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新的射频互连设计解决了SMP系列连接器应用中的缺点

2023-04-21 17:57:48 来源:深圳市连接器行业协会 李亦平编译 作者:Dave Murray 点击:8862

创新的RF射频互连设计,解决标准SMP连接器不能满足的特定需求。

航空

航空航天和国防工业将可靠、耐用的射频系统用于关键任务电子应用,如情报、监视、侦察(ISR)系统、卫星通信和通信系统、电子战(EW)、导弹制导等。这些系统必须是高度可靠,并提供始终如一的高性能,通常应用于空中、地面和海上苛刻、封闭和多变环境中。

任何射频系统的性能和可靠性在很大程度上取决于它的每个硬件组件,特别是它们如何装配在一起。虽然一些射频装置需要相对标准的产品,但另一些则需要定制的解决方案来满足独特的需求。例如,一些创新的射频互连设计,包括锁定微型连接器,锁定微型盲配连接器和多端口触点,解决标准SMP连接器不能满足的特定需求。

SMP连接器的缺点

连接器

几十年来,射频行业一直在使用次微型推式连接器或 SMP系列。这些连接器最初在20世纪70年代末由Gilbert (现在是康宁公司的一部分)以GPOTM的名义销售,它们被设计用来缩小亚微型版A(SMA)连接器。虽然GPO产品是康宁公司的特定商标,但其它制造商也采用了类似设计,在通用SMP术语下制造兼容版本。因此,它已成为一个行业标准的连接器设计。

SMP连接器很容易安装,通过推拉连接器相互配合,并可简单断开连接。该连接器可以在没有螺纹的情况下进行配合,不需要小型扳手和其它工具。此外,SMP在装配过程中可以有小的径向错位。这对于螺纹连接器将是不可接受的。

然而,虽然SMP在许多设计中仍然是一个有价值的连接器选择,但由于应用需要更高频率,它们带来了问题。其中一个关键问题是屏蔽和电磁干扰(EMI)。当外部源引起信号干扰时,电磁干扰(EMI)问题需要解决。SMP的设计使用宽插槽来简化对齐和匹配,但会导致信号泄漏的路径。同样,SMP的设计降低了相同环境下不影响其它部件运行的能力。连接器的信号泄漏问题经常导致EMC测试失败。简而言之,SMP缺乏适当的电气连接和屏蔽,使导体的信号受到外部影响。

SMP设计中的另一个中心故障区域使它们很容易侵入盐水、燃料和其它污染物。由于机械开口缺乏环境密封,使得SMP容易受到腐蚀和失效。它还会导致VSWR的增加和损失,从而使性能不佳。使用 SMP连接器的设备也可能因为环境密封不足而无法通过资格认证。

最后一个问题出现在高振动应用中使用SMP连接器。它们简单的连接/断开设计使连接器在这种环境下容易发生分离。增加连接螺母和第三圈紧固件,解决连接强度的缺乏。然而,这些解决方案通常使连接器更大,这与连接器微型化趋势背离,特别是当电子接线盒越来越小的时候。

锁定微型盲配连接器

连接器

随着技术进步,更小尺寸的O型环密封连接器解决方案已经被设计出来,提供更好的环境保护、机械保留和改进的屏蔽性能。这包括新一代锁定微型推进(TLMP)和锁定微型盲配(TLMB)连接器。TLMP/TLMB是为电磁干扰可能存在问题的应用而创建的,例如需要环境密封和屏蔽的船舶或飞机连接器。标准的SMP也可以在高振动环境中断开连接,如武器发射、航母着陆,或任何类似的平台,使锁定的微型推进连接器成为理想的选择。

TLMP/TLMB连接器保持了SMP的小外形尺寸因素,但增加了改进的屏蔽、环境和功率能力,频率范围可到60 GHz。接头的插槽完全由配合部分覆盖,防止信号泄漏。这使得连接器能够克服SMP连接器对EMI和EMC干扰以及液体和盐进入所造成的性能问题。它们的密封、坚固设计能够更好地承受恶劣环境条件。同时,高功率/高压设计与绝缘层重叠,切断从中心导体到外屏蔽到地面的直接路径,实现更高电源功率的功能。

TLMP/TLMB连接器还具有锁存机制,提高配合保留力,使其比使用螺纹体更好的选择,包括SMP或类似的设计,克服SMP连接器的问题。此外,带有绿色(锁定)和红色(解锁)颜色编码的视觉验证功能可确保连接器完全匹配和锁定。最后,TLMB有一个额外的(TLMP)外壳,为真正的盲配提供完全保护。

针对TLMP/TLMB的设计产品包括边缘和直插到PCB、MMIC、探头,以及用于各种同轴电缆直角连接器。它们也可作为终端的插头或插孔。

类似的概念,新的TLC和TLP连接器可用于更大功率的应用。它们适用于频率在18 GHz以上的高功率应用。

多端口互连系统

连接器

射频系统制造商不断创造先进的设计,满足空间受限应用,比如航空航天和国防应用。这些系统内高频射频互连是最重要的组成部分。虽然许多关键系统仍然在18 GHz范围内运行,但较新的系统正在出现,需要在40 GHz范围内工作。

多端口互连系统还可以解决缺乏足够的电气连接问题。在高频应用中产生EMI和EMC问题。它们用单个连接端口替换了需要多个连接器的解决方案。

此外,将为军事和航空电子应用提供许多关键功能的复杂射频系统安装到紧密空间中,同时在比如RF同轴线缆之间允许一定的耦合。连接器和电缆之间的距离最小化对互连系统是必要的,尤其在高振动和其它极端环境条件中。多端口系统通过一个更小的模块化连接器组件来解决这个问题,该组件将多个同轴接触点集成到一个单一的外壳中,获得比单个同轴连接更高的互连密度。这减少了安装时间,从而简化了系统的维护和测试,并提高了可靠性。

该系统的一个重要组成部分是多端口外壳,这是一个机加工部件,允许在一个外壳/接口中安装多根电缆。多端口连接器供应商应与大型承包商密切合作,开发具有优异的耐盐雾(2000小时)和抗二氧化硫(668小时)的电镀材料。例如,领先的多端口外壳,如M8多端口连接系统,由轻质铝构成,并具有先进的达到rohs兼容的导电板测试,可满足最严格的耐腐蚀要求。

针对新挑战的新解决方案

许多已经存在了很长时间的标准连接器,比如SMP连接器,仍然在市场中应用。然而,更新、更具挑战性的射频应用需要新一代的互连解决方案,应对高可靠性、高振动和高密度等挑战。在这一领域的创新包括锁定微型推进,锁定微型盲伴侣,和多端口连接器。

在选择RF 电缆和连接器时,与经验丰富的工程师合作,能够识别应用要求,设计优化的解决方案,最终更容易使用,并创造更好的电气、机械和环境性能。选择一个可以作为设计团队延伸的供应商。这些系统非常复杂,并且不使用标准的解决方案,因此射频供应商的技术团队提出问题并倾听,了解应用独特要求也很重要。

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