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      射頻微波同軸連接器的容量對(duì)比和影響因素

      2023/09/20

      射頻微波同軸連接器是微波領(lǐng)域中重要的射頻傳輸元件,在各類微波器件/組件、微波通信設(shè)備、儀器儀表及雷達(dá)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。近幾年來隨著現(xiàn)代通信和雷達(dá)技術(shù)的飛速發(fā)展,要想提升系統(tǒng)的發(fā)射距離,務(wù)必要提高系統(tǒng)的發(fā)射功率。射頻微波同軸連接器作為整個(gè)微波系統(tǒng)的一部分,需要能夠承受大功率能力的傳輸要求。同時(shí)射頻工程師也需要經(jīng)常進(jìn)行大功率測(cè)試與測(cè)量,各類測(cè)試用的微波器件/組件同樣也需要能夠承受大功率的能力。這些都對(duì)射頻微波同軸接頭功率容量提出越來越高的要求,功率容量也是評(píng)價(jià)射頻微波同軸連接器質(zhì)量好壞的重要指標(biāo),那么對(duì)于射頻微波同軸連接器的功率容量大家了解多少呢?

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      射頻微波同軸連接器類型

      射頻微波同軸連接器的功率容量是一個(gè)比較復(fù)雜的問題,對(duì)它能夠產(chǎn)生影響的因素很多,且部分因素會(huì)相互影響,主要包括:接頭尺寸(含針孔尺寸)、工作頻率、主體材料、絕緣介質(zhì)的材料、接觸可靠性、接觸電阻、電壓駐波比、環(huán)境溫度、海拔高度等。下圖是Megaphase給出的不同射頻接頭在不同頻率下的功率容量推薦值,大家可以在設(shè)計(jì)射頻產(chǎn)品時(shí)根據(jù)產(chǎn)品工作頻率和承受功率來選擇合適的接頭。

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      rf connector power handling 射頻連接器功率容量表  來源:Megaphase

      接下來我們來詳細(xì)介紹一下影響射頻微波同軸連接器功率容量方面的各個(gè)因素。

      1、接頭尺寸

      對(duì)同一頻率的射頻信號(hào),尺寸大的接頭的功率承受大。比如接頭針孔尺寸關(guān)系到連接器的電流容量,直接關(guān)系到功率。在各自常用的射頻同軸接頭中,7/16(DIN)4.3-10、N型接頭尺寸相對(duì)較大,對(duì)應(yīng)的針孔尺寸也較大,一般N型接頭的功率承受約為SMA3-4倍。因?yàn)?/span>N頭更常用,這也是市面上銷售的200W以上衰減器、負(fù)載等無(wú)源器件大部分都是N型接頭的原因。

      2、工作頻率

      射頻微波同軸接頭的功率承受會(huì)隨信號(hào)頻率變高而降低,傳輸信號(hào)頻率的變化直接導(dǎo)致?lián)p耗和電壓駐波比變化,從而影響到傳輸功率容量,還有趨膚效果等。例如一般的SMA接頭,在2GHz的功率承受約為500W,在18GHz下的平均功率承受不到100W。通過網(wǎng)上查詢,頻率高于18GHz的衰減器、負(fù)載等無(wú)源器件,平均功率承受大部分都在100W以內(nèi)。針對(duì)毫米波的頻段,像1.85mm 67GHz固定衰減器在平均功率承受10W以內(nèi),1.85mm 67GHz負(fù)載平均功率承受在22W以內(nèi)。2.92mm的衰減器和負(fù)載可以選擇的就比較多,平均功率承受最高可達(dá)100W。

      3、電壓駐波比

      RF 連接器在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定了一定的電長(zhǎng)度,在有限長(zhǎng)度的線路中,特性阻抗和負(fù)載阻抗不相等時(shí),從負(fù)載端有一部分電壓和電流,被反射而回到電源側(cè)的波,稱為反射波;從電源到負(fù)載的電壓和電流稱為入射波。入射波和反射波的合成波,被稱為駐波。駐波的電壓最大值和最小值之比,稱為電壓駐波比(亦可成為駐波系數(shù))。反射波占用通道容量空間,致使傳輸功率容量降低。

      4、接入損耗

      插入損耗(IL)是指由于RF連接器的引入導(dǎo)致線路上功率的損耗。定義為輸出功率與輸入功率之比。使連接器插損增大的因素很多,主要有:特性阻抗的不匹配、裝配精度誤差、配合端面間隙、軸線傾斜、橫向偏移、偏心、加工精度及電鍍等所造成。由于損耗的存在使輸入與輸出功率之間存在差別,也會(huì)影響承受功率。

      5、海拔氣壓

      氣壓變化導(dǎo)致空氣段介電常數(shù)產(chǎn)生變化,且低壓時(shí)空氣易電離產(chǎn)生電暈。海拔高度越高,氣壓越低,功率容量越小。

      6、接觸電阻

      RF連接器的接觸電阻是指連接器插合時(shí)內(nèi)外導(dǎo)體接觸點(diǎn)的電阻,一般在毫歐級(jí),數(shù)值應(yīng)盡量小。它主要考核接觸件的機(jī)械性能,測(cè)量時(shí)應(yīng)去除體電阻、焊點(diǎn)電阻的影響。接觸電阻的存在會(huì)導(dǎo)致接點(diǎn)發(fā)熱,從而難以傳輸較大功率的微波信號(hào)。

      7、接頭材料

      同一種接頭,使用材料不同,功率承受也會(huì)不一樣。

      總結(jié)以上所述功率承受指連續(xù)波功率,如輸入功率為脈沖則功率承受還要高些。由于以上原因均為不確定因素,且會(huì)相互影響,沒有公式可以直接計(jì)算,故單獨(dú)連接器一般不給出功率容量值指標(biāo),只有在衰減器、負(fù)載等微波無(wú)源器件的技術(shù)指標(biāo)中才會(huì)標(biāo)定功率容量及瞬時(shí)(小于)最大功率指標(biāo)。注意如果傳輸過程的匹配不好,駐波過大,則接頭上承受的功率有可能大輸入功率。一般為安全起見,在接頭上加載的功率不應(yīng)超過其極限功率的1/2


      深圳芯啟源科技是一家專注于數(shù)字電視信號(hào)源、頻率特性分析儀、功分器、穩(wěn)幅穩(wěn)相電纜組件、精密測(cè)試電纜組件、射頻開關(guān)、連接器和轉(zhuǎn)接器、負(fù)載和衰減器、電橋和偏置器、低噪聲放大器、功率放大器及其他有源無(wú)源器件等生產(chǎn)和研發(fā)的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè),致力于為客戶提供專業(yè)優(yōu)質(zhì)的定制化產(chǎn)品解決方案。