Lernen Sie die Unterschiede zwischen kompatiblen und „kompatiblen“ Koaxialsteckverbindern, um kostspielige Fehler zu vermeiden

Ein Messgerät verwendet einen 3,5mm-Steckverbinder, während Ihre Koaxialkabel 2,92mm-Steckverbinder verwenden: sie sehen kompatibel aus. Welche Auswirkungen hat das auf Ihre Messung? Können Sie das Instrument über SMA-Steckern anschließen, oder werden dadurch die Eingangssteckverbinder beschädigt? Willkommen in der seltsamen Welt des Steckverbinders, wo ein Fehler einen Eingangssteckverbinder an einem teuren Instrument zerstören und eine kostspielige Reparatur erforderlich machen kann. Wie kann man einen solchen Fehler vermeiden?

Die Kompatibilität von Steckverbindern ist in der Regel das Ergebnis einer vorausschauenden Planung einer Steckverbinderfamilie. Dies ist oft ein inzestuöser Prozess, bei dem ein neuer Steckverbinder auf der Grundlage eines älteren und erfolgreichen Designs entwickelt wird, um die Bandbreite und die elektrische Leistung des Steckverbinders zu erhöhen. Auch wenn die Kompatibilität beabsichtigt ist, ist Vorsicht geboten, um unnötige Schäden zu vermeiden. Die Beachtung einiger einfacher Verfahren kann Sie vor teuren Reparaturen bewahren.

Qualitätsstufen für Steckverbinder

Koaxialsteckverbinder werden in der Regel für den Betrieb innerhalb bestimmter Qualitätsstufen oder -klassen entwickelt und hergestellt. Es gibt drei Arten von Steckverbindern: für die Messtechnik, für Instrumente und für die Produktion.

Für die Messtechnik (auch als Metrologie bezeichnet) konforme Steckverbinder werden nach den höchsten Präzisions- und Qualitätsstandards hergestellt. Dieser Steckverbindertyp ist für die Verwendung in messtechnischen Kalibrierstandards vorgesehen, die höchste Genauigkeit und Präzision erfordern und die Rückführbarkeit auf nationale Standards ermöglichen. Bei diesen Steckverbindern wird die Steckschnittstelle streng kontrolliert, und Spiel, Ebenheit und Stifttiefe unterliegen den höchsten Toleranzen. Diese Klasse von Steckverbindern ist mit den höchsten Kosten verbunden.

Die mittlere Qualitätsstufe der Steckverbinder ist der Instrumentenstecker. Dieser Steckverbinder ist für den Einsatz in Instrumenten vorgesehen und zeichnet sich durch gute, wiederholbare Leistung und die Fähigkeit aus, genaue Messungen mit guter Signalintegrität durchzuführen. Sie sind häufig in Prüf- und Messgeräten für den Laborgebrauch zu finden. Steckverbinder in Instrumentenqualität bieten im Allgemeinen die längste Lebensdauer mit der größten spezifizierten Anzahl von Steckvorgängen.

Die Steckverbinder der niedrigsten Qualitätsstufe sind die Produktions- oder handelsüblichen Steckverbinder. Steckverbinder dieser Klasse werden häufig in der Produktion und Fertigung eingesetzt. Sie sind für allgemeine Feldanwendungen gedacht, bei denen eine einfache Montage und niedrige Kosten im Vordergrund stehen. Die mechanischen Toleranzen sind wesentlich geringer als bei den anderen Qualitätsstufen. Die Anzahl der Steckvorgänge ist bei diesen Steckverbindern in der Regel geringer, und sie haben im Allgemeinen die niedrigsten Kosten.

Austauschbare Steckverbindertypen

Die in Instrumenten üblichen 50Ω-Koaxialsteckverbinder sind in Tabelle 1 aufgeführt. In der Spalte „Notes“ ist die Kompatibilität aufgeführt.

Tabelle 1: Merkmale und Kompatibilität von Koaxialsteckern, die üblicherweise in Instrumenten verwendet werden. (Tabellenquelle: Art Pini)

Es gibt zwei allgemeine Bereiche der Kompatibilität. Die erste ist mechanisch: Passen die Stecker zusammen? Der zweite Aspekt ist elektrischer Natur: Verfügen die Steckverbinder über die erforderliche Bandbreite und Impedanz, um die Signalintegrität zu gewährleisten?

Die in der IEEE-Norm 287 spezifizierten Steckverbinder sind messtechnische oder Instrumentensteckverbinder. Die in MlL-STD-348 spezifizierten SMA-Steckverbinder sind für die Produktion geeignet, obwohl einige Hersteller „Präzisions“-Versionen der Steckverbinder mit engeren mechanischen Toleranzen und erweiterter Bandbreite anbieten.

In der Tabelle wird darauf hingewiesen, dass das Zusammenstecken von Steckverbindern unterschiedlicher Qualitätsklassen mit Vorsicht zu erfolgen hat.

Die 2,4mm- und 1,85mm-Steckverbinder sind beide instrumentengeeignet und können daher miteinander verbunden werden. Beachten Sie, dass die Bandbreite dieses Steckverbinderpaars auf die des 2,4mm-Steckverbinders mit geringerer Bandbreite sinkt: 50 Gigahertz (GHz).

Dasselbe gilt für das Zusammenstecken von 3,5mm- und 2,92mm-Steckverbindern, was zu einer Verringerung der Bandbreite auf 33 GHz führt.

Verbinden von Steckverbindern unterschiedlicher Qualitätsstufen

Der SMA-Steckverbinder ist ein Steckverbinder der Produktionsklasse, und die mechanischen Toleranzen sind nicht so eng wie bei Steckverbindern der Instrumentenklasse. Ein häufiges Problem besteht darin, dass der Durchmesser oder die Länge des Mittelstifts eines SMA-Steckers von der 3,5mm- oder 2,92mm-Spezifikation abweicht; dadurch kann die Buchse beschädigt werden. Nicht korrekt eingesteckte Elemente beeinträchtigen die elektrische Integrität der Schnittstelle und führen zu schlechter Anpassung und Reflexionen. Zu den weiteren Problemen gehören eine nicht spezifizierte Konzentrizität und eine schlechte Oberflächengüte.

Unter Konzentrizität versteht man die Zentrierung des Stiftes im Steckergehäuse. Ein außertoleranter, nicht zentrierter Stift kann die Buchsenkontakte verbiegen, so dass er für ein späteres Zusammenstecken unbrauchbar wird.

Die Oberfläche der Gegenverbinder sollte glatt sein und keine Dellen, Erhebungen, Grate oder Schmutz aufweisen. Oberflächenmängel können zu einer schlechten elektronischen Anpassung und Signalreflexionen führen.

Einfache Regeln zur Vermeidung von Schäden

Wenn Sie diese einfachen Regeln befolgen, können Sie kostspielige Fehler vermeiden:

1. Verwenden Sie einen Steckerschoner, um den Instrumentenstecker zu schützen. Ein Steckerschoner ist ein Koaxialstecker-zu-Buchse-Adapter, der zwischen dem Instrumentenanschluss und der Außenwelt angebracht wird. Wenn der Steckerschoner beschädigt ist, kann er leicht und relativ kostengünstig ersetzt werden.

Für 3,5mm-Steckverbinder verwenden Sie einen Koaxialadapter wie den TMA-5MS-5FS-00 von Carlisle Interconnect Technologies für 3,5mm-Stecker auf 3,5mm-Buchsen (Abbildung 1).

Abbildung 1: Der TMA-5MS-5FS-00 ist ein 3,5mm-Koaxialadapter, der als Steckerschoner zum Schutz von Instrumentensteckern verwendet werden kann. (Bildquelle: Carlisle Interconnect Technologies)

Für 2,92mm-Stecker verwenden Sie einen Koaxialadapter wie den P1AD-29MF von P1dB Inc. für 2,9mm-Stecker auf 2,92mm-Buchsen (Abbildung 2).

Abbildung 2: Der Adapter P1AD-29MF kann als Steckerschoner für 2,92mm-Koaxialverbindungen verwendet werden. (Bildquelle: P1dB Inc.)

2. Überprüfen Sie den SMA-Stecker auf Verschmutzung, Geradheit der Mittelstifte und konzentrische Ausrichtung der Stifte.

3. Reinigen Sie beide Anschlüsse sorgfältig mit Alkohol und einem fusselfreien Tupfer.

4. Richten Sie den Mittelstift und die Steckbuchse aus und stecken Sie sie vorsichtig zusammen, bis sie fest sitzen.

5. Drehen Sie die Steckermutter von Hand, um den Steckverbinder einzurasten, und achten Sie darauf, dass Sie die Steckerkörper nicht gegeneinander verdrehen. Ziehen Sie die Mutter handfest an.

6. Verwenden Sie einen Drehmomentschlüssel wie den CMT TW-S von Copper Mountain Technologies (Abbildung 3), um das richtige Drehmoment zu gewährleisten. Wenn die Steckverbinder unterschiedliche Anzugsmomente aufweisen, sollte der kleinere von beiden verwendet werden. Achten Sie darauf, dass sich die Steckverbinder beim Anziehen nicht drehen.

Abbildung 3: Ein Drehmomentschlüssel wie der CMT TW-S kann verwendet werden, um eine korrekte Verbindung sicherzustellen. Wenn die Steckverbinder unterschiedliche Anzugsdrehmomente aufweisen, verwenden Sie das kleinere von beiden. (Bildquelle: Copper Mountain Technologies)

Fazit

Auch wenn Koaxialstecker kompatibel zu sein scheinen, ist dies nicht immer der Fall, da es verschiedene Qualitäten und leicht unterschiedliche Größen gibt. Wenn Sie die oben genannten einfachen Regeln befolgen, schützen Sie die Steckverbinder des Instruments und gewährleisten eine gute Messqualität.