Redirect= Переходы коаксиальные серии ADP1A собственной разработки
Переходы серии ADP1A

Переходы коаксиальные серии ADP1A

№ 3’2019
PDF версия
Компания НПК ТАИР (г. Томск) освоила серийное производство коаксиальных переходов ADP1A собственной разработки. Переходы являются прецизионными, относятся к измерительному классу и имеют специальную конструкцию соединителей с увеличенным ресурсом.

Если вы пытались в короткие сроки приобрести переходы, то, вероятно, сталкивались с проблемой длительной поставки или отсутствием необходимой номенклатуры. Компания НПК ТАИР разработала линейку наиболее распространенных переходов измерительного класса и наладила их серийный выпуск. При разработке было уделено особое внимание унификации основных частей, что привело к сокращению времени производства каждого перехода и стабильности получаемых характеристик. Непрерывная работа на складе готовой продукции позволяет выполнить отгрузку в день оплаты заказа.

В статье представлено описание коаксиальных переходов серии ADP1A (далее по тексту — переходы), включая особенности их конструкции, технические характеристики, выполняемые функции и способы применения. Понимание того, какие из характеристик отвечают за качество соединения, какой перечень параметров обеспечит оптимальное решение поставленной задачи, как снизить риск поломки и повреждений совместно используемых устройств позволит правильно выбрать переходы, укомплектовать рабочие места и спрогнозировать покупку новых изделий.

 

Технические характеристики и особенности конструкции

Переходы предназначены для соединения устройств в коаксиальных волноводах с диаметрами поперечных сечений 7,0/3,04 мм и 3,5/1,52 мм и типом соединителей N, III, 3,5 мм и IX с верхней границей диапазона рабочих частот до 32 ГГц. Внешний вид переходов показан на рис. 1.

Переходы серии ADP1A

Рис. 1. Переходы серии ADP1A

Наименование, типы соединителей, обозначение приведены в табл. 1. Переходы рассчитаны на постоянное ежедневное применение при разработке, производстве и проверке различных радиотехнических устройств и систем, включая обеспечение их работоспособности во время эксплуатации, в условиях промышленного производства, лабораторий и в полевых условиях.

Таблица 1. Переходы серии ADP1A

Переходы в тракте 7,0/3,04 мм

Переходы в тракте 3,5/1,52 мм

 

1

ADP1A-NM-N; N, вилка – N, вилка; РНДМ.468562.001

Переходы серии ADP1A

11

ADP1A-35M-35M; 3,5 мм, вилка – 3,5 мм, вилка; РНДМ.468562.011

Переходы серии ADP1A

2

ADP1A-NM-NF; N, вилка – N, розетка; РНДМ.468562.007

Переходы серии ADP1A

12

ADP1A-35M-35F; 3,5 мм, вилка – 3,5 мм, розетка; РНДМ.468562.017

Переходы серии ADP1A

3

ADP1A-NF-NF; N, розетка – N, розетка; РНДМ.468562.004

Переходы серии ADP1A

13

ADP1A-35F-35F; 3,5 мм, розетка – 3,5 мм, розетка; РНДМ.468562.014

Переходы серии ADP1A

4

ADP1A-IIIM-IIIM; III, вилка – III, вилка; РНДМ.468562.002

Переходы серии ADP1A

14

ADP1A-IXM-IXM; IX, вилка – IX, вилка; РНДМ.468562.012

Переходы серии ADP1A

5

ADP1A-IIIM-IIIF; III, вилка – III, розетка; РНДМ.468562.008

Переходы серии ADP1A

15

ADP1A-IXM-IXF; IX, вилка – IX, розетка; РНДМ.468562.018

Переходы серии ADP1A

6

ADP1A-IIIF-IIIF; III, розетка – III, розетка; РНДМ.468562.005

Переходы серии ADP1A

16

ADP1A-IXF-IXF; IX, розетка – IX, розетка; РНДМ.468562.015

Переходы серии ADP1A

7

ADP1A-NM-IIIM; N, вилка – III, вилка; РНДМ.468562.003

Переходы серии ADP1A

17

ADP1A-35M-IXM; 3,5 мм, вилка – IX, вилка; РНДМ.468562.013

Переходы серии ADP1A

8

ADP1A-NM-IIIF; N, вилка – III, розетка; РНДМ.468562.009

Переходы серии ADP1A

18

ADP1A-35M-IXF; 3,5 мм, вилка – IX, розетка; РНДМ.468562.019

Переходы серии ADP1A

9

ADP1A-IIIM-NF; III, вилка – N, розетка; РНДМ.468562.010

Переходы серии ADP1A

19

ADP1A-IXM-35F; IX, вилка – 3,5 мм, розетка; РНДМ.468562.020

Переходы серии ADP1A

10

ADP1A-NF-IIIF; N, розетка – III, розетка; РНДМ.468562.006

Переходы серии ADP1A

20

ADP1A-35F-IXF; 3,5 мм, розетка – IX, розетка; РНДМ.468562.016

Переходы серии ADP1A

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

21

ADP1A-NM-35M; N, вилка – 3,5 мм, вилка; РНДМ.468562.021

Переходы серии ADP1A

29

ADP1A-NM-IXM; N, вилка – IX, вилка; РНДМ.468562.022

Переходы серии ADP1A

22

ADP1A-NM-35F; N, вилка – 3,5 мм, розетка; РНДМ.468562.029

Переходы серии ADP1A

30

ADP1A-NM-IXF; N, вилка – IX, розетка; РНДМ.468562.030

Переходы серии ADP1A

23

ADP1A-NF-35M; N, розетка – 3,5 мм, вилка; РНДМ.468562.033

Переходы серии ADP1A

31

ADP1A-NF-IXM; N, розетка – IX, вилка; РНДМ.468562.034

Переходы серии ADP1A

24

ADP1A-NF-35F; N, розетка – 3,5 мм, розетка; РНДМ.468562.025

Переходы серии ADP1A

32

ADP1A-NF-IXF; N, розетка – IX, розетка; РНДМ.468562.026

Переходы серии ADP1A

25

ADP1A-IIIM-IXM; III, вилка – IX, вилка; РНДМ.468562.024

Переходы серии ADP1A

33

ADP1A-IIIM-35M; III, вилка – 3,5 мм, вилка; РНДМ.468562.023

Переходы серии ADP1A

26

ADP1A-IIIM-IXF; III, вилка – IX, розетка; РНДМ.468562.032

Переходы серии ADP1A

34

ADP1A-IIIM-35F; III, вилка – 3,5 мм, розетка; РНДМ.468562.031

Переходы серии ADP1A

27

ADP1A-IIIF-IXM; III, розетка – IX, вилка; РНДМ.468562.036

Переходы серии ADP1A

35

ADP1A-IIIF-35M; III, розетка – 3,5 мм, вилка; РНДМ.468562.035

Переходы серии ADP1A

28

ADP1A-IIIF-IXF; III, розетка – IX, розетка; РНДМ.468562.028

Переходы серии ADP1A

36

ADP1A-IIIF-35F; III, розетка – 3,5 мм, розетка; РНДМ.468562.027

Переходы серии ADP1A

Переходы являются прецизионными и относятся к измерительному классу (в англ. терминологии precision instrument grade adapters). 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.

В табл. 2 представлено краткое описание элементов конструкции и требований, за счет которых достигаются основные характеристики переходов.

Таблица 2. Особенности конструкции

Параметр

Описание

КСВН

Отклонение от номинальных значений геометрических размеров, влияющих на характеристический импеданс перехода, составляет единицы микрон. Шероховатость поверхностей не хуже чем Ra 0,63 у внешних проводников и Ra 0,4 – центральных проводников. Уникальная запатентованная конструкция опорной диэлектрической шайбы, обеспечивающая оптимальную эффективную диэлектрическую проницаемость. Присоединительный размер: не более 100 мкм

Особенности конструкции

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. Для подтверждения заявленного ресурса переходы подвергаются циклическим испытаниям на автоматической установке, которая осуществляет заданное количество сочленений пары переходов по определенной программе

Условия эксплуатации

Изолятор повышенной прочности (полиэфиримид), геометрические размеры и диэлектрические характеристики которого остаются практически неизменными в широком диапазоне температуры

В соответствии с типом соединителя каждый переход имеет цветовую идентификацию согласно схеме, разработанной группой P287 Института инженеров электротехники и электроники (IEEE). Кроме цветовой идентификации, переходы имеют особые маркеры — в виде дополнительной проточки на корпусе или рифления на гайке — для отличия соединителей III и IX в метрическом исполнении от соединителей N и 3,5 мм в дюймовом соответственно. Наименование перехода, содержащее информацию о типах соединителей, выгравировано на его корпусе. Все виды идентификации: буквенная, цветовая и маркерная упрощают определение типа соединителей переходов при эксплуатации и делают процесс подключения наиболее безопасным.

В табл. 3 приведены значения основных характеристик переходов серии ADP1A.

Таблица 3. Основные характеристики

Наименование характеристики

Переходы в тракте 7,0/3,04 мм

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

Переходы в тракте 3,5/1,52 мм

Диапазон рабочих частот, ГГц

0–18

0–18

0–32

Вносимые потери, дБ, не более

0,10

0,10

0,15

КСВН, не более

1,05

Повторяемость коэффициента отражения, дБ

–60

Сопротивление изоляции, МОм, не менее

1000

Рабочее напряжение, В, не более

1000

335

335

Количество сочленений (ресурс)

5000

3000

3000

Момент вращения гайки при сочленении:

N и III, Н×м

1,1–1,7

1,1–1,7

3,5 мм и IX, Н×м

0,8–1,0

0,8–1,0

Рабочие условия эксплуатации:

температура окружающего воздуха, °С

–60…110

относительная влажность воздуха при +25 °С, не более

90%

атмосферное давление, кПа

70–106,7

Характеристики переходов подробно представлены в руководстве по эксплуатации. На рис. 2–5 показаны графики типичных зависимостей коэффициентов передачи и отражения от частоты.

Типичный коэффициент передачи (вносимые потери) переходов в тракте 7,0/3,04 мм

Рис. 2. Типичный коэффициент передачи (вносимые потери) переходов в тракте 7,0/3,04 мм

Типичный КСВН переходов в тракте 7,0/3,04 мм

Рис. 3. Типичный КСВН переходов в тракте 7,0/3,04 мм

Типичный коэффициент передачи (вносимые потери) переходов в тракте 3,5/1,52 мм

Рис. 4. Типичный коэффициент передачи (вносимые потери) переходов в тракте 3,5/1,52 мм

Типичный КСВН переходов в тракте 3,5/1,52 мм

Рис. 5. Типичный КСВН переходов в тракте 3,5/1,52 мм

 

Использование по назначению

Функции, выполняемые переходами измерительного класса, разнообразны. К ним относятся:

  • Соединение радиотехнических устройств и кабелей. Это применение является типичным и наиболее распространенным.
  • Работа в качестве защитных устройств (в англ. терминологии — savers). При подключении переходов к портам измерительных приборов, отдельных тестируемых модулей или кабелей СВЧ во время измерений или испытаний переходы предохраняют их входы/выходы от повреждений и тем самым продлевают срок службы этих устройств. Поскольку переходы относятся к измерительному классу, их использование не приводит к ухудшению характеристик приборов даже самого высокого метрологического уровня. Поскольку переходы серии ADP1A имеют специальную конструкцию соединителей с увеличенным ресурсом, они длительное время могут предохранять порты устройств, совместно с которыми используются. Это является актуальной задачей при работе с измерительными приборами, стоимость которых достаточно высока, а количество на любом предприятии, как правило, ограничено. Переходы серии ADP1A позволяют защитить порты, продлить срок службы, не исказить результат измерений.
  • Улучшение параметров радиочастотных кабелей. Переходы выполняют две важные функции при использовании совместно с кабелями СВЧ: защищают, как указано выше, и повышают стабильность соединителей. Требования по соосности проводников и качеству изготовления контактных поверхностей, обычно предъявляемые к соединителям кабельных сборок, являются менее жесткими, чем аналогичные для соединителей переходов измерительного класса.

Практически любой кабель СВЧ, даже самого высокого класса, чувствителен к изгибу. В момент изгиба происходит смещение центрального проводника, которое приводит к изменению его электрических характеристик, таких как S‑параметры. Чем выше класс кабеля, тем меньше подобное смещение, тем стабильнее амплитудно- и фазочастотные характеристики кабеля в целом. В системах, к примеру, на основе векторного анализатора цепей (ВАЦ) даже незначительное изменение электрических характеристик кабеля отражается на стабильности плоскости «калибровки», т. е., другими словами, на погрешности измерений S‑параметров исследуемых устройств. Имеются и другие приложения, где качество измерений параметров сигналов или цепей напрямую зависит от стабильности параметров кабеля при изменении его положения. Следовательно, для дополнительной механической развязки центрального проводника кабеля относительно плоскости подключения к нему какого-либо устройства или прибора рекомендуется использовать переходы измерительного класса. Таким образом, можно легко и просто повысить качество измерений в системах, где кабели СВЧ являются их неотъемлемой частью и оказывают непосредственное влияние на результаты.

  • 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. Прослеживаемость переходов как средств измерений или эталонов единицы величины осуществляется через первичный государственный эталон ГЭТ 75. По отдельному запросу переходы серии ADP1A могут быть дополнительно проверены и охарактеризованы при выпуске из производства на ВАЦ высокой точности. На основании проверки выдается сертификат заводской калибровки и файл описания с расширением s2p, содержащий значения комплексных коэффициентов передачи и отражения перехода в диапазоне рабочих частот.
  • Переходы входят в состав измерительных приборов, расширяя их функциональные возможности. Далее рассмотрим это применение более подробно.

 

Использование в составе измерительных приборов

Векторные анализаторы цепей

Для измерения S‑параметров многополюсников чаще всего используются векторные анализаторы цепей как средства с самой высокой точностью. ВАЦ представляет собой систему, состоящую из компаратора, кабелей и переходов, наборов мер коэффициентов передачи и отражения, а также управляющего программного обеспечения.

Чтобы соответствовать заявленным характеристикам, такую систему необходимо правильно сконфигурировать, применяя требуемые кабели, переходы для подключения исследуемых устройств, и выполнить «калибровку». В данном случае «калибровка» — это штатная процедура настройки ВАЦ перед использованием. В таком понимании она схожа по назначению с установкой нуля и проверкой диапазона для некоторых радиоизмерительных приборов. «Калибровку» можно считать реальным способом управления точностью проводимых измерений. К этой процедуре следует относиться с особой тщательностью и пониманием. Для проведения «калибровки» используются специальные наборы мер, состоящие из нагрузок, максимально перекрывающих комплексную плоскость S‑параметров, а также отрезков линий передачи и переходов.

Переходы в такой системе могут выполнять несколько функций (рис. 6):

  • обеспечение совместимости соединителей измерительных портов и исследуемых устройств. Для расширения типов соединителей, поддерживаемых ВАЦ, в первую очередь в его состав должны быть включены прецизионные переходы класса не ниже измерительного. Используемые для этой цели переходы должны не только обеспечивать механическую совместимость портов ВАЦ и исследуемых устройств, но и не приводить к ухудшению электрических параметров портов;
  • мера «перемычка» при выполнении «калибровки». Для проведения полной двухпортовой «калибровки» ВАЦ, обеспечивающей максимальную точность при одно­временном измерении коэффициентов передачи и отражения исследуемого устройства, требуется мера «перемычка»:
    • переходы могут выступать в качестве меры «неизвестная перемычка» при тестировании устройств, к примеру, с разными типами соединителей;
    • при наличии описания в виде S‑параметров переходы могут применяться в качестве меры «известная перемычка», если векторный анализатор цепей не поддерживает режим «калибровки» с «неизвестной перемычкой»;
  • смещение плоскости «калибровки». В процессе измерений возникает ситуация, когда «калибровка» уже проведена и требуется подключить исследуемое устройство с другими соединителями. В этом случае измерение параметров устройства обычно проводят совместно с подключенными переходами. Для компенсации влияния переходов на результаты измерений S‑параметров осуществляется перенос плоскости «калибровки» с помощью функций:
    • «встраивания» или «исключения» электрических цепей, если известны S‑параметры перехода;
    • «удлинение порта», если S‑параметры перехода являются неизвестными. Для этого в номенклатуре технических характеристик переходов серии ADP1A дополнительно представлена электрическая длина;
  • защита соединителей различных устройств и обеспечение повторяемости результатов измерений при многократном подключении. Для предотвращения поломки соединителей измерительных портов ВАЦ рекомендуется использовать переходы. Качество переходов должно быть таким, чтобы при многократном подключении к ним исследуемых устройств параметры ВАЦ оставались на должном уровне в течение длительного времени.
Схема «калибровки» и измерений

Рис. 6. Схема «калибровки» и измерений

Ваттметры СВЧ

Ваттметры предназначены для измерений мощности СВЧ непрерывных и модулированных колебаний в трактах. Приборы обеспечивают максимальную точность измерений в широком диапазоне частот и мощностей. По принципу действия они делятся на ваттметры поглощаемой мощности и проходного типа.

В целях расширения области применения ваттметров в их состав добавляются переходы измерительного класса, обеспечивающие проведение измерений с соединителями разных типов. КСВН переходов обязательно должен быть как можно ниже — это необходимое условие для согласования измерительного тракта с номинальным характеристическим импедансом линии передачи 50 Ом. За счет этого снижается основная погрешность измерений мощности СВЧ, вызванная эффектом рассогласования между источником сигнала и ваттметром.

Если переходы используются в процессе измерений мощности СВЧ с пределами допускаемой относительной погрешности более 6% (класс 6 и хуже по ГОСТ 8.569), то можно не учитывать их параметры (чтобы сделать такое допущение, рекомендуется проверить, что неисключенная систематическая погрешность, обусловленная влиянием перехода, его S‑параметрами, в реальных условиях применения ваттметра менее заданного уровня).

Для получения более точных результатов измерений все-таки необходимо учитывать S‑параметры. Программное обеспечение большинства современных ваттметров имеет автоматическую функцию компенсации S‑параметров устройств, подключенных к их входу. Достаточно просто загрузить файл описания перехода в программное обеспечение ваттметра, которое автоматически пересчитает результат измерений в зависимости от коэффициентов передачи и отражения перехода. Если в процессе измерений известен коэффициент отражения выхода источника сигнала, то производители ваттметров рекомендуют использовать функцию «гамма-коррекции», которая учитывает рассогласование в тракте, делая результат измерений мощности еще точнее. Заметим, что «гамма-коррекция» работает совместно с функцией исключения S‑параметров, если эти параметры известны и корректно загружены в программное обеспечение ваттметра.

Генераторы сигналов, частотомеры, анализаторы спектра и прочие приборы

Для этих приборов самые важные функции переходов — уже рассмотренные соединение и защита. В связи с широким использованием зарубежных радиотехнических устройств и приборов совместно с отечественной аппаратурой существует некоторая трудность соединения их между собой. Отличие отечественных соединителей от зарубежных заключается в резьбе элементов соединения внешнего проводника и в диаметре контактов центрального проводника (табл. 4).

Таблица 4. Отличительные особенности соединителей в метрическом и дюймовом исполнении

Тип соединителя

Диаметр штыря центрального проводника соединителя «вилка», d, мм

Диаметр отверстия в гнездовом контакте соединителя «розетка», D, мм

Тип резьбы

N

1,651±0,013

1,600–1,676

5/8″-24UNEF

III

1,700-0,025

1,675–1,700

M16x1

3,5 мм

0,927±0,008

0,902–0,940

1/4″-36UNS

IX

0,900-0,025

0,875–0,900

M6x0,75

Так, например, проблема совместимости резьбы заключается в том, что внешний диаметр метрической резьбы M6x0,75 равен 6 мм (тип соединителя IX), а у дюймовой резьбы 1/4»-36UNS — 6,35 мм (тип соединителя 3,5 мм), поэтому метрический соединитель «вилка» невозможно накрутить на дюймовый соединитель «розетка». Подобная ситуация возникает с резьбой M16x1 и 5/8»-24UNEF: внешний диаметр резьбы M16x1 равен 16 мм (тип соединителя III), а внешний диаметр резьбы 5/8»-24UNEF — 15,87 мм (тип соединителя N), поэтому дюймовый соединитель «вилка» невозможно накрутить на метрический соединитель «розетка».

Однако имеется возможность соединить метрические и дюймовые соединители в некоторых комбинациях: N, розетка с III, вилка и 3,5, вилка с IX, розетка при условии, что длина резьбы не превышает 3–4 витков. При таком соединении электрического контакта по внешнему проводнику не является качественным, что может привести к механическому повреждению центрального проводника.

При подключении не соответствующих друг другу контактов происходит соединение с повышенным усилием включения и выключения. Это может привести к преждевременному стиранию покрытия штыревого контакта, к поломке ламелей гнездового контакта, к смещению центральных проводников вдоль оси и к повреждению диэлектрических опор.

Таким образом, запрещается подключать устройства с соединителями разных типов. Подключение таких устройств между собой является одной из причин ухудшения надежности радиотехнических устройств, сокращения срока их службы или выхода из строя.

 

Заключение

Переход СВЧ — тот незаметный элемент в радиотехнической системе, о котором не принято задумываться. Переходы должны иметься в наличии на любом производстве, в лаборатории, в комплектах оборудования и не подводить в работе. Проанализировав эту ситуацию, компания НПК ТАИР наладила серийное производство переходов измерительного класса с самыми востребованными типами соединителей, включая метрическое и дюймовое исполнения.

Предлагаемые переходы являются прецизионными, имеют низкий КСВН и малые вносимые потери. Конструкция их соединителей обладает повышенным ресурсом, обеспечивает высокую повторяемость и воспроизводимость результатов измерений при повторном подключении. Применяемая маркировка соответствует международной системе идентификации типов соединителей и позволяет избежать ошибок при подключении. При выпуске из производства переходы могут быть охарактеризованы на векторном анализаторе цепей высокой точности с выдачей сертификата заводской калибровки и файла описания частотных зависимостей коэффициентов передачи и отражения. Область применения переходов охватывает процессы разработки и производства любых устройств в радиотехнике, в т. ч. приложения с повышенными требованиями к метрологическому обеспечению.

Переходы серии ADP1A могут быть отгружены со склада готовой продукции в течение минимального промежутка времени.

Литература
  1. https://npktair.com.
  2. http://planarchel.ru.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *