Соединение разъёмов СВЧ и миллиметрового диапазона

Бен Зарлинго (Ben Zarlingo)

Карлики и великаны

Даже если у вас очень хорошее зрение – вот у меня нет – вам будет трудно определить типы многочисленных разъёмов, которые можно найти на столе инженера, работающего с СВЧ приборами. Это потому, что частоты очень высоки, а размеры очень малы! Точность и воспроизводимость измерений на этих экстремальных частотах даются нелегко и недёшево, поэтому очень важно правильно выполнить все соединения.
К тому же, если всё делать правильно, то можно избежать затрат и неудобств, связанных с повреждением разъёмов. Механическая конструкция разъёмов позволяет избежать серьёзных повреждений при сопряжении, но иногда этих мер оказывается недостаточно, и вы рискуете, например, не затянуть гайку.

Совместимость разъемов

Множество возможных вариантов сопряжения можно описать двумя предложениями:

• Разъёмы SMA, 3,5 мм и 2,92 мм (“K”) механически совместимы, и их можно соединить.
• Разъёмы 2,4 мм и 1,85 мм совместимы друг с другом, но не с разъёмами SMA/3,5 мм/2,92 мм.

Компания Keysight предлагает удобную таблицу совместимости. Вот её фрагмент:

Таблица совместимости разъёмов СВЧ и миллиметрового диапазона. Цветом показано, какие типы разъёмов можно соединять между собой без механических повреждений.

Исключение механических повреждений очень важно, однако, нельзя упускать из вида и технические характеристики, что не менее актуально для радиоинженера. Нашей целью является оптимизация характеристик там, где это важно, а СВЧ и миллиметровый диапазон требует здесь особого внимания.
Например, сопряжение разъёмов разного типа, даже если они механически совместимы, непосредственно влияет на согласование (потери на отражение) и однородность импеданса. Сопряжение разъёмов влияет на точность и воспроизводимость измерений амплитуды, примеры чего приведены в мартовском номере журнала Microwave Journal за 2007 год в статье Совместимость разъёмов SMA, 3,5 мм и 2,92 мм.
Причём соединение разъёмов разного типа – это лишь одна из многочисленных проблем, с которыми вы столкнётесь. На первый взгляд кажется, что нет такого места, куда бы можно было без проблем передать сигналы миллиметрового диапазона. Любые разъёмы, переходники и даже просто кабели в той или иной степени влияют на сигнал, а выявление проблем недостаточно качественных соединений весьма затруднительно.
Даже рекомендованные здесь защитные переходы добавляют влияние ещё одного электрического и механического интерфейса. И как всегда, речь идёт об оптимизации компромиссов, что, впрочем, спасает инженеров от безработицы.
Один из методов избавления от компромиссов, связанных с разъёмами, заключается в устранении переходников за счёт применения кабелей, отличных от традиционных кабелей с вилками на обоих концах. Кабели могут заменить защитные переходы и упростить соединения, особенно если вы делаете их не часто.
Тщательно учитывайте также длину и качество кабеля. Хорошие кабели могут дорого стоить, но при этом окажутся самым недорогим способом повышения точности и воспроизводимости измерений.

NMD разъемы

И наконец, что вы скажете о тех огромных разъёмах, которые применяются в некоторых анализаторах цепей и осциллографах? Для их закручивания применяется 20 мм стандартный или специальный ключ. На некоторых разъёмах не видно резьбы, но металла в них всё равно хватает. Вот два примера:

Розетка и вилка разъёмов NMD – разъёмов миллиметрового диапазона повышенной прочности. Большие габариты обеспечивают прочность и стабильность характеристик.

Они спроектированы так, чтобы быть совместимыми с обычными разъёмами того же типа, или использоваться в качестве защитных переходов, как правило, переходов розетка-розетка. С этими разъёмами выпускаются также удлинители измерительных портов и прочие кабели.

Если вы хотите чем-то украсить стену возле своего контрольно-измерительного оборудования, то в компании Keysight можно получить полезную таблицу усилий затяжки и размеров ключей.