Коаксиальный электрический соединитель

Коаксиальный электрический соединитель (коаксиальный соединитель, RF-соединитель (от англ. radio frequency 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:  и .

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,обозначение соединителей состоит из следующих частей:
 буква;
 трёхзначное число;
 буква.

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

Распространённые типы соединителей

BNC 

Соединитель типа BNC (BNC — аббревиатура от ) — электрический соединитель с байонетным сочленением. Назван в честь разработчиков: Пола Нейла () из лаборатории «Bell Labs» и Карла Концельмана () из фирмы «Amphenol». Служит для подключения коаксиального кабеля c волновым сопротивлением  или  и диаметром до . Потери в таком соединителе обычно не превышают .

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 «», «», «», «».

Подтипы BNC 

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

SMA 

Соединитель типа SMA (SMA — аббревиатура от ) — соединитель для подключения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением . 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 () 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  для медных соединителей;
 от 0,8 до  для стальных соединителей.

Соединители SMA рассчитаны на работу от переменного тока частотой до , но некоторые версии рассчитаны до .

Для других частот используют соединители, подобные соединителям SMA:
 3,5‑мм соединители, рассчитанные на частоты до ;
 2,92-мм соединители (также известные как соединители типа K или 2,9‑мм соединители), рассчитанные на частоты до .

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 () — 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 () — соединитель для подключения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением  или . Разработан в 1960-х годах. Соединители SMB меньше, чем соединители SMA. Предназначены для кабелей двух типов:
 кабель 2.6/50+75 S (внешний диаметр — ; внутренний диаметр — );
 кабель 2/50 S (внешний диаметр — ; внутренний диаметр — ).

Соединитель типа SSMB — уменьшенный соединитель SMB. Характеристики:
 волновое сопротивление: ;
 ток: постоянный;
 рабочая частота: .

SMC 

Соединитель типа SMC () — соединитель для подключения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением  или . Разработан в 1960-х годах. Отличается низким уровнем шума. Характеристики:
 ток: постоянный;
 частота: до ;
 диаметр коаксиального кабеля: от  до .

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 для подключения коаксиального кабеля с волновым сопротивлением . Предназначен для работы на частотах до  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 () 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. 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 .

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

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

Коаксиальные переходы

Коаксиальные переходы 
Коаксиальный переход (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 ( или ). 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

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  для системы активного допплеровского радара (с рабочей длиной волны ). Этот соединитель получил название BRM (). В pезультате его усовершенствования фирмой «M/A-COM Omni-Spectra» (США) в 1962 году появился соединитель OSM.
 N-коннектор разработан Полом Нейлом () 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 
 Электрический соединитель
 Соединитель типа RCA
 Коаксиальный кабель
 Коаксиальные трансформаторы

Примечания

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 . Соединители радиочастотные коаксиальные. Присоединительные размеры.
 ГОСТ 13317-89 . Элементы соединения СВЧ трактов радиоизмерительных приборов. Присоединительные размеры.
 ГОСТ РВ 51914-2002. Элементы соединения СВЧ трактов электронных измерительных приборов. Присоединительные размеры.
 ГОСТ 21962-76 . Соединители электрические. Термины и определения.
 ГОСТ 18238-72 . 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  // Электронные компоненты, 2001, № 1.
 Наиболее распространённые коаксиальные радиочастотные соединители 
 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?

Разъёмы
Элементы и устройства СВЧ-трактов