Коаксиальный электрический соединитель

Коаксиальный радиочастотный разъём (RF-разъёмы, коаксиальные соединители) — электромеханическое устройство, предназначенное для согласованного соединения коаксиального кабеля с оборудованием или сочленения двух коаксиальных кабелей друг с другом. Поскольку разъёмное соединение состоит из двух частей, все разъёмы (соединители) бывают двух видов, парных друг другу — вилки (штыревая часть) и розетки (гнездовая часть).

Присоединительные элементы, представляющие собой сборки из 2—3 вилок или розеток называются адаптерами.

Конструкция разъёмов

Разъёмы представляют собой заполненную диэлектриком коаксиальную линию с волновым сопротивлением, зависящим от соотношения диаметров внутреннего проводника и внутренней поверхности внешнего проводника, а также материала диэлектрика, стандартные значения волнового сопротивления 50 и 75 Ом. В качестве диэлектрика используется обычно фторопласт (политетрафторэтилен, тефлон) или полиэтилен, иногда полистирол. Гнездовые контакты разъёмов, используемых в сверхвысокочастотном диапазоне или для измерительных целей, изготавливаются из бронзы, покрытой тонким слоем серебра или золота.

Классификация разъёмов

• По способу сочленения разъёмы бывают резьбовые, байонетные и врубные
• По назначению разъёмы бывают кабельные, приборные, приборно-кабельные и устанавливаемые на печатную плату

Обозначения разъёмов

Российские разъёмы

• 1 элемент (два знака) — буквы «СР»
• 2 элемент (необязательный) — буква «Г» (герметичное исполнение)
• 3 элемент (два знака) — номинальное значение волнового сопротивления
  • 50 — 50 Ом
  • 75 — 75 Ом
• 4 элемент — дефис
• 5 элемент (неопределённое количество знаков) — порядковый номер разработки
• 6 элемент — обозначение диэлектрика
  • «П» — полиэтилен
  • «Ф» — фторопласт (политетрафторэтилен)
  • «С» — полистирол
  • «К» — керамика
  • «В» — высокочастотные пресс-порошки
• 7 элемент (необязательный) — буква «В» (всеклиматическое исполнение)

Некоторые специальные типы разъёмов имеют свои особые обозначения

Международные разъёмы

Мировые производители разъёмов используют разные системы маркировки, в одной из наиболее распространённых систем обозначение разъёмов состоит из начальной буквы, трёхзначного числа и конечной буквы, например: B-212 °F, где первая буква обозначает серию разъема.

Распространённые виды разъёмов

Обозначение русское	Обозначение международное	Волновое сопр.,Ом	Сечение канала, мм/мм	Сочленение	Предельная част., ГГц	Изображение
Тип-II	7/16	50	16/6,95	М27×1,5	7,5
Тип III «Экспертиза»	Тип N	50	7/3,04	М16×1 (для III), дюймовая (для N)	12,4/7,5	Разъём типа N
Тип IV	нет аналога	50	13,5/4,1	М18×1	10/3
Тип V	Тип BNC 50 Ω	50	7/2,15	байонет	10	Разъём SMA типа
нет аналога	Тип BNC 75 Ω	75		байонет
Тип VI	нет аналога	50	10/3,4	М20×1	10
Тип VII	нет аналога	75	16/4,6	М27×1,5	1
Тип VIII	нет аналога	75	13,5/2,5	М18×1	3
Тип IX «Град»	Тип SMA	50	3,5/1,52	М6×0,75(для «Град»), дюймовая (для SMA)	18	Разъём SMA типа
нет аналога	Тип SMB	50		дюймовая резьба	4
нет аналога	Тип TNC	50	7/2,15	дюймовая резьба	11
Тип ВР-19	Тип UHF	50		резьба 18 мм		Разъём типа ВР-19 Разъём UHF типа
черт. 8 по ГОСТ 20265	Тип C 50 Ω	50	13,5/4,1	байонет	10	Разъём C типа (50 и 75)
черт. 9 по ГОСТ 20265	Тип C 75 Ω	75	13,5/2,5	байонет	10
Телевиз. разъём	IEC_169-2	75		врубной		Телевизионный разъём
Автомоб. разъём	Motorola connector	75		врубной
«Тюльпан»	Тип RCA	75		врубной		Разъём RCA типа
нет аналога	Тип FME	50			2

BNC-коннектор

BNC-коннектор (BNC сокр. от Bayonet Neill Concelman) — электрический разъем с байонетной фиксацией, служит для подключения коаксиального кабеля c волновым сопротивлением 50 или 75 Ом и диаметром до 8 мм. Потери в таком разъёме обычно не превышают 0,3 дБ. Кабели с BNC-разъёмами применяются для соединения радиоэлектронных устройств (генераторов, осциллографов и др.приборов), а также для построения сетей Ethernet стандарта 10BASE2.

Кабельному разъёму-штеккеру соответствует приборный разъём-гнездо, устанавливаемый на корпусе устройств.

Центральная жила и оплётка коаксиального кабеля могут фиксироваться в BNC-разъёмах разной конструкции тремя способами: как пайкой, так и накруткой либо обжимом деталей разъёма на кабеле.

По форме BNC-разъёмы бывают прямыми и угловыми.

Иногда BNC расшифровывают как «Baby Neill-Concelman», «Baby N Connector», «British Naval Connector», «Bayonet Nut Connector».

Подтипы BNC

Т-коннектор.

Бappeл-коннектор.

• BNC — либо припаивается, либо обжимается на конце кабеля.
• BNC-F — c резьбовым креплением.
• BNC-Т (Т-коннектор) — соединяет сетевой кабель с сетевой платой компьютера в стандарте 10BASE2.
• BNC-I и BNC-бappeл (I-коннектор) — применяются для сращивания двух отрезков тонкого коаксиального кабеля.

TNC-коннектор

TNC разъём (слева) и BNC разъём (справа)

TNC-коннектор (Threaded Neill-Concelman) — версия BNC-коннектора с резьбой. Разъём имеет волновое сопротивление 50 Ом и подходит для частот 0-11 ГГц. Он имеет бо́льшую эффективность для СВЧ-частот, чем BNC разъём. Был разработан в конце 1950-х и назван в именами разработчиков — Пола Нейла (Paul Neill) из Bell Labs и Карла Концельмана (Carl Concelman) из Amphenol, разъём TNC был принят на использование в радио- и проводной технике.

SMA-коннектор

SMA-коннектор (Sub-Miniature version A) служит для подключения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом. Разработан в 1960-х годах. Используются в СВЧ-устройствах. Разъёмы имеют повышенную надежность и прочность. Состоит из контакта размерами 0,250 × 36. Вилка имеет 0,312-дюймовую (7,925 мм) шестигранную гайку. Термины «папа» и «мама» в этих разъёмах относятся исключительно к расположению контактов: разъем типа «папа» имеет внешнюю резьбу и выступающий контакт. В SMA разъемах используется политетрафторэтиленовый диэлектрик.

SMA-разъёмы рассчитаны на 500 циклов подключения-отключения, но для достижения этого необходимо правильно закручивать разъем при подключении. Для этого требуется, чтобы ₅/¹⁶-дюймовый динамометрический ключ был установлен на 0,3 до 0,6 Н•м для медных и 0,8-1,1 Н•м для стальных разъёмов.

Разъёмы SMA рассчитаны на работу от постоянного тока до 18 ГГц, но некоторые версии рассчитаны на 26,5 ГГц. Для других частот используются SMA-подобные разъемы. Это 3,5-мм разъемы, рассчитаные на ток до 34 ГГц и 2,92 мм (также известный как 2,9 мм, или К-типа), подходят до 46 ГГц. Эти разъемы сохранили ту же наружную резьбу, как у SMA, поэтому все они могут быть связаны, тем не менее, они используют воздух как диэлектрик. Тем не менее, время службы разъемов сократится, при соединении разъемов с низкокачественными разъемами SMA.

SMB-коннектор

SMB (Sub-Miniature version B) служит для подключения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом или 75 Ом. Разработан в 1960-х годах. SMB-разъёмы меньше, чем SMA.

Разъёмы предназначены для двух типов кабеля:

1. Кабель 2.6/50+75 S (3 мм внешний / 1.7 мм внутренний диаметр) и
2. Кабель 2/50 S (2.2 мм внешний / 1 мм внутренний диаметр)

SSMB-разъёмы — это уменьшенная версия стандартных SMB разъемов, их волновое сопротивление — 50 Ом, рабочая частота: DC-12,4 ГГц.

SMC-коннектор

SMC-коннектор (Sub-Miniature version C) служит для подключения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом или 75 Ом. Разработан в 1960-х годах. SMC-разъёмы обеспечивают продуктивные электрические характеристики от постоянного тока до 10 ГГц и низкий уровень шума.

Разъёмы предназначены для коаксиального кабеля диаметром от 2 мм до 3 мм.

Разъёмы SMC имеют резьбовое крепление с числом витков резьбы от 10 до 32. SMC-разъёмы могут бать покрыты золотом, никелем, серебром и другими металлами. Применяются для соединения wi-fi оборудования с антеннами, и в СВЧ-устройствах с повышенными требованиями к защите от вибраций.

Коаксиальные адаптеры

Коаксиальные переходы

Переход BNC UHF

Коаксиальный переход (коаксиальный переходник) — комбинация из двух коаксиальных разъёмов, соединённых коротким жестким отрезком коаксиальной линии. Переходы предназначены для сращивания коаксиальных кабелей между собой или для состыковки коаксиальных трактов с разным сечением канала. Кроме коаксиальных, существуют коаксиально-волноводные и коаксиально-полосковые переходы, используемые для состыковки коаксиальных каналов с волноводами или с полосковыми линиями.

Классификация переходов

• Переходы одного присоединительного ряда называются одноканальными, разных присоединительных рядов — межканальными.
• В зависимости от области применения переходы бывают общего назначения и измерительные (прецизионные), к которым применяются повышенные требования по неоднородности тракта и переходным сопротивлениям.
• Для удобства применения переходы выпускают в разных конструктивных исполнениях — прямые и уголковые (Г-образные), измерительные переходы бывают только прямыми.

Согласование в переходах

• Межканальные переходы, как правило, имеют разъёмы с одинаковым волновым сопротивлением (50 или 75 Ом), простые (несогласованные) переходы с разъёмами разного сопротивления существуют, но используются редко, обычно на низких частотах.
• Иногда, для согласования переходов с разным волновым сопротивлением на концах, в них вставляется высокочастотный резистор, однако, это не всегда удобно, так как такой переход имеет согласование только в одну сторону, а также в нём теряется часть мощности сигнала. Чаще, для согласованного соединения двух трактов с разным сопротивлением применяются четвертьволновые или экспоненциальные трансформаторы, представляющие собой специальные переходы с отрезком линии, сечение которой меняется по длине скачкообразно (в четвертьволновых) или плавно (в экспоненциальных).

Российские измерительные переходы

Тип перехода	Волновое сопротивление, Ом	Типы каналов	Частоты, ГГц
Э2-11	50	II — II	до 7,5
Э2-12	75	VIII — VIII	до 3
Э2-13…16	50	II — VI	до 7,5
Э2-17…20	50	II — IV	до 3
Э2-21…24	75	VIII — VII	до 1
Э2-25…28	50	II — V	до 7,5
Э2-29…32	50	VI — IV	до 10
Э2-33…36	50	VI — IV	до 3
Э2-37…40	50	VI — V	до 10
Э2-111/1…4	50	III — II	до 7,5
Э2-112/1,2	50	III — III	до 18
Э2-113/1…4	50	III — IV	до 3
Э2-114/1…4	50	III — V	до 10
Э2-115/1…4	50	III — VI	до 10
Э2-41…48	коаксиально-волноводные
Э2-107…110	коаксиально-волноводные
Э2-116	коаксиально-полосковый

Коаксиальные тройники

Тройник BNC

Основная статья: Т-коннектор

• Коаксиальные тройники применяются для разветвления электромагнитного сигнала на два канала. Простые тройники не обеспечивают согласования в линии (из-за того, что две нагрузки подключаются параллельно) поэтому их используют в случаях, когда рассогласование несущественно.
• Для разветвления электромагнитной энергии на сверхвысоких частотах иногда применяют специальные тройники, у которых плечи сделаны в виде согласующих четвертьволновых отрезков линии, однако, такие устройства могут работать только в узком диапазоне частот, для которого они предназначены.
• Для ответвления части энергии от основного канала существуют специальные тройники, у которых одно из плеч связано с основным трактом либо через конструктивную ёмкость, либо с помощью витка связи, однако, чаще в таких случаях используется направленный ответвитель.

История

• Пеpвый pадиочастотный соединитель (UHF connector) был создан E. C. Quackenbush из American Phenolic Co (позднее компания Amphenol) в начале 1940-х годов.
• В 1958 г. J. Cheal из Bendix Research Laboratory (США) pазpаботал пеpвый миниатюpный соединитель с пpедельной частотой 10 ГГц для системы активного допплеpовского радара (с pабочей длиной волны 5,5 см). Этот соединитель получил название BRM (Bendix Research Miniature). В pезультате его усовеpшенствования фиpмой M/A-COM Omni-Spectra (США) в 1962 г. появился соединитель OSM.
• N-соединитель разработан П. Нэйлом из Bell Labs и является первым соединителем, наиболее полно отвечающим требованиям СВЧ диапазона.

Основные нормируемые характеристики

• Номинальное волновое сопротивление
• Номинальное сечение канала и его допустимые отклонения
• Верхняя предельная частота
• Предельный КСВ
• Прочность изоляции
• Диапазон напряжений
• Сопротивления контактов
• Вносимые потери

См. также

• Электрический разъём
• RCA (разъём)
• Коаксиальный кабель
• Коаксиальные трансформаторы

Литература и документация

Литература

• Справочник по элементам радиоэлектронных устройств: Под ред. В. Н. Дулина и др. — М.: Энергия, 1978
• Краткий справочник конструктора РЭА. Под ред. Р. Г. Варламова — М.: Сов. Радио, 1972
• Джуринский К. Б. Коаксиальные радиокомпоненты нового поколения для микроэлектронных устройств СВЧ. Справочные материалы по электронной технике — ОНТИ, 1996
• Джуринский К. Б. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ: соединители, коаксиально-микрополосковые переходы, адаптеры, СВЧ-вводы, низкочастотные вводы, изоляционные стойки, фильтры помех — Техносфера, 2006

Нормативно-техническая документация

• ГОСТ 20265-83 Соединители радиочастотные коаксиальные. Присоединительные размеры.
• ГОСТ 13317-89 Элементы соединения СВЧ трактов радиоизмерительных приборов. Присоединительные размеры.
• ГОСТ 21962-76 Соединители электрические. Термины и определения.
• ГОСТ 18238-72 Линии передачи сверхвысоких частот. Термины и определения
• ОСТ4-Г0.364.024-71 Переходы коаксиальные. Руководство по выбору
• ОСТ5-8772-86 Переходы волноводно-коаксиальные. Конструкция, размеры, технические требования, правила приемки и методы испытаний
• ТУ 11-АГ0.364.204ТУ-80 Соединители радиочастотные коаксиальные вилки и розетки
• ТУ 107-ВР0.364.060ТУ-88 Соединитель радиочастотный коаксиальный
• ТУ 88-НТДИ.004ТУ-91 Соединители радиочастотные коаксиальные типа РЦ.00
• ВРО.364.049 ТУ Соединители радиочастотные коаксиальные. Технические условия
• IEC 60169 Соединители радиочастотные. Части 1 36
• IEC/TR 61141(1992) Соединители коаксиальные радиочастотные. Верхний предел частоты.

Ссылки

• Миниатюрные коаксиальные соединители SMA, SMB и SMC для радиоэлектронной аппаратуры СВЧ // Электронные компоненты, 2001, № 1.
• Наиболее распространённые коаксиальные радиочастотные соединители
• Элементы радиочастотных линий передачи