Тайна разъёма анализатора сигналов

Бен Зарлинго (Ben Zarlingo)

Что не так на этой картинке?

Многие интригующие меня вещи среднестатистическим человеком воспринимаются совсем иначе. Но вы ведь не среднестатистический человек – иначе вы не читали бы этот блог. Поэтому, надеюсь, вы найдёте следующую картинку и пояснения столь же интересными и полезными, как это показалось мне. Внимательно взгляните на этот анализатор сигналов Keysight серии X и на те детали, которые я выделил:

Диапазон частот этого анализатора сигналов MXA простирается до 26,5 ГГц, но он оснащен входным разъёмом типа N. Поскольку верхняя граничная частота для разъёмов типа N обычно составляет 11 или 18 ГГц, то у нас, кажется, проблема.

Честно говоря, я наблюдал такую комбинацию частотного диапазона и входного разъёма много лет, прежде чем обратил внимание на это странное несоответствие. Я смутно припомнил, что разъёмы типа N предназначались для меньших частот и, наконец, нашёл время решить этот вопрос.
Объяснение оказалось достаточно сложным, учитыващим некоторые инженерные приёмы для оптимизации компромиссов, но с ним стоит разобраться. Как всегда, когда речь заходит о СВЧ сигналах и разъёмах, важную роль играют материалы, точность и геометрия.

Почему же разъем типа N?

Зачем же вообще применять разъём типа N в приборе с диапазоном частот 26 ГГц? Почему бы не поставить приборный разъём 3,5 мм, который легко соединяется и с обычными разъёмами SMA?

1. Надежность

Основная причина кроется в прочности и надёжности разъёма N в отношении ударов, скручивания и частых подключений, которые должно выдерживать контрольно-измерительное оборудование, сохраняя при этом номинальные характеристики. Прецизионные разъёмы типа N сочетают надёжность с хорошими характеристиками, непревзойдёнными в мире ВЧ/СВЧ оборудования. Кроме того, они легко подключаются и обычно затягиваются рукой.

2. Специальная конструкция позволяет расширить частотный диапазон

Стандартные разъёмы типа N рассчитаны на частоту 11 ГГц, а прецизионные на 18 ГГц. Выше 18 ГГц размер проводников и геометрия корпуса могут порождать амплитудные и фазовые ошибки, вызванные возникновением паразитных мод колебаний в кабеле. Решение этой проблемы заключается в изменении конструкции приборных разъёмов. Разъёмы типа N, используемые в приборах Keysight с диапазоном частот до 26 ГГц, имеют специальную конструкцию. Такой специальный разъём содержит внутренний бесщелевой экран, изолятор центрального контакта из специального материала и обладает более точной конструкцией. В результате резонансы можно устранить или снизить до столь малого уровня, что разъём типа N становится лучшим вариантом для контрольно-измерительного прибора в этом частотном диапазоне. 

3. Прецизионные адаптеры обеспечивают работу до 26.5 ГГц

Если вы работаете выше 18 ГГц и используете соответствующие переходники, аналогичные тем, что входят в состав набора переходников 11878, вы можете уверенно выполнять измерения. Просто подключите к передней панели прибора переходник с N на 3,5 мм и используйте кабели с разъёмами 3,5 мм или SMA.

Keysight Technologies гарантирует качество своей продукции

Примечание на странице 34 спецификации анализатора сигналов MXA гласит

Signal frequencies above 18 GHz are prone to response errors due to modes in the Type-N connector used. With the use of Type-N to APC 3.5 mm adapter part number 1250-1744, there are nominally six such modes. The effect of these modes with this connector are included within these specifications.

КСВ и другие важнейшие характеристики, указанные в спецификации, уже учитывают все возможные эффекты, связанные с возникновением паразитных мод колебаний. В результате практические преимущества разъёма типа N сочетаются с полным диапазоном частот 26,5 ГГц без ухудшения характеристик. В этом руководстве по применению Вы можете найти дополнительные подсказки для эффективного проведения СВЧ измерений.