淺談射頻同軸連接器的功率容量問(wèn)題

今天我們就來(lái)討論下射頻同軸連接器的功率容量問(wèn)題。同軸射頻連接器是微波領(lǐng)域中重要的射頻傳輸元件，在各類微波器件/組件、微波通信設(shè)備、儀器儀表及雷達(dá)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。

射頻同軸連接器類型近幾年來(lái)隨著無(wú)線通信和雷達(dá)技術(shù)的飛速發(fā)展，要想提升系統(tǒng)的發(fā)射距離，務(wù)必要提高系統(tǒng)的發(fā)射功率。射頻同軸連接器作為整個(gè)微波系統(tǒng)的一部分，需要能夠承受大功率能力的傳輸要求。同時(shí)射頻工程師也需要經(jīng)常進(jìn)行大功率測(cè)試與測(cè)量，各類測(cè)試用的微波器件/組件同樣也需要能夠承受大功率的能力。這些都對(duì)射頻同軸接頭功率容量提出越來(lái)越高的要求，功率容量也是評(píng)價(jià)射頻同軸連接器質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)，那么對(duì)于射頻同軸連接器的功率容量大家了解多少呢？射頻同軸連接器的功率容量是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，對(duì)它能夠產(chǎn)生影響的因素很多，且部分因素會(huì)相互影響，主要包括：接頭尺寸（含針孔尺寸）、工作頻率、主體材料、絕緣介質(zhì)的材料、接觸可靠性、接觸電阻、電壓駐波比、環(huán)境溫度、海拔高度等。下圖是Megaphase給出的不同射頻接頭在不同頻率下的功率容量推薦值，大家可以在設(shè)計(jì)射頻產(chǎn)品時(shí)根據(jù)產(chǎn)品工作頻率和承受功率來(lái)選擇合適的接頭。

rf connector power handling 射頻連接器功率容量表 來(lái)源：Megaphase

接下來(lái)我們來(lái)詳細(xì)介紹一下影響射頻同軸連接器功率容量方面的各個(gè)因素。

接頭尺寸

對(duì)同一頻率的射頻信號(hào)，尺寸大的接頭的功率承受大。比如接頭針孔尺寸關(guān)系到連接器的電流容量，直接關(guān)系到功率。在各種常用的射頻同軸接頭中，7/16（DIN）、4.3-10、N型接頭尺寸相對(duì)較大，對(duì)應(yīng)的針孔尺寸也較大，一般N型接頭的功率承受約為SMA的3-4倍。加上N頭更常用，這也是市面上銷售的200W以上衰減器、負(fù)載等無(wú)源器件大部分都是N型接頭的原因，大家通過(guò)RFbuy射頻商城可以很方便的查詢大功率負(fù)載、衰減器等無(wú)源微波器件。

工作頻率射頻同軸接頭的功率承受會(huì)隨信號(hào)頻率變高而降低，傳輸信號(hào)頻率的變化直接導(dǎo)致?lián)p耗和電壓駐波比變化，從而影響到傳輸功率容量，還有趨膚效果等。例如一般的SMA接頭，在2GHz的功率承受約為500W，在18GHz下的平均功率承受不到100W。通過(guò)RFbuy射頻商城查詢，頻率高于18GHz的衰減器、負(fù)載等無(wú)源器件，平均功率承受大部分都在100W以內(nèi)。針對(duì)毫米波的頻段，像1.85mm 67GHz固定衰減器在平均功率承受10W以內(nèi)，1.85mm 67GHz負(fù)載平均功率承受在22W以內(nèi)。2.92mm的衰減器和負(fù)載可以選擇的就比較多，平均功率承受最高可達(dá)100W。

電壓駐波比RF 連接器在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定了一定的電長(zhǎng)度，在有限長(zhǎng)度的線路中，特性阻抗和負(fù)載阻抗不相等時(shí)，從負(fù)載端有一部分電壓和電流，被反射而回到電源側(cè)的波，稱為反射波；從電源到負(fù)載的電壓和電流稱為入射波。入射波和反射波的合成波，被稱為駐波。駐波的電壓最大值和最小值之比，稱為電壓駐波比（亦可成為駐波系數(shù)）。反射波占用通道容量空間，致使傳輸功率容量降低。接入損耗插入損耗（IL）是指由于RF連接器的引入導(dǎo)致線路上功率的損耗。定義為輸出功率與輸入功率之比。

使連接器插損增大的因素很多，主要有：特性阻抗的不匹配、裝配精度誤差、配合端面間隙、軸線傾斜、橫向偏移、偏心、加工精度及電鍍等所造成。由于損耗的存在使輸入與輸出功率之間存在差別，也會(huì)影響承受功率。海拔氣壓氣壓變化導(dǎo)致空氣段介電常數(shù)產(chǎn)生變化，且低壓時(shí)空氣易電離產(chǎn)生電暈。海拔高度越高，氣壓越低，功率容量越小。接觸電阻RF連接器的接觸電阻是指連接器插合時(shí)內(nèi)外導(dǎo)體接觸點(diǎn)的電阻，一般在毫歐級(jí)，數(shù)值應(yīng)盡量小。

它主要考核接觸件的機(jī)械性能，測(cè)量時(shí)應(yīng)去除體電阻、焊點(diǎn)電阻的影響。接觸電阻的存在會(huì)導(dǎo)致接點(diǎn)發(fā)熱，從而難以傳輸較大功率的微波信號(hào)。接頭材料同一種接頭，使用材料不同，功率承受也會(huì)不一樣?？偨Y(jié)以上所述功率承受指連續(xù)波功率，如輸入功率為脈沖則功率承受還要高些。由于以上原因均為不確定因素，且會(huì)相互影響，沒(méi)有公式可以直接計(jì)算，故單獨(dú)連接器一般不給出功率容量值指標(biāo)，只有在衰減器、負(fù)載等微波無(wú)源器件的技術(shù)指標(biāo)中才會(huì)標(biāo)定功率容量及瞬時(shí)（小于5μ秒）最大功率指標(biāo)。注意如果傳輸過(guò)程的匹配不好，駐波過(guò)大，則接頭上承受的功率有可能大輸入功率。一般為安全起見(jiàn)，在接頭上加載的功率不應(yīng)超過(guò)其極限功率的1/2。

來(lái)源射頻問(wèn)問(wèn) ，作者：RFTOP 產(chǎn)品經(jīng)理 不惑