射頻同軸轉接頭基礎知識 從結構、匹配、連接全面介紹

作為一個(gè)射頻工程師，測試人員，在日常的工作過(guò)程中，接觸最多的除了測試儀表，校準件，連接線(xiàn)纜之外，就是各種不同設備之間的轉接頭了。我們在維修的過(guò)程中，發(fā)現有比較多的儀器的損壞，或者是測試指標不穩定，是由于轉接頭的損壞造成的，而且有些接頭的連接固定的方式不對，每次修好的儀器，過(guò)去后客戶(hù)又按照他們原來(lái)的方式去擰緊了。特別是在一些生產(chǎn)型的企業(yè)，由于操作人員流動(dòng)性比較大，很多員工對于各種轉接頭都不一定認識，也不明白轉接頭為什么會(huì )損壞?；谏鲜龅脑?，結合自己這些年的維修，我對一些常見(jiàn)的轉接頭做了一個(gè)介紹，主要從下面6個(gè)方面來(lái)展開(kāi)。

1、轉接頭類(lèi)型和結構

2、轉接頭等級

3、轉接頭之間的匹配

4、轉接頭的損壞

5、檢查轉接頭

6、轉接頭的連接

東西都是很基礎的，但是千里之穴潰于蟻堤，如果我們都注意這些細節了，那我們的儀表就少了一個(gè)損壞的原因，我們的測試結果也會(huì )更加的穩定、可信。

一、轉接頭類(lèi)型和結構

同軸轉接頭用于傳輸射頻信號，其傳輸頻率范圍很寬，可達50GHZ或者更高，主要用于雷達、通信、數據傳輸以及航空航天設備。同軸轉接頭的基本結構包括：中心導體，介電材料(或稱(chēng)為絕緣體)，外導體(該部分起著(zhù)如同軸電纜外屏蔽層一樣的作用)。同軸轉接頭主要分為 SMA， SMB，N型，3.5MM，2.4MM， 1.85MM ，1.0MM，APC-7MM 等

同軸轉接頭的通用常識

描述一個(gè)轉接頭的基本要術(shù) ：

1：接頭類(lèi)型 --- 比如 SMA ，3.5MM , N 型

2：特性阻抗 --- 連接器的阻抗一般就分為 50歐姆 和 75歐姆3：接觸方式 --- 公頭 ，母頭

在提轉接頭需求的時(shí)候，只要滿(mǎn)足這三個(gè)基本要求，大家就明白您需要的是什么東西了：

比如需要一個(gè)N型轉3.5MM的轉接頭，這樣描述：需要一個(gè) 50歐姆阻抗的， 一端是 N型公頭，一端是3.5MM 母頭的轉接頭。那就沒(méi)有問(wèn)題了。

二、轉接頭等級

通常每種類(lèi)型的轉接頭都有三個(gè)等級的產(chǎn)品，在兼顧成本和性能的情況下，為每一種提供合適的轉接頭。有些特殊的轉接頭(連接器)可能沒(méi)有全部三個(gè)等級的產(chǎn)品。

計量級

校準用標準件

最高性能的無(wú)槽連接設計

最小的公差

空氣介質(zhì)

長(cháng)壽命

高生產(chǎn)成本

在所有連接器的等級中，計量級的連接器的性能最好，同時(shí)他的成本也是最高的。一般在用作校準標準件，性能驗證標準件和一些需要精密連接的應用場(chǎng)合。這個(gè)等級的連接器的尺寸最精確，公差最小，可以經(jīng)受住多次的反復連接，所以也是所有等級中使用壽命最長(cháng)的。

計量級的轉接頭在材料和尺寸上指標是最接近的。為了提供最高等級的性能和可追溯性，計量級的轉接頭使用了空氣介質(zhì)接口和無(wú)槽型的母頭連接。

雖然計量級的轉接頭的重復性很好，在多次使用后還能提供很好的準確度，但是這并不是說(shuō)計量級的轉接頭很結實(shí)，使用的時(shí)候不需要很小心。相反的，由于這種等級的轉接頭在生產(chǎn)過(guò)程中使用的工具和制程是最高精度的，用比他低等級的轉接頭和計量級的轉接頭匹配，灰塵和其他一些小的碎屑，都會(huì )使得一次高精度的測量無(wú)效，同時(shí)有可能損壞計量級的轉接頭。

注意: 不要使用你的計量標準件的轉接頭(計量級)到生產(chǎn)級的轉接頭上。

儀器級

使用在儀器的輸出輸入接口和一些經(jīng)濟型的校準件上

較好的性能

較小的公差

支持非傳導介質(zhì)接口

長(cháng)使用壽命

儀器級的接頭一般被認為是“中間等級”的接頭。這個(gè)等級的接頭主要用在儀器的里面的連接線(xiàn)和儀器的接頭上，一些經(jīng)濟型的校準件上也會(huì )使用這個(gè)等級的轉接頭。它能提供比較好的測試性能和比較小的公差。和計量級的轉接頭相比較，因為有的儀器級的轉接頭可能使用了非傳導介質(zhì)的接口，有可能不能和計量級的接頭完美匹配。

注意: 雖然學(xué)術(shù)上叫儀器級, 但是一些儀器上的測試連接頭采用了非常精密的接頭(非常接近計量級)，因此在使用過(guò)程中盡量在儀器的測試端口上加上適當的轉接頭。

生產(chǎn)級

用在產(chǎn)品上

低性能

公差大

支持非傳導介質(zhì)接口

有限的連接次數

成本低

這是最低等級的連接器，一般都用在測試產(chǎn)品上面，由于他的公差比較大，這個(gè)等級的連接器的性能也是所有的等級里面最差的 。每次在使用這個(gè)等級的連接器連接到儀器上的時(shí)候，您需要仔細的檢查一下連接器。不要使用生產(chǎn)級的連接器連接你的計量級的連接器。生產(chǎn)級的連接器的成本比較低，使用壽命比較短。如果被測件的接頭等級比較低，在連接儀器的使用，請使用適當的轉接頭保護一下儀器的接頭。

三、轉接頭之間的匹配

轉接頭外導體的尺寸的不同，預防不互相兼容的接頭的混用。表格中背景顏色一樣的接頭的外導體尺寸是一樣的，所以可以安全的匹配使用。

但是在日常使用過(guò)程中，磨損，缺乏清潔，錯誤的連接方法，不好的保存方式都會(huì )對轉接頭造成損壞。使用一個(gè)損壞的，或者有缺陷的轉接頭，會(huì )造成與它相匹配的那個(gè)接頭的損壞，所以在使用轉接頭之前，請先清潔和檢測一下所有的接頭。

此外，并不是所有的轉接頭都有三個(gè)等級，不同的轉接頭在匹配使用的時(shí)候，生產(chǎn)級的有可能會(huì )對計量級的轉接頭造成傷害，參照轉接頭的等級使用適當的轉接頭來(lái)過(guò)度。

下表中的前面5個(gè)接頭都是使用了空氣介質(zhì)，接頭的命名也是由空氣介質(zhì)的直徑來(lái)決定的。連同后面的注釋?zhuān)覀兛梢院芊奖愕淖R別這些轉接頭。

APC-7MM接頭不是典型的毫米波接頭，因為他的最大頻率只能到18G。但是APC-7MM接頭非常的耐用，具有極好的駐波比。 他沒(méi)有等級之分，也沒(méi)有公頭母頭的區別。他的外觀(guān)都是一樣的，所以在使用APC-7MM接頭的時(shí)候，需要注意一些事項。

在日常的儀器維修過(guò)程中，我們經(jīng)常發(fā)現安捷倫的8753E系列的網(wǎng)絡(luò )儀，客戶(hù)把兩個(gè)螺母都擰緊了，反而造成了儀器測試的不穩定，同時(shí)也容易損壞接頭。

四、轉接頭的損壞

1、公頭母頭內導體尺寸有偏差

這種類(lèi)型的損壞，在不同等級的接頭之間混用最容易發(fā)生。因為生產(chǎn)級的公差比較大，有些劣質(zhì)的公頭的中心導體直徑偏大，在使用這種接頭的時(shí)候，就直接把母頭損壞了。 還有就是在一些75歐姆的網(wǎng)絡(luò )儀上，由于使用人員的粗心，使用了50歐姆的連接線(xiàn)，也會(huì )直接把N型75歐姆的母頭直接損壞。

2、轉接頭公頭的PIN depth 尺寸太長(cháng)

五、檢查轉接頭

毫米波接頭的很小，機械公差都很精密。一個(gè)很小的缺陷，損壞，或者是臟了，都會(huì )影響他的精度和重復性。所以我們在使用的時(shí)候需要對它做一下檢查，避免使用有缺陷的轉接頭，影響我們測試的指標和穩定性。

檢查轉接頭的時(shí)候請帶好靜電手環(huán)， 至少使用一個(gè) 10倍的光學(xué)放大鏡 ， 要同時(shí)檢查公頭和母頭。

1、無(wú)槽型母頭

2、開(kāi)槽型 母頭

a：檢查內導體簧片的接觸完整性

3、檢查轉接頭的PIN Depth

這種需要專(zhuān)用的計量工具，對每個(gè)轉接頭的PIN Depth做檢測，一般情況下我們都不會(huì )使用，在這里我就不做介紹了，有興趣的可以自己去查閱相關(guān)的資料和檢測方法。

六、轉接頭的連接

在連接各種測試電纜，轉接頭的時(shí)候，我們需要注意一些基本的事項，這樣才能在保證建立一個(gè)良好的連接的前提下，盡量減少接頭之間的磨損，延長(cháng)接頭的使用壽命。

1、首先檢測所有需要連接的轉接頭，有沒(méi)有第五節描述的問(wèn)題 。

2、對齊兩個(gè)接頭之間的中心導體，將接頭平緩的推入，能感覺(jué)到公頭和母頭的中心導體有個(gè)接觸。