Vysokovýkonné RF konektory: výber, teplotné limity a inštalačná príručka

Pri trvalom výkone 1 kW je vysokovýkonný RF konektor tepelným a mechanickým komponentom, nie pasívnym príslušenstvom. Prvým rozhodnutím nie je, ktorá škrupina vyzerá najsilnejšie; ide o priemerný výkon, špičkový výkon, frekvenciu, PSV, okolitú teplotu a káblové rozhranie, ktoré bude systém skutočne predstavovať. Konektor dimenzovaný na 500 W pri 25 °C môže byť obmedzený na menej ako polovicu toho, čo je vo vnútri utesneného vonkajšieho krytu pri 70 °C. Začnite so zníženým rozpočtom energie a potom vyberte rozhranie.

Začnite so zníženým rozpočtom na energiu

Užitočné hodnotenie je priemerný výkon, ktorý môže konektor odovzdať pri najhoršej okolitej teplote, nie číslo v nadpise na krátkom údajovom liste. Priemerný výkon ohrieva stredový kontakt, dielektrikum a vonkajší vodič. Špičkový výkon zaťažuje vzduchovú medzeru a dielektrikum pred poruchou, najmä vo výške alebo pri vysokom VSWR. 2,0:1 VSWR odráža 11,1 % dopredného výkonu, vypočítané ako ((VSWR - 1)/(VSWR 1))^2; pri 1 kW, čo je 111 W vracajúcich sa cez rovnaké povrchy.

Pred porovnaním rodín skontrolujte štyri odľahčujúce vstupy: okolitú teplotu vo vnútri krytu, nadmorskú výšku, nepretržitú verzus impulznú prevádzku a veľkosť rozhrania kábla/konektora. V prípade impulzných systémov použite šírku impulzu a pracovný cyklus na výpočet priemerného výkonu a potom overte špičkové napätie oproti rozpätiu poruchy rozhrania. Konektor, ktorý je pohodlný pri priemere 100 W, môže zlyhať pri špičkovom výkone 1 kW, ak dielektrikum a vzduchová medzera nie sú dimenzované.

Pre 50-ohmové systémy so stredným výkonom je bežným východiskovým bodom rozhranie typu N, ale stále rozhoduje krivka zníženia výkonu v údajovom liste.

Séria koaxiálnych RF konektorov typu N 50Ω a 75Ω závitové konektory typu N pre vysokovýkonné RF systémy; 50Ω typy pokrývajú DC–18 GHz a podporujú mnoho káblových rozhraní. Zobraziť produkt →

Rodiny konektorov, ktoré majú vysoký výkon

Manipulácia s výkonom je určená geometriou, materiálmi a tepelnou cestou. Rozmery rozhrania a testovacie metódy sú štandardizované podľa IEC 61169 a MIL-STD-348, ale výkonové parametre zostávajú špecifické pre výrobcu. Nižšie uvedená tabuľka je pomôckou pri užšom výbere, nie je náhradou za hodnotenie pri vašej frekvencii a okolitom prostredí.

7-16 DIN sa často vyberá, keď na priemernom výkone a pasívnej intermodulácii záleží viac ako na veľkosti. Typ N zostáva populárny, pretože sa hodí pre mnoho 50-ohmových systémov a veľkostí káblov. Nepredpokladajte, že menšie presné rozhranie môže mať rovnaký výkon ako väčšie jednoducho preto, že obe používajú postriebrené kontakty; hmotnosť stredového kontaktu a objem dielektrika sú rôzne.

Thermal Rise, VSWR a Derating Trap

VSWR nie je len číslo návratnosti. Odrazený výkon zvyšuje stratu a môže zvýšiť teplotu konektora. Graf zobrazuje vypočítaný podiel odrazeného výkonu pre bežné hodnoty VSWR; je to fyzika, nie krivka produktu.

Pri pomere 3,0:1 VSWR sa odráža jedna štvrtina dopredného výkonu. Táto odrazená vlna môže v niektorých bodoch zdvojnásobiť napätie a zvýšiť zahrievanie konektora a kábla. Ak systém musí prežiť najhorší prípad nesúladu, dimenzujte konektor podľa odrazeného výkonu a napäťovej rezervy, nielen podľa zodpovedajúcej záťaže.

Rozhranie kábla a kvalita montáže tiež menia tepelný výsledok. Nízkostratová káblová zostava s dobre kontrolovaným spájkovaním alebo kompresným spojom šíri teplo preč od stredového kontaktu; chudobný kĺb to sústreďuje.

Zostava flexibilného RF kábla so super nízkymi stratami Flexibilná 50Ω zostava pre integritu vysokofrekvenčného signálu, ktorá ponúka nízku vložnú stratu, stabilnú fázu a možnosti konektorov SMA, N alebo TNC. Zobraziť produkt →

Geometria rozhrania a kontaktná metalurgia

Vysokovýkonný konektor má tri tepelné cesty: stredový kontakt, dielektrikum a vonkajší vodič. Stredový kontakt vedie prúd a musí odvádzať teplo do protiľahlého kolíka a vodiča kábla. Dielektrikum musí udržať napätie bez nadmerných strát. Vonkajší vodič vedie spätný prúd a poskytuje mechanickú referenciu.

Pokovovanie znižuje kontaktný odpor, ale na hrúbke, substráte a lícovanej povrchovej úprave záleží. Postriebrenie je bežné pre nízke straty a vysokú vodivosť; zlato je bežné pre odolnosť proti korózii a mnoho párovacích cyklov. Tenké alebo porézne pokovovanie môže zvýšiť kontaktný odpor, vytvoriť horúce miesta a zvýšiť PIM. Pred montážou skontrolujte spojovacie povrchy, či na nich nie sú škrabance, leštenie a dielektrické triesky.

Adaptéry pridávajú dve párovacie rozhrania. Každé rozhranie pridáva kontaktný odpor, možný odraz a tepelný spoj. Pre skúšobné stolice a krátke predĺženia použite kvalitný adaptér dimenzovaný na rovnakú frekvenciu a výkonovú triedu; nezaobchádzajte s ním ako s bezstratovou mechanickou časťou.

Koaxiálny RF adaptér typu N na typ N DC–18 GHz adaptér typu N s 1,15 VSWR a 2500 Vrms výdržným napätím; vhodné pre skúšobné stolice a krátke RF nadstavce. Zobraziť produkt →

Podrobnosti inštalácie, ktoré rozhodujú o tom, či 1 kW zostane 1 kW

Väčšina porúch vysokovýkonného konektora sa začína pri montáži, nie pri návrhu. Stredový kolík musí byť vycentrovaný, dielektrikum musí byť čisté, príprava kábla musí zodpovedať výkresu konektora a krútiaci moment musí byť aplikovaný na správne povrchy. Uvoľnená spojovacia matica zvyšuje prechodový odpor; príliš utiahnutá matica môže deformovať rozhranie a poškodiť dielektrikum.

Použite kalibrovaný momentový kľúč, postupujte podľa poradia párovania od výrobcu a podoprite kábel tak, aby konektor neniesol ohybové zaťaženie. V prípade vonkajších krytov utesnite káblový vstup, nie dosadaciu rovinu konektora, pokiaľ konektor nie je určený pre túto metódu tesnenia. Po spárovaní skontrolujte, či je spojka úplne zasunutá a či je tesnenie panelu rovnomerne stlačené.

• Stredová kontaktná hĺbka v rámci limitu meradla.
• Žiadne dielektrické triesky, kovové otrepy alebo škrabance po pokovovaní.
• Krútiaci moment spojky nastavený na hodnotu v údajovom liste.
• Odľahčenie ťahu kábla nezávislé od tela konektora.
• VSWR sweep v prevádzkovom pásme pred plným výkonom.

Pre postupné párovanie a poradie krútiaceho momentu si pozrite toto Návod na inštaláciu RF koaxiálneho konektora .

Testovanie a overovanie predtým, ako sa zaviažete

Konektor s vysokým výkonom by mal byť overený na úrovni systému, nielen ako komponent. Spustite VSWR a zametanie straty pri vložení cez operačné pásmo, skontrolujte zostavený spoj pomocou tepelného zobrazovania pri zaťažení a po tepelnom cykle zopakujte meranie. V prípade utesnených alebo vonkajších jednotiek pridajte testy izolačného odporu a tesnosti, ak to vyžaduje konštrukcia.

1. Zmerajte VSWR a vložný úbytok na pracovnej frekvencii a na okrajoch pásma.
2. Použite menovitý priemerný výkon s prispôsobeným zaťažením a potom zopakujte s najhorším prípadom VSWR.
3. Pomocou termovízie nájdite horúce miesta na stredovom kontakte, káblovom spoji a rozhraniach adaptérov.
4. Vykonajte kontrolu párovacieho cyklu a po skúške skontrolujte pokovovanie a dielektrikum.
5. Zaznamenajte krútiaci moment, teplotu okolia a trvanie testu, aby bol výsledok sledovateľný.

Ak konektor prechádza len pri 25°C a nízkom VSWR, ešte nejde o vysokovýkonný dizajn. Akceptačné kritérium by sa malo zhodovať s teplotou krytu, nadmorskou výškou a nesúladom, ktoré pole uvidí.

Často kladené otázky