Коаксиальные переходы: как выбрать оптимальную модель для конкретной задачи?
Радиочастотный тракт – структура, при построении которой нужно использовать целый комплекс элементов, каждый из которых выполняет определенные функции.
Основные характеристики
В первую очередь, при подборе коаксиального перехода нужно учитывать следующее:
- Максимальная рабочая частота либо диапазон поддерживаемых частот. Характеристики должны соответствовать особенностям передаваемого, принимаемого сигнала. Элементы могут быть рассчитаны на работу с сигналами, частота которых измеряется как сотнями мегагерц, так и десятками гигагерц.
- Волновое сопротивление. Наиболее распространенные значения – 50 и 75 Ом. Коаксиальные переходы первого типа наиболее универсальны, встречаются в различных радиоэлектронных областях, вторые – главным образом, в телевещании, радиовещании.
- Габариты коаксиального канала, от которых зависят размеры соединяемых компонентов радиочастотного тракта.
- Тип разъема, “вилка” или “розетка”. Вилку можно опознать по выраженному центральному контакту в форме штыря, розетку – гнездовому контакту. От конфигурации зависит, с какими именно соединительными элементами совместим коаксиальный переход.
- Вид резьбы, метрический или дюймовый. С кабелями и соединителями российского производства, как правило, на 100% совместимы метрические коаксиальные переходы, с американскими аналогами часто приходится использовать детали, относящиеся к дюймовому классу.
- Рабочий температурный интервал. Если коаксиальный переход находится в закрытом помещении со стабильными микроклиматическими условиями, не предполагающими значительных отклонений от нормы, то достаточно стандартных моделей, диапазон температур для которых составляет от минуса 40 до плюса 60 градусов. При уличной установке, высокой мощности линии, провоцирующей нагрев отдельных ее компонентов, близости источников термического излучения, нужно использовать детали, рассчитанные на температуры от минуса 60 до плюса 100, 125 и более градусов.
- Номинальное рабочее напряжение. Стандартными являются значения в 200-250 вольт, но некоторые специализированные системы, например, измерительные, либо особо мощные, функционируют на гораздо больших показателях, в 500, 900 и даже 1000 вольт.
- Количество циклов подключения и отключения. Коаксиальные переходы, используемые в измерительных системах, лабораториях, должны отличаться максимальным эксплуатационным ресурсом в тысячи и даже десятки тысяч циклов, так как повторные подключения происходят постоянно. Аналогам, ориентированным на статичные линии, такая выносливость не требуется.
- Степень герметичности. На улице, а также в помещениях со стабильно повышенным уровнем влажности, рекомендуется использовать герметичные переходы, конструкция которых предполагает полную изоляцию контактной области от внешней среды. Рекомендованы они и для условий высокой степени запыленности воздуха.
- Конфигурация. Наиболее распространенными являются прямые коаксиальные переходы, однако, также выделяют Г-образные модели и тройники. Г-образная деталь предполагает соединение отрезков кабеля под прямым углом, что важно для получения определенной конфигурации антенно-фидерного тракта, при формировании изгибов, подключении кабеля к приемному, передающему оборудованию.
К вопросу о материалах
От материалов, использованных при производстве, в значительной степени зависят характеристики коаксиальных переходов, условия, в которых они могут эксплуатироваться без проблем при передаче сигнала. При подборе нужно учесть, из каких материалов выполнена каждая из частей конструкции:
- Основной корпус. Наиболее распространенный вариант – латунь. Это недорогой цветной сплав, выдерживающий продолжительное воздействие влаги, обладающий достаточным для большинства эксплуатационных условий запасом прочности. Если к коаксиальному переходу не предъявляются особо жесткие требования, он эксплуатируется в стандартных условиях, не находится под открытым небом, то латунь – оптимальный вариант. В том случае, если радиочастотный тракт расположен на улице, рациональнее использовать коаксиальные переходы на основе нержавеющей стали, а при необходимости максимальной точности передачи – из бронзы.
- Покрытие корпуса. Задача внешнего слоя – повышение общей коррозионной стойкости и улучшение электрической проводимости, что положительно сказывается на характеристиках приема и передачи. Самый распространенный и универсальный вариант – никелированное покрытие, но при более жестких требованиях к элементу может использоваться серебрение или позолота.
- Контактный элемент. В недорогих коаксиальных переходах используются латунные контакты, в более технологичных, ориентированных на ответственные радиочастотные тракты, в том числе специализированные и коммерческие – бронзовые, или даже прецизионных, с добавлением благородных металлов, что способствует улучшению основных характеристик.
- Покрытие контакта. Как и в случае с корпусом, задача покрытия – улучшение коррозионной стойкости изделия и его показателей проводимости. Универсальный, наиболее распространенный вариант – серебрение, но для коаксиальных переходов более высокого уровня характерно напыление на основе золота или серебра с добавлением палладия.
- Диэлектрик. Лучше всего зарекомендовали себя диэлектрические элементы, изготовленные на основе фторопласта. Они обеспечивают высочайшую эффективность изоляции, выдерживают термические нагрузки, длительное воздействие воды, могут использоваться в радиочастотных трактах высокой мощности, в том числе специализированных, которые должны соответствовать особо жестким стандартам.
Стандартные или прецизионные?
Коаксиальные переходы общего назначения универсально, однако, не всегда их характеристики соответствуют требованиям, предъявляемым к радиочастотному тракту. В наиболее ответственных линиях, например, измерительных или коммерческих, специализированных, отключение которых чревато серьезными финансовыми потерями или другими проблемами, нужно использовать прецизионные коаксиальные переходы.
Стоимость таких деталей выше, однако, она на 100% компенсируется точностью производства, использованием материалов высокого качества, что обеспечивает максимальную надежность изделия и, соответственно, линии в целом. Тракт оказывается устойчивым к внешним нагрузкам, как механическим, так и атмосферным, сигнал – защищенным от электромагнитных воздействий. Прецизионные переходы гарантируют устойчивость линии к скачкам напряжения, берегут дорогостоящее оборудование от выхода из строя в случае сбоев и нештатных ситуаций, а также позволяют провести лабораторные измерения в строгом соответствии с определенными алгоритмами и методиками, что необходимо для получения точных результатов.
Спецификация
В некоторых условиях нужно использовать специализированные коаксиальные переходы, отличающиеся определенными техническими и конструктивными доработками, способствующими эксплуатационной безопасности и точности передачи сигнала. Например, для объектов, где может сформироваться потенциально взрывоопасная среда, предназначены специальные переходы ATEX-стандарта, где все токопроводящие элементы, на которых может сформироваться искровой разряд, тщательно изолированы и не контактируют с окружающей средой.
Также к отдельной специализированной категории относятся изделия с минимальным PIM. Они предназначены для использования в радиочастотных трактах, к которым подключены особо чувствительные приемники и мощные передатчики. Низкий PIM способствует минимизации нелинейных искажений, линия приема, передачи работает более эффективно и стабильно.
Наконец, к особой группе можно отнести и переходы быстрого соединения. Они идеальны в ситуации, когда повторные подключения проводятся десятки, а то и сотни раз в течение смены, что актуально, например, для лабораторий и испытательных центров. Особая конструкция упрощает проведение таких манипуляций, при этом позволяет достичь надежности коммутации, вполне сопоставимой с классическими резьбовыми или байонетными аналогами.