射频同轴连接器的构造、类型和特性详解

连接器的用途是将信号从一种媒介传递至另外一种媒介。虽然一般情况下连接器并不作为元器件或者测量系统的一部分，但是它对测量结果的影响也是不可忽视的，尤其是对于低损耗的器件来说。连接器可通过质量或者应用来区分。值得注意的是，对于连接器的测量却很难有确定的精度指标，原因是大部分连接器都作为不同媒介之间的转换手段，例如从同轴电缆转接为某种连接器接口，或者从PCB转换为某种连接器接口。连接器接口比较好定义，但是另一端的定义就不那么清楚了。

同类型连接器将（一个器件的）阴性接头连接至（另一个器件同类型的）阳性接头。这种连接器比较容易进行表征，因为接口都定义好了，并且通常都有现成的校准套件和校准方法；而非同类型连接器虽然也比较好定义，但是由于缺乏合适的标准件，因此很难对这种连接器进行表征。近些年来由于校准算法的改进，基本上解决了非同类型连接器不好测量的问题。图11-8给出了一些同类型连接器和非同类型连接器的例子。

图11-8　同类型和非同类型连接器

在微波领域里面有一些常用的连接器类型，这些连接器广泛地用于各种元器件和设备中。表11-5列出了这些常用的连接器及其相应的工作频率。可以把这些连接器分为三个大类：精密性无极性连接器，精密性阳性接头-阴性接头连接器和通用性连接器。通常这些连接器的特征阻抗为50Ω，有些也有75Ω的版本。

表11-5　射频微波元件中使用的测试连接器(www.xing528.com)

有些仪表厂商将这种连接器用于26.5 GHz的仪表，原因是这种连接器构造坚固，并且具有与N型和7 mm连接器同样的主模频率。

从表11-5中可以看出对于每种连接器都有三个与之对应的频率：通常理解的工作频率（有时也被称为校准套件的认证频率）、主模频率（或称为第一模式频率）和波导外导体传播模式决定的最高频率。工作频率总是低于主模频率几个百分点。大多数连接器的主模频率由内导体的支撑结构所决定，支撑结构一般为介电常数比较高的塑性材料。为支持某种模式，其截止频率也比较低。“模式”这个词在连接器和电缆中通常指的是由外导体内径决定的圆形波导模式产生的非横向电磁场波传播。给支撑中心导体的绝缘介质增加介电会降低模式频率。但是如果绝缘介质比较短，模式就比较容易耗散（非传播性的），也就不会影响测量质量。在较高频率点上，对于内导体的直径来说空气中也会有一种传播模式，如果连接器连接的电缆足够短，这种模式也不会传播。传播模式的存在会导致传输响应上有明显的跌落，重要的是，由于不是局部现象，这种跌落并不能通过校准来消除。连接器远端的传输模式会反射并与这些连接器模式相互影响，这样就导致在连接不同器件时，模式效应的频率响应会发生变化（如果连接不同器件时模式效应的频率响应不变，那么就可以通过校准来消除其影响）。表11-6为射频微波元件中使用的连接器频率范围。

表11-6　射频微波元件中使用的连接器频率范围

目前来说，精密的无极性连接器只用在一些计量实验室中。其主要优点是重复性比较好。这些连接器可以用来做系统或者其任意部分的校准，因为这种连接器可以任意连接在两个电缆之间而不需要考虑方向。这点很重要，以前在做校准时很难处理那种不可插入式的器件（不可插入式器件指的是两端具有相同极性的连接器，例如阴性接头-阴性接头连接器）。在一些精密型的衰减器和空气线中7 mm连接器通常用做传输标准。7 mm连接器也称为GPC-7连接器，或者APC-7。由于这些连接器没有极性，因此不需要在器件和器件之间，以及器件和电缆之间使用适配器。