکتور تا 34GHz بخوبی عمل می کند, ولی معمولاً تا 26.5GHz استفاده می شود. یک کانکتور 3.5mm می تواند سطح توان قابل مقایسه با رقیب SMA خود را تحمل نماید. از آنجا که 3.5mm یک کانکتور دقیق است, از طراحی های مشابه خود گرانتر است و بنابراین در کیت های کالیبره سازی و کاربردهای اندازه گیری دقیق یافت می شود که در اکثر کاربردهای تست و تولید رایج هستند.محتویات

BNC 2.4mm

2.4mm Connector2.4mm Connector

در اواسط دهه ی 1980 توسط(Hewlett Packard(now Agilent Technologies توسعه یافت. این کانکتور 50GHz یک هادی خارجی 4.7mm آرایش داده شده حول هادی مرکزی 2.4mm را بکار می گیرد. 2.4mm در سه دسته موجود است؛ کاربردهای عمومی, دستگاهها و ابزار دقیق. از آنجا که این کانکتورها بطور مستقیم با کانکتورهای خانواده ی SMA سازگار نیستند, آداپتورهای دقیقی برای جفت شدن کانکتور 2.4mm به یک SMA نیاز است.محتویات

BNC 2.92mm/K type

2.92mm/K type Connector2.92mm/K type Connector

این کانکتور توسط (Wiltron(now Anritsu Corporation توسعه یافت. کارایی آن قابل مقایسه با 2.4mm است, گرچه فرکانس ماکزیمم آن محدود به 40GHz است. مدل K Type از قابلیت این کانکتور مشتق می شود تا تمام فرکانسهای باند K را پوشش دهد.محتویات

BNC N type

N Type Connector

این کانکتور رایج ترین کانکتور مورد استفاده ی RF در جهان امروز است. این کانکتور با کارایی بالا  در آزمایشگاه Bell در دهه ی 1940 با یک واسط کوپلینگ کشیده و واشر داخلی برای نگهداری عناصر توسعه یافت. کانکتور N, نیرومند و نسبتاً ارزان است و نسخه ی استاندارد آن قابلیت عملکرد مود آزاد تا 11GHz دارد. نسخه ی دقیق,  فرکانس بالاتر را تا 18GHz بالا می برد. بطور معمول در وسایلی همچون آمپلی فایرها, کوپلرهای جهتی, اندازه گیرهای توان, و تضعیف کننده های کواکسیال, این کانکتور کشیده و بادوام یک اتصال بسیار امن را فراهم می کند. هر دو نسخه ی 50 و 75 اهم در دسترس هستند؛ 75 اهم معمولاً در صنایع CATV استفاده می شود.محتویات

BNC C type

C Type Connector

کانکتور C توسط Amphenol طراحی گردید تا کاربردهای توان بالا را تحمل نماید و عملیات جفت و آزاد شدن را سریع انجام دهد. این کانکتور از بست نگهدارنده پیچی دو قسمتی شبیه طراحی BNC بهره می برد. محبوبیت کانکتور C طی گذشت سالها کم شد ولی هنوز هم از بیشتر سازندگان قابل دسترس است. در بسیاری از موارد 7.16DIN بدلیل شیاهت در قابلیت فرکانس و توان جایگزین کانکتور C می گردد. نمونه های 75 اهمی و SC نیز وجود دارند, که نسخه ی SC اتصال امن تری را بوجود می آورد.محتویات

BNC 7.16DIN

7-16DIN Connector

این یک کانکتور نسبتاً جدید در مقایسه با کانکتور قبلی در آمریکا است. 7.16DIN توسط Deutsches Institut fur Normung توسعه داده شده است که DIN از همین جا آمده است. بخش عددی اسمش اشاره به اندازه ی هادیهای درونی  و بیرونی دارد. 7 برای قطر هادی درونی و 16 برای قطر هادی بیرونی بر حسب میلیمتر است. 7.16 از یک مهره ی کوپلینگ کشیده ی M29 x 1.5 استفاده می کند. کانکتور 7.16DIN با مدولاسیون داخلی کم طراحی شده که آن را برای کاربردهای مخابراتی مناسب می سازد. سایر کاربردهای رایج شامل آنتنها, اتصالات ایستگاههای موبایل, کابلهای RF, مخابرات ماهواره ای, و سیستمهای حفاظت رعد وبرق است. توان و فرکانس در نسخه ی استاندارد تقریباً به 1500W توان متوسط در 7.5GHz محدود است. نسخه های توان بالایی نیز دسترس هستند.محتویات

BNC EIA Series

 EIA Series Connector

سریهای EIA کانکتورهای کواکسیال در نسخه های
"EIA 7/8" , EIA 1 5/8", EIA 3 1/8", EIA 4 1/2 و "EIA 6 1/8
در دسترس هستند و تمامی آنها برای کاربردهای
RF مناسب هستند. آنها بگونه ای طراحی شده اند که کابلهای فوم دار یا دارای دی الکتریک را پشتیبانی کنند, و از یک بدنه اصلی, فلنج با دوایر نگهدارنده ی گوناگون تشکیل شده اند, و معمولاً دارای مراکز هادی قابل تعویض هستند. کانکتورهای EIA را می توان در کاربردهای توان بالا با کوپلرهای جهتی, کابلهای کواکسیال, خروجی تقویت کننده های توان, و اتصالات داخلی برجهای مخابراتی و آنتن ها یافت. معمول ترین سایزهای آن که در کاربردهای تست و اندازه گیری یافت می شوند, 5/8 1 و 7/8 EIA هستند. آداپتورهای گوناگونی برای تبدیل سریهای EIA به کانکتورهای RF بزرگتر نظیر 7.16 و نوع N در دسترس هستند.محتویات

در کنار یکدیگر آوردن


تا اینجا متداول ترین انواع کانکتورهای کواکسیال RF را مرور کردیم, اجازه دهید به مراحل ابتدایی طراحی برویم جاییکه  باید انتخاب هوشمندانه ای در مورد کانکتور اعمال شود.

اول از همه کاربرد خاص, بازه ی فرکانس و نیاز توان قابل تحمل را تعیین می کند. جدول زیر خلاصه ی راهنمایی در مورد انتخاب صحیح نوع کانکتور است تا توان سیستم را هنگامیکه در فرکانس خاصی کار می کند در کنار هم آورد.

Connector Power Handling vs Frequency

نمودار توان فوق نمایش تئوری اتصال تطبیق امپدانس 50 اهم و VSWR کمتر از 1.35 است. تحت این شرایط تقریباً 97.7 در صد توان به بار منتقل می شود که انعکاس توان کمی را نتیجه می دهد. ولی می تواند قابلیت حمل توان کابل را در هنگام استفاده تا 50 در صد کاهش دهد. تحمل توان بطور شدیدی به VSWR, محیط, سازنده ی کابل, و غیره وابسته است. سطح توان ماکزیمم واقعی در فرکانسهای پایین تر تحت تأثیر ولتاژ شکست داخلی کانکتور قرار دارد. این مقدار با رابطه ی

P=k/(F1/2)

مشخص می شود که k یک ثابت, P توان بر حسب وات و F فرکانس بر حسب MHz است. این رابطه ماکزیمم توان مورد نظر در فرکانس مشخصی را بدست می دهد. بعنوان مثال کانکتور نوع N توان 1000W را در 1GHz تحمل می کند.

جدول زیر بطور گسترده تری, فرکانس ماکزیمم, توان, و پارامترهای پیچش کوپلینگ را برای کانکتورهای معرفی شده در این مطلب تعیین می کند.

Maximum frequency, power and coupling torque

با انتخاب صحیح کانکتور RF بر اساس رهنمودهای تهیه شده در بالا, گام منطقی بعدی انتخاب کابل RF مناسب است. بیشمار کابل کواکسیال برای انتخاب وجود دارد. همانند کانکتورهای کواکسیال, کابلهای کواکسیال هم بر اساس مشخصات فیزیکی و پارامترهای الکتریکی طبقه بندی می شوند. انواع انعطاف پذیر و نیمه انعطاف پذیر یا کابلهای مجهز شده ی سخت در دسترس هستند. پارامترهای الکتریکی نظیر امپدانس مشخصه (50 اهم و 75 اهم مرسوم تر هستند), تلفات انتقال, قابلیت ماکزیمم توان و ولتاژ  می بایست در نظر گرفته شوند. کاربرد, انتخاب مناسب را تعیین میکند. بعضی کاربردها نیازمند کابل با تلفات کم هستند تا ماکزیمم توان را انتقال دهند. بعضی کاربردها برای آسانی کار نیازمند استفاده از کابلهای کواکسیال انعطاف پذیر و شاید مجهز نشده هستند. کابل کواکسیال سهم عمده ای در مونتاژ سیستم RF نهایی دارد و می تواند عامل محدود کننده ای برای فرکانس ماکزیمم و قابلیت حمل توان به حساب آید. بخاطر بسپارید هر نوع مونتاژ کابلی, هم  از نظر فرکانس و هم قابلیت توان به پایین ترین توان نامی و فرکانس کاری کانکتور محدود می شود.محتویات

نتیجه گیری


کابلها و کانکتورهای کواکسیال اغلب , اجزای فراموش شده ی سیستم RF هستند. از آنجا که وقت زیادی صرف انتخاب تجهیزات کلیدی در این سیستمها می شود, مهندسان سیستم اغلب تمایل دارند انتخاب کابل و کانکتور را در فاز مشخصات متعلقات انجام دهند. این راهنمای کاربردی سعی بر آن دارد که نقش این اجزا را پررنگ کند به این امید که اهمیت آنها اثبات شده باشد. انتخاب غیرصحیح کانکتورها و کابلهای کواکسیال می تواند یک سیستم پیچیده را ناموثر سازد.محتویات

منبع


1. Application Note # 51, "Application Guide to RF Coaxial Connectors and Cables" By: Michael J. Hannon Product Applications Engineer and Pat Malloy, Sr. Applications Engineer. Original Address  Uploaded PDF(165kB)

 

مترجم: Tohid_Salimi



مجموعه فوق العاده جالبی از مرتب کننده های بسیار خلاقانه کابلها که برای سامان دادن به کابلها و سیمهای آویزان در منزل و همچنین میز کامپیوتر و ... بسیار مناسب هستند.























 

 

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :