射頻 (RF) 電路正迅速廣泛應用于有線和無線通信，包括 Wi-Fi 和用于物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的各種無線技術。這些高頻信號需要在系統(tǒng)、電路元件和子組件之間進行分配，且產(chǎn)生最小的損耗或寄生輻射。

雖然這一直都是射頻同軸電纜和連接器應該承擔的角色，但是設計人員承受著時間、成本和可靠性方面的壓力，需要確?？焖龠x擇最佳射頻連接器并正確應用，以達到最佳性能并延長使用壽命。

本文將從關鍵參數(shù)（例如尺寸、頻率范圍、損耗和耐用性）的角度介紹射頻連接器，幫助設計人員確保連接器與射頻應用相匹配。本文還將介紹適當?shù)慕鉀Q方案，包括有關其應用和維護的實用信息。

射頻同軸連接器

在通信、廣播、無線以及測試和測量應用中，射頻同軸連接器和電纜提供了關鍵射頻鏈路。它們在射頻系統(tǒng)、元件、子組件和使用同軸電纜或帶狀線的設備之間提供低損耗路徑?；镜耐S結構由包圍著同心絕緣介電層的中心導體組成，而該結構又被一個圓柱形導電外殼包圍。電纜元件的尺寸得到精確控制，提供恒定的導體尺寸和間距，以便電纜作為傳輸線高效發(fā)揮作用。射頻連接器提供了結點，將同軸電纜和帶狀線傳輸線連接到其他元件或子組件。它們擴展了同軸結構，增加了互鎖導體和鎖定機制，同時保持恒定的阻抗。圖 1 顯示了來自 Amphenol RF 的超小型 A 型 (SMA) 連接器元件配接對。

圖 1：SMA 連接器對是同軸連接器的一個示例，圖中顯示了用于配接的內導體、介電層和用于鎖定的外導體。（圖片來源：Amphenol RF）

圖像左側是公插頭。圖像右側為母插頭，也就是連接器對的插孔或插座。通常，公插頭帶有突出的中心導體，外導體上有內部鎖定螺紋。插座帶有凹陷的內導體和外部鎖定螺紋。應該注意的是，某些“反極性”連接器類型的鎖定螺紋是反向的，外螺紋位于上公插頭上，內螺紋位于母插頭上。其他鎖定機構可能包括扭鎖、卡口連接或扣鎖環(huán)。

與這個 SMA 連接器對相似，大多數(shù)同軸連接器都是區(qū)分公母的，兩個半邊的結構不同。也有某些連接器結點的每一側都具有相同的結構。這些主要是用于實驗室應用的高精度連接器。

同軸連接器類型

雖然射頻連接器種類眾多，但它們的許多關鍵參數(shù)不同。這些規(guī)格包括物理尺寸、阻抗、電壓駐波比、接合類型、帶寬或頻率范圍（表 1）。

表 1：常用同軸連接器規(guī)格的總結表。（數(shù)據(jù)來源：Digi-Key Electronics）

連接器帶寬

同軸連接器的關鍵規(guī)格是帶寬。該規(guī)格描述了連接器的最高使用頻率。連接器的最大可用頻率與外殼直徑和用作電介質的材料具有函數(shù)關系。外殼直徑越小，最大可用頻率越高。同樣，使用空氣作為電介質可提供相對于其他電介質的最高頻率性能。因此，最高帶寬的連接器使用空氣作為電介質。

連接器阻抗

為確保最大功率傳輸并減少反射引起的功率損耗，連接器的特征阻抗應與源和負載相匹配。大多數(shù)面向常規(guī)射頻應用的連接器阻抗值設計為 50 W；而 75 W 連接器則可用于視頻相關應用。

VSWR

電壓駐波比 (VSWR) 是配接連接器有效阻抗的衡量指標。VSWR 越高，由于阻抗不匹配，從連接器反射的功率就越多。請注意，VSWR 是頻率的函數(shù)，連接器 VSWR 值只能在相同頻率下進行比較。

接合機制

上表中的“接合方法”列顯示了采用的機械鎖定機制的類型。在連接器可能受到振動的應用中，這一點極其重要。接合通常要在易連接性和安全鎖定之間作權衡。圖 1 中顯示的 SMA 連接器對是螺紋接合的一個示例。圖 2 顯示了卡口式和咬接式接合的示例，分別使用 BNC 和 SMP 連接器類型。

圖 2：卡口式和咬接式接合的示例。在預期將會發(fā)生振動的應用中，接合方法非常重要，它通常要在易用性和安全鎖定之間作權衡。（圖片來源：Digi-Key Electronics）

連接器尺寸和耐用性

鑒于微型化趨勢，尺寸在選擇連接器方面起著重要作用。表 2 顯示了所列連接器的尺寸等級。在連接器尺寸和使用壽命之間需要進行折衷權衡。較小的連接器可用的連接/斷開配接次數(shù)通常較少。較大的 N 型連接器的耐用性可能大于 500 個配接次數(shù)，而微型 U.FL 連接器的耐用性僅限于 30 個配接次數(shù)。每種連接器的使用壽命因制造商而異，如果使用壽命是一個重要參數(shù)，則應查閱制造商提供的規(guī)格書。

用于測試和測量儀器等應用的同軸連接器，通常具有很多配接次數(shù)，一般使用“連接器保護器”進行保護。這些易于更換的適配器與儀器連接器配接，提供消耗性的連接器基體，可使用多次。

連接器類別和行業(yè)規(guī)格

連接器分為多種不同類別。表 2 中，精密連接器（如 1 mm 至 2.92 mm 的連接器和 N 型連接器）屬于 IEEE-STD-287 規(guī)格。這些連接器具有更精確的尺寸容差，這是其寬帶寬應用所決定的。更多的常見連接器屬于 MIL-STD-348 規(guī)格，或者符合某一種歐洲標準，例如 CECC 22220。這些連接器的容差更寬松，因此有機會節(jié)省成本。

配接兼容性

特定連接器類別能夠配接不同系列的連接器。表 2 列出了一些可能的互換式連接器配接。1.85 mm 和 2.4 mm 連接器可以互換，2.92 mm 和 3.5 mm 連接器也可以互換。2.92 mm 和 3.5 mm 公頭連接器基體可以與 SMA 母頭連接器配合使用，整體帶寬會降低。由于它們的容差等級不同，嘗試將 SMA 公頭與 2.92 mm 或 3.5 mm 母頭連接器配接時并不可取。SMA 連接器的較大機械公差會損壞精密連接器的插座引腳。

連接器額定功率

制造商沒有提供連接器的功率耗散額定值，因為該規(guī)范高度取決于具體應用。功率耗散因頻率、系統(tǒng) VSWR、溫度、海拔高度和負載阻抗而異。一般來說，功率容量直接隨連接器的尺寸和散熱能力而變化。最大功率耗散值隨著頻率增加而降低。

具有最高功率容量的連接器是 N 型連接器，容量達到 300 和 400 瓦特 (W)。其次則是 BNC 和 SMA 連接器。精密連接器的功率僅限于數(shù)十瓦特。再強調一次，如果需要高功率運行，請與制造商聯(lián)系，以獲取更精確的功率耗散規(guī)格，這一點非常重要。

連接器用途

在使用連接器之前，應檢查是否有金屬微粒、中心導體彎曲、外殼破裂或變形等損壞（圖 3）。任何損壞都應進行修復，或者更換損壞的連接器。連接器應保持清潔，不得積累灰塵或其他污染物。連接器基體應該平滑配接，不會粘連或卡住。不要強力進行連接器配接；如果發(fā)生問題，請重新檢查連接器，以確定問題來源。

配接螺紋連接器時，請只轉動外殼，不要轉動連接器基體或線纜。旋轉連接器基體可能損壞中心導體。外套筒手動擰緊后，請按照制造商的說明，使用校準的扭力扳手，以達到指定的鎖緊扭矩。

圖 3：SMA 連接器的示例，左側圖片為污物和金屬屑積聚在電介質上，右側圖片為使用棉簽和異丙醇清潔之后。（圖片來源：Digi-Key Electronics）

連接器維護

連接器應保持清潔。確保清潔的最佳方式是在不使用連接器時使用保護蓋。如果連接器被灰塵污染，應該進行清潔。帶有固體電介質的連接器可以用浸有異丙醇的無絨棉簽進行清潔。請小心避免彎曲中心導體引腳。清潔螺紋連接器的內部和外部螺紋也是一種很好的做法。不要在使用空氣介質的連接器上通過棉簽清潔，因為用于固定元件的介質磁珠可能會被溶劑損壞。它們可以使用干燥的壓縮空氣進行清潔。

選擇同軸連接器

選擇同軸連接器時，首先要考慮處理所使用信號需要何種帶寬，然后考慮尺寸和機械配置（插頭、插座、焊入、面板安裝等）。我們以 1 GHz 信號發(fā)生器的輸出連接器為例。由于這是測試和測量信號源，所以 BNC 連接器是常見的選擇。BNC 的帶寬大于 1 GHz，可用作面板安裝插座。Amphenol RF 的 31-221-RFX 型號 BNC 插座是不錯的選擇。

為超過 10 GHz 的頻率信號選擇連接器時，可考慮使用 SMA 連接器，例如 Amphenol SV Microwave SF2950-6062，或者使用 2.92 mm 精密連接器，例如 Amphenol SV Microwave SF1521-60013。選擇時可能要在帶寬和成本之間折衷權衡。2.9 mm 連接器的帶寬大于 SMA 的兩倍，但在具有帶寬優(yōu)勢的同時，它的成本幾乎是后者的三倍。

如果尺寸是首要的規(guī)格，應考慮連接器的耐用性。例如，Molex LLC MMCX 插孔型號 0734152063 的額定配接次數(shù)為 500 次。Hirose Electric Co.的 U.FL-R-SMT(10) 尺寸小巧，但能夠耐受的配接次數(shù)只有 30 次。此外，也可能存在顯著的成本差異。

總結

本文介紹了各種類型的射頻同軸連接器，總結了它們的主要屬性，為設計人員提供了很好的著手點，幫助他們?yōu)槠湓O計選擇合適的連接器。正如本文所述，選擇看似簡單的射頻同軸連接器時，仔細了解工程要求非常重要。建議進一步查詢供應商的規(guī)格書，以查看更詳細的信息。