Vysokovýkonné RF konektory: Výběr, teplotní limity a průvodce instalací

Při trvalém výkonu 1 kW je vysokovýkonný RF konektor tepelnou a mechanickou součástí, nikoli pasivním příslušenstvím. První rozhodnutí není, která skořápka vypadá nejsilnější; jde o to, jaký průměrný výkon, špičkový výkon, frekvenci, PSV, okolní teplotu a kabelové rozhraní bude systém skutečně představovat. Konektor určený pro 500 W při 25 °C může být omezen na méně než polovinu toho, co je uvnitř utěsněného venkovního krytu při 70 °C. Začněte se sníženým energetickým rozpočtem a poté vyberte rozhraní.

Začněte s omezeným rozpočtem na energii

Užitečné hodnocení je průměrný výkon, který může konektor předat při nejhorší okolní teplotě, nikoli číslo v titulku na krátkém datovém listu. Průměrný výkon ohřívá středový kontakt, dielektrikum a vnější vodič. Špičkový výkon zatěžuje vzduchovou mezeru a dielektrikum před poruchou, zejména ve výšce nebo při vysokém VSWR. 2,0:1 VSWR odráží 11,1 % dopředného výkonu, vypočteno jako ((VSWR - 1)/(VSWR 1))^2; při 1 kW, to je 111 W vracejících se stejnými plochami.

Před porovnáním rodin zkontrolujte čtyři odlehčovací vstupy: okolní teplotu uvnitř skříně, nadmořskou výšku, nepřetržitý provoz vs. pulzní provoz a velikost rozhraní kabelu/konektoru. U pulsních systémů použijte šířku pulsu a pracovní cyklus k výpočtu průměrného výkonu a poté ověřte špičkové napětí proti průraznému rozpětí rozhraní. Konektor, který je pohodlný při průměrném výkonu 100 W, může selhat při špičkovém výkonu 1 kW, pokud dielektrikum a vzduchová mezera pro něj nejsou dimenzovány.

Pro 50ohmové systémy středního výkonu je běžným výchozím bodem rozhraní typu N, ale stále rozhoduje křivka snížení výkonu v datovém listu.

Řada koaxiálních RF konektorů typu N 50Ω a 75Ω závitové konektory typu N pro středně výkonné RF systémy; 50Ω typy pokrývají DC–18 GHz a podporují mnoho kabelových rozhraní. Zobrazit produkt →

Rodiny konektorů, které přenášejí vysoký výkon

Manipulace s výkonem je dána geometrií, materiály a tepelnou cestou. Rozměry rozhraní a zkušební metody jsou standardizovány podle IEC 61169 a MIL-STD-348, ale jmenovité hodnoty výkonu zůstávají specifické pro výrobce. Níže uvedená tabulka je pomůckou pro užší výběr, nenahrazuje hodnocení vaší frekvence a okolí.

7-16 DIN se často volí, když na průměrném výkonu a pasivní intermodulaci záleží více než na velikosti. Typ N zůstává populární, protože se hodí pro mnoho 50ohmových systémů a velikostí kabelů. Nepředpokládejte, že menší přesné rozhraní může přenášet stejný výkon jako větší jednoduše proto, že oba používají postříbřené kontakty; hmotnost středového kontaktu a objem dielektrika jsou různé.

Thermal Rise, VSWR a Derating Trap

VSWR není jen číslo návratnosti. Odražený výkon zvyšuje ztráty a může zvýšit teplotu konektoru. Graf ukazuje vypočítaný podíl odraženého výkonu pro běžné hodnoty PSV; je to fyzika, ne produktová křivka.

Při 3,0:1 VSWR se odráží jedna čtvrtina dopředného výkonu. Tato odražená vlna může v některých bodech zdvojnásobit napětí a zvýšit zahřívání konektoru a kabelu. Pokud systém musí přežít nejhorší případ nesouladu, dimenzujte konektor podle odraženého výkonu a napěťové rezervy, nikoli pouze podle odpovídající zátěže.

Rozhraní kabelu a kvalita montáže také mění tepelný výsledek. Nízkoztrátová kabelová sestava s dobře řízenou pájkou nebo kompresním spojem šíří teplo pryč od středového kontaktu; špatný kloub to koncentruje.

Sestava flexibilního RF kabelu se super nízkými ztrátami Flexibilní 50Ω sestava pro integritu vysokofrekvenčního signálu, nabízí nízkou vložnou ztrátu, stabilní fázi a možnosti konektorů SMA, N nebo TNC. Zobrazit produkt →

Geometrie rozhraní a kontaktní metalurgie

Vysoce výkonný konektor má tři tepelné cesty: středový kontakt, dielektrikum a vnější vodič. Středový kontakt vede proud a musí odvádět teplo do protilehlého kolíku a vodiče kabelu. Dielektrikum musí udržet napěťové napětí bez nadměrných ztrát. Vnější vodič vede zpětný proud a poskytuje mechanickou referenci.

Pokovování snižuje kontaktní odpor, ale záleží na tloušťce, substrátu a protilehlé povrchové úpravě. Stříbření je běžné pro nízkou ztrátu a vysokou vodivost; zlato je běžné pro odolnost proti korozi a mnoho cyklů páření. Tenké nebo porézní pokovení může zvýšit kontaktní odpor, vytvořit horká místa a zvýšit PIM. Před montáží zkontrolujte dosedací plochy, zda nejsou poškrábané, leštěné a dielektrické třísky.

Adaptéry přidávají dvě protilehlá rozhraní. Každé rozhraní přidává kontaktní odpor, možný odraz a tepelný spoj. Pro zkušební stolice a krátké nástavce použijte kvalitní adaptér dimenzovaný na stejnou frekvenci a výkonovou třídu; nepovažujte jej za bezeztrátovou mechanickou součást.

Koaxiální RF adaptér typu N na N DC–18 GHz adaptér typu N s výdržným napětím 1,15 VSWR a 2500 Vrms; vhodné pro zkušební stolice a krátké RF nástavce. Zobrazit produkt →

Podrobnosti o instalaci, které rozhodují o tom, zda 1 kW zůstane 1 kW

Většina selhání vysoce výkonného konektoru začíná při montáži, nikoli při návrhu. Středový kolík musí být vycentrovaný, dielektrikum musí být čisté, příprava kabelu musí odpovídat výkresu konektoru a utahovací moment musí být aplikován na správné povrchy. Uvolněná spojovací matice zvyšuje kontaktní odpor; přetočená matice může deformovat rozhraní a poškodit dielektrikum.

Použijte kalibrovaný momentový klíč, dodržujte postup připojení výrobce a podepřete kabel tak, aby konektor nenesl ohybové zatížení. U venkovních skříní utěsněte kabelový vstup, nikoli dosedací plochu konektoru, pokud není konektor navržen pro tuto metodu těsnění. Po spojení zkontrolujte, zda je spojka zcela zasunuta a zda je těsnění panelu rovnoměrně stlačeno.

• Hloubka středu kontaktu v mezích měřidla.
• Žádné dielektrické třísky, kovové otřepy nebo škrábance po pokovování.
• Utahovací moment spojky nastaven na hodnotu v datovém listu.
• Odlehčení tahu kabelu nezávislé na těle konektoru.
• VSWR rozmítání v provozním pásmu před plným výkonem.

Pro postupné párování a sled krouticího momentu viz toto Průvodce instalací RF koaxiálního konektoru .

Testování a ověřování, než se zavážete

Konektor s vysokým výkonem by měl být ověřen na úrovni systému, nikoli pouze jako součást. Spusťte VSWR a rozmítání ztráty vložením napříč operačním pásmem, zkontrolujte sestavený spoj pomocí tepelného zobrazování pod zatížením a po tepelném cyklu měření zopakujte. U uzavřených nebo venkovních jednotek přidejte testy izolačního odporu a těsnosti, pokud to konstrukce vyžaduje.

1. Změřte PSV a vložný útlum na pracovní frekvenci a na okrajích pásma.
2. Aplikujte jmenovitý průměrný výkon s přizpůsobenou zátěží a poté opakujte s nejhorším případem VSWR.
3. Použijte termovizi k nalezení horkých míst na středovém kontaktu, kabelovém spoji a rozhraních adaptéru.
4. Proveďte kontrolu párovacího cyklu a po testu zkontrolujte pokovení a dielektrikum.
5. Zaznamenejte točivý moment, okolní teplotu a dobu trvání testu, aby byl výsledek sledovatelný.

Pokud konektor prochází pouze při 25°C a nízkém VSWR, nejedná se ještě o vysoce výkonné provedení. Kritérium přijetí by mělo odpovídat teplotě krytu, nadmořské výšce a nesouladu, které pole uvidí.

Často kladené otázky