Радиочастотный соединитель: как сделать правильный выбор?

Основные параметры

Определяющими для радиочастотных соединителей являются следующие параметры:

1. Волновое сопротивление. Для передачи сигналов сверхвысокой частоты стандартным является 50-омное значение, для телевизионных сетей – 75-омное.
2. Поддерживаемые частоты.
3. Выраженность потерь в поддерживаемом частотном диапазоне.
4. Экранное затухание на определенной частоте.
5. Нормативное напряжение, а также его значения по пробою и короне.
6. Конструкция, определяющая особенности конфигурации, технологию монтажа, совместимые кабели.
7. Рабочий ресурс, выражающийся в количестве подключений и отключений, которые соединитель выдержит без деформаций, снижения прочности фиксации.
8. Стойкость к атмосферным нагрузкам, степень защиты контактной области от влаги, пыли.

Классификация по назначению

В соответствии с областью использования, выделяют 4 класса устройств:

1. Для стандартных коммерческих линий связи, к которым не предъявляются особо жесткие требования. Недорогие компоненты из проверенных временем полимеров и металлов.
2. Для использования на промышленных объектах, где высока выраженность механических, электромагнитных, атмосферных нагрузок.
3. Повышенной надежности, для наиболее ответственных линий связи, сложных эксплуатационных условий.
4. Для аэрокосмической отрасли, максимально надежные радиотехнические изделия, изготовленные из особо прочных материалов. Такие соединители всегда сопровождаются множеством документов, сертификатов, подтверждающих прохождение тестов и испытаний, в процессе которых была подтверждена способность выдержать наиболее жесткие нагрузки.

Рабочий частотный диапазон

Для более точного и правильного выбора, основные характеристики радиочастотных соединителей следует рассмотреть подробнее. Главная из них – частотный диапазон, поддерживаемый устройством, то есть интервал между верхней и нижней частотами, в пределах которого актуальные все рабочие параметры, исключены отклонения от нормативных показателей, зафиксированных в эксплуатационной инструкции или техническом паспорте. 

Выход за указанные лимиты недопустим, передача сигнала с частотой, превышающей указанные характеристики соединителя, возможен, однако, работа окажется некорректной. Сигнал сильно искажается, с приемом возникнут серьезные проблемы, даже при условии использования фильтров, усилителей и других устройств. 

Пропускаемая мощность

При подборе соединителя необходимо принимать во внимание усредненный и максимальный показатели пропускаемой мощности. Характеристики значимы, в особенности, если радиочастотные элементы ориентированы на промышленные или коммерческие линии связи, к которым предъявляются особо жесткие требования относительно надежности.

Средняя пропускаемая мощность зависит от нескольких факторов:

• Конструктивные особенности соединительного элемента.
• Протяженность линии связи (кабеля), к которому он подключен.
• Внешние эксплуатационные условия, температурные нагрузки, уровень влажности.
• Используемые в конструкции материалы, их способность отводить избыточную тепловую энергию.
• Частота передаваемого сигнала.

Отклонения от усредненного значения пропускаемой мощности возможны при повышении температуры внешней среды, чрезмерных диэлектрических потерях, провоцирующих нагрев, из-за которого корпус соединителя не может успешно отводить избыток образующегося тепла. Чтобы исключить такую опасную ситуацию, рекомендован подбор элемента с некоторым запасом, в особенности, при его использовании в сложных условиях. Также при выборе следует учитывать материал корпуса, оптимальный вариант для потенциально опасных условий – фторопласт, он дорог, но выдерживает нагрев до 200 градусов без оплавления и деформаций, стандартные полимерные материалы рассчитаны на вдвое меньшую температуру, из-за чего не слишком надежны.

К вопросу о напряжении

При подборе нужно учесть несколько типов напряжения:

1. Номинальное. Это стандартное напряжение, на котором соединитель может функционировать в течение длительного времени без каких-либо негативных явлений и повреждений.
2. Пробоя. Минимальное напряжение, достижение которого способно привести к пробою, формированию опасных токов утечки, разрушающих изоляционный слой, нарушающих нормальную работу линии связи.
3. Короны. Коронным называется газовый разряд, формирующийся в поле, однородность которого серьезно нарушена. После него имеет место высокочастотный пробой, очень опасное явление. Необычное название явление получило из-за характерной конфигурации разряда, напоминающей корону. Исключить его можно, как и во многих других ситуациях, покупкой соединительного элемента высокого качества, конструкция которого не предполагает присутствия зазоров и пустот, внутри которых и формируются разряды.

Электрический и тепловой пробои изоляционного слоя

При сборке радиочастотных соединителей невысокого качества изоляционные материалы, конечно, используются, но не уделяется достаточно внимания их уплотнению. Результат – множество микроскопических воздушных полостей, где может сформироваться электрический разряд между внутренней проводящей жилой и диэлектрическим слоем. Электрический пробой выводит деталь из строя, нарушает работу линии связи. Наиболее ответственные производители используют литьевой метод производства, благодаря которому исключается вероятность появления воздушных пузырьков, вдобавок, повышается общая прочность конструкции детали, она выдерживает даже выраженные механические нагрузки без деформаций.

Риск теплового пробоя увеличивается при значительных диэлектрических потерях, использовании диэлектрического материала низкого качества, не выдерживающего высокотемпературные нагрузки. Тепловой пробой, зачастую, наступает после электрического, когда воздействие тока нагревает определенную область изолятора, из-за чего он лишается изначальных характеристик. Выход один – покупка радиочастотных соединителей надлежащего качества, от проверенных марок, максимально ответственно относящихся к качеству товаров.

Высокочастотный и мультипакторный пробой

Причина мультипакторного пробоя – вторичная электронная эмиссия высокой интенсивности, возникающая на проводящих жилах соединительного элемента. Это явление приводит к неравномерному резкому повышению температуры, разрушающему как сам проводник, так и его изоляцию.

Высокочастотный пробой – явление, представляющее угрозу, в осовном, при минимальном внешнем давлении, что характерно для аэрокосмической отрасли. Для его нивелирования в линиях связи, установленных на аэрокосмических аппаратах, необходимо использовать только соединители в соответствующем корпусном исполнении, с небольшими отверстиями, обеспечивающими выход воздуха, что исключает формирование условий, способствующих образованию опасного разряда.

Подведение итогов

Всегда нужно помнить, что радиочастотный соединитель – это только один из компонентов системы, работающей на прием или передачу сигналом. При подборе конкретного модуля следует учитывать показатели кабеля, условия монтажа, спецификацию. Для бытовых и даже коммерческих линий небольшой мощности, работающих под минимальными нагрузками, достаточно недорогих соединителей, для промышленных и, тем более, аэрокосмических, требуются максимально надежные детали, выдерживающие высокое напряжение, устойчивые к явлениям пробоя, исключающие образование условий, благоприятных для образования коронного разряда. Обязательным условием является и герметичность, изоляция всех чувствительных компонентов при помощи специального спая на основе металла с кремниевыми присадками.