發布時間:2025-02-14作者來源:金航標瀏覽:1042
身為一名射頻工程師兼測試人員,在日常的工作流程里,每天打交道最多的,除了各式各樣的測試儀表、校準件以及連接線纜,便是連接不同設備的轉接頭了。在維修儀器時,我發現很多儀器出現損壞,或者測試指標不穩定的情況,究其原因,往往是轉接頭出了問題。有些客戶在連接轉接頭時,固定方式并不正確,即便儀器被修好送回,客戶還是會按照原來錯誤的方式過度擰緊接頭,導致儀器再次出現故障。
這種情況在生產型企業尤為突出。因為這些企業的操作人員流動頻繁,不少新員工對各類轉接頭知之甚少,既難以辨別不同類型的轉接頭,也不清楚轉接頭損壞的潛在因素。鑒于這些實際問題,再結合我多年積累的維修經驗,我打算對常見的轉接頭展開詳細介紹,主要從以下六個方面著手 。
1、轉接頭類型和結構
2、轉接頭等級
3、轉接頭之間的匹配
4、轉接頭的損壞
5、檢查轉接頭
6、轉接頭的連接
東西都是很基礎的,但是千里之穴潰于蟻堤,如果我們都注意這些細節了,那我們的儀表就少了一個損壞的原因,我們的測試結果也會更加的穩定、可信。
一、轉接頭類型和結構
同軸轉接頭用于傳輸射頻信號,其傳輸頻率范圍很寬,可達50GHZ或者更高,主要用于雷達、通信、數據傳輸以及航空航天設備。同軸轉接頭的基本結構包括:中心導體,介電材料(或稱為絕緣體),外導體(該部分起著如同軸電纜外屏蔽層一樣的作用)。同軸轉接頭主要分為 SMA, SMB,N型,3.5MM,2.4MM, 1.85MM ,1.0MM,APC-7MM 等。
同軸轉接頭的通用常識
|
Male公頭:公接頭,螺紋在內,里面是針 |
|
Female母頭 :母接頭,螺紋在外,里面是洞 |
|
公頭的中心導體被加工成有個肩部的,連接的部分有個錐形的頭,這樣方便連接。 |
母頭的中心導體有兩種類型:無槽型和開槽型。 |
描述一個轉接頭的基本要術 :
1:接頭類型---比如MA,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
在提轉接頭需求的時候,只要滿足這三個基本要求,大家就明白您需要的是什么東西了:
比如需要一個N型轉3.5MM的轉接頭,這樣描述:需要一個50歐姆阻抗的,一端是N型公頭,一端是3.5MM母頭的轉接頭。那就沒有問題了。
二、轉接頭等級
通常每種類型的轉接頭都有三個等級的產品,在兼顧成本和性能的情況下,為每一種提供合適的轉接頭。有些特殊的轉接頭(連接器)可能沒有全部三個等級的產品。
計量級
· 校準用標準件
· 極高性能的無槽連接設計
· 最小的公差
· 空氣介質
· 長壽命
· 高生產成本
在所有連接器的等級中,計量級的連接器的性能最好,同時他的成本也是極高的。一般在用作校準標準件,性能驗證標準件和一些需要精密連接的應用場合。這個等級的連接器的尺寸最準確,公差最小,可以經受住多次的反復連接,所以也是所有等級中使用壽命最長的。
計量級的轉接頭在材料和尺寸上指標是最接近的。為了提供極高等級的性能和可追溯性,計量級的轉接頭使用了空氣介質接口和無槽型的母頭連接。
雖然計量級的轉接頭的重復性很好,在多次使用后還能提供很好的準確度,但是這并不是說計量級的轉接頭很結實,使用的時候不需要很小心。相反的,由于這種等級的轉接頭在生產過程中使用的工具和制程是[敏感詞]精度的,用比他低等級的轉接頭和計量級的轉接頭匹配,灰塵和其他一些小的碎屑,都會使得一次高精度的測量無效,同時有可能損壞計量級的轉接頭。
注意:不要使用你的計量標準件的轉接頭(計量級)到生產級的轉接頭上。
儀器級
· 使用在儀器的輸出輸入接口和一些經濟型的校準件上
· 較好的性能
· 較小的公差
· 支持非傳導介質接口
· 長使用壽命
儀器級的接頭一般被認為是“中間等級”的接頭。這個等級的接頭主要用在儀器的里面的連接線和儀器的接頭上,一些經濟型的校準件上也會使用這個等級的轉接頭。它能提供比較好的測試性能和比較小的公差。和計量級的轉接頭相比較,因為有的儀器級的轉接頭可能使用了非傳導介質的接口,有可能不能和計量級的接頭完美匹配。
注意:雖然學術上叫儀器級, 但是一些儀器上的測試連接頭采用了非常精密的接頭(非常接近計量級),因此在使用過程中盡量在儀器的測試端口上加上適當的轉接頭。
生產級
· 用在產品上
· 低性能
· 公差大
· 支持非傳導介質接口
· 有限的連接次數
· 成本低
這是極低等級的連接器,一般都用在測試產品上面,由于他的公差比較大,這個等級的連接器的性能也是所有的等級里面最差的 。每次在使用這個等級的連接器連接到儀器上的時候,您需要仔細的檢查一下連接器。不要使用生產級的連接器連接你的計量級的連接器。生產級的連接器的成本比較低,使用壽命比較短。如果被測件的接頭等級比較低,在連接儀器的使用,請使用適當的轉接頭保護一下儀器的接頭。
三、轉接頭之間的匹配
轉接頭外導體的尺寸的不同,預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。
但是在日常使用過程中,磨損,缺乏清潔,錯誤的連接方法,不好的保存方式都會對轉接頭造成損壞。使用一個損壞的,或者有缺陷的轉接頭,會造成與它相匹配的那個接頭的損壞,所以在使用轉接頭之前,請先清潔和檢測一下所有的接頭。
此外,并不是所有的轉接頭都有三個等級,不同的轉接頭在匹配使用的時候,生產級的有可能會對計量級的轉接頭造成傷害,參照轉接頭的等級使用適當的轉接頭來過渡。
下表中的前面5個接頭都是使用了空氣介質,接頭的命名也是由空氣介質的直徑來決定的。連同后面的注釋,我們可以很方便的識別這些轉接頭。
轉接頭類型 |
頻率范圍 |
兼容匹配接頭 |
注釋 |
|
To 110GHz |
1.0mm |
接頭比下列所有接頭都小,無法匹配使用 |
|
To 70GHz |
2.4mm |
|
|
To 50GHz |
1.85mm |
|
|
To 40GHz |
3.5mm和SMA |
|
|
To 34GHz |
2.92mm和SMA |
|
|
To 24GHz |
2.92mm和3.5mm |
使用了特氟龍介質 |
APC-7MM接頭不是典型的毫米波接頭,因為他的最大頻率只能到18G。但是APC-7MM接頭非常的耐用,具有極好的駐波比。他沒有等級之分,也沒有公頭母頭的區別。他的外觀都是一樣的,所以在使用APC-7MM接頭的時候,需要注意一些事項。
|
1:在連接之前,旋轉接頭的滾花螺母,使接頭的螺紋是如下狀態:
|
|
在日常的儀器維修過程中,我們經常發現安捷倫的8753E系列的網絡儀,客戶把兩個螺母都擰緊了,反而造成了儀器測試的不穩定,同時也容易損壞接頭。
四、轉接頭的損壞
1、公頭母頭內導體尺寸有偏差
|
|
這種類型的損壞,在不同等級的接頭之間混用最容易發生。因為生產級的公差比較大,有些劣質的公頭的中心導體直徑偏大,在使用這種接頭的時候,就直接把母頭損壞了。 還有就是在一些75歐姆的網絡儀上,由于使用人員的粗心,使用了50歐姆的連接線,也會直接把N型75歐姆的母頭直接損壞。
2、轉接頭公頭的PIN depth 尺寸太長
|
公頭的PIN depth尺寸在指標內,公頭母頭匹配良好 |
|
公頭的PIN depth過長,在匹配的時候,內導體的肩部直接進入母頭,造成母頭損壞 |
3、公頭的內導體變形
|
內導體不在圓心上,連接的時候會對母頭造成傷害 |
五、檢查轉接頭
毫米波接頭的很小,機械公差都很精密。一個很小的缺陷,損壞,或者是臟了,都會影響他的精度和重復性。所以我們在使用的時候需要對它做一下檢查,避免使用有缺陷的轉接頭,影響我們測試的指標和穩定性。
檢查轉接頭的時候請帶好靜電手環,至少使用一個10倍的光學放大鏡,要同時檢查公頭和母頭。
1、無槽型母頭
|
正常的無槽型母頭,內部的簧片分布均勻,沒有損壞,可正常使用 |
|
1:內導體傾斜,不在圓心 2:簧片變形 。 不能使用 |
|
導體內簧片缺失, 不能使用 |
2、開槽型 母頭
a:檢查內導體簧片的接觸完整性
|
||
接觸良好 |
正常磨損,已到極限 |
損壞,不能使用 |
b:檢查公頭母頭的同心性
|
||
完美 |
輕微的傾斜 |
損壞,不能使用 |
|
||
完美 |
輕微的傾斜 |
損壞,不能使用 |
3、檢查轉接頭的PIN Depth
這種需要專用的計量工具,對每個轉接頭的PIN Depth做檢測,一般情況下我們都不會使用,在這里我就不做介紹了,有興趣的可以自己去查閱相關的資料和檢測方法。
六、轉接頭的連接
在連接各種測試電纜,轉接頭的時候,我們需要注意一些基本的事項,這樣才能在保證建立一個良好的連接的前提下,盡量減少接頭之間的磨損,延長接頭的使用壽命。
1、首先檢測所有需要連接的轉接頭,有沒有第五節描述的問題 。
2、對齊兩個接頭之間的中心導體,將接頭平緩的推入,能感覺到公頭和母頭的中心導體有個接觸。
3、一段固定,旋轉另外一端。直到用手無法擰動。
4、用合適的力矩扳手,固定連接。
射頻工程師和測試人員的工作成效,很大程度取決于對轉接頭知識的掌握與運用。從明晰轉接頭類型、結構,到區分不同等級,再到正確匹配、檢測和連接,每一步都影響著儀器的穩定性與測試結果的可靠性。若忽視這些基礎要點,儀器損壞、測試偏差等問題便會接踵而至。只有嚴格遵循規范,重視細節,才能讓轉接頭發揮最大效能,保障工作順利開展。希望大家都能將這些知識融入日常,提升工作質量,在射頻領域不斷突破,創造更多價值。
免責聲明:本文采摘自微波仿真論壇,本文僅代表作者個人觀點,不代表金航標及行業觀點,只為轉載與分享,支持保護知識產權,轉載請注明原出處及作者,如有侵權請聯系我們刪除。
Copyright ? 深圳市金航標電子有限公司 版權所有 粵ICP備17113853號