Коаксиальный электрический соединитель

Коаксиальный электрический соединитель (коаксиальный соединитель, RF-соединитель (от англ. radio frequency connector); англ. coaxial RF connector) — электрический соединитель, предназначенный для соединения коаксиального кабеля с оборудованием и для соединения (сочленения) двух коаксиальных кабелей друг с другом.

Присоединительные элементы представляют собой сборки из двух-трёх вилок или розеток и называются адаптерами.

Конструкция соединителей

Соединители представляют собой коаксиальный круглый волновод, заполненный диэлектриком. Соединитель имеет два соосных (англ. coaxial) контакта: внутренний и внешний.

В зависимости от формы внутреннего контакта, коаксиальные соединители делятся на два вида: вилка и розетка. Внутренний контакт вилки представляет собой штырь. У розетки данным контактом является гнездо. Внешний проводник изнутри имеет цилиндрическую форму поверхности.

Волновое сопротивление линии зависит:

от отношения диаметров внутреннего проводника и внутреннего диаметра внешнего проводника;
от материала диэлектрика.

Стандартные значения волнового сопротивления: 50 Ом и 75 Ом.

Материалы диэлектрика:

фторопласт (политетрафторэтилен (тефлон));
полиэтилен;
полистирол.

Гнездовые контакты соединителей, используемых в сверхвысокочастотном диапазоне или для измерительных целей, изготавливаются из бронзы и покрываются тонким слоем серебра или золота.

Герметичные соединители имеют конструкцию, которая в сочленённом положении препятствует газовому или жидкостному обмену через изолятор и уплотнения в количествах, превышающих допустимые значения.

Классификация соединителей

По способу сочленения соединители бывают:
- резьбовые;
- байонетные;
- врубные.
По конструктивному исполнению соединители бывают:
- кабельные (устанавливаются на концы коаксиальных кабелей);
- приборные;
- приборно-кабельные;
- соединители, устанавливаемые на печатные платы.

Обозначения соединителей

Российские соединители

1‑й элемент (два знака): буквы «СР» — соединитель радиочастотный.
2‑й элемент (необязательный): буква «Г» — герметичное исполнение.
3‑й элемент (два знака): номинальное значение волнового сопротивления:
- 50 — 50 Ом;
- 75 — 75 Ом;
4‑й элемент: дефис (-).
5‑й элемент (неопределённое количество знаков): порядковый номер разработки.
6‑й элемент: указание материала диэлектрика:
- «П» — полиэтилен;
- «Ф» — фторопласт (политетрафторэтилен);
- «С» — полистирол;
- «К» — керамика;
- «В» — высокочастотные пресс-порошки.
7‑й элемент (необязательный): буква «В» — всеклиматическое исполнение.

Некоторые специальные типы соединителей имеют свои особые обозначения.

Международные соединители

Мировые производители коаксиальных соединителей используют разные системы наименований. В одной из наиболее распространённых систем,^[1] обозначение соединителей состоит из следующих частей:

буква;
трёхзначное число;
буква.

Например: «B-212 °F», где первая буква обозначает серию соединителя.

Распространённые типы соединителей

Обозначение русское	Обозначение международное	Волновое сопротивление, Ом	Сечение канала, м м/м м	Сочленение	Предельная частота, Г Гц	Розетка	Вилка
Тип-II по ГОСТ 13317-89	7/16	50	16/6,95	М27×1,5	7,5	Разъём типа II	Разъём типа II
Тип III «Экспертиза» по ГОСТ 13317-89	Тип N	50	7/3,04	М16×1 (для III), дюймовая (для N)	12,4/7,5	Разъём типа III	Разъём типа N
Тип IV «ВР» по ГОСТ 13317-89	нет аналога	50	13,5/4,1	М18×1	10/3	Разъём типа IV	Разъём типа IV
Тип V по ГОСТ 13317-89	Тип BNC 50 Ω	50	7/2,15	байонет	10	Разъём типа SMA
нет аналога	Тип BNC, 75 Ω	75		байонет
Тип VI «ШВР» по ГОСТ 13317-89	нет аналога	50	10/4,3	М20×1	10	Разъём типа VI	Разъём типа VI
Тип VIII по ГОСТ 13317-89	нет аналога	75	16/4,6	М27×1,5	3	Разъём типа VII	Разъём типа VII
Тип VII по ГОСТ 13317-89	нет аналога	75	13,5/2,5	М18×1	3	Разъём типа VIII	Разъём типа VIII
Тип IX «Град» по ГОСТ 13317-89	Тип SMA	50	3,5/1,52	М6×0,75 (для «Град»), дюймовая (для SMA)	18		Разъём типа SMA
СР-50-999...1007	Тип BMA	50	3,5/1,52	М6×0,75 (врубной)	18
нет аналога	Тип SMB	50		врубной	4
нет аналога	Тип TNC	50	7/2,15	дюймовая резьба	11
Ряд соединителей по ВР0.364.016 ТУ	Тип UHF	50	0,5	Варианты резьбы для ВР: М16×1; М16×1,5 Резьба для UHF: 5/8'-24 UNEF 2		Розетка ВР-19 М16×1 Розетка ВР-19 М16×1,5	Разъём типа ВР-19 Разъём UHF типа
Тип II по ГОСТ 20265-83	Тип C 75 Ω	75	13,5/2,5	байонет	10	Разъём C типа (50 и 75)
Тип I по ГОСТ 20265-83	Тип C 50 Ω	50	13,5/4,1	байонет	10	Разъём C типа (50 и 75)
Телевизионный соединитель	IEC_169-2	75		врубной		Телевизионный соединитель
Автомобильный соединитель	Motorola connector	75		врубной
«Тюльпан»	Тип RCA	75		врубной			Разъём RCA типа
нет аналога	Тип FME	50			2

BNC

Соединитель типа BNC (BNC — аббревиатура от англ. bayonet Neill-Concelman) — электрический соединитель с байонетным сочленением. Назван в честь двух американских разработчиков: Пола Нейла (англ. Paul Neill) из лаборатории «Bell Labs» и Карла Концельмана (англ. Carl Concelman) из фирмы «Amphenol». Служит для подключения коаксиального кабеля c волновым сопротивлением 50 Ом или 75 Ом и диаметром до 8 м м. Потери в таком соединителе обычно не превышают 0,3 дБ.

Кабели с соединителями типа BNC применяются для соединения радиоэлектронных устройств (измерительных генераторов, осциллографов и других приборов), а также для построения сетей стандарта Ethernet по технологии 10BASE2.

В соединителях BNC разной конструкции центральная жила и оплётка коаксиального кабеля могут фиксироваться тремя способами:

Монтаж внутреннего и внешнего (оплётки) проводника коаксиального кабеля к соединителю может осуществляться тремя способами:

пайкой;
накруткой;
обжимом деталей соединителя на кабеле.

По форме соединители BNC делят на прямые и угловые.

Аббревиатуру BNC иногда расшифровывают как «baby Neill-Concelman», «baby n connector», «british naval connector», «bayonet nut connector».

Подтипы BNC

Т-коннектор

Байонетное сочленение

BNC (на конце кабеля либо припаивается, либо обжимается).
BNC-F (с резьбовым креплением).
BNC-Т (Т-коннектор; соединяет сетевой кабель с сетевой платой компьютера по технологии 10BASE-2 стандарта Ethernet).
BNC-I и BNC-бappeл (I-коннектор; применяются для сращивания двух отрезков «тонкого» коаксиального кабеля).

TNC

Соединитель типа TNC (слева) и BNC (справа)

Соединитель типа TNC (TNC — аббревиатура от англ. threaded Neill-Concelman) — версия соединителя BNC с резьбовым соединением. Соединитель имеет волновое сопротивление 50 Ом и подходит для частот до 11 Г Гц. Более эффективен для сверхвысоких частот (СВЧ), чем соединитель BNC. Разработан в конце 1950-х годов и назван в честь разработчиков: Пола Нейла (англ. Paul Neill) из лаборатории «Bell Labs» и Карла Концельмана (англ. Carl Concelman) из фирмы «Amphenol». Используется в радио- и проводной технике.

SMA

Соединитель типа SMA (SMA — аббревиатура от англ. sub-miniature version A) — соединитель для подключения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом. Разработан в 1960-х годах. Используется в СВЧ-устройствах. Обладает повышенной надёжностью и прочностью. Имеет резьбовое соединение 1/4"-36 (соответствует примерно М6×0,75). Вилка имеет 0.312-дюймовую (7,925 м м) шестигранную гайку, внутреннюю резьбу и выступающий контакт. В соединителях SMA используется диэлектрик из политетрафторэтилена.

Соединители SMA рассчитаны на 500 циклов сочленений при условии правильной затяжки гайки. Для правильной затяжки требуется установить ⁵/₁₆‑дюймовый динамометрический ключ:

от 0,3 до 0,6 Н·м для медных соединителей;
от 0,8 до 1,1 Н·м для стальных соединителей.

Соединители SMA рассчитаны на работу от переменного тока частотой до 18 Г Гц, но некоторые версии рассчитаны до 26,5 Г Гц.

Для других частот используют соединители, подобные соединителям SMA:

3,5‑м м соединители, рассчитанные на частоты до 34 Г Гц;
2,92-м м соединители (также известные как соединители типа K или 2,9‑м м соединители), рассчитанные на частоты до 46 Г Гц.

Эти соединители, как и соединители SMA, имеют наружную резьбу (могут соединяться со SMA), но в качестве диэлектрика используют воздух. При соединении с низкокачественными соединителями SMA срок службы соединения уменьшится.

Соединители типа RP-SMA (англ. reverse polarity SMA) — соединители SMA, в которых центральные контакты поменяны местами: в кабельной вилке (Male) стоит гнездовая часть центрального контакта, а в блочной розетке (Female) - штыревая часть (соединители с обратной полярностью, инверсные SMA-соединители). Изначально разъёмы RP-SMA появились в конце 1990-х годов в Wi-Fi-устройствах в соответствии с требованиями FCC (федеральной комиссии по связи США), чтобы пользователи устройств не могли подключать к ним другие ("не родные") антенны. В течение нескольких лет этот ограничительный метод как-то работал, но потом соединители RP-SMA стали свободно доступны на рынке, также, как и SMA. (См. ссылки 4 и 5).

SMB

Соединитель типа SMB (англ. sub-miniature version B) — соединитель для подключения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом или 75 Ом. Разработан в 1960-х годах. Соединители SMB меньше, чем соединители SMA. Предназначены для кабелей двух типов:

кабель 2.6/50+75 S (внешний диаметр — 3 м м; внутренний диаметр — 1,7 м м);
кабель 2/50 S (внешний диаметр — 2,2 м м; внутренний диаметр — 1 м м).

Соединитель типа SSMB — уменьшенный соединитель SMB. Характеристики:

SMC

Соединитель типа SMC (англ. sub-miniature version C) — соединитель для подключения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом или 75 Ом. Разработан в 1960-х годах. Отличается низким уровнем шума. Характеристики:

ток: постоянный;
частота: до 10 Г Гц;
диаметр коаксиального кабеля: от 2 м м до 3 м м.

соединители SMC фиксируются с помощью резьбы. Число витков резьбы: от 10 до 32. На соединители может быть нанесён слой золота, никеля, серебра или других металлов. Применяются для соединения Wi-Fi оборудования с антеннами и в СВЧ-устройствах с повышенными требованиями к защите от вибраций.

FME

Соединитель типа FME

Соединитель типа FME — соединитель для подключения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом. Предназначен для работы на частотах до 2 Г Гц включительно.

Используются для соединения конечных устройств систем подвижной связи, радиоудлинителей, сотовых терминалов и др. с мобильными антеннами. В частности, применяются для подключения антенн GSM.

Адаптирован к интерфейсам UHF, Mini UHF, TNC, BNC и N.

Конструкция гнезда соединителя (англ. rotating nipple) позволяет кабелю поворачиваться на 360°; предусмотрена резьба для фиксации соединения накидной гайкой (удобство подключения аппаратуры мобильной связи).

Существуют модификации для коаксиальных кабелей RG-58, RG-59, RG-174.

F

Соединитель типа F

Соединитель типа F. Разработан для телевизионного оборудования. На сегодняшний день является самым дешёвым соединителем для высоких частот (ВЧ). Центральная жила кабеля используется для соединения. Работает с частотами до 2150 М Гц.

Соединители F, обычно, рассчитываются для коаксиальных кабелей диаметром до 7 м м. В соединителях для кабелей диаметром до 11 м м используются специальные вставки и насадки на центральную жилу.

В соединителях F резьба дюймовая: 3/8"-32UNEF, 32 нитки на дюйм.

Коаксиальные переходы

Согласованный переход BNC — UHF

Несогласованный переход 50 — 75 Ом

Согласованный измерительный переход Э2-25

Коаксиальные переходы

Коаксиальный переход^[2] (переходник) — комбинация из двух коаксиальных соединителей, соединённых коротким жёстким отрезком коаксиальной линии. Переходы предназначены для сращивания коаксиальных кабелей между собой или для стыковки коаксиальных трактов с разным сечением канала.

Кроме коаксиальных, существуют коаксиально-волноводные и коаксиально-полосковые переходы, используемые для стыковки коаксиальных каналов с волноводами или с полосковыми линиями.

Классификация переходов

Переходы одного присоединительного ряда называются одноканальными, разных присоединительных рядов — межканальными.
Переходы по области применения:
- общего назначения;
- измерительные (прецизионные) (к таким проходам предъявляются повышенные требования по неоднородности тракта и переходным сопротивлениям).
Переходы по конструктивному исполнению (разные конструктивные исполнения выпускают для удобства применения):
- прямые (измерительные переходы бывают только прямыми);
- уголковые (Г-образные).

Согласование в переходах

Межканальные переходы, как правило, имеют соединители с одинаковым волновым сопротивлением (50 Ом или 75 Ом). Простые (несогласованные) переходы с соединителями разного сопротивления существуют, но используются редко (обычно — на низких частотах).
Иногда при согласовании переходов с разным волновым сопротивлением к концам проводников подключают высокочастотный резистор. Недостатки: такой переход имеет согласование только в одну сторону; рассеивание (потеря) мощности на резисторе. Чаще резисторов применяются четвертьволновые или экспоненциальные трансформаторы — специальные переходы, содержащие провод с переменным диаметром. В четвертьволновых трансформаторах сечение провода меняется по длине скачкообразно, а в экспоненциальных — плавно.

Российские измерительные переходы

Тип перехода	Волновое сопротивление, Ом	Типы каналов	Частоты, Г Гц
Э2-11	50	II — II	до 7,5
Э2-12	75	VIII — VIII	до 3
Э2-13…16	50	II — VI	до 7,5
Э2-17…20	50	II — IV	до 3
Э2-21…24	75	VIII — VII	до 1
Э2-25…28	50	II — V	до 7,5
Э2-29…32	50	VI — IV	до 10
Э2-33…36	50	VI — IV	до 3
Э2-37…40	50	VI — V	до 10
Э2-111/1…4	50	III — II	до 7,5
Э2-112/1,2	50	III — III	до 18
Э2-113/1…4	50	III — IV	до 3
Э2-114/1…4	50	III — V	до 10
Э2-115/1…4	50	III — VI	до 10
Э2-41…48	Коаксиально-волноводные
Э2-107…110	Коаксиально-волноводные
Э2-116	Коаксиально-полосковый

Несогласованный тройник. Канал типа V

Несогласованный тройник. Канал типа IV

Согласованный тройник-разветвитель для сигнала частотой 668 М Гц

Коаксиальные тройники

Коаксиальные тройники применяются для разветвления электромагнитного сигнала на два канала. Простые тройники не обеспечивают согласования в линии (из-за того, что две нагрузки подключаются параллельно), поэтому их используют в случаях, когда рассогласование несущественно.
Для разветвления электромагнитной энергии на сверхвысоких частотах иногда применяют специальные тройники, у которых плечи сделаны в виде согласующих четвертьволновых отрезков линии, однако, такие устройства могут работать только в узком диапазоне частот, для которого они предназначены.
Для ответвления части энергии от основного канала существуют специальные тройники, у которых одно из плеч связано с основным трактом либо через конструктивную ёмкость, либо с помощью витка связи, однако, чаще в таких случаях используется направленный ответвитель.

История

Первый pадиочастотный соединитель (UHF connector) был создан E. C. Quackenbush из фирмы «American Phenolic Co» (позднее переименованной в «Amphenol») в начале 1940-х годов.
В 1958 году J. Cheal из фирмы «Bendix research laboratory» (США) pазработал первый миниатюрный соединитель с предельной частотой 10 Г Гц для системы активного доплеровского радара (с рабочей длиной волны 5,5 с м). Этот соединитель получил название BRM (англ. bendix research miniature). В pезультате его усовершенствования фирмой «M/A-COM Omni-Spectra» (США) в 1962 году появился соединитель OSM.
N-коннектор разработан Полом Нейлом (англ. Paul Neill) из лаборатории «Bell Labs» и является первым соединителем, наиболее полно отвечающим требованиям сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона.

Основные нормируемые характеристики

Номинальное волновое сопротивление;
Номинальная площадь сечения канала и её допустимые отклонения;
Верхняя предельная частота;
Предельный коэффициент стоячей волны (КСВ);
Прочность изоляции;
Диапазон напряжений;
Сопротивления контактов;
Вносимые потери.

См. также

Примечания

↑ RFConnector.RU : система обозначения разъёмов. (неопр.) Дата обращения: 28 октября 2009. Архивировано 17 сентября 2014 года.
↑ Термин «переход» определён в ГОСТ 21962-76 «Соединители электрические. Термины и определения».

Литература и документация

Литература

Справочник по элементам радиоэлектронных устройств: Под ред. В. Н. Дулина и др. — М.: Энергия, 1978
Краткий справочник конструктора РЭА. Под ред. Р. Г. Варламова — М.: Сов. Радио, 1972
Джуринский К. Б. Коаксиальные радиокомпоненты нового поколения для микроэлектронных устройств СВЧ. Справочные материалы по электронной технике — ОНТИ, 1996
Джуринский К. Б. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ: соединители, коаксиально-микрополосковые переходы, адаптеры, СВЧ-вводы, низкочастотные вводы, изоляционные стойки, фильтры помех — Техносфера, 2006
Савченко В. С., Мельников А. В., Карнишин В. И. Соединители радиочастотные коаксиальные — М.: Сов. радио, 1977, 48 с.

Нормативно-техническая документация

ГОСТ 20265-83 Архивная копия от 19 июня 2015 на Wayback Machine. Соединители радиочастотные коаксиальные. Присоединительные размеры.
ГОСТ 13317-89 Архивная копия от 19 июня 2015 на Wayback Machine. Элементы соединения СВЧ трактов радиоизмерительных приборов. Присоединительные размеры.
ГОСТ РВ 51914-2002. Элементы соединения СВЧ трактов электронных измерительных приборов. Присоединительные размеры.
ГОСТ 21962-76 Архивная копия от 19 июня 2015 на Wayback Machine. Соединители электрические. Термины и определения.
ГОСТ 18238-72 Архивная копия от 19 июня 2015 на Wayback Machine. Линии передачи сверхвысоких частот. Термины и определения.
ОСТ4-Г0.364.024-71. Переходы коаксиальные. Руководство по выбору.
ОСТ5-8772-86. Переходы волноводно-коаксиальные. Конструкция, размеры, технические требования, правила приемки и методы испытаний.
ЧТУ ВР0.364.016 ТУ-65. Вилки кабельные, переходы, розетки и тройники с резьбовым соединением.
ТУ 11-АГ0.364.204ТУ-80. Соединители радиочастотные коаксиальные вилки и розетки.
ТУ 107-ВР0.364.060ТУ-88. Соединитель радиочастотный коаксиальный.
ТУ 88-НТДИ.004ТУ-91. Соединители радиочастотные коаксиальные типа РЦ.00.
ВРО.364.049 ТУ. Соединители радиочастотные коаксиальные. Технические условия.
IEC 60169. Соединители радиочастотные. Части 1-36.
IEC/TR 61141 (1992). Соединители коаксиальные радиочастотные. Верхний предел частоты.

Ссылки

Миниатюрные коаксиальные соединители SMA, SMB и SMC для радиоэлектронной аппаратуры СВЧ Архивная копия от 29 сентября 2007 на Wayback Machine // Электронные компоненты, 2001, № 1.
Наиболее распространённые коаксиальные радиочастотные соединители Архивная копия от 1 марта 2005 на Wayback Machine
Элементы радиочастотных линий передачи
Question: What is the Difference Between SMA and Reverse Polarity SMA Connectors?
What is the difference between SMA and RP-SMA?

[1] RFConnector.RU : система обозначения разъёмов. (неопр.) Дата обращения: 28 октября 2009. Архивировано 17 сентября 2014 года.

[2] Термин «переход» определён в ГОСТ 21962-76 «Соединители электрические. Термины и определения».

[1]

[2]