Entendendo as Especificações de Conectores de RF
Os conectores de RF têm muitas especificações, muitas das quais são aplicáveis ao seu desempenho de RF.
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Nosso tutorial sobre conectores coaxiais de RF incluem:
Conectores RF | Especificações de conectores RF | Conector BNC | Conector TNC | Conector N-type | Conector SMA | Conector SMB | Conector MCX | Conectores de precisão | Conector UHF | Conector tipo F
Tipos de conectores relacionados: Outros conectores
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Os conectores de RF são projetados para permitir que o alimentador de cabo coaxial seja conectado de uma maneira que permita que as conexões sejam feitas e desfeitas facilmente.
Como tal, os conectores de RF precisam fornecer o desempenho de radiofrequência necessário, além de fornecer uma conexão DC segura e confiável.
Como resultado, os conectores de RF têm várias especificações relacionadas ao seu desempenho de RF, bem como especificações relacionadas à sua capacidade de fornecer uma conexão confiável de baixa frequência.
Compreender as especificações do conector de RF permite obter o conector ideal, equilibrando desempenho, tamanho e custo. Selecionar os diferentes tipos de conectores de RF, incluindo BNC, tipo N, TNC, SMA ou um dos muitos outros tipos, pode ter um impacto no desempenho e na usabilidade.
Conectores de RF são usados em muitas áreas. Uma das mais óbvias é conectar RF entre unidades diferentes, ou conectar alimentadores de antena a receptores e transmissores, etc. Essas aplicações são as mais comuns, mas os conectores de RF também são usados em equipamentos. Aqui eles permitem que o equipamento seja reparado – permitindo que placas ou módulos sejam extraídos ou inseridos sem a necessidade de fazer conexões de solda. Sem conectores de RF, o acesso ao equipamento seria praticamente impossível.
Para aplicação de alcance, diferentes especificações serão aplicadas – mecânicas e elétricas, portanto, escolher o conector de RF certo para qualquer aplicação requer uma compreensão das especificações aplicáveis.
Principais especificações do conector de RF
Como todas as formas de componentes e as formas de conector não RF, existem muitas especificações aplicáveis aos conectores RF.
Muitas das especificações básicas para conectores gerais também podem ser aplicáveis a conectores de RF, mas muitas vezes podem ser expressas de uma maneira diferente que reflita as aplicações nas quais serão usadas.
A lista abaixo contém muitos dos principais parâmetros com explicações para permitir que as várias especificações do conector de RF sejam compreendidas.
- Especificação de impedância do conector: Os conectores de RF fazem parte do sistema de alimentação quando são usados para RF. Como o alimentador tem uma impedância específica, o conector também deve ter uma impedância definida. Alguns poucos conectores, como o conector UHF (conectores SO239 e PL259), são conectores de impedância não constante e, como resultado, geralmente são usados apenas para frequências mais baixas (até 300 MHz ou às vezes 500 MHz). Outros conectores como BNC, TNC, tipo N, SMA e muitos outros têm uma impedância constante.
A maioria dos conectores tem uma impedância de 50Ω, já que este é o alimentador coaxial de impedância mais utilizado para aplicações comerciais de RF. 75Ω é usado para televisão doméstica, portanto, ocasionalmente, conectores de 75Ω serão vistos. - Revestimento/acabamento: Em muitos aspectos, isso pode soar como uma especificação de conector trivial, mas está longe disso, pois afeta muito o desempenho, possivelmente mais do que muitos outros aspectos de sua fabricação.
A razão para isso é o efeito de pele. À medida que a frequência aumenta, o efeito de pele fica mais aparente. O efeito pelicular é um fenômeno pelo qual, à medida que a frequência aumenta, a corrente tende a se concentrar mais na parte externa ou na pele do condutor – na verdade, está em um pico na parte externa do condutor, reduzindo exponencialmente com a distância da superfície do condutor o condutor. Isso resulta do efeito da indutância magnética do fluxo de corrente que força a corrente em direção à superfície do condutor.
Como qualquer perda de calor no conector será causada pela resistência dos condutores, verifica-se que à medida que a frequência aumenta, a área da seção transversal sobre a qual a corrente flui diminui, e isso significa que as perdas ôhmicas aumentam.
Nas frequências de micro-ondas, verifica-se que a maior parte da corrente flui a uma profundidade de aproximadamente 3δ – cerca de 95% da corrente flui dentro de uma profundidade igual a 3 profundidades da pele. Isso tem um grande impacto na especificação do conector e seu desempenho.
A 1000 MHz em um condutor de cobre, a profundidade da pele é de aproximadamente 2 µm, ouro é cerca de 2,4 µm e prata é 2,0 µm.
O níquel, como resultado de suas propriedades magnéticas, tem uma profundidade de pele de apenas 0,17µm. A partir disso, pode-se ver que o níquel, embora não embace, dará um desempenho de micro-ondas muito ruim. Mesmo a 10 MHz, a profundidade da pele é de apenas 1,7 µm. Somado a isso, sua resistividade é muito maior que o cobre e outros metais populares. Isso significa que o níquel é uma escolha muito ruim de material de revestimento para qualquer conector de RF – às vezes, outros metais são adicionados a ele para torná-lo dourado. Como o ouro banhado tem um acabamento levemente fosco, e o níquel dá uma bela superfície brilhante, pode-se dizer que qualquer conector que seja brilhante não serve para nada em RF. - Manuseio de energia: para muitas aplicações, o capacitor de manuseio de energia de um conector de RF não é um problema. No entanto, para sistemas transmissores, pode ser de grande importância.
Uma das principais áreas do conector de RF que afeta seu manuseio de energia é o pino central e o receptáculo correspondente. Isso é muito menor que o externo e, como tal, tem um nível muito alto de densidade de corrente. Isso significa que o design do pino e o receptáculo correspondente do conector de RF são fundamentais para a especificação de potência do conector.
Para um funcionamento adequado, o pino e o receptáculo devem estar perfeitamente alinhados e não deve haver danos ou sujeira entre eles. Além disso, o revestimento das metades correspondentes é essencial para fornecer a especificação necessária do conector de RF. Com profundidades de pele medidas em micrômetros, a condutividade dentro desta área do conector é fundamental.
Para altos níveis de potência, o revestimento dos contatos tem um grande impacto no desempenho. Como mencionado anteriormente, o níquel é inútil, mas um bom revestimento de ouro e prata de espessura adequada permite que os conectores atinjam o mais alto nível de desempenho. - Compatibilidade do cabo coaxial: a maioria dos conectores coaxiais foi projetada para ser usada com um determinado tipo de cabo. A razão para isso é que os diferentes tipos de coaxiais têm diâmetros e dimensões diferentes. Se o conector coaxial deve aceitá-los, ele precisa ser projetado para corresponder a eles.
Isso significa que, ao selecionar o conector correto, uma das principais especificações do conector é o tipo de cabo coaxial que será usado. Normalmente, isso não é um problema importante, pois os fabricantes de conectores projetam conectores para as formas de cabo coaxial mais amplamente usadas. Significa apenas que uma especificação chave para o conector coaxial é o tipo de cabo coaxial. No entanto, se houver uma grande discrepância entre o conector e o cabo, não será possível encaixar bem o coaxial e o conector. - Tensão: Outra especificação importante do conector de RF é a capacidade de resistência à tensão. Em alguns casos, o conector terá altos níveis de tensão. Obviamente, para altos níveis de potência, haverá altos níveis de tensão. Se houver altos níveis de potência refletida, isso pode resultar em tensões mais altas.
É necessário garantir que o conector possa suportar as tensões previstas com uma boa margem. Lembre-se que as condições ambientais podem reduzir a capacidade de tensão. - Faixa de frequência: Alguns conectores são capazes de transportar frequências muito mais altas do que outros. Obviamente, algumas formas de conector operam em frequências muito mais altas do que outras: – Os conectores BNC são capazes de operar em frequências muito mais altas do que os conectores UHF (PL259 e SO239). No entanto, nem todos os conectores BNC são iguais. Alguns são fabricados com especificações muito mais altas do que outros e podem funcionar sem problemas em 10 GHz, enquanto outros podem ter dificuldade para chegar muito acima de 1 GHz.
Ao comprar conectores, sempre compre de uma fonte confiável e verifique as especificações da peça específica que está sendo comprada.
Ao comprar no mercado aberto, tenha muito cuidado, porque muitos conectores baratos são apenas isso e não terão um bom desempenho. Verifique sempre a especificação e não pense que por ser um conector tipo N que seu desempenho se estenderá até 18 GHz. Só funcionará se for fabricado de acordo com essa especificação.
Mesmo muitos fabricantes respeitáveis executam uma variedade de diferentes níveis de qualidade de conectores, então não presuma que só porque vem de um fabricante respeitável, terá o desempenho total. Essencialmente, pense que você obtém o que paga. Conectores de alta qualidade e especificações completas não são baratos. . . infelizmente. - Reto e em ângulo reto: embora a decisão sobre o uso de um conector livre reto ou em ângulo reto seja determinada pela mecânica de um item do equipamento. Conectores de ângulo reto são frequentemente usados em itens de equipamento. Eles permitem que o cabo coaxial seja encaminhado para longe do conjunto ao qual estão se conectando sem a necessidade de um loop de cabo e, portanto, reduzem o espaço necessário. No entanto, eles geralmente oferecem uma especificação um pouco inferior – geralmente seu desempenho de perda de retorno não é tão bom. Na maioria dos casos, isso não deve ser um problema, mas em frequências muito altas e onde o desempenho é fundamental, é um aspecto a ser observado. Verifique a especificação do conector nas folhas de dados.
Existem muitas especificações diferentes de conectores de RF. Alguns são aplicáveis em algumas aplicações, enquanto outros serão mais apropriados em outras. No entanto, entender as diferentes especificações e por que elas surgem sempre será um benefício ao selecionar o conector certo para uma determinada aplicação.
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