射頻/微波接插件很小并且經(jīng)常被忽略，但它們可以作為許多電子設(shè)備和系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)，將組件和系統(tǒng)連接在一起以實(shí)現(xiàn)正確的操作。同軸射頻接插件通常被認(rèn)為是理所當(dāng)然的，直到失敗。它們有助于許多電子設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行，從蜂窩電話和無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)到最先進(jìn)的雷達(dá)和電子戰(zhàn)（EW）系統(tǒng)。無論是設(shè)計(jì)還是簡單維護(hù)電子設(shè)備和系統(tǒng)，了解RF /微波接插件的作用都可以幫助提高性能和可靠性。

在研究有關(guān)接插件的技術(shù)細(xì)節(jié)之前，可能有助于回顧他們的一些歷史。接插件有多種形狀和尺寸。它們用于各種電子設(shè)備，從音頻到毫米波頻率。接口尺寸，機(jī)器容差，材料，甚至是這些材料上的電鍍和表面處理，都有助于提高接插件的性能和可靠性。同軸接插件設(shè)計(jì)用于安裝在同軸電纜的末端，印刷電路板（PCB），面板上以及許多不同的電子元件和器件封裝上。為什么有這么多不同類型的同軸接插件和適配器在很大程度上是RF /微波歷史和高頻技術(shù)發(fā)展的問題。隨著更高頻率應(yīng)用的不斷發(fā)展。

任何組裝有線電視（CATV）系統(tǒng)及其F型接插件/電纜組件的人都會體會到電接插件的便利性，而不必知道其電氣和機(jī)械效益。首先，使用同軸接插件可節(jié)省時間和精力。在使用同軸接插件組裝諸如放大器和濾波器之類的組件時，通過配對公頭（插頭）和母頭（插座）接插件對連接兩個部件比焊接或硬連線兩個部件之間的連接更簡單和更快。而且大多數(shù)耦合接插件可以在需要時輕松脫離，以簡化系統(tǒng)內(nèi)的組件維護(hù)。

目前正在使用的同軸接插件的數(shù)量主要取決于在滿足對諸如語音，視頻和數(shù)據(jù)通信等應(yīng)用不斷增長的需求所需的RF /微波頻率下使用的擴(kuò)展頻帶數(shù)量。小的接插件尺寸通常轉(zhuǎn)化為更高的工作頻率。目前，同軸接插件設(shè)計(jì)可用于直流至125 GHz的頻率范圍。射頻/微波同軸接插件配置包括用于端接同軸電纜的直角和直角版本，用于設(shè)備面板和元件封裝，端部發(fā)射，直角或垂直PCB接插件的隔板和法蘭安裝接插件，甚至推動 – 用于難以觸及的電氣連接的接插件。但在第二次世界大戰(zhàn)之前，UHF接插件的頻率范圍約為DC到300 MHz，

多年來，UHF接插件為300MHz左右的應(yīng)用提供了可靠的服務(wù)。（圖1）但是隨著第二次世界大戰(zhàn)以及新興工防需求，包括通信和雷達(dá)系統(tǒng)在內(nèi)的更高頻率應(yīng)用，UHF接插件（非恒定阻抗）顯然不適用于更高頻率的應(yīng)用。20世紀(jì)40年代早期，聯(lián)合美國陸地部隊(duì)工防射頻電纜協(xié)調(diào)委員會（ANRFCCC）成立，旨在制定用于通信無線電和雷達(dá)系統(tǒng)的同軸電纜，接插件和剛性高頻傳輸線的電氣和機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)。委員會的目標(biāo)和發(fā)現(xiàn)后來被納入武裝部隊(duì)電子標(biāo)準(zhǔn)局（ASESA），最終被包含在工防電子供應(yīng)中心（DESC）中，

1942年，ANRFCCC推出了帶有螺紋連接螺母和空氣接口的N型接插件。新接插件以貝爾實(shí)驗(yàn)室的Paul Neill命名，同時也是ANRFCCC的成員。H型接插件的高壓版本N型接插件后來被釋放，然后是帶有扭鎖連接機(jī)構(gòu)的C型接插件，用于快速連接和斷開連接。它的發(fā)明者是安費(fèi)諾公司的卡爾康塞爾。較小的同軸接插件將包括由Neill和Concelman開發(fā)的卡口式BNC和螺紋TNC接插件。

N型接插件最初是由美國工防艦艇局編寫的規(guī)范所涵蓋的，最終工防規(guī)范MIL-C-71直到MIL-C-39012，于1964年頒布以控制工防N型接插件的規(guī)格。早期的N型接插件存在許多缺點(diǎn)，促使工業(yè)供應(yīng)商在嘗試提高性能時修改尺寸。開發(fā)了許多接口變體，特別是測試和測量公司的儀器應(yīng)用，使N型性能達(dá)到約18 GHz。但通用型N型接插件的性能達(dá)到約11 GHz，在MIL-C-39012的工防應(yīng)用中有所規(guī)定。

目前，更流行的同軸射頻/微波接插件之一是超小型A型或SMA接插件。它始于1958年Bendix研究實(shí)驗(yàn)室的James Cheal設(shè)計(jì)的Bendix真正微型（BRM）接插件，并最終成為Omni-Spectra（現(xiàn)為M / A-COM Technology Solutions）工作結(jié)果的SMA接插件，它進(jìn)入他們的Omni Spectra微型（或OSM）接插件。SMA接插件最初用于0.141英寸直徑的半硬同軸電纜，電纜的中心導(dǎo)體用作接插件的中心引腳。稍后將修改為使用柔性電纜，使用直接焊接到電纜中心導(dǎo)體的中心引腳。1968年，SMA接插件被納入MIL-C-39012規(guī)范，其中它被稱為超小型A或SMA接插件。SMA接插件的標(biāo)準(zhǔn)版本可以很容易地從DC運(yùn)行到18 GHz，精確版本可用于DC到26.5 GHz。

接插件對通過不同的耦合技術(shù)進(jìn)行匹配，包括扭轉(zhuǎn)或卡口鎖定，卡入式固定裝置和螺紋連接。如表格所示，大多數(shù)接插件采用螺紋連接，包括N型和SMA接插件。某些接插件（例如SMB接插件）使用搭扣配合技術(shù)。BNC接插件采用了早期獨(dú)特的匹配方法之一，其典型頻率范圍為DC至4 GHz，可以為50或75Ω應(yīng)用制造。通常在低功率信號發(fā)生器，示波器和其他測試設(shè)備中發(fā)現(xiàn)，BNC采用卡口式固定環(huán)，可實(shí)現(xiàn)簡單的配合，但也提供可靠和可重復(fù)的電氣連接，并有助于防止意外斷開，特別是在高振動環(huán)境。BNC在母接插件上配有兩個卡口式接線片，并且只需四分之一圈的正向配合所需的聯(lián)接螺母即可快速連接和斷開連接。不幸的是，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)BNC受到4 GHz以上的EM輻射時，這種耦合方法在較高頻率上有其缺點(diǎn)。TNC接插件是超過4 GHz的BNC接插件的螺紋版本，除聯(lián)軸螺母和配合表面外，共享所有接口尺寸。

許多故事聲稱說明這個接插件的三字母縮寫的起源，包括英國工防接插件和卡口節(jié)點(diǎn)接插件。但是，作為接插件大師尼爾和康塞爾曼的另一個創(chuàng)作者，最有可能的全名是Bayonet Neil-Concelman接插件。BNC接插件適用于尺寸從RG-174 / U到RG-213 / U的電纜，包括常用于閉路電視（CCTV）系統(tǒng)的RG59 / U同軸電纜。它們的耦合機(jī)制的確定性和安全性也使它們成為醫(yī)療電子設(shè)備的流行候選者。其規(guī)格涵蓋了國際電工委員會（IEC）標(biāo)準(zhǔn)IEC60169-8和MIL-C-39012。

根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）要求嚴(yán)格控制的天線和替代品不得超過規(guī)定的功率等級和/或工作帶寬，這受FCC第15部分獨(dú)特的接插件要求的限制。通過結(jié)合反向極性接口（在不同性別的中心導(dǎo)體相反的情況下）或通過在接插件上使用反向螺紋，可以確保使用第15部分兼容接口或耦合的組件不會與標(biāo)準(zhǔn)接插件及其組件配對。反極性/反向螺紋方法可用于各種同軸接插件類型，包括N型，BNC，TNC，MMCX，SMB和SMA接插件。

高頻接插件阻抗通常為50或75Ω。最大功率傳輸阻抗值為30Ω，理論最小衰減阻抗為77.5Ω。高頻接插件代表這兩個值之間的妥協(xié)，因?yàn)樗鼈兊钠骄导s為50Ω。（圖2）當(dāng)需要長時間的傳輸運(yùn)行時，如CATV系統(tǒng)中的最小衰減，對優(yōu)化功率傳輸?shù)年P(guān)注較少，因此較高阻抗的75Ω接插件通常用于這些系統(tǒng)。

同軸接插件按性別區(qū)分：插座或母頭接插件和插頭或公頭接插件。具有公母配置的標(biāo)準(zhǔn)接插件連接成對配對。公觸點(diǎn)是一個引腳，母觸點(diǎn)是一個插座。同軸適配器可以連接同一性別的接插件，或者減輕昂貴測試儀器上使用的精密接插件的磨損。這種適配器通常被稱為接插件保護(hù)器，因?yàn)樗鼈兣c測試接插件配合，并且還為要測試的電纜組件或同軸部件提供配合端，從而將磨損放在適配器而不是精密接插件上。

性別化接插件可以是共面的（圖3）或非共面的（圖4），并且通常在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體中都是性別匹配的，如類型N和SMA接插件。對于共面接插件，中心導(dǎo)體和外部導(dǎo)體匹配在同一平面內(nèi)（如SMA接插件）。對于非共面接插件，中心導(dǎo)體與外部導(dǎo)體不匹配（例如N型，BNC和TNC接插件）。同軸接插件可采用空氣或固體電介質(zhì)設(shè)計(jì)，聚四氟乙烯（PTFE），Delrin?或熱塑性塑料可用作常見的固體介電材料。空氣作為最佳電介質(zhì)，然后是PTFE，然后是Delrin。具有固體電介質(zhì)的接插件可以齊平或具有重疊配置，75ΩBNC和50ΩSMA和SSMA接插件可以是齊平接插件配置的示例。

建筑材料比較

RF Industries等主要供應(yīng)商提供各種同軸接插件和適配器，其中包括SMA，N型，7/16 DIN，QMA和3.5 mm接插件。如前所述，不同的接插件提供不同的功能和優(yōu)勢，包括尺寸，頻率范圍和功率處理能力。但是，RF Industries還提供一些接插件，例如SMA或N型接插件，可選擇不同的材料，例如黃銅或不銹鋼基材，以及各種表面處理，包括金，銀，鎳，白青銅和鈍化。但為什么這么多的選擇？

這可能有助于比較一些用于構(gòu)建同軸接插件的不同金屬，以了解它們在接插件性能方面的優(yōu)缺點(diǎn)。接插件的材料可以根據(jù)其機(jī)械，電氣和環(huán)境特性以及材料通過焊接，卷邊或其他工藝與其他材料連接的程度進(jìn)行評估。選擇的材料應(yīng)該具有良好的導(dǎo)電性，最小的電阻，良好的機(jī)械加工性能，良好的穩(wěn)定性和良好的硬度，以承受重復(fù)的連接循環(huán)，并且磨損和性能下降最小。許多金屬都會受到表面腐蝕的影響，這會隨著時間的推移而降低電氣性能，因此只能使用合適的金屬。

例如，不銹鋼是含少量鉻的鋼合金。在暴露于潮濕環(huán)境中時不會生銹或腐蝕。這是一種非常耐用且經(jīng)常用于接插件外殼的堅(jiān)硬材料，但由于其硬度和較低的導(dǎo)電性，不適用于接觸部件。成本高于青銅或黃銅，但具有高穩(wěn)定性，高耐用性和出色的耐腐蝕性，可在各種操作環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高可靠性。不太耐用但成本較低，黃銅也用于接插件外殼以及接插件觸點(diǎn)。它基本上是一種易于加工的銅鋅合金，比不銹鋼柔軟得多。它是熱量和電力的絕佳導(dǎo)體，

接插件部件出于各種原因鍍有不同的金屬，包括：改善導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，改善導(dǎo)體之間的接觸，甚至改善部件的可焊性或可焊性。貴金屬，其中金和銀，往往是優(yōu)秀的導(dǎo)體，并且它們耐腐蝕，但這些是昂貴的材料，所以在制造接插件時，在其他金屬上使用薄層。這使得可以在盡可能少地使用材料的同時利用電鍍金屬的電性能和熱性能。

例如，金是一種優(yōu)秀的導(dǎo)體，它具有非常好的抗氧化性。它大大提高了由銅或黃銅制成的接插件部件的導(dǎo)電性。但由于其成本較高，金被鍍成薄層，有時會受到擴(kuò)散或磨損金表面的影響。為了使金擴(kuò)散最小化，鎳（有時為銅）被用作金層下的底鍍層。

銀也是一種很好的電氣和熱導(dǎo)體，但比黃金便宜。它還可以鍍在銅和黃銅等材料上以提高其電氣性能，可承受高損耗的高電流負(fù)載，并且特別擅長將高功率級別的PIM降到最低。但是，與黃金一樣，白銀也有其缺點(diǎn)，其主要缺點(diǎn)是當(dāng)暴露于某些污染物（包括硫基材料和臭氧）時其傾向于變色。幸運(yùn)的是，鈍化可以將變色的影響降至最低。鈍化可能意味著不同的事物，通常是指將保護(hù)性氧化層恢復(fù)到金屬表面的過程，使其更能抵抗銹蝕和腐蝕。

這些是同軸接插件制造中使用的一些金屬，并且RF Industries使用它們來構(gòu)建高性能SMA，N型，7/16 DIN，QMA和3.5 mm接插件。該公司的SMA和N型接插件可提供不銹鋼或黃銅外殼，有多種涂層類型。SMA接插件可以具有鈍化，鎳或金涂層，而N型接插件可以鈍化或鍍鎳，銀或白青銅。白色的青銅色飾面提供了銀的替代品，沒有玷污問題，也沒有鍍鎳的PIM誘發(fā)傾向。7/16 DIN接插件的特點(diǎn)是帶有銀色或白色青銅色表面的黃銅體，QMA接插件使用黃銅和白色青銅色表面，3.5毫米接插件由303不銹鋼制成，具有鈍化表面以防止腐蝕。在有選擇的情況下，低成本（黃銅）和更高的性能和使用壽命（不銹鋼）之間往往是明顯的折衷。但特定應(yīng)用的需求可能并不那么明顯，并且需要說明者聯(lián)系技術(shù)支持，以便選擇基材和表面處理的最佳組合的同軸接插件。

按規(guī)格排序

選擇接插件可以很簡單，只要匹配系統(tǒng)中已經(jīng)使用的接插件類型，或者像評估一組設(shè)計(jì)要求一樣復(fù)雜，以找到最符合要求的接插件。指定用于任何RF /微波設(shè)計(jì)的同軸接插件的起點(diǎn)是頻率范圍，因?yàn)槿魏谓硬寮x擇必須為應(yīng)用提供足夠的帶寬。如表格所示，同軸接插件可用于許多不同的頻率范圍，某些寬帶，以及毫米波頻率范圍。大多數(shù)應(yīng)用需要特征阻抗為50Ω的接插件，但對于那些以75Ω工作的系統(tǒng)，可使用多種接插件類型，包括BNC和TNC接插件，通常用于3 GHz以下的應(yīng)用。

在電氣上，同軸接插件通過許多不同參數(shù)進(jìn)行評估，包括作為頻率函數(shù)的最大插入損耗（IL）和最大駐波比（VSWR）。配對接插件對的IL僅為10log10（PR / PT），其中PT是傳輸（或應(yīng)用于接插件）的功率，PR是損耗后從接插件接收的功率。可以從簡單的關(guān)系中找到配對接插件對的最大IL作為頻率F（以GHz為單位）的函數(shù)：

額外的同軸防水接插件電氣參數(shù)包括最大工作電壓（VDC），絕緣電阻（MΩ），絕緣耐壓，工作溫度范圍和工作壽命，最大插拔次數(shù)。某些接插件（如7/16 DIN接插件）設(shè)計(jì)用于低失真性能，尤其是低無源互調(diào)失真（PIM）。高PIM可能會影響依賴于數(shù)字調(diào)制格式的通信系統(tǒng)的性能，而這些特殊特征的接插件可以確保最小的接插件PIM級別。PIM特性通常也適用于任何同軸電纜，并將接插件視為系統(tǒng)電纜組件的一部分。

所有接插件都具有有限的工作壽命，并且任何接插件的工作壽命均由插拔次數(shù)指定。無論設(shè)計(jì)多么好，接插件最終都會磨損，并且其性能會隨著使用時間的延長而降低。連接和斷開會導(dǎo)致任何接插件磨損。

一些接插件類型與其他接插件兼容，這種特點(diǎn)可以在某些測試和測量應(yīng)用中很好地發(fā)揮作用。例如，SMA接插件傾向于與2.92和3.5毫米接插件兼容，但它們可能無法提供這些較小接插件的全部頻率范圍。帶有空氣電介質(zhì)的不銹鋼接插件通常設(shè)計(jì)為500次插拔，而大多數(shù)SMA接插件的插拔次數(shù)較少。然而，較小的較高頻率的接插件，例如2.4,1.85和1mm接插件，不與SMA接插件交叉配合。特別是對于測量應(yīng)用，通過使用扭矩扳手并保持標(biāo)準(zhǔn)扭矩（如8至12英寸 – 磅）可以實(shí)現(xiàn)不同（盡管兼容）接插件類型之間的重復(fù)性。對于大多數(shù)射頻/微波接插件。

像RF Industries這樣的接插件供應(yīng)商使用具有寬帶RF /微波信號發(fā)生器的微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）系統(tǒng)將其接插件表征為配對，以通過配對接插件對測量正向和反向功率電平（即，發(fā)射和反射）。額外的測試設(shè)備，如寬帶功率放大器，也用于評估通過接插件的最大功率水平。

設(shè)計(jì)人員應(yīng)該知道，某些接插件供應(yīng)商提供三種不同等級的接插件：商業(yè)級（用于標(biāo)準(zhǔn)元件的生產(chǎn)和通用），通用精度等級（用于儀器和測試設(shè)備）和實(shí)驗(yàn)室精度等級（用于校準(zhǔn)和測量標(biāo)準(zhǔn)）（圖6）。在許多情況下，這些不同等級的同軸接插件中的一種可滿足某些要求苛刻的應(yīng)用所要求的更嚴(yán)格的公差。

設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該讓他們的電氣和機(jī)械要求清單（包括頻率范圍，插入損耗，VSWR以及工作溫度，沖擊和振動方面的性能）幫助指導(dǎo)他們選擇同軸接插件。除了頻率起始電氣點(diǎn)，IL和VSWR外，技術(shù)指標(biāo)不僅要考慮需要多少次插拔次數(shù)，還要考慮沖擊，振動和工作溫度對接插件對系統(tǒng)性能貢獻(xiàn)的影響。另一個考慮因素是哪種特殊接插件配置（例如壓接，夾具，PCB或面板安裝接插件）可能適用于特定應(yīng)用。不要忘記，考慮到特定同軸接插件選擇的不同優(yōu)勢時，成本也應(yīng)該考慮在內(nèi)。

作為運(yùn)行至10 GHz的設(shè)計(jì)的選擇過程的一個示例，考慮的接插件將包括基于其工作頻率范圍的N型和SMA接插件。兩者都是50Ω接插件，具有出色的電氣特性。N型接插件在10 GHz時最大駐波比約為0.2 dB，最大駐波比為1.30：1。SMA接插件具有相同的IL性能，在10 GHz時最大VSWR約為1.25：1。兩者的額定最小插拔次數(shù)均為500次，工作溫度范圍寬達(dá)-65至+ 165°C。較大的N型接插件在比SMA高的電壓和功率下實(shí)現(xiàn)較低的射頻泄漏，-80dB，而SMA為-60dB。N型接插件的額定工作電壓更高，約為1500 V，而SMA的最大值為500 V。在這種比較的情況下，對于高電壓和低射頻泄漏的系統(tǒng)要求將會選擇N型接插件。另外，當(dāng)接插件被視為電纜組件的一部分并且諸如功率處理性能（諸如用于發(fā)送器應(yīng)用）的性能參數(shù)是關(guān)鍵考慮因素時，它將受到接插件（ s）和電纜。（有關(guān)指定同軸電纜組件的更多信息，請參閱RF Industries即將推出的免費(fèi)白皮書。）它將受到接插件和電纜組合的限制。（有關(guān)指定同軸電纜組件的更多信息，請參閱RF Industries即將推出的免費(fèi)白皮書。）它將受到接插件和電纜組合的限制。（有關(guān)指定同軸電纜組件的更多信息，請參閱RF Industries即將推出的免費(fèi)白皮書。）

綜上所述

同軸接插件的范圍從DC到毫米波頻率，適用于125 GHz的射頻/微波應(yīng)用。一些高頻接插件隨著尺寸的減小而增加成本。接插件可以從商業(yè)級到高精度等級使用。然而，通過仔細(xì)考慮應(yīng)用程序的需求，可以發(fā)現(xiàn)正確的接插件最適合該接插件與該應(yīng)用程序的權(quán)衡。

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