深度探索射频连接器：种类一览

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2024-05-09 16:48:57 786

射频连接器，作为射频电路与设备之间的重要桥梁，其主要功能是传输高频信号，涵盖微波和无线电信号。在设计和制造过程中，射频连接器必须满足一系列严苛的标准，包括实现低插入损耗、确保高阻抗匹配、降低反射损耗，以及保持高度的可靠性，从而确保信号的传输质量和稳定性。

射频连接器就好像连接电源线和电视机的插头和插座。不同的是，射频连接器传递的是射频信号，频率高了，身份也比普通连接器高了不少。

下图是个射频连接器连接仪器和测试板的例子，可以看出射频连接器和射频线缆是串接测试平台，传递信号必不可少的部分。

图：射频连接器在测试中的应用

射频连接器分类

射频连接器通常采用螺纹、卡口、插针等形式进行连接，具有良好的机械性能和电性能。通常从结构原理上可以把射频连接器分成了三大类：

?同轴连接器(横截图如下)

图：同轴连接器横切图

内导体：内导体是连接器的中心导体，主要用于传输射频信号。它通常由铜或银等导电材料制成，具有较好的导电性和传输性能。

外导体：外导体是连接器的外层屏蔽层，主要用于屏蔽外部干扰信号，保护内导体。它通常由铜或镀银铜等金属材料制成，具有较好的屏蔽性能和耐腐蚀性能。

?三同轴连接器(横截图如下)

图：三同轴连接器横切图

相比同轴，射频三同轴接口增加了中间导体，这样隔离度和屏蔽特性更好了，外导体起到固定作用。

?双芯对称连接器(横截图如下)

图：双芯对称连接器横切图

类似于我们常见的双绞线，外导体主要是屏蔽作用。双芯对称连接器传输速率方面不算高，通常这种类型的射频连接器?主要用来传输速率不太高的数字信号。

注：介质主要起绝缘支撑作用。

根据连接方式分类：射频连接器还可以分为螺纹连接、压接连接、插入连接、卡口连接等。下图是通过结构和连接方式归类的常用射频连接器的分类表。

表：常用射频连接器的分类表

当你为这就是连接器的全部分类时，那就大错特错了，这些只是射频连接器家族的冰山一角，实际上还有很多其他类型的射频连接器接口，分别应用于不同的应用场景和频段范围。

SMA连接器分类

就拿常用的SMA连接器来说，首先他是个螺纹连接方式，这就需要外导体一边是螺纹一边是螺母。内导体一边是孔，一边是针，这样才好严丝合缝的适配。内导体为针的称为公头(male)，内导体为孔的称为母头(female)。

图：SMA的公头和母头

除了公头和母头外，按照外形和装配方式分类，SMA连接器可以分为以下几类：

1. SMA直插式连接器：这种连接器的外形比较小巧，通常用于高频应用，如射频信号传输和天线连接等。常见的SMA直插式连接器有SMA-J和SMA-K等。

2. SMA贴片式连接器：这种连接器的外形比较扁平，可以直接贴在电路板上，通常用于高频电路的连接。常见的SMA贴片式连接器有SMA-PCB和SMA-SMT等。

3. SMA螺纹式连接器：这种连接器的外形比较粗壮，可以承受较大的机械应力，通常用于军事、航空和航天等领域。常见的SMA螺纹式连接器有SMA-J和SMA-K等。

4. SMA板壳式连接器：这种连接器的外形比较短小，可以直接安装在电路板上，通常用于高频电路的连接。常见的SMA板壳式连接器有SMA-PCB和SMA-SMT等。

5. SMA转接头连接器：这种连接器的外形比较特殊，可以将不同类型的射频连接器转换成SMA连接器，通常用于测试和测量等领域。常见的SMA转接头连接器有SMA-N和SMA-BNC等。

几种类SMA连接器尺寸

一般情况下，SMA连接器的尺寸是以毫米为单位规定的，如2.92mm，3.5mm，4.13mm等。不过，有些供应商可能会推出一些特殊定制的连接器，其尺寸和命名可能与常规连接器不同，因此具体情况还需要参考供应商提供的规格说明。

在一般情况下，SMA连接器的尺寸和工作频率会有关系，较小尺寸的连接器通常适用于较高频率的应用。例如，2.92mm和3.5mm的SMA连接器适用频率范围比4.13mm的要高，分别达到40GHz和34GHz，而4.13mm连接器的适用频率范围为26.5GHz。

总而言之，需要根据具体的应用场景和需求来选择和确定合适的连接器型号，例如精密测量、微波通信、高频通信、天线、测试仪器等。

我们常说的SMA直径有3.5mm/2.92mm/2.4mm尺寸，指的是外导体的内径尺寸。

此外，对于螺纹的紧密程度也会有标注。

图：SMA螺纹标注

最早的SMA直径是1/4-36UNS-2A，这个尺寸是美制统一螺纹。1/4英寸螺纹，每英寸36牙，UNS表示UN系列标准螺距以外的特殊系列。螺纹精度2A的外螺纹。转成公制乘以25.4，为6.35mm。它的导程是25.4/36=0.70556mm。

2.92mm的SMA俗称K头，是射频测试最常用的，一半直径越小，SMA可以工作的频率越高。

同轴线的传输阻抗，由外导体的内径，内导体的外径以及内外导体间的介质的介电常数来决定。

当同轴传输线的频率越高时，为了保持传输线的阻抗不变，需要减小内外径的间距，以减小电磁波在传输线内部的波长，从而保证信号的传输质量。此外，内外径间距的减小还可以减小传输线的尺寸，使其更加紧凑，适用于高频率下的高密度布线应用。

不同尺寸的SMA对接

我们实验室最常用到的标准SMA其外导体的内直径是：4.13mm，下面把SMA以及类SMA的几款射频接口罗列如下：

表：不同尺寸SMA类汇总

老工程师都知道，相近尺寸的SMA有时候是可以对接使用的，譬如SMA，3.5mm，2.92mm连接器可以机械兼容，互相连接；2.4mm和1.85mm也可以互相连接，不会造成严重的机械损坏。

但是如果不看尺寸就强行把不同尺寸的SMA旋接，不仅会导致屏蔽性能变差，而且还可能会损坏接头。从性能角度来看，细微的接口差异（比如尖端尺寸差异）还是使得接触界面产生不连续性，影响电完整性(Electrical Integrity)。

下图是不同尺寸SMA直连时候的的回波损耗，3.5mm和3.5mm直连时回波损耗最小。可以看到，采用不同尺寸对接的回拨损耗还是比较差的。

图：不同尺寸SMA对接后的回波变化

所以除非迫不得已，一般情况下还是不建议使用不同尺寸的SMA混接的。

射频连接器的主要指标

射频连接器的主要指标包括以下几个方面：

□频率范围：指连接器的工作频率范围，一般越宽频的连接器适用范围越广。高频射频连接器的设计结构更为复杂，一般采用特殊的结构和材料，以保证其在高频信号传输过程中的性能。低频射频连接器的设计结构相对简单，一般采用常规的结构和材料即可

□插入损耗：指连接器在信号传输过程中引起的信号损耗，一般越小的连接器信号传输效率越高。由于高频信号传输的特殊性质，高频射频连接器的插入损耗通常比低频射频连接器更低。当然也意味着高频连接器的价格更昂贵。

□隔离度：指连接器在高频信号传输过程中，阻止信号干扰的能力。SMA连接器的隔离度性能取决于连接器的设计和制造质量，主要与连接器内部的结构、接触面积、材料等因素有关。一般来说，SMA连接器的隔离度可以达到40dB以上，高端连接器的隔离度甚至可以达到60dB以上。隔离度越高，连接器对于相邻信号线的干扰越小，信号传输的稳定性和可靠性越高。因此，在选择SMA连接器时，需要注意连接器的隔离度性能，选择符合要求的连接器型号和制造商。

□阻抗匹配：指连接器的内部阻抗与外部电路的匹配程度，阻抗匹配性能越好，连接器对于信号传输的影响越小，信号传输的稳定性和可靠性越高。标准的射频连接器阻抗大多是50Ω或者75Ω。

□插拔寿命：是指连接器在正常使用条件下，可以进行多少次插拔操作而不影响其性能和可靠性。SMA连接器的插拔寿命与连接器的质量、制造工艺、使用环境等因素有关，一般来说，SMA连接器的插拔寿命在500-1000次左右。但是，在一些高端应用场景中，SMA连接器的插拔寿命要求更高，可以达到数千次或数万次。因此，在选择SMA连接器时，需要根据具体的应用场景和要求，选择符合要求的连接器型号和制造商。

□可靠性：SMA连接器的可靠性是指连接器在正常使用条件下，能够保持稳定的信号传输和连接状态的能力。SMA连接器的可靠性取决于连接器的设计和制造质量，主要与连接器内部的结构、接触面积、材料、接触压力等因素有关。一般来说，SMA连接器具有较高的可靠性，可以在恶劣的环境下工作，并保持稳定的信号传输和连接状态。高端的SMA连接器具有更高的可靠性和更长的使用寿命，可以满足一些高端应用场景的需求。

评估选用射频连接器的需要综合考虑以上指标，不同应用场景需要侧重不同的指标。通常来说，要经过实际使用测量验证后，再根据实测结果比较来选择射频连接器，以确保连接器能够满足实际需求，并且能够在长期使用过程中保持稳定性和可靠性。

总结

综上所述，射频连接器作为关键的高频信号传输元件，其应用极为广泛。在挑选射频连接器时，应紧密结合实际应用场景和需求，全面权衡其各项性能指标和特性，从而选出最匹配的连接器型号和尺寸。值得注意的是，射频连接器作为消耗品，例如常见的SMA类型，其基本接插寿命约为500次，因此，定期验证和适时更换是减少连接器或连接线导致的测量误差的必要措施。

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