Совместимость коаксиальных соединителей тип SMA и тип 3,5 мм

Как видно из рис.1, соединители имеют одинаковые размеры контактных элементов, один и тот же тип резьбы на накидных гайках и корпусах, поэтому они полностью механически совместимы.

Рис.2 – КСВН сочлененных пар SMA-SMA, SMA-3,5, 3,5-3,5 по данным Maury Microwave [2, c.4]

Частотный диапазон

Предельная частота работы классического соединителя тип SMA по МЭК 610169-15 составляет 18 ГГц. На практике обычно получается добиться конструктивными улучшениями без резонансной работы в диапазоне 18-20 ГГц.

Предельная частота работы соединителя тип 3,5 мм определяется конструкцией поддерживающей опоры и, как правило, составляет 32-34 ГГц (притом, что теоретическая частота работы воздушного коаксиального тракта 3,5/1,52 мм – 38 ГГц).

Устройства, созданные с применением соединителей тип 3,5 мм, в дальнейшем гораздо легче подлежат модернизации по расширению частотного диапазона в сторону верхних частот.

КСВН соединителей

КСВН соединителей тип SMA значительно выше (до 1,25 в зависимости от различных факторов) КСВН соединителя в тракте 3,5 мм (макс. значение 1,15) [2, c37, c58]. Это происходит из-за не подстраиваемых присоединительных размеров, а также из-за наличия скачка волнового сопротивления на границе сред «воздух–фторопласт» соединителя SMA. В соединителе тип 3,5 есть возможность подстройки присоединительного размера (см.рис.1 а, б размер 0,03 max) дистанционными кольцами, в результате значение размера можно выставить в диапазоне 0‑30 мкм. Присоединительный размер (утопление центрального проводника и фторопласта относительно reference plane) у соединителя тип SMA (см. рис.1 в, г размеры 0,05 и 0,1 max) могут достигать до 50 и 100 мкм, что самым негативным образом влияет на КСВН на частотах свыше 10 ГГц.

Ресурс соединителей

Соединитель тип SMA относится к соединителям общего применения. Ресурс такого соединителя из-за наличия фторопластового заполнения и более тонких (по сравнению с тип 3,5 мм) ламелей гнезда центрального проводника обычно ограничивается различными производителями 500 циклами сочленений–расчленений. Ресурс соединителей тип 3,5 мм составляет не менее 3000 циклов, а как правило, доходит до 6000-7000 циклов сочленения–расчленения.

Кроме того, из-за меньшего внутреннего диаметра внешнего проводника, у соединителя тип 3,5 мм (3,5 мм против 4,1 мм в SMA), толщина стенки корпуса больше (см. рис. 1), что приводит к большей механической прочности устройства.

Стабильность характеристик соединителей

Соединители тип 3,5 мм имеют, как уже указывалось, воздушное заполнение коаксиальной линии. Изменение температуры внешней среды приводит лишь к нагреву воздуха и не приводит к изменению характеристик устройства. В соединителе тип SMA из-за изменения температуры внешней среды происходит расширение-сжатие фторопластового диэлектрика, что приводит к изменению присоединительных размеров. Присоединительные размеры напрямую влияют на КСВН соединителя и устройства в целом.

Кроме того, фторопласт как материал характеризуется [3] нелинейностью фазовой характеристики, которая скачкообразно изменяется вблизи значения температуры 19 °С. В зарубежной литературе этот эффект имеет название «тефлоновое колено», и связан он со скачкообразным изменением диэлектрической проницаемости фторопласта, обусловленной перестройкой кристаллической структуры. При применении устройств с соединителями SMA в аппаратуре с контролем сдвига фазы могут возникнуть трудности.

Выводы

Ввиду полной механической и электрической совместимости соединителей тип 3,5 и тип SMA, а так же превосходящих ТТХ соединителей тип 3,5 в части максимальной верхней рабочей частоты, КСВН, стабильности и ресурса, предлагается заменить устройства с соединителем SMA на устройства с соединителями 3,5 мм.

Список используемой литературы

1. К.Б. Джуринский. Современные радиочастотные соединители и помехоподавляющие фильтры, ЗАО «Медиа Группа Файнстрит», С.-Петербург, 2014, 428 с.

2. Интернет-ресурс: IMPROVING SMA TESTS WITHAPC3.5 HARDWARE, Maury Microwave, https://www.maurymw.com/pdf/datasheets/5A-011.pdf , 9 c

3. А. Прокимов, А. Лобанов, К.Джуринский, Р.Кузнецов.  Фазовая стабильность кабельных сборок СВЧ с диэлектриком  ПТФЭ. Журнал «Компоненты и технологии», №6-2015, с 58-63.