کانکتور RF و انواع آن

کانکتور RF کواکسیال (کانکتور فرکانس رادیویی) یک کانکتور الکتریکی است که برای کار در فرکانس های رادیویی در محدوده چند مگاهرتز طراحی شده است. کانکتورهای RF معمولاً با کابل های کواکسیال استفاده می شوند و برای حفظ محافظ طراحی کواکسیال طراحی شده اند. مدل های بهتر نیز تغییر امپدانس خط انتقال را در اتصال به حداقل می رساند. از نظر مکانیکی، آنها یک مکانیسم اتصال (نخ، سرنیزه، مهاربندها، جفت کور) و فنرها را برای تماس الکتریکی کم اهمی فراهم می‌کنند و در عین حال سطح طلا را حفظ می‌کنند، بنابراین امکان چرخه‌های جفت‌گیری بسیار بالا و کاهش نیروی وارد کردن را فراهم می‌کنند.

کانکتورهای RF به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در محیط‌های ناهموار و چالش‌برانگیز با حفظ تلفات ورودی کم، نسبت موج ایستاده ولتاژ عالی و سایر عملکردهای مکانیکی و الکتریکی طراحی شده‌اند. آنها معمولاً یک اتصال جفت گیری ایمن و چرخه های جفت گیری بالا با انواع بست های موجود ارائه می دهند.

انواع مختلفی از کانکتور برای استفاده در محدوده فرکانسی RF و مایکروویو وجود دارد. بسیاری از مواقع در نظر نگرفتن اهمیت این قطعات، باعث افت کارایی سیستم می‌شود. انتخاب نادرست یا استفاده از کانکتورها باکیفیت پایین، می‌تواند روی پارامترهای مهم سیستم مانند VSWR، تلفات عبوری، IP3 و… خصوصا در فرکانس‌های بالا تاثیر بگذارد.

کانکتورهای کواکسیال RF ارتباط زیر سیستم‌ها و سیستم‌های RF را در ارتباطات، تست‌های EMC، اندازه‌گیری‌ها و… برقرار می‌کنند. یک پارامتر کلیدی در دسته‌بندی کانکتورهای RF، اندازه فیزیکی آن‌ها است. حداکثر توان قابل‌تحمل و بازه فرکانسی مورداستفاده، از دیگر پارامترها هستند. به‌عنوان‌مثال برای اطمینان از انتقال حداکثر توان، امپدانس مشخصه کانکتور باید با امپدانس منبع یا بار تطبیق باشد.

در ادامه تعدادی از کانکتورهای پرکاربرد RF را باهم بررسی می‌کنیم:

۱- کانکتور BNC

کانکتور BNC یکی از رایج‌ترین کانکتورهاست. این کانکتور در دهه ۱۹۵۰ توسط آزمایشگاه بل (Bell Labs) ساخته شد و عموما در تجهیزات آزمایشگاهی مانند اسیلوسکوپها، آنالایزرها و گیرنده‌ها پیدا می‌شود.  مورداستفاده کانکتور BNC در توان و فرکانس پایین است. این کانکتور از نوع قفل شونده است، بنابراین درجاهایی که حرکت یا ارتعاش زیاد است، توصیه نمی‌شود.

کانکتور BNC در دو امپدانس ۵۰ و ۷۵ اهم وجود دارد که متناسب با نیاز سیستم استفاده می‌شود. فرکانس کاری این کانکتور از DC تا ۴GHz تعریف‌شده است. اگرچه در فرکانس‌های بیشتر از ۵۰۰MHz به‌ندرت استفاده می‌شوند. این کانکتور می‌تواند توان متوسط ۸۰W تا ۱۰۰W را تحمل می‌کنند، اما معمولا برای ولتاژهای بالا تا حدود ۵۰۰V استفاده می‌شود.

۲- کانکتور TNC

کانکتور TNC، مدل پیچی کانکتور BNC است. با خیال راحت می‌توانید از آن در محیط‌های با ارتعاش استفاده کنید. کانکتور TNC نسبت به BNC در فرکانس بالاتری کار می‌کند و قابلیت تحمل توان بیشتر را نیز دارد.

۳- کانکتور SMA

کانکتور SMA در دهه ۱۹۶۰ توسعه پیدا کرد و به یک کانکتور عامه‌پسند برای کاربردهای توان کم و فرکانس بالا تبدیل شد. در ابتدا این کانکتور مختص کابل کواکسیال ۱۴۱ ساخته شد که از مغزی کابل به‌عنوان پین استفاده می‌شد.

انواع مختلفی از کانکتورهای SMA وجود دارد. مشخصه مشترک همه آن‌ها، مهره ۶ ضلعی بیرونی است که با آچار شماره ۸ باز یا بسته می‌شود. برای اتصالات داخلی بردهای RF، فیلترهای مایکروویو، تضعیف‌کننده‌ها و… تا فرکانس ۱۸GHz مناسب هستند. کانکتورهای نوع دقیق آن تا فرکانس ۲۶٫۵GHz قابل‌استفاده هستند. کانکتور SMA با کانکتورهای ۲٫۹۲mm و APC-3.5 و نوع K مشابهت دارد. اما پیشنهاد می‌شود به‌عنوان جایگزین استفاده نشود.

۴- کانکتورهای SMB و SMC

این کانکتورها از نوع کانکتورهای کواکسیال هستند و تفاوت‌هایی با کانکتور SMA دارند. کانکتور SMB از نوع قفل شونده فشاری است. کانکتور SMC به‌صورت فشاری جا می‌خورد و سپس پیچ می‌شود.

این کانکتورها برای فرکانس‌های کمتر از ۴GHz تعریف‌شده‌اند. البته پیشنهاد می‌شود و برای فرکانس‌های بیشتر از ۱GHz استفاده نشوند.

۵- کانکتور N Type

شاید بتوان کانکتور N Type را پرمصرف‌ترین کانکتور RF دانست. این کانکتور در دهه ۱۹۴۰ توسط آزمایشگاه بل ساخته شد. کانکتور N Type به‌راحتی تا فرکانس ۱۱GHz قابل‌استفاده است.

ورژن دقیق آن تا فرکانس ۱۸GHz هم درست کار می‌کند! این کانکتور را معمولا می‌توان در ابزارهایی مانند تقویت‌کننده‌ها، کوپلرها، اسپکتروم و نتورک مشاهده کرد. این کانکتور بادوام یک اتصال امن را فراهم می‌کند و در دو امپدانس ۵۰ و ۷۵ اهم موجود است.

به عبارت ساده، RF سیگنال هایی است که از طریق کابل های محافظ منتقل می شود، در حالی که کواکسیال معمولاً به خود کابل اشاره دارد. سیگنال‌های RF اغلب از طریق کابل کواکسیال منتقل می‌شوند، و همچنین ممکن است کابل کواکسیال گیرنده‌ها و فرستنده‌های RF را در انتها داشته باشد. کابل های کواکسیال را گاهی کابل RF می نامند، با این حال این یک تصور غلط رایج است که RF و کواکسیال به یک معنا هستند.

بسیاری از کانکتورهای RF را می توان با کابل کواکسیال برای ایجاد اتصالات با صفحه نمایش بالا استفاده کرد. این بدان معنی است که آنها برای استفاده در برنامه های RF، تجهیزات تست و اندازه گیری خاص، و محیط هایی که در آن برنامه های RF و غربالگری مورد نیاز است، مناسب هستند.

هنگامی که یک کانکتور RF طراحی می شود، هدف اصلی به حداقل رساندن هرگونه انحراف از خط ایده آل در مورد هزینه ها، تلفات، بازتاب و پراکندگی است. به آن کانکتور RF همگن یا ایده آل با شرایط بهینه می گویند. معمولاً این عملکرد عالی را نمی توان تنها با نگاه کردن به یک قسمت از ویژگی های رابط به دست آورد. عوامل موثر بر عملکرد شامل چندین ملاحظات الکتریکی، مکانیکی، محیطی، مواد و اقتصادی است.