Обзор коаксиальных переходов серии ADP1A

31.07.2020 11:37

Коаксиальные переходы измерительного класса серии ADP1А: общая характеристика

Переходы серии ADP1A

Переходы серии ADP1A

 

Предлагаем линейку наиболее распространённых коаксиальных переходов измерительного класса. При разработке изделий особое внимание было уделено унификации основных частей, что позволило сократить время производства каждого перехода и повысить стабильность получаемых характеристик.

Переходы серии ADP1А - это многоуровневая система контроля и измерений параметров, надежность, подтверждённая испытаниями и эксплуатацией, а также удобная система визуальных идентификаторов.

Эксплуатация и применение коаксиальных переходов ADP1А

В зависимости от размера коаксиального волновода и типа соединителей переходы серии ADP1A условно разделены на следующие группы: 

Переходы в тракте 7,0/3,04 мм

Коаксиальные переходы серии ADP1A в тракте 7,0/3,04 мм

 Коаксиальные переходы серии ADP1A в тракте 7,0/3,04 мм

 

Виды соединителей

  • Соединители N (дюймовое исполнение)
  • Соединители III (метрическое исполнение)
  • Соединители N – III

Особенности

  • Диапазон частот от 0 до 18 ГГц
  • КСВН, не более 1,08
  • Потери, не более 0,15 дБ
  • Ресурс 5000 циклов
  • Дюймовое и метрическое исполнения

Графики типичных зависимостей коэффициента передачи и КСВН переходов от частоты (серия ADP1A, переходы в тракте 7,0/3,04 мм)

 

Графики типичных зависимостей коэффициента передачи и КСВН переходов от частоты (переходы в тракте 7,0/3,04 мм)

 

Список моделей

Наименование

Соединители

ADP1A–NM–NM

N, вилка – N, вилка

ADP1A–NM–NF

N, вилка – N, розетка

ADP1A–NF–NF

N, розетка – N, розетка

ADP1A–IIIM–IIIM

III, вилка – III, вилка

ADP1A–IIIM–IIIF

III, вилка – III, розетка

ADP1A–IIIF–IIIF

III, розетка – III, розетка

ADP1A–NM–IIIM

N, вилка – III, вилка

ADP1A–NM–IIIF

N, вилка – III, розетка

ADP1A–IIIM–NF

III, вилка – N, розетка

ADP1A–NF–IIIF

N, розетка – III, розетка

Переходы в тракте 3,5/1,52 мм

Коаксиальные переходы серии ADP1A в тракте 3,5/1,52 мм

Коаксиальные переходы серии ADP1A в тракте 3,5/1,52 мм

 

Виды соединителей

  • Соединители 3,5 мм (дюймовое исполнение)
  • Соединители IX (метрическое исполнение)
  • Соединители 3,5 мм – IX

 

Особенности

  • Диапазон частот от 0 до 32 ГГц
  • КСВН, не более 1,06 от 0 до 20 ГГц; 1,10 от 20 до 26,5 ГГц; 1,15 от 26,5 до 32 ГГц
  • Потери, не более 0,20 дБ тип. от 0 до 32 ГГц
  • Ресурс 3000 циклов
  • Дюймовое и метрическое исполнения

Графики типичных зависимостей коэффициента передачи и КСВН переходов от частоты (серия ADP1A, переходы в тракте 3,5/1,52 мм)

 

Графики типичных зависимостей коэффициента передачи и КСВН переходов от частоты (переходы в тракте 3,5/1,52 мм)

 

Список моделей

Наименование

Соединители

ADP1A–35M–35M

3,5 мм, вилка – 3,5 мм, вилка

ADP1A–35M–35F

3,5 мм, вилка – 3,5 мм, розетка

ADP1A–35F–35F

3,5 мм, розетка – 3,5 мм, розетка

ADP1A–IXM–IXM

IX, вилка – IX, вилка

ADP1A–IXM–IXF

IX, вилка – IX, розетка

ADP1A–IXF–IXF

IX, розетка – IX, розетка

ADP1A–35M–IXM

3,5 мм, вилка – IX, вилка

ADP1A–35M–IXF

3,5 мм, вилка – IX, розетка

ADP1A–IXM–35F

IX, вилка – 3,5 мм, розетка

ADP1A–35F–IXF

3,5 мм, розетка – IX, розетка

Переходы м/д трактами 7,0/3,04 мм и 3,5/1,52 мм

Коаксиальные переходы серии ADP1A между трактами 7,0/3,04 мм и 3,5/1,52 мм

 Коаксиальные переходы серии ADP1A между трактами 7,0/3,04 мм и 3,5/1,52 мм

 

Виды соединителей

  • Соединители N – 3,5 мм
  • Соединители III – IX
  • Соединители N – IX
  • Соединители III – 3,5 мм

Особенности

  • Диапазон частот от 0 до 18 ГГц
  • КСВН, не более 1,10
  • Потери, не более 0,15 дБ
  • Ресурс 3000 циклов

Графики типичных зависимостей коэффициента передачи и КСВН переходов от частоты, серия ADP1A, переходы между трактами 7,0/3,04 мм и 3,5/1,52 мм

 

Графики типичных зависимостей коэффициента передачи и КСВН переходов от частоты (переходы м/д трактами 7,0/3,04 мм и 3,5/1,52 мм)

 

Список моделей

Наименование

Соединители

ADP1A–NM–35M

N, вилка – 3,5 мм, вилка

ADP1A–NM–35F

N, вилка – 3,5 мм, розетка

ADP1A–NF–35M

N, розетка – 3,5 мм, вилка

ADP1A–NF–35F

N, розетка – 3,5 мм, розетка

ADP1A–IIIM–IXM

III, вилка – IX, вилка

ADP1A–IIIM–IXF

III, вилка – IX, розетка

ADP1A–IIIF–IXM

III, розетка – IX, вилка

ADP1A–IIIF–IXF

III, розетка – IX, розетка

ADP1A–NM–IXM

N, вилка – IX, вилка

ADP1A–NM–IXF

N, вилка – IX, розетка

ADP1A–NF–IXM

N, розетка – IX, вилка

ADP1A–NF–IXF

N, розетка – IX, розетка

ADP1A–IIIM–35M

III, вилка – 3,5 мм, вилка

ADP1A–IIIM–35F

III, вилка – 3,5 мм, розетка

ADP1A–IIIF–35M

III, розетка – 3,5 мм, вилка

ADP1A–IIIF–35F

III, розетка – 3,5 мм, розетка

Функции

Переходы серии ADP1A предназначены для выполнения целого ряда функций:

  • Соединение устройств и кабелей в коаксиальном тракте
  • Использование в качестве защитных устройств (savers)
  • Расширение функциональных возможностей измерительных приборов
  • Улучшение качества соединителей радиочастотных кабелей
  • Применение в качестве мер коэффициентов передачи и отражения для проверки параметров радиотехнических средств измерений

Описание

Данные переходы являются прецизионными и относятся к измерительному классу (в английской терминологии – precision instrument grade adapters). В связи с этим при их изготовлении предъявляются повышенные требования к:

  • Материалам деталей, свойствам и составу покрытий
  • Геометрическим и механическим параметрам всех деталей переходов
  • Ресурсу соединителей, при котором изменение характеристик переходов не превышает пределы допускаемых значений
  • Коэффициенту отражения или КСВН
  • Повторяемости коэффициента отражения при повторном подключении переходов
  • Вносимым потерям
  • Стойкости к внешним воздействующим факторам

Соответствие предъявляемым требованиям достигается благодаря применению ряда технологических и конструктивных решений:

КСВН

  • Отклонение от номинальных значений геометрических размеров, влияющих на характеристический импеданс перехода – единицы микрон;
  • Шероховатость поверхностей не хуже чем Ra 0,63 у внешних проводников и Ra 0,4 – центральных проводников;
  • Уникальная конструкция опорной диэлектрической шайбы, обеспечивающая оптимальную эффективную диэлектрическую проницаемость;
  • Присоединительный размер всех соединителей не более 80 мкм.

Потери

  • Воздушное заполнение, наличие только опорной диэлектрической шайбы;
  • Низкое переходное сопротивление за счет обработки и покрытий проводников.

Повторяемость, ресурс

  • Конструкция гнездового контакта c шестью ламелями щеточного типа;
  • Плоскостность и шероховатость контактных поверхностей внешнего проводника;
  • Износостойкое покрытие центрального проводника;
  • Соосность проводников.

Условия эксплуатации

Изготовление изолятора из полиэфиримида, что сохраняет геометрические размеры и диэлектрические характеристики практически неизменными в широком диапазоне температур.

Область применения

Переходы серии ADP1A

Переходы серии ADP1A

 

Область применения переходов охватывает процессы разработки, производства и проверки радиотехнических устройств и систем, включая обеспечение их работоспособности во время эксплуатации, в условиях промышленного производства, лабораторий и в полевых условиях. Переходы могут применяться во всех областях, где используются радиотехнические устройства и системы – которые являются неотъемлемой частью человеческой деятельности, начиная от потребительских товаров и услуг (телевидение, радио, телефония, интернет, системы «умный дом или город», системы управления автомобилями, автоматизация сбора информации в магазинах или на предприятиях и т.д.), заканчивая системами безопасности:

  • Измерительная техника
  • Оборонная промышленность
  • Телекоммуникации
  • Бытовая электроника
  • Беcпроводные технологии
  • Системы на базе IOT
  • Лабораторные стенды в ВУЗ
  • Метрология в радиоэлектронике

Варианты применения переходов

Защита радиотехнических устройств

При подключении к портам измерительных приборов, тестируемых модулей или к СВЧ-кабелям во время измерений или испытаний переходы предохраняют их входы/выходы от повреждений и тем самым продлевают срок службы устройств. Покольку переходы относятся к измерительному классу, они не приводят к ухудшению характеристик приборов даже самого высокого метрологического уровня. Переходы серии ADP1A имеют специальную конструкцию соединителей с увеличенным ресурсом, что обеспечивает защиту портов устройств в течение длительного времени. Эта осбенность является наиболее актуальной при работе с измерительными приборами, стоимость которых достаточно высока и количество которых на предприятии, как правило, ограничено. Переходы серии ADP1A защищают порты, продлевают срок их службы и не искажают результаты измерений.

Измерительные приборы

Рассмотрим функции переходов при работе с векторными анализаторами цепей. Для измерения S-параметров многополюсников чаще всего используют векторные анализаторы цепей (ВАЦ) как средства, обладающие самой высокой точностью. ВАЦ представляет собой систему, состоящую из компаратора, кабелей и переходов, наборов мер коэффициентов передачи и отражения и управляющего программного обеспечения. Для того чтобы обеспечить соответствие системы заявленным характеристикам, её необходимо правильно сконфигурировать, используя необходимые кабели и переходы для подключения исследуемых устройств, и выполнить калибровку. Переходы в такой системе могут выполнять несколько функций:

  • Обеспечение совместимости соединителей измерительных портов и исследуемых устройств
  • Использование в качестве меры «перемычка». Для проведения полной двухпортовой калибровки ВАЦ, обеспечивающей максимальную точность при одновременном измерении коэффициентов передачи и отражения исследуемого устройства, требуется мера «перемычка». Функцию перемычки может выполнять переход:
  1. Переходы могут выступать в качестве меры «неизвестная перемычка» при тестировании устройств, например, с разными типами соединителей
  2. При наличии описания в виде S-параметров переходы могут применяться в качестве меры «известная перемычка».
  • Смещение плоскости калибровки

В процессе измерений может возникать ситуация когда калибровка уже проведена и требуется подключить исследуемое устройство с другими соединителями. В этом случае измерение параметров устройства обычно проводят совместно с подключёнными переходами. Для компенсации влияния переходов на результаты измерений S-параметров осуществляют перенос плоскости калибровки:

  1. С помощью функций встраивания или исключения электрических цепей, если известны S-параметры перехода
  2. С помощью функции «удлинение порта», если S-параметры перехода являются неизвестными.
  • Улучшение повторяемости результатов измерений при многократном подключении исследуемых устройств.

Рассмотрим функции переходов при работе с ваттметрами СВЧ. Ваттметры предназначены для измерений мощности непрерывных и модулированных СВЧ-колебаний в различных трактах. Приборы обеспечивают максимальную точность измерений в широком диапазоне частот и мощностей. В целях расширения области применения ваттметров в их состав добавляются переходы измерительного класса, обеспечивающие проведение измерений с разными типами соединителей. Для достижения согласования измерительного тракта с номинальным характеристическим импедансом линии передачи 50 Ом КСВН переходов должен быть как можно ниже. За счёт этого снижается основная погрешность измерений СВЧ-мощности, вызванная эффектом рассогласования между источником сигнала и ваттметром.

Функции переходов при работе с генераторами сигналов, частотомерами, анализаторами спектра и прочими приборами. Для данных приборов самыми важными функциями переходов являются уже рассмотренные выше соединение и защита. При совместном использовании зарубежных и отечественных радиотехнических устройств и приборов существует проблема соединения их между собой. Отличия отечественных соединителей от зарубежных заключаются в резьбе элементов соединения внешнего проводника и в диаметре контактов центрального проводника. Так, например, проблема совместимости резьбы заключается в том, что внешний диаметр метрической резьбы M6×0,75 равен 6 мм (тип соединителя IX), а у дюймовой резьбы 1/4"-36UNS диаметр составляет 6,35 мм (тип соединителя 3,5 мм). По этой причине метрический соединитель «вилка» невозможно накрутить на дюймовый соединитель «розетка». Подобная ситуация возникает с резьбами M16×1 и 5/8"-24UNEF: внешний диаметр резьбы M16×1 равен 16 мм (тип соединителя III), а внешний диаметр резьбы 5/8"-24UNEF составляет 15,87 мм (тип соединителя N) – поэтому дюймовый соединитель «вилка» невозможно накрутить на метрический соединитель «розетка». Существует возможность совмещения метрических и дюймовых соединителей в некоторых комбинациях: розетка типа N с вилкой типа III и вилка типа 3,5 с розеткой типа IX при условии, что длина резьбы не будет превышать 3–4 витка. При таком соединении не обеспечивается качественный электрический контакт по внешнему проводнику, что может привести к механическому повреждению центрального проводника. При подключении несоответствующих друг другу контактов происходит соединение с повышенным усилием включения и выключения. Это может привести к преждевременному стиранию покрытия штыревого контакта, поломке ламелей гнездового контакта, смещению центральных проводников вдоль оси и повреждению диэлектрических опор. В связи с этим подключать устройства с разными типами соединителей запрещается. Соединение таких устройств между собой является одной из причин ухудшения надёжности радиотехнических устройств, сокращения срока их службы или выхода из строя.

Кабели СВЧ

Требования к соосности проводников и качеству изготовления контактных поверхностей у соединителей переходов измерительного класса гораздо жёстче, чем у соединителей кабельных сборок. Практически любой СВЧ-кабель, даже самого высокого класса, чувствителен к изгибу. В момент изгиба происходит смещение центрального проводника, которое приводит к изменению его электрических характеристик, в частности S-параметров. Чем выше класс кабеля, тем меньше подобное смещение, тем стабильнее амплитудно- и фазочастотные характеристики кабеля в целом. Например, в системах на основе векторного анализатора цепей даже незначительное изменение электрических характеристик кабеля отражается на стабильности плоскости калибровки, т.е., другими словами, на погрешности измерений S-параметров исследуемых устройств. Существует и ряд других приложений, где качество измерений параметров сигналов или цепей напрямую зависит от стабильности параметров кабеля при изменении его положения, поэтому для дополнительной механической развязки центрального проводника кабеля относительно плоскости подключения к нему какого-либо устройства или прибора рекомендуется использовать переходы измерительного класса.

Кабели СВЧ: применение переходов серии ADP1A

Кабели СВЧ

 

Эталоны

Переходы самостоятельно выступают в качестве мер коэффициентов передачи и отражения и используются в процессе калибровки или поверки радиотехнических средств измерений, если это установлено в их документации. Для переходов как средств измерений или эталонов единицы величины устанавливается прослеживаемость результатов измерений к государственному первичному эталону ГЭТ 75. Переходы серии ADP1A на выходе из производства могут быть дополнительно проверены на векторном анализаторе цепей высокой точности. На основании проверки выдаётся сертификат заводской калибровки и s2p файл, содержащий значения комплексных коэффициентов передачи и отражения перехода в диапазоне рабочих частот.

Устройство переходов

Переходы состоят из двух соединителей, отрезков коаксиальных волноводов и опорной диэлектрической шайбы. Коаксиальный волновод (тракт) – двухсвязная закрытая линия передачи с соосными внешним и центральным проводниками.

Коаксиальный соединитель – механический элемент, предназначенный для соединения радиотехнических устройств в коаксиальном тракте. Соединители различаются по типу.

Тип соединителя – унифицированная конструкция соединителя. Каждый тип соединителя имеет определенные размеры и допуски в зависимости от сечения коаксиального тракта, обеспечивающие механическую и электрическую совместимость при соединении.

Сечение коаксиального тракта – соотношение диаметров проводников коаксиального волновода (размеры внутреннего диаметра внешнего проводника D и внешнего диаметра центрального проводника d коаксиального волновода, выраженные в виде отношения D/d).

Опорная диэлектрическая шайба – конструктивный элемент, обеспечивающий фиксацию и соосное расположение центрального проводника относительно внешнего. Шайбы бывают частичного и полного заполнения. Контактная поверхность – поверхность, по которой происходит механическое соединение внешних и центральных проводников. Опорная плоскость – плоскость отсчета основных электрических характеристик, таких как электрическая длина, модуль и фаза коэффициентов передачи и отражения. Опорная плоскость определяется типом соединителя. Ниже представлен рисунок демонстрирующий устройство перехода.

Устройство перехода ADP1A

Устройство перехода

 

Соединители N и III, розетка и вилка, переход серии ADP1A

Соединители N и III, розетка и вилка

 

Соединители 3,5 мм и IX, розетка и вилка, переход серии ADP1A

Соединители 3,5 мм и IX, розетка и вилка

 

Визуальная идентификация

Подключение устройств с разными типами соединителей является одной из причин ухудшения надежности радиотехнических устройств, сокращения срока их службы или выхода из строя. Для безошибочного определения типа соединителей переходы серии ADP1A имеют визуальную идентификацию.

Визуальная идентификация переходов серии ADP1A

Визуальная идентификация

 

Тип каждого соединителя указан в наименовании перехода, нанесённом на его корпус.

Наименование типа соединителя и его расшифровка

Наименование Значение
NM, NF N, вилка и N, розетка
IIIM, IIIF III, вилка и III, розетка
35M, 35F 3,5 мм, вилка и 3,5 мм, розетка
IXM, IXF IX, вилка и IX, розетка
M вилка – штыревой контакт (male)
F розетка – гнездовой контакт (female)

В соответствии с типом соединителя каждый переход имеет цветовую идентификацию: 

Цветовая идентификация для переходов ADP1A

Цветовая идентификация

 

Кроме цветовой идентификации, переходы имеют особые маркеры - в виде дополнительной проточки на корпусе или рифления на гайке - для отличия метрических соединителей III и IX от дюймовых N и 3,5 мм соответственно. Наличие трёх видов идентификации (буквенная, цветовая и маркерная) упрощает определение типа соединителей переходов при эксплуатации и делает процесс подключения более безопасным. Достаточно посмотреть на его наименование или на цвет идентификатора совместно с маркером.