Высокочастотные разъемы: виды, типы и основные характеристики

Коаксиальный кабель является важной частью любой радиосистемы, обеспечивая передачу высокочастотного радиосигнала между узлами, такими как роутер и антенна. Качество связи в радиосистеме зависит от надежности коаксиального кабеля и соединений, которые осуществляются с помощью высокочастотных разъемов, таких как штекеры и гнезда.

Высокочастотный разъем состоит из парных узлов, обеспечивающий присоединение кабеля к приемо-передающему устройству, либо сочленяя отдельные участки кабеля.

Представлен он двумя частями:

• штекером (male, plug), именуемым в простонародье «папой»;
• гнездом (female, jack), прозванным «мамой» соответственно.

Штекер имеет контактный штырь, который входит в цилиндрический контакт гнезда. Центральная часть разъема соединяется с жилой кабеля, а внешняя оплетка кабеля соединяется с внешней частью разъема. Некоторые разъемы имеют обратную полярность (например, разъемы с приставкой PR), чтобы защитить устройства от постоянного тока.

Штекеры обычно устанавливаются на подключаемых кабелях, а гнезда – на корпусах устройств. При выборе соединяемых кабелей следует учитывать эту разницу. Еще одно отличие между разъемами – это их волновое сопротивление.

Разъемы с волновым сопротивлением 50 Ом имеют более толстый штырь, чем разъемы с волновым сопротивлением 75 Ом.

Типы, классификация и основные характеристики

Существует множество типов и классификаций высокочастотных разъемов.

По типу:

• штекер (вилка, «папа», plug, male);
• гнездо (розетка, «мама», jack, female).

По полярности:

• стандартной (прямой) полярности: «папа» идет со штырем, «мама» – гнездом;
• реверсивной полярности (маркировка RP): «папа» – гнездо, «мама» – штырь.

По конструктиву:

• прямые;
• угловые.

По типу крепления центрального контакта:

• под пайку (контакт припаивается оловом к центральной жиле кабеля);
• обжимной (контакт надевается на центральный проводник и обжимается).

По типу крепления корпуса (металлической оплетки кабеля к корпусу):

• Прижимные. Область контакта с кабелем оснащена металлической втулкой с резьбой. Она вкручивается в корпус, оказывая давление на прижимную втулку. Преимущество такого разъема – относительная простота установки, отсутствие необходимости в специальных инструментах (только гаечный ключ, канцелярский нож и ножницы). Недостатком такого выбора является средняя надежность соединения.
• Обжимные. В отличие от предыдущего вида, часть разъема, отвечающая за фиксацию оплетки, не имеет резьбы. Крепление фидера обеспечивается за счет обжимной втулки (втулок). Обжим производится с применением специнструмента – кримпера. Обжимные разъемы отличаются хорошей механической прочностью и неплохим электрическим контактом.

По типу подключаемого кабеля:

• F – для кабеля RG-58 или иного диаметром 3 мм;
• /5D – для кабеля 5D-FB/CNT-300/LMR-300 или иного диаметром 6.5-7 мм;
• X – для кабеля RG-213 диаметром 10 мм;
• /8D – для кабеля 8D-FB/CNT-400/LMR-400 или иного диаметром 10-11 мм;
• /10D – для кабеля 10D-FB/CNT-500/LMR-500 или иного диаметром 13 мм.

Они могут иметь резьбовое соединение, байонетное соединение или быть врубными разъемами, которые используются, например, в телевизионных разъемах. Разъемы также могут быть кабельными, приборными, приборно-кабельными или монтируемыми на печатных платах.

Важными характеристиками высокочастотных разъемов являются волновое сопротивление, рабочий частотный диапазон и коэффициент стоячей волны. Конструкция разъемов обычно включает металлические части из бронзовых сплавов, диэлектрические материалы, такие как фторопласт, полиэтилен и полистирол, и покрытие металлических частей слоем серебра или позолоты для улучшения электрических характеристик.

Разновидности ВЧ-разъемов (по сериям)

1. Серия BNC:

Серия BNC (Bayonet Neill-Concelman) – это байонет-разъем, который был создан в первой половине 20-го века и является одним из первых высокочастотных разъемов. Он широко используется в настоящее время. Основная особенность BNC – это механизм защелки, который обеспечивает прочное соединение. Это облегчает частое отключение и подключение, а также обеспечивает надежный контакт с минимальной потерей сигнала (не более 0,3 дБ). Максимальный диаметр кабеля по оболочке составляет 7 мм. Для сетей с волновым сопротивлением 50 Ом максимальная допустимая частота составляет 4 ГГц.

2. Серия TNC:

Серия TNC (Threaded Neill-Concelman) является резьбовым вариантом разъема BNC, разработанным в конце 1950-х годов. Она способна работать на частотах до 11 ГГц. TNC имеет лучший контакт, особенно при наличии значительных вибраций. Диаметр кабеля варьируется от 3 до 10 мм.

3. Серия F:

Серия F – это еще один широко распространенный тип разъемов. Она часто используется в телевизионных сетях. Для крепления кабеля диаметром от 5 до 8 мм используется гайка, которая накручивается на экран (внешний проводник). При этом оголенная центральная жила выполняет роль штекера. Серия F чаще всего применяется на частоте до 2 ГГц. Основные преимущества этой серии – простота использования и низкая стоимость.

4. Серия FME:

Серия FME является уменьшенным аналогом стандарта F. Она была разработана для подключения портативной техники и нашла широкое применение в сотовой связи. Диаметр кабеля по оболочке должен быть от 3 до 5 мм. Серия FME работает в диапазоне частот до 2 ГГц и часто используется с кабелем RG-58.

5. Серия N:

Серия N является одним из самых популярных разъемов, так как она наилучшим образом соответствует требованиям по передаче СВЧ-сигнала. В зависимости от способа монтажа (обжимной, под пайку, прижимной) существуют различные варианты N-разъемов. Они эффективно работают на частотах до 18 ГГц, а диаметр кабеля может быть от 3 до 10 мм.

6. Серия SMA:

Серия SMA (SubMiniature version A) представляет собой субминиатюрный разъем с малыми габаритами. Диаметр кабеля составляет 3-5 мм, а рабочая частота может достигать 18 ГГц. Изначально разработан для использования с волновым сопротивлением 50 Ом. Конструкция из нержавеющей стали включает прочный металлический штекер и резьбовое крепление с шестигранной гайкой.

7. Серия RP-SMA:

Серия RP-SMA (reverse-polarity Sub-Miniature version A) представляет собой обратную полярность разъема SMA. Она широко используется для подключения WiFi-оборудования и совместима с коаксиальным кабелем RG-58. Этот малогабаритный разъем обычно фиксируется при помощи обжима.

8. Серия 7/16:

Серия 7/16 представляет собой современный разъем большого размера. Числа в маркировке указывают на диаметры центральной жилы (7 мм) и оплетки (16 мм). Эти коннекторы применяются для мощного оборудования, особенно на базовых станциях сотовой связи. Они обладают надежным резьбовым соединением и высокой степенью защиты от влаги и пыли. Рабочая частота составляет до 7,5 ГГц для гибких кабелей и до 18 ГГц для полужестких кабелей. Альтернативное обозначение серии – L29.

Рекомендации по выбору кабелей:

1. Кабель для видеонаблюдения, спутникового или эфирного ТВ:

– SAT-703
– RG-6
– RG-59
Эти недорогие кабели имеют волновое сопротивление 75 Ом и подходят для указанных целей.

2. Кабель для локальной компьютерной сети Ethernet или проводной телефонии:

– Кабель витая пара UTP4 (для помещений)
– Экранированный кабель FTP4 (для уличных условий)
Эти кабели используются для соответствующих сетей и передачи данных.

3. Кабель для GSM-оборудования:

– Для небольших расстояний (до 10 м): 3мм-кабель RG-58
– Для длин до 30 м: 5D-FB или аналоги 50 Ом толщиной 7 мм
– Для больших длин и объектов капитального строения: 11мм 8D-FB
Эти кабели рекомендуются для использования с GSM-оборудованием в зависимости от длины соединения.

4. Кабель для 3G-оборудования:

– Для небольших расстояний (до 10 м): 7мм-кабель 5D-FB
– Для больших длин: кабель 8D-FB
Эти кабели подходят для соединения с 3G-оборудованием в зависимости от длины трассы.

5. Кабель для 4G-оборудования:

– Для небольших расстояний (до 10 м): 7мм-кабель 5D-FB
– Для длин до 20 м: кабель 8D-FB
Для больших кабельных трасс на 4G не рекомендуется использование.

6. Применение кабеля 13мм-кабеля 10D-FB или 7/16-дюйма:

Эти кабели рекомендуются для премиум систем, где требуется высокое качество соединения.

7. Кабель для профессиональных систем, включая базовые станции:

Используется кабель 7/16 и более толстые варианты, соответствующие требованиям профессиональных систем.

 

Заключение

На сегодняшний день существует множество различных моделей высокочастотных разъемов, которые соответствуют российским и международным стандартам. Однако некоторые компании также разрабатывают и производят разъемы по собственным стандартам. Из-за этого большого разнообразия выбор правильного типа разъема может быть сложным, поэтому в случае необходимости рекомендуется обратиться к специалисту за помощью.