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连接器技术简介
连接器,即(CONNECTOR)。国内亦称作接插件、插头和插座。一般是指电连接器。即连接两个有源器件的器件,传输电流或信号。它广泛应用于航空、航天、国防等军用系统中。连接器是我们电子工程技术人员经常接触的一种部件。它的作用非常单纯:在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间,架起沟通的桥梁,从而使电流流通,使电路实现预定的功能。连接器是电子设备中不可缺少的部件,顺着电流流通的通路观察,你总会发现有一个或多个连接器。连接器形式和结构是千变万化的,随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同,有各种不同形式的连接器。那么,我们该如何正确选择射频连接器、怎样确定电缆组件、怎样计算插入损耗、电压驻波比呢?下面来简述一下这些连接器技术方面的问题。

选择射频连接器,应考虑哪些因素?
    有许多因素决定了连接器系列和样式,其中配接电缆和使用频率范围是主要的因素。在工程实践中,使连接器直径大小和电缆直径尽可能相近,以最大限度地减少反射。电缆直径和连接器直径之间的区别越大,性能越差。反射通常作为频率的函数增加,而一般较小的连接器在较高的频率段,性能通常很好。 对于非常高的频率(26GHz以上),则需要精密的空气介质连接器。
  通常电缆的规格确定了连接器的阻抗。50和75欧姆是使用最多的两种标准阻抗,而许多连接器系列具有50欧姆和75欧姆两款阻抗。普通电缆和他们的特性见我司网站。有时在频率500 MHz以下,50欧姆连接器能使用在75欧姆电缆上(反之亦可) 并且性能可接受。这样做的原因是一般地50欧姆连接器便宜,且他们使用广泛。
  除了使电缆和连接器在尺寸上尽可能匹配以最大限度地减少误差,连接器的界面和绝缘体材料也是重要的考虑因素。线性对接和空气连接的界面(如SMA和N型界面)能提供高频低反射性能,而重叠的电介质界面(如BNC和SMB)的频率及反射性能通常有所局限。通常反映连接器性能的图表是反射系数表。这是一种描述信号从连接器被反映回来多少的测量方法。它能用反射系数、电压驻波比(VSWR)和回波损耗来表示.
  在某些特殊应用上,功率和电压要求也是确定连接器使用的一个因素。 大功率应用将要求使用大直径连接器(例如7-16 DIN和HN型)。 一般传输功率决定于电缆的传输功率,通常根据经验来确定。电压击穿等级决定于峰值电压。 功率传输能力随频率和海拔高度递减。
  电压驻波比(VSWR)及其确定?
  VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)是计量信号从连接器返回量的量度标准。 它是一个矢量单位包括振幅和相位分量。认识这一点是非常重要的,特别是当我们在考量传输线上多个连接器的复合影响时。阻抗不匹配会导致反射, 如果所使用的电缆是50欧姆的阻抗,那么连接器也必须保持50欧姆阻抗。从电缆到连接器传输线上的尺寸变换,连接器内的绝缘体介质串动和导体的接触损耗是导致非匹配的主要因素。 通常确定连接器的VSWR有二种方法,第一种方法是在整个频带内采用“平坦直线限定”法, 例如,对于配接柔性电缆的直型BNC插头,VSWR规定到4 GHz的最大值为1.3:1(通常则写为最大1.3 )。第二种方法是考虑到VSWR在实际情况下是典型的频率直接的函数 ,配接RG-142 B/U电缆的直型SMA插头,VSWR可以描述为:VSWR=1.15 +0 .01* F ( GHz ) 到12.4 GHz 最大频率。 例如,在2 Ghz时,容许最大限度的VSWR将是1.15+2*.01或者最大1.17 。 在12.4 Ghz时它将是1.15+12.4*.01或者最大1.274 。 自然地,这些值能被转换为回波损耗或者反射系数。
  插入损耗及其确定?
  插入损耗ρ,定义为: ρ=10*log ( Po/Pi ),单位dB
  Po----输出功率(Power output)
  Pi----输入功率(Power input
  产生插入损耗的三种主要原因: 反射损耗,介质损耗和导体损耗。 反射损耗指那些因为驻波而产生连接器的损耗。 介质损耗指能量在介质材料(Teflon, rexolite, delrin等)中传播的损耗。导体损耗指能量在连接器导体表面传导而造成的损耗,它与材料选择和电镀的使用相关。通常,连接器插入损耗从几个百分之一dB到几个十分之一dB。同VSWR的指定方法一样, 可以指定为“平坦直线限定”或者指定为频率的函数。同VSWR的例子一样,对于配接柔性电缆的直型BNC插头,在最大3 Ghz测试条件下,BNC可以指定为最大0.2 dB。
  如何确定电缆组件的性能?
  电缆组件有两种受关注的特征性能:电压驻波比VSWR (或者回波损耗)和插入损耗。除了使用极低损失电缆的最短电缆组件(少于6英寸),所有插入损耗主要都是因为电缆本身的衰减原因, 一般可从厂商资料中确定。如何确认RF连接器符合驻波要求另一方面,VSWR主要是由于连接器的原因。 记住VSWR是一矢量数量,当频率扫描时,每个连接器的VSWR将会随相移的波动而上下跳动。在何处出现这些最大值和最小值将依赖于电缆的长度和其介质常数。 一般说来,计算出的最大驻波由每一末端连接器的反射系数来确定。最坏的情况是2个反映系数相加。 虽然很小,线缆的返回损耗也是VSWR的一部份。如果忽略电缆的损耗, VSWR将减少。 对于这个例子,我们将忽略电缆的衰减而不作为一个影响因素。例如,我们说一个连接器的在某频率下VSWR为1.2,而另一个连接器是1.25, 电缆VSWR是1.05,把VSWR转换成为反射系数分别为0.091,0.111和0.024,最大反射系数=0.226。 转换回VSWR则为1.584。 一种迅速得到结果的方法是乘以这3种的VSWR值, 在这种情况下,它将为1.2*1.25*1.05=1.575。 这非常接近于以前的计算结果. 对于回波损耗,VSWR能被转变成为dB。如果每个连接器的回波损耗是不同的或者如果电缆回波损耗是不可忽略的,那么每种回波损失将不得不被转换成为反射系数被增加然后再被转换回回波损耗。认识到连接器和电缆的VSWR是成矢量地叠加非常重要,并且电缆组件的VSWR比每一单独元件的VSWR要高。
  平均功率与最大功率的区别?
  连接器功率的大小能够决定系统长期(短期)的可靠性。使用不能充分发挥其功率的连接器将会引起严重的问题从而导致系统的失败。平均功率和最大功率必须被考虑到。 平均功率是连接器/线缆在稳定状态条件下,与相连接的负载终断时,将产生的一个最大安全中心导体温度. 安全的中心温度是不会熔化介质的。在考虑平均功率时,下面的几点应当注意:平均功率与频率成反比例,因此平均功率必须降低。平均功率与额定功率是相等的@ 1 兆赫/? (频率用兆赫) 连接器的额定功率比与它相接的线缆的额定功率要高。连接器有金属外壳但线缆有塑料皮包着。连接器可以附有有助于散热的防水壁。连接器内由于存在空气,通常每单位长度有较低的衰减. 连接器的电压等级制约了其最大功率,并由 PK= V2/Z这个式子决定,其中V表示最大电压等级Z表示特定的阻抗。考虑最大功率时应当注意下面几点:
  A,最大功率的工作周期一般都很短,但你应该通过计算最高脉冲的平均功率来确定它是符合规格的。
  B,最大功率不是一个频率函数
  C最大功率是电压驻波比和调制电路的反函数, 必须要降低。
  D最大功率和平均功率是高度函数, 必须要降低. E最大额定功率一般小于连接器或线缆组件的合成.
  有了以上这些连接器专业定义及参数,相信大家以后会更好的应用在我们的行业中,使之给人类带来更大的福音!

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