Анатолий Калинин

Кива Джуринский

Соединители SMA наиболее широко применяются в микроэлектронной и радиотехнической аппаратуре, работающей в диапазоне частот до 18 ГГц [1]. Их выпускают десятки крупных фирм: Amphenol, Tyco, Southwest Microware, SV Microwave (США), Radiall (Франция), Huber + Shuner (Швейцария), KMW (Корея) и др. [2]. Фирма Radiall является одним из крупнейших в Европе производителей радиочастотных соединителей. Обзору герметичных соединителей SMA этой фирмы и посвящена настоящая публикация.

Почему Radiall

С 1952 года эта фирма ведет разработку и выпуск радиочастотных коаксиальных соединителей и кабельных сборок. Radiall выделяется среди других производителей широкой номенклатурой выпускаемых соединителей SMA. В нее входят соединители «розетка» и «вилка», разнообразные кабельные и приборно-кабельные соединители, кабельные сборки и адаптеры, коаксиально-микрополосковые переходы (КМПП), СВЧ-выводы для печатных плат, прямые и угловые, герметичные и негерметичные. Выпускаются соединители SMA гражданского и военного назначения: более 100 типов кабельных и приборно-кабельных, около 80 типов КМПП и СВЧ-выводов печатных плат и более 20 типов одноканальных адаптеров.

Особый интерес для современной герметизированной аппаратуры СВЧ представляют герметичные соединители SMA. Они имеют оригинальную конструкцию и отличаются высокой надежностью.

Классификация герметичных соединителей Radiall

Требование герметичности предъявляется только к КМПП, а также частично к СВЧ-выводам и адаптерам [1]. Основные типы герметичных КМПП приведены на рис. 1. Имеются три конструктивных решения герметичных КМПП [3]:

1. «Составные» — собственно соединитель (СВЧ-разъем) в сочетании с металлостеклянным 50-омным СВЧ-вводом.
   • Фланцевые, с квадратным фланцем размерами 12,4×12,4 или 9,5×9,5 мм с четырьмя крепежными отверстиями, а также с усеченным прямоугольным фланцем размерами 5,65×16 мм с двумя крепежными отверстиями.
   • Вкручиваемые в корпус изделия. При этом центральный проводник СВЧ-ввода контактирует с внутренним гнездовым проводником соединителя.
   • Прямые панельно-кабельные.
2. С внутренним металлостеклянным спаем, впаиваемые в корпус изделия или вкручиваемые и герметизируемые в нем при помощи металлической или эластичной (силиконовой) прокладки.
3. Без внутреннего металлостеклянного спая, вкручиваемые в корпус изделия и герметизируемые в нем при помощи деформируемой металлической или эластичной прокладок.

Каждый из этих соединителей (за исключением панельно-кабельных) выпускается в варианте «розетка» или «вилка», с неподвижным, скользящим или сменным контактом.

Первые два типа КМПП имеют наиболее высокую степень герметичности — скорость натекания менее 1,3×10^–9 м³·Па/с (10^–8 см³·атм/с). При этом скорость натекания СВЧ-ввода не превышает 1,3×10^–11 м³·Па/с. Такую скорость натекания можно определить только масс-спектрометрическим методом при помощи гелиевого течеискателя. Соединители третьего типа наименее герметичны — скорость натекания не более 1,3×10^–6 м³·Па/с (10^–5 см³·атм/с). Их применение ограничено изделиями менее ответственного назначения или кратковременного действия. Подробно о способах уплотнения таких соединителей в корпусах изделий рассказано в отдельной работе одного из авторов [1].

Номенклатура герметичных соединителей SMA

В таблицах 1–3 приведены основные типы и фирменные обозначения герметичных соединителей SMA. Их внешний вид показан на рис. 2. Выпускаются соединители с золотым покрытием корпуса (тип А) и с корпусом, изготовленным из нержавеющей стали с пассивированной поверхностью (тип В). В первом случае обозначение соединителя заканчивается цифрой «0», во втором — цифрой «1».

Radiall выпускает 46 типов и типоразмеров герметичных соединителей: 27 — составных, 14 — с внутренним металлостеклянным спаем и 5 — без металлостеклянного спая. Выпускаются также металлостеклянные СВЧ-вводы с диаметром центрального проводника 0,3; 0,46 и 0,5 мм (табл. 1).

Основные параметры соединителей

Электрические характеристики:

• Волновое сопротивление — 50 Ом.
• Рабочий диапазон частот — от 0 до 18 ГГц.
• Максимальный КСВН в рабочем диапазоне частот:
  • – для составных соединителей — 1,06+0,002ƒ_ГГц;
  • – для соединителей с внутренним металлостеклянным спаем — 1,10+0,01ƒ_ГГц.
• Прямые СВЧ-потери (максимальные) — 0,07ƒ_ГГц дБ.
• Экранное затухание — менее –60 дБ.
• Максимальное эффективное напряжение — 500 В.
• Сопротивление изоляции — более 5×10⁹ Ом.
• Рабочий диапазон температур:
  • – для составных соединителей — от –65 до +165 °С;
  • – для соединителей, герметизируемых при помощи прокладки — от –40 до +100 °С.

Механические характеристики:

• Количество циклов соединений и рассоединений — 500.
• Усилие соединения и рассоединения — 27 Н.
• Момент вращения гайки — 2,8 Н·см.
• Момент вращения при вкручивании соединителя в корпус изделия — 280±10 или 190±10 Н·см.

Особенности применения

Для обеспечения оптимальных параметров согласования необходима правильная установка КМПП в корпус изделия. В каталогах и в другой технической документации фирмы Radiall приведены указания по конструкции корпуса в месте установки КМПП, способу установки и рекомендуемому для этого инструменту. СВЧ-вводы и соединители предлагается впаивать в корпус изделия припоем Sn/Pb 60/40 при температуре не более 250 °C с предварительным подогревом до температуры 100 °C. В месте выхода центрального проводника соединителя или СВЧ-ввода на микрополосковую линию диаметр отверстия в корпусе D должен быть D = 2,3d, где d — диаметр центрального проводника. Для СВЧ-вводов с диаметром центрального проводника 0,3 мм D = 0,7±0,02 мм. Для соединителей с центральным проводником диаметром 0,5 мм диаметр отверстия в корпусе D = 1,15±0,02 мм. Если же используется дополнительный скользящий контакт, отверстие в корпусе должно быть диаметром 1,73±0,025 мм.

При вкручивании в корпус изделия соединителей, герметизируемых при помощи сжимаемой прокладки из алюминиевого сплава, деформация стенки корпуса толщиной 6,35 мм не должна превышать 25 мкм. Для выполнения этого требования используют специальные ключи R282.341.000 или R282.341.010, обеспечивающие момент вращения 280±10 Н·см. Если необходим момент вращения 190±10 Н·см, то применяют ключ R282.342.010.

Заключение

Соединители фирмы Radiall имеют высокий уровень параметров. Созданные более 50 лет тому назад, они нашли широкое применение в военной, аэрокосмической, телекоммуникационной и других областях техники. Их применение особенно целесообразно в аппаратуре СВЧ с большим сроком службы и высокой надежностью.

Литература

1. Джуринский К. Б. Соединители SMA // Электронные компоненты. 2005. № 3.
2. Джуринский К. Б. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ. М.: «Издательский сервис». 2003.
3. Subminiature coaxial connectors. Hermetic SMA range. Каталог D1С049СЕ фирмы Radiall Com. 2005.