射頻同軸轉(zhuǎn)接頭基礎(chǔ)知識(shí) 從結(jié)構(gòu)、匹配、連接全面介紹

作為一個(gè)射頻工程師，測(cè)試人員，在日常的工作過(guò)程中，接觸最多的除了測(cè)試儀表，校準(zhǔn)件，連接線纜之外，就是各種不同設(shè)備之間的轉(zhuǎn)接頭了。我們?cè)诰S修的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有比較多的儀器的損壞，或者是測(cè)試指標(biāo)不穩(wěn)定，是由于轉(zhuǎn)接頭的損壞造成的，而且有些接頭的連接固定的方式不對(duì)，每次修好的儀器，過(guò)去后客戶又按照他們?cè)瓉?lái)的方式去擰緊了。特別是在一些生產(chǎn)型的企業(yè)，由于操作人員流動(dòng)性比較大，很多員工對(duì)于各種轉(zhuǎn)接頭都不一定認(rèn)識(shí)，也不明白轉(zhuǎn)接頭為什么會(huì)損壞?；谏鲜龅脑颍Y(jié)合自己這些年的維修，我對(duì)一些常見(jiàn)的轉(zhuǎn)接頭做了一個(gè)介紹，主要從下面6個(gè)方面來(lái)展開(kāi)。

1、轉(zhuǎn)接頭類型和結(jié)構(gòu)

2、轉(zhuǎn)接頭等級(jí)

3、轉(zhuǎn)接頭之間的匹配

4、轉(zhuǎn)接頭的損壞

5、檢查轉(zhuǎn)接頭

6、轉(zhuǎn)接頭的連接

東西都是很基礎(chǔ)的，但是千里之穴潰于蟻堤，如果我們都注意這些細(xì)節(jié)了，那我們的儀表就少了一個(gè)損壞的原因，我們的測(cè)試結(jié)果也會(huì)更加的穩(wěn)定、可信。

一、轉(zhuǎn)接頭類型和結(jié)構(gòu)

同軸轉(zhuǎn)接頭用于傳輸射頻信號(hào)，其傳輸頻率范圍很寬，可達(dá)50GHZ或者更高，主要用于雷達(dá)、通信、數(shù)據(jù)傳輸以及航空航天設(shè)備。同軸轉(zhuǎn)接頭的基本結(jié)構(gòu)包括：中心導(dǎo)體，介電材料(或稱為絕緣體)，外導(dǎo)體(該部分起著如同軸電纜外屏蔽層一樣的作用)。同軸轉(zhuǎn)接頭主要分為 SMA， SMB，N型，3.5MM，2.4MM， 1.85MM ，1.0MM，APC-7MM 等

同軸轉(zhuǎn)接頭的通用常識(shí)

描述一個(gè)轉(zhuǎn)接頭的基本要術(shù) ：

1：接頭類型 --- 比如 SMA ，3.5MM , N 型

2：特性阻抗 --- 連接器的阻抗一般就分為 50歐姆 和 75歐姆3：接觸方式 --- 公頭 ，母頭

在提轉(zhuǎn)接頭需求的時(shí)候，只要滿足這三個(gè)基本要求，大家就明白您需要的是什么東西了：

比如需要一個(gè)N型轉(zhuǎn)3.5MM的轉(zhuǎn)接頭，這樣描述：需要一個(gè) 50歐姆阻抗的， 一端是 N型公頭，一端是3.5MM 母頭的轉(zhuǎn)接頭。那就沒(méi)有問(wèn)題了。

二、轉(zhuǎn)接頭等級(jí)

通常每種類型的轉(zhuǎn)接頭都有三個(gè)等級(jí)的產(chǎn)品，在兼顧成本和性能的情況下，為每一種提供合適的轉(zhuǎn)接頭。有些特殊的轉(zhuǎn)接頭(連接器)可能沒(méi)有全部三個(gè)等級(jí)的產(chǎn)品。

計(jì)量級(jí)

校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)件

最高性能的無(wú)槽連接設(shè)計(jì)

最小的公差

空氣介質(zhì)

長(zhǎng)壽命

高生產(chǎn)成本

在所有連接器的等級(jí)中，計(jì)量級(jí)的連接器的性能最好，同時(shí)他的成本也是最高的。一般在用作校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件，性能驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)件和一些需要精密連接的應(yīng)用場(chǎng)合。這個(gè)等級(jí)的連接器的尺寸最精確，公差最小，可以經(jīng)受住多次的反復(fù)連接，所以也是所有等級(jí)中使用壽命最長(zhǎng)的。

計(jì)量級(jí)的轉(zhuǎn)接頭在材料和尺寸上指標(biāo)是最接近的。為了提供最高等級(jí)的性能和可追溯性，計(jì)量級(jí)的轉(zhuǎn)接頭使用了空氣介質(zhì)接口和無(wú)槽型的母頭連接。

雖然計(jì)量級(jí)的轉(zhuǎn)接頭的重復(fù)性很好，在多次使用后還能提供很好的準(zhǔn)確度，但是這并不是說(shuō)計(jì)量級(jí)的轉(zhuǎn)接頭很結(jié)實(shí)，使用的時(shí)候不需要很小心。相反的，由于這種等級(jí)的轉(zhuǎn)接頭在生產(chǎn)過(guò)程中使用的工具和制程是最高精度的，用比他低等級(jí)的轉(zhuǎn)接頭和計(jì)量級(jí)的轉(zhuǎn)接頭匹配，灰塵和其他一些小的碎屑，都會(huì)使得一次高精度的測(cè)量無(wú)效，同時(shí)有可能損壞計(jì)量級(jí)的轉(zhuǎn)接頭。

注意: 不要使用你的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)件的轉(zhuǎn)接頭(計(jì)量級(jí))到生產(chǎn)級(jí)的轉(zhuǎn)接頭上。

儀器級(jí)

使用在儀器的輸出輸入接口和一些經(jīng)濟(jì)型的校準(zhǔn)件上

較好的性能

較小的公差

支持非傳導(dǎo)介質(zhì)接口

長(zhǎng)使用壽命

儀器級(jí)的接頭一般被認(rèn)為是“中間等級(jí)”的接頭。這個(gè)等級(jí)的接頭主要用在儀器的里面的連接線和儀器的接頭上，一些經(jīng)濟(jì)型的校準(zhǔn)件上也會(huì)使用這個(gè)等級(jí)的轉(zhuǎn)接頭。它能提供比較好的測(cè)試性能和比較小的公差。和計(jì)量級(jí)的轉(zhuǎn)接頭相比較，因?yàn)橛械膬x器級(jí)的轉(zhuǎn)接頭可能使用了非傳導(dǎo)介質(zhì)的接口，有可能不能和計(jì)量級(jí)的接頭完美匹配。

注意: 雖然學(xué)術(shù)上叫儀器級(jí), 但是一些儀器上的測(cè)試連接頭采用了非常精密的接頭(非常接近計(jì)量級(jí))，因此在使用過(guò)程中盡量在儀器的測(cè)試端口上加上適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)接頭。

生產(chǎn)級(jí)

用在產(chǎn)品上

低性能

公差大

支持非傳導(dǎo)介質(zhì)接口

有限的連接次數(shù)

成本低

這是最低等級(jí)的連接器，一般都用在測(cè)試產(chǎn)品上面，由于他的公差比較大，這個(gè)等級(jí)的連接器的性能也是所有的等級(jí)里面最差的 。每次在使用這個(gè)等級(jí)的連接器連接到儀器上的時(shí)候，您需要仔細(xì)的檢查一下連接器。不要使用生產(chǎn)級(jí)的連接器連接你的計(jì)量級(jí)的連接器。生產(chǎn)級(jí)的連接器的成本比較低，使用壽命比較短。如果被測(cè)件的接頭等級(jí)比較低，在連接儀器的使用，請(qǐng)使用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)接頭保護(hù)一下儀器的接頭。

三、轉(zhuǎn)接頭之間的匹配

轉(zhuǎn)接頭外導(dǎo)體的尺寸的不同，預(yù)防不互相兼容的接頭的混用。表格中背景顏色一樣的接頭的外導(dǎo)體尺寸是一樣的，所以可以安全的匹配使用。

但是在日常使用過(guò)程中，磨損，缺乏清潔，錯(cuò)誤的連接方法，不好的保存方式都會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)接頭造成損壞。使用一個(gè)損壞的，或者有缺陷的轉(zhuǎn)接頭，會(huì)造成與它相匹配的那個(gè)接頭的損壞，所以在使用轉(zhuǎn)接頭之前，請(qǐng)先清潔和檢測(cè)一下所有的接頭。

此外，并不是所有的轉(zhuǎn)接頭都有三個(gè)等級(jí)，不同的轉(zhuǎn)接頭在匹配使用的時(shí)候，生產(chǎn)級(jí)的有可能會(huì)對(duì)計(jì)量級(jí)的轉(zhuǎn)接頭造成傷害，參照轉(zhuǎn)接頭的等級(jí)使用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)接頭來(lái)過(guò)度。

下表中的前面5個(gè)接頭都是使用了空氣介質(zhì)，接頭的命名也是由空氣介質(zhì)的直徑來(lái)決定的。連同后面的注釋，我們可以很方便的識(shí)別這些轉(zhuǎn)接頭。

APC-7MM接頭不是典型的毫米波接頭，因?yàn)樗淖畲箢l率只能到18G。但是APC-7MM接頭非常的耐用，具有極好的駐波比。 他沒(méi)有等級(jí)之分，也沒(méi)有公頭母頭的區(qū)別。他的外觀都是一樣的，所以在使用APC-7MM接頭的時(shí)候，需要注意一些事項(xiàng)。

在日常的儀器維修過(guò)程中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)安捷倫的8753E系列的網(wǎng)絡(luò)儀，客戶把兩個(gè)螺母都擰緊了，反而造成了儀器測(cè)試的不穩(wěn)定，同時(shí)也容易損壞接頭。

四、轉(zhuǎn)接頭的損壞

1、公頭母頭內(nèi)導(dǎo)體尺寸有偏差

這種類型的損壞，在不同等級(jí)的接頭之間混用最容易發(fā)生。因?yàn)樯a(chǎn)級(jí)的公差比較大，有些劣質(zhì)的公頭的中心導(dǎo)體直徑偏大，在使用這種接頭的時(shí)候，就直接把母頭損壞了。 還有就是在一些75歐姆的網(wǎng)絡(luò)儀上，由于使用人員的粗心，使用了50歐姆的連接線，也會(huì)直接把N型75歐姆的母頭直接損壞。

2、轉(zhuǎn)接頭公頭的PIN depth 尺寸太長(zhǎng)

五、檢查轉(zhuǎn)接頭

毫米波接頭的很小，機(jī)械公差都很精密。一個(gè)很小的缺陷，損壞，或者是臟了，都會(huì)影響他的精度和重復(fù)性。所以我們?cè)谑褂玫臅r(shí)候需要對(duì)它做一下檢查，避免使用有缺陷的轉(zhuǎn)接頭，影響我們測(cè)試的指標(biāo)和穩(wěn)定性。

檢查轉(zhuǎn)接頭的時(shí)候請(qǐng)帶好靜電手環(huán)， 至少使用一個(gè) 10倍的光學(xué)放大鏡 ， 要同時(shí)檢查公頭和母頭。

1、無(wú)槽型母頭

2、開(kāi)槽型 母頭

a：檢查內(nèi)導(dǎo)體簧片的接觸完整性

3、檢查轉(zhuǎn)接頭的PIN Depth

這種需要專用的計(jì)量工具，對(duì)每個(gè)轉(zhuǎn)接頭的PIN Depth做檢測(cè)，一般情況下我們都不會(huì)使用，在這里我就不做介紹了，有興趣的可以自己去查閱相關(guān)的資料和檢測(cè)方法。

六、轉(zhuǎn)接頭的連接

在連接各種測(cè)試電纜，轉(zhuǎn)接頭的時(shí)候，我們需要注意一些基本的事項(xiàng)，這樣才能在保證建立一個(gè)良好的連接的前提下，盡量減少接頭之間的磨損，延長(zhǎng)接頭的使用壽命。

1、首先檢測(cè)所有需要連接的轉(zhuǎn)接頭，有沒(méi)有第五節(jié)描述的問(wèn)題 。

2、對(duì)齊兩個(gè)接頭之間的中心導(dǎo)體，將接頭平緩的推入，能感覺(jué)到公頭和母頭的中心導(dǎo)體有個(gè)接觸。