CC BY
4068 I www.finestreet.ru компоненты
Ёшихиро ОСАКИ (Yoshihiro OSAKI) Перевод: Евгений КАРТАШЕВ
К функциональным требованиям, предъявляемым к коаксиальным соединителям, относятся: эффективная передача высокочастотных сигналов, простота сочленения и высокая надежность при многократной коммутации.
Рынок станций мобильной радиосвязи и аппаратуры беспроводной связи растет очень быстро, для совершенствования подобных устройств требуются малогабаритные, низкопрофильные и дешевые комплектующие. Стараясь удовлетворить требования рынка, компания Murata Manufacturing Co., Ltd. предлагает коаксиальные соединители с самым низким на рынке профилем. Размеры новых коннекторов типа HSC меньше, чем у самых маленьких соединителей предыдущего поколения GSC, также разработанных Murata.
Соединители HSC
Первые коаксиальные соединители, предназначенные для поверхностного монтажа, были предложены для широкого применения компанией Murata. Используя прежние разработки и различные технологии компьютерного анализа (например трехмерный метод конечных элементов FEM) и высокочастотное схемное моделирование, компания спроектировала коннекторы HSC, уделяя основное внимание снижению размеров, улучшению технических характеристик, а также удобству и простоте использования.
установочные и коммутационные элементы
Низкопрофильные коаксиальные кабельные соединители Murata
Коаксиальные кабельные коннекторы для поверхностного монтажа Мыгага предназначены для применения в малогабаритных мобильных терминалах (станциях радиосвязи с подвижными объектами) и аппаратуре беспроводной связи. Подобного рода аппаратура содержит миниатюрные печатные платы, коммутационные элементы и антенну. Разъемы коаксиальных кабелей предназначены для осуществления электрических соединений данных элементов между собой и передачи сигналов. В то же время компоненты схемы должны работать независимо для повышения производительности и улучшения ремонтопригодности системы.
На рис. 1 показан эскизный чертеж соединителя ГОС и его размеры. Коннектор состоит из гнезда, установленного на печатной плате, и кабельной вилки.
Низкопрофильный дизайн
На рис. 2 показан внешний вид разъема ГОС в полностью подключенном состоянии. Когда гнездо ГОС подсоединено к ответной части, высота соединителя составляет всего 1,2 мм или менее, что на 40% меньше, чем установочная высота (2 мм) коннектора 08С.
Миниатюризация
Размер гнезда для подключения нового разъема составляет 2,0х2,0х0,6 мм. При установке на печатную плату коннектор ГОС занимает на плате на 56% меньше места, чем 08С, что позволяет существенно повысить плотность монтажа.
Высокочастотные характеристики
Технологии, отработанные при проектировании коннекторов предыдущих поколений, позволяют фирме оптимизировать электрические параметры соединителя и уменьшить его габариты, доведя площадь до 2 мм2 при высоте 1,2 мм в соединенном состоянии. Диапазон рабочих частот новых соединителей — от постоянного тока до 6 ГГц, при этом значение КСВН (коэффициента стоячей волны по напряжению) не превышает 1,3 в диапазоне от БС-сигнала до 3 ГГц и составляет 1,45 и менее на частотах 3-6 ГГц.
Оптимальная конструкция
Оригинальный дизайн ГОС-коннектора позволяет ему обеспечивать высокую стабильность сочленения и надежную фиксацию, эквивалентную высоким показателям ОвС. Благодаря оптимизации формы сопрягающихся элементов новый соединитель сохраняет свойства после 30 циклов сочлене-
ния, что является рекордным показателем для 8ш^соединителей такого класса.
Автоматизированный монтаж
Гнездо разъема ГОС имеет форму безвы-водной чип-структуры. Это позволяет умень-
Рис. 2. Коннектор в установленном состоянии
Рис. 1. Эскизный чертеж коннектора HSC
Кабельная
вилка
установочные и коммутационные элементы
шить размеры монтажного пространства и обеспечивает хорошую пригодность новых соединителей для автоматизированного монтажа. Количество элементов в монтажной ленте составляет 4000 шт. или 10 000 шт. на катушку, чипы HSC могут монтироваться на печатную плату методом пайки оплавлением (пайка с предварительно нанесенным дозированным припоем).
Другие особенности
Разъемы серии HSC разработаны для подключения сверхтонких, гибких высокочастотных кабелей с внешним диаметром 0,81 мм. Они позволяют обеспечить эластичное и надежное подключение и повысить плотность монтажа.
Технологии проектирования
Розеточная часть соединителя
Гнездо HSC состоит из трех частей: внутреннего терминала, имеющего форму вывода контактирующего элемента, цилиндрического внешнего терминала, окружающего внутренний соединитель, и полимерного кожуха, предназначенного для защиты внутреннего и внешнего вывода. Murata использует медные сплавы для изготовления обоих терминалов, что позволяет свести к минимуму ухудшение свойств контактной пары и обеспечить стабильность размеров элементов соединителей даже после многократных циклов сочленения.
Поверхности внутреннего и внешнего терминалов покрываются золотом и серебром, соответственно. Это необходимо для снижения величины контактного сопротивления и улучшения смачиваемости припоя. Для изготовления кожуха Murata использует термостойкий конструкционный пластик, обладающей высокой степенью сопротивления деформации и большой температурой плавления, что необходимо для сохранения формы и свойств изолятора во время пайки. Кроме того, этот материал имеет хорошие частотные характеристики и обеспечивает высокую точность соблюдения размеров при литье под давлением.
Кабельная вилка
Кабельный разъем состоит из четырех частей: внутреннего терминала, имеющего форму контактного гнезда, внешнего терминала,
являющегося соединительной секцией, муфты для подключения кабеля и изолятора.
Применение медного сплава для терминалов позволяет свести к минимуму износ контактной пары, кроме того, данный материал имеет высокую технологичность. Как и в предыдущем случае, для покрытия терминалов используется золото и серебро, это необходимо для предотвращения электрохимических связей между различными материалами. Для изготовления изоляционного кожуха также используется конструкционный пластик благодаря хорошим механическим и частотным характеристикам.
Дизайн конструкции
Внутренний терминал кабельного разъема имеет форму контактного гнезда, что обеспечивает его совместимость с гиперболической структурой пружины, подобно тому как это сделано в GSC-коннекторе. Такая конструкция обеспечивает хорошее согласование с HSC-соединителем, она предпочтительнее используемой ранее консольной схемы, более чувствительной к отклонениям формы сопрягающегося контакта. Использование подобного конструктива позволяет обеспечивать стабильный контакт и согласованное контактное усилие при соединении внутреннего терминала кабельной вилки и центрального вывода гнезда HSC.
Коннектор HSC имеет конфигурацию соединения, аналогичную GSC, в котором кабельный разъем является розеткой, а само гнездо — вилкой. В отличие от GSC разъемы HSC имеют специальные прорези (для повышения эластичности сопрягающихся секций), расположенные в аксиальном направлении и по окружности. Круговые прорези оказались необходимы, поскольку из-за низкопрофильной конструкции разъема потребовалось укоротить осевые разрезы, в результате чего даже небольшое смещение внешнего терминала, происходящее при монтаже, может деформировать кожух. Щели, расположенные по окружности, удерживают смещение внешнего вывода в пределах пластической деформации и предотвращают уменьшение усилия зацепления при многократных сочленениях.
Вспомогательные устройства
Поскольку кабельный разъем миниатюрного коннектора плохо предназначен для «руч-
ной» перекоммутации, для работы с ним необходимо использовать специальный инструмент (рис. 3). Отключение кабельного соединения может быть осуществлено вручную без применения специальных приспособлений.
Существует адаптер, позволяющий осуществлять соединение между HSC- и SMA-коннекторами. Выпускается адаптер-переходник для подключения разъема HSC к основным измерительным приборам при проведении различного рода измерений. Для удобства пользователей он предлагается в двух модификациях, которые можно использовать независимо для проведения ручных или автоматизированных измерений (рис. 4).
Перспективы на будущее
Промышленные эксперты отмечают, что рынок мобильных терминалов и многофункциональных беспроводных средств связи непрерывно растет. Ожидается, что будет неуклонно увеличиваться и спрос на коаксиальные кабельные коннекторы, возрастать требования к их миниатюризации и снижению стоимости. Компания Murata Manufacturing намерена расширять производство данных соединителей и совершенствовать их конструкцию в соответствии с требованиями рынка. ■
SMA-J
13,3
К
4,3
Адаптер для розеточной части (версия для ручных измерений)
Адаптер для розеточной части (версия для автоматизированных измерений)
(в мм)
Рис. 4. Адаптер-переходник
