RF konektori velike snage: odabir, toplinska ograničenja i vodič za instalaciju

Pri kontinuiranoj snazi od 1 kW RF konektor velike snage toplinska je i mehanička komponenta, a ne pasivni dodatak. Prva odluka nije koja školjka izgleda najjače; to je prosječna snaga, vršna snaga, frekvencija, VSWR, temperatura okoline i kabelsko sučelje koje će sustav zapravo prikazati. Konektor ocijenjen za 500 W na 25°C može biti ograničen na manje od polovice unutar zatvorenog vanjskog kućišta na 70°C. Počnite s proračunom smanjene snage, a zatim odaberite sučelje.

Započnite s smanjenim proračunom energije

Korisna ocjena je prosječna snaga koju konektor može prenijeti pri najgorem slučaju temperature okoline, a ne naslovni broj na kratkoj podatkovnoj tablici. Prosječna snaga zagrijava središnji kontakt, dielektrik i vanjski vodič. Vršna snaga opterećuje zračni raspor i dielektrik prije proboja, posebno na visini ili s visokim VSWR-om. 2,0:1 VSWR odražava 11,1% snage prema naprijed, izračunato kao ((VSWR - 1)/(VSWR 1))^2; na 1 kW, odnosno 111 W koji se vraća kroz iste površine.

Prije usporedbe obitelji provjerite četiri ulaza za smanjenje vrijednosti: temperaturu okoline unutar kućišta, nadmorsku visinu, kontinuirani u odnosu na pulsni rad i veličinu sučelja kabel/konektor. Za pulsirajuće sustave koristite širinu impulsa i radni ciklus za izračunavanje prosječne snage, a zatim provjerite vršni napon u odnosu na marginu kvara sučelja. Konektor koji je udoban pri prosječnoj snazi ​​od 100 W može otkazati pri vršnoj snazi ​​od 1 kW ako dielektrik i zračni raspor nisu dimenzionirani za to.

Za sustave srednje snage od 50 ohma, N-tip sučelja je uobičajena početna točka, ali krivulja smanjenja snage ipak odlučuje.

Serija RF koaksijalnih konektora tipa N 50Ω i 75Ω konektori tipa N s navojem za RF sustave srednje snage; Vrste od 50 Ω pokrivaju DC–18 GHz i podržavaju mnoga kabelska sučelja. Pogledajte proizvod →

Obitelji konektora koje nose veliku snagu

Rukovanje snagom određeno je geometrijom, materijalima i toplinskim putem. Dimenzije sučelja i metode ispitivanja standardizirane su prema IEC 61169 i MIL-STD-348, ali nazivne snage ovise o proizvođaču. Donja tablica je pomoć pri odabiru uži izbor, a ne zamjena za ocjenu na vašoj frekvenciji i ambijentu.

7-16 DIN se često odabire kada su prosječna snaga i pasivna intermodulacija važniji od veličine. N-tip ostaje popularan jer odgovara mnogim sustavima od 50 ohma i veličinama kabela. Nemojte pretpostavljati da manje precizno sučelje može nositi istu snagu kao i veće samo zato što oba koriste posrebrene kontakte; masa središnjeg kontakta i volumen dielektrika su različiti.

Toplinski porast, VSWR i derating zamka

VSWR nije samo broj povratnih gubitaka. Reflektirana snaga povećava gubitak i može povećati temperaturu konektora. Grafikon prikazuje izračunati udio reflektirane snage za uobičajene VSWR vrijednosti; to je fizika, a ne krivulja proizvoda.

Pri VSWR-u od 3,0:1 odbija se jedna četvrtina snage prema naprijed. Taj reflektirani val može udvostručiti napon na nekim točkama i povećati zagrijavanje u konektoru i kabelu. Ako sustav mora preživjeti neusklađenost u najgorem slučaju, dimenzionirajte konektor prema reflektiranoj snazi ​​i margini napona, a ne samo prema podudarnom nazivnom opterećenju.

Sučelje kabela i kvaliteta montaže također mijenjaju toplinski rezultat. Sklop kabela s malim gubicima s dobro kontroliranim lemljenjem ili kompresijskim spojem širi toplinu dalje od središnjeg kontakta; loš ga zglob koncentrira.

Sklop fleksibilnog RF kabela sa super malim gubicima Fleksibilni sklop od 50 Ω za cjelovitost visokofrekventnog signala, nudi niske unesene gubitke, stabilnu fazu i opcije SMA, N-tipa ili TNC konektora. Pogledajte proizvod →

Geometrija sučelja i kontaktna metalurgija

Konektor velike snage ima tri toplinska puta: središnji kontakt, dielektrik i vanjski vodič. Središnji kontakt nosi struju i mora provoditi toplinu do spojne igle i vodiča kabela. Dielektrik mora izdržati napon bez prevelikih gubitaka. Vanjski vodič nosi povratnu struju i daje mehaničku referencu.

Pokrivanje smanjuje kontaktni otpor, ali debljina, podloga i završna obrada površine za spajanje su važni. Posrebrivanje je uobičajeno za male gubitke i visoku vodljivost; zlato je uobičajeno za otpornost na koroziju i mnoge cikluse parenja. Tanka ili porozna oplata može povećati kontaktni otpor, stvoriti vruće točke i povećati PIM. Provjerite ima li na spojnim površinama ogrebotina, bruniranja i dielektričnih krhotina prije sastavljanja.

Adapteri dodaju dva spojna sučelja. Svako sučelje dodaje kontaktni otpor, moguću refleksiju i toplinski spoj. Za ispitne stolove i kratke produžetke koristite kvalitetan adapter ocijenjen za istu frekvenciju i klasu snage; nemojte ga tretirati kao mehanički dio bez gubitaka.

N-Type na N-Type RF koaksijalni adapter DC–18 GHz N-tip adapter s 1,15 VSWR i 2500 Vrms otpornim naponom; pogodan za ispitne stolove i kratke RF produžetke. Pogledajte proizvod →

Detalji instalacije koji odlučuju o tome hoće li 1 kW ostati 1 kW

Većina kvarova konektora velike snage počinje pri sastavljanju, a ne u dizajnu. Središnja igla mora biti centrirana, dielektrik mora biti čist, priprema kabela mora odgovarati crtežu konektora, a zakretni moment mora biti primijenjen na ispravne površine. Labava spojna matica povećava kontaktni otpor; pretjerano zategnuta matica može deformirati sučelje i oštetiti dielektrik.

Upotrijebite kalibrirani momentni ključ, slijedite redoslijed spajanja proizvođača i poduprite kabel tako da konektor ne nosi opterećenje savijanja. Za vanjska kućišta, zabrtvite ulaz kabela, a ne spojnu ravninu konektora, osim ako je konektor dizajniran za tu metodu brtvljenja. Nakon spajanja, provjerite je li spojka potpuno spojena i je li brtva ploče ravnomjerno stisnuta.

• Dubina središnjeg kontakta unutar granice debljine.
• Nema dielektričnih strugotina, metalnih neravnina ili ogrebotina na oplati.
• Moment spojke postavljen na vrijednost iz podatkovne tablice.
• Rasterećenje naprezanja kabela neovisno o tijelu konektora.
• VSWR mjerenje na radnom pojasu prije pune snage.

Za slijed spajanja i zakretnog momenta korak po korak, pogledajte ovo Vodič za instalaciju RF koaksijalnog konektora .

Testiranje i provjera prije nego što se obvežete

Konektor velike snage treba provjeriti na razini sustava, a ne samo kao komponentu. Izvedite VSWR i mjerenje unesenih gubitaka preko radnog pojasa, pregledajte sklopljeni spoj pomoću termalne slike pod opterećenjem i ponovite mjerenje nakon toplinskog ciklusa. Za zatvorene ili vanjske jedinice dodajte testove otpornosti na izolaciju i propuštanja ako ih dizajn zahtijeva.

1. Izmjerite VSWR i uneseni gubitak na radnoj frekvenciji i na rubovima pojasa.
2. Primijenite nazivnu prosječnu snagu s odgovarajućim opterećenjem, zatim ponovite s VSWR-om u najgorem slučaju.
3. Upotrijebite termalnu sliku kako biste pronašli vruće točke na središnjem kontaktu, kabelskom spoju i sučeljima adaptera.
4. Izvršite provjeru ciklusa spajanja i pregledajte oplatu i dielektrik nakon ispitivanja.
5. Zabilježite zakretni moment, temperaturu okoline i trajanje testa kako bi se rezultat mogao pratiti.

Ako konektor prolazi samo na 25°C i niskom VSWR-u, to još nije dizajn velike snage. Kriterij prihvaćanja trebao bi odgovarati temperaturi ograđenog prostora, nadmorskoj visini i neusklađenosti koju će vidjeti polje.

Često postavljana pitanja