Złącze częstotliwości radiowej to rodzaj urządzenia łączącego, które może przesyłać sygnały o częstotliwości radiowej z niewielkimi stratami i odbiciami oraz zapewniać szybkie i powtarzalne połączenia w systemie transmisji częstotliwości radiowej. Składa się głównie ze styków, izolatorów, osłon i akcesoriów.
Złącze częstotliwości radiowej powinno być dobrane ze względu na niezawodny styk, dobre właściwości przewodzące i izolacyjne, wystarczającą wytrzymałość mechaniczną, a liczba czasów podłączania spełnia wymagania odpowiednich norm międzynarodowych i krajowych. Jednocześnie istnieje wiele czynników, które określają serię i style złączy, wśród których głównymi czynnikami są kabel krosujący i zakres częstotliwości użytkowania. W praktyce inżynierskiej należy ustawić średnicę złącza i średnicę kabla jak najbliżej, aby zminimalizować odbicia. Im większa różnica między średnicą kabla a średnicą złącza, tym gorsza wydajność. Odbicie zwykle rośnie w funkcji częstotliwości i generalnie mniejsze złącza działają dobrze przy wyższych częstotliwościach. W przypadku bardzo wysokich częstotliwości (powyżej 26 GHz) wymagane są precyzyjne złącza medium powietrznego.
Przy wyborze złącza częstotliwości radiowej należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:
Zakres częstotliwości określa typ zastosowanych złączy. Zwykle przy niższych częstotliwościach (poniżej 6 GHz) stosuje się złącza typu push-lock lub bagnet-lock. Połączenia gwintowane są zwykle używane w środowiskach o wysokiej wydajności i niskim poziomie hałasu.
Zwykle specyfikacja kabla określa impedancję złącza.
50 i 75 omów to dwie najczęściej używane standardowe impedancje, a wiele serii złączy ma 50 omów i 75 omów. Typowe kable i ich charakterystykę można znaleźć na naszej stronie internetowej. Czasami przy częstotliwościach poniżej 500 MHz można zastosować złącza 50 omów na kablach 75 omów (lub odwrotnie), a wydajność jest akceptowalna. Powodem tego jest to, że generalnie złącza 50 omów są tanie i są szeroko stosowane.
Oprócz możliwie najlepszego dopasowania rozmiaru kabla i złącza w celu zminimalizowania błędów, ważne jest również uwzględnienie interfejsu i materiału izolacyjnego złącza. Liniowe interfejsy doczołowe i połączone z powietrzem (takie jak interfejsy typu SMA i N) mogą zapewniać wysoką częstotliwość i niski współczynnik odbicia, podczas gdy nakładające się interfejsy dielektryczne (takie jak BNC i SMB) zwykle mają ograniczenia w zakresie częstotliwości i odbicia. Wykres, który zwykle odzwierciedla wydajność złącza, to tabela współczynników odbicia. Jest to metoda pomiaru, która opisuje, jak bardzo sygnał jest odbijany z powrotem od złącza. Można to wyrazić współczynnikiem odbicia, współczynnikiem fali stojącej napięcia (VSWR) i stratami odbiciowymi.
Opierając się na rozszerzonych wymaganiach dotyczących niestandardowych interfejsów urządzeń radiowych w rozdziale 15 Federalnej Komisji Łączności (FCC), wielu projektantów wybiera często standardowe interfejsy złączy (takie jak BNC, TNC), ale odwraca ich polaryzację. Czasami używany jest odwrotny interfejs wątku.
W niektórych zastosowaniach specjalnych wymagania dotyczące mocy i napięcia są również czynnikiem decydującym o zastosowaniu złączy. Aplikacje o dużej mocy będą wymagały użycia złączy o dużej średnicy (takich jak typy 7-16 DIN i HN). Generalnie moc transmisji jest określana przez moc transmisji kabla, która jest zwykle określana na podstawie doświadczenia. Poziom przebicia napięcia jest określany przez napięcie szczytowe. Zdolność przenoszenia mocy maleje wraz z częstotliwością i wysokością.
Współczynnik fali stojącej napięcia (VSWR) i jego wyznaczanie
VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) jest miarą ilości sygnału zwracanego ze złącza. Jest to jednostka wektora zawierająca składowe amplitudy i fazy. Jest to bardzo ważne, aby to rozpoznać, zwłaszcza gdy rozważamy złożony efekt wielu złączy w linii przesyłowej. Niedopasowanie impedancji spowoduje odbicia. Jeśli użyty kabel ma impedancję 50 omów, to złącze musi również zachować impedancję 50 omów. Zmiana rozmiaru kabla na linię transmisyjną złącza, dielektryk izolatora w złączu i utrata styków przewodu to główne czynniki powodujące niedopasowanie. Ogólnie rzecz biorąc, istnieją dwie metody określania VSWR łącznika. Pierwsza metoda polega na zastosowaniu" ograniczenie linii prostej" w całym paśmie częstotliwości. Na przykład dla prostej wtyczki BNC z elastycznym kablem VSWR jest określony na maksymalnie 1,3 przy 4GHz. : 1 (zwykle zapisywane jako maksimum 1,3). Druga metoda polega na uwzględnieniu, że VSWR jest bezpośrednią funkcją typowej częstotliwości w rzeczywistych sytuacjach. Z prostą wtyczką SMA kabla RG-142 B / U, VSWR można opisać jako: VSWR = 1,15 +0,01 * F (GHz) Do maksymalnej częstotliwości 12,4GHz. Na przykład przy 2Ghz dopuszczalny maksymalny VSWR będzie wynosił 1,15+2 * 0,01 lub maksymalnie 1,17. Przy 12,4 GHz będzie to 1,15+12,4 * 0,01 lub maksymalnie 1,274. Oczywiście wartości te można przeliczyć na współczynnik odbicia lub tłumienie odbicia.
Tłumienie wtrąceniowe i jego wyznaczanie
Tłumienność ρ, zdefiniowana jako:
ρ=10 * log (Po / Pi), jednostka dB
Po ---- moc wyjściowa
Pi ---- Pobór mocy
Trzy główne przyczyny utraty wtrącenia:
Utrata odbicia, strata dielektryczna i utrata przewodnika. Utrata odbicia odnosi się do strat na złączach spowodowanych falami stojącymi. Strata dielektryczna odnosi się do utraty energii rozchodzącej się w materiałach dielektrycznych (teflon, rexolite, delrin itp.). Utrata przewodnika odnosi się do straty spowodowanej przewodzeniem energii na powierzchni przewodu łączącego. Jest to związane z doborem materiałów i zastosowaniem galwanizacji. Ogólnie tłumienność wtrąceniowa złącza waha się od kilku setnych dB do kilku dziesiątych dB. Tak samo jak metoda specyfikacji VSWR, można ją określić jako" granica płaskiej linii prostej" lub w funkcji częstotliwości. Podobnie jak w przykładzie VSWR, dla prostych wtyczek BNC z elastycznymi kablami, w warunkach testowych maksymalnie 3 GHz, BNC można określić na maksymalnie 0,2 dB.
W przypadku SMA w warunkach testowych 6 GHz można określić tłumienność wtrąceniową ρ=0,06 * (f - GHz) dB. Na przykład przy 4 GHz maksymalna tłumienność wtrąceniowa wynosi 0,06 * 2 lub 0,12 dB. Chociaż złącze może być używane w szerokim zakresie częstotliwości, zwykle jest testowane tylko przy określonej, określonej częstotliwości, ponieważ jest to dokładny i czasochłonny proces dokładnego pomiaru bardzo małych strat. Ten proces testowy jest zdefiniowany w MIL PRF-39012.