ขั้วต่อเสาอากาศเป็นขั้วต่ออิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์ความถี่วิทยุและสายเคเบิล หน้าที่หลักคือการส่งสัญญาณความถี่สูง
ขั้วต่อมีคุณสมบัติการจับคู่อิมพีแดนซ์ที่ยอดเยี่ยม ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าการสะท้อนและการสูญเสียสัญญาณจะลดลงน้อยที่สุดในระหว่างการส่งสัญญาณระหว่างขั้วต่อและสายเคเบิล โดยทั่วไปแล้ว ขั้วต่อจะมีคุณสมบัติป้องกันที่ดีเพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าจากภายนอกที่อาจส่งผลกระทบต่อคุณภาพของสัญญาณ
ประเภทขั้วต่อเสาอากาศทั่วไปได้แก่ SMA, BNC, N-type, TNC เป็นต้น ซึ่งเหมาะสำหรับข้อกำหนดการใช้งานที่แตกต่างกัน
บทความนี้จะแนะนำตัวเชื่อมต่อที่ใช้กันทั่วไปหลายตัวให้คุณทราบด้วย:
ความถี่การใช้งานขั้วต่อ
ขั้วต่อ SMA
ขั้วต่อ RF โคแอกเซียลชนิด SMA เป็นขั้วต่อ RF/ไมโครเวฟที่ออกแบบโดย Bendix และ Omni-Spectra ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 ขั้วต่อนี้เป็นหนึ่งในขั้วต่อที่ใช้กันแพร่หลายที่สุดในขณะนั้น
เดิมทีขั้วต่อ SMA ใช้กับสายโคแอกเซียลกึ่งแข็งขนาด 0.141 นิ้ว ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในแอปพลิเคชันไมโครเวฟในอุตสาหกรรมการทหาร โดยมีสารเติมไดอิเล็กทริกเทฟลอน
เนื่องจากขั้วต่อ SMA มีขนาดเล็กและสามารถทำงานที่ความถี่สูงได้ (ช่วงความถี่คือ DC ถึง 18GHz เมื่อเชื่อมต่อกับสายเคเบิลแบบกึ่งแข็ง และ DC ถึง 12.4GHz เมื่อเชื่อมต่อกับสายเคเบิลแบบยืดหยุ่น) จึงได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ปัจจุบันมีบริษัทหลายแห่งที่สามารถผลิตขั้วต่อ SMA ที่ความถี่ประมาณ DC~27GHz ได้ แม้แต่การพัฒนาขั้วต่อคลื่นมิลลิเมตร (เช่น 3.5 มม., 2.92 มม.) ก็ยังคำนึงถึงความเข้ากันได้ทางกลไกกับขั้วต่อ SMA
ขั้วต่อ SMA
ขั้วต่อ BNC
ชื่อเต็มของขั้วต่อ BNC คือ Bayonet Nut Connector (ขั้วต่อแบบ snap-fit ชื่อนี้บรรยายรูปร่างของขั้วต่อนี้ได้อย่างชัดเจน) ตั้งชื่อตามกลไกการล็อคการติดตั้งแบบดาบปลายปืนและผู้ประดิษฐ์ Paul Neill และ Carl Concelman
เป็นขั้วต่อ RF ทั่วไปที่ช่วยลดการสูญเสีย/การสะท้อนของคลื่น ขั้วต่อ BNC มักใช้ในแอปพลิเคชันความถี่ต่ำถึงกลาง และใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบสื่อสารไร้สาย โทรทัศน์ อุปกรณ์ทดสอบ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ RF
ขั้วต่อ BNC ยังถูกนำมาใช้ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ยุคแรกๆ อีกด้วย ขั้วต่อ BNC รองรับความถี่สัญญาณตั้งแต่ 0 ถึง 4GHz แต่ก็สามารถทำงานได้ถึง 12GHz หากใช้รุ่นคุณภาพสูงที่ออกแบบมาสำหรับความถี่นี้โดยเฉพาะ ความต้านทานเฉพาะมีสองประเภท คือ 50 โอห์ม และ 75 โอห์ม ขั้วต่อ BNC 50 โอห์มเป็นที่นิยมมากกว่า
ขั้วต่อชนิด N
ขั้วต่อเสาอากาศแบบ N ถูกคิดค้นโดย Paul Neal ที่ Bell Labs ในช่วงทศวรรษ 1940 เดิมทีขั้วต่อแบบ N ออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการของกองทัพและการบินในการเชื่อมต่อระบบเรดาร์และอุปกรณ์ความถี่วิทยุอื่นๆ ขั้วต่อแบบ N ได้รับการออกแบบด้วยการเชื่อมต่อแบบเกลียว ซึ่งให้การจับคู่อิมพีแดนซ์และประสิทธิภาพการป้องกันที่ดี และเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีกำลังสูงและความถี่ต่ำ
ช่วงความถี่ของขั้วต่อแบบ N มักขึ้นอยู่กับมาตรฐานการออกแบบและการผลิตที่เฉพาะเจาะจง โดยทั่วไป ขั้วต่อแบบ N สามารถครอบคลุมช่วงความถี่ตั้งแต่ 0 Hz (DC) ถึง 11 GHz และ 18 GHz อย่างไรก็ตาม ขั้วต่อแบบ N คุณภาพสูงสามารถรองรับช่วงความถี่ที่สูงกว่าได้ โดยสามารถครอบคลุมความถี่ได้มากกว่า 18 GHz ในทางปฏิบัติ ขั้วต่อแบบ N มักใช้ในงานความถี่ต่ำถึงปานกลาง เช่น การสื่อสารไร้สาย การออกอากาศ การสื่อสารผ่านดาวเทียม และระบบเรดาร์
ขั้วต่อชนิด N
ขั้วต่อ TNC
ขั้วต่อ TNC (Threaded Neill-Concelman) ได้รับการคิดค้นร่วมกันโดย Paul Neill และ Carl Concelman ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 เป็นขั้วต่อ BNC รุ่นปรับปรุงใหม่ และใช้วิธีการต่อแบบเกลียว
ความต้านทานเฉพาะคือ 50 โอห์ม และช่วงความถี่การทำงานที่เหมาะสมคือ 0-11 GHz ในย่านความถี่ไมโครเวฟ ขั้วต่อ TNC มีประสิทธิภาพดีกว่าขั้วต่อ BNC มีคุณสมบัติทนต่อแรงกระแทกสูง ความน่าเชื่อถือสูง มีคุณสมบัติทางกลและไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ฯลฯ และนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์วิทยุและเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์เพื่อเชื่อมต่อสายโคแอกเซียล RF
ขั้วต่อ 3.5 มม.
ขั้วต่อขนาด 3.5 มม. เป็นขั้วต่อโคแอกเซียลความถี่วิทยุ เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของตัวนำด้านนอกคือ 3.5 มม. อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะคือ 50Ω และกลไกการเชื่อมต่อคือเกลียว 1/4-36UNS-2 นิ้ว
ในช่วงกลางทศวรรษ 1970 บริษัท Hewlett-Packard และ Amphenol ของอเมริกา (ซึ่งส่วนใหญ่พัฒนาโดยบริษัท HP และการผลิตในช่วงแรกดำเนินการโดยบริษัท Amphenol) ได้เปิดตัวหัวต่อขนาด 3.5 มม. ซึ่งมีความถี่การทำงานสูงสุด 33 GHz และเป็นความถี่วิทยุรุ่นแรกสุดที่สามารถใช้งานได้ในย่านความถี่มิลลิเมตร หนึ่งในหัวต่อแบบโคแอกเชียล
เมื่อเปรียบเทียบกับขั้วต่อ SMA (รวมถึง "Super SMA ของ Southwest Microwave") ขั้วต่อขนาด 3.5 มม. ใช้ฉนวนอากาศ มีตัวนำด้านนอกหนากว่าขั้วต่อ SMA และมีความแข็งแรงเชิงกลที่ดีกว่า ดังนั้น ไม่เพียงแต่ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าจะดีกว่าขั้วต่อ SMA เท่านั้น แต่ความทนทานเชิงกลและความสามารถในการทำซ้ำประสิทธิภาพยังสูงกว่าขั้วต่อ SMA อีกด้วย จึงเหมาะสมกว่าสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมการทดสอบ
ขั้วต่อ 2.92 มม.
ขั้วต่อขนาด 2.92 มม. ผู้ผลิตบางรายเรียกว่าขั้วต่อขนาด 2.9 มม. หรือชนิด K และผู้ผลิตบางรายเรียกว่าขั้วต่อ SMK, KMC, WMP4 เป็นต้น เป็นขั้วต่อโคแอกเซียลความถี่วิทยุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในตัวนำด้านนอก 2.92 มม. คุณสมบัติ อิมพีแดนซ์ 50Ω และกลไกการเชื่อมต่อเป็นเกลียวขนาด 1/4-36UNS-2 นิ้ว โครงสร้างคล้ายกับขั้วต่อขนาด 3.5 มม. เพียงแต่มีขนาดเล็กกว่า
ในปี พ.ศ. 2526 วิลเลียม โอลด์ ฟิลด์ วิศวกรอาวุโสของ Wiltron ได้พัฒนาขั้วต่อชนิด K-type แบบใหม่ ขนาด 2.92 มม. โดยอาศัยการสรุปและเอาชนะขั้วต่อคลื่นมิลลิเมตรที่นำมาใช้ก่อนหน้านี้ (ขั้วต่อชนิด K-type เป็นเครื่องหมายการค้า) เส้นผ่านศูนย์กลางตัวนำด้านในของขั้วต่อนี้คือ 1.27 มม. และสามารถใช้ร่วมกับขั้วต่อ SMA และขั้วต่อขนาด 3.5 มม. ได้
ขั้วต่อขนาด 2.92 มม. มีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมในช่วงความถี่ (0-46 GHz) และเข้ากันได้ทางกลไกกับขั้วต่อ SMA และขั้วต่อขนาด 3.5 มม. ส่งผลให้กลายเป็นหนึ่งในขั้วต่อ mmWave ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดอย่างรวดเร็ว
ขั้วต่อ 2.4 มม.
การพัฒนาตัวเชื่อมต่อขนาด 2.4 มม. ร่วมกันโดย HP (บริษัทต้นสังกัดของ Keysight Technologies), Amphenol และ M/A-COM ตัวเชื่อมต่อนี้มีขนาดเล็กกว่าตัวเชื่อมต่อขนาด 3.5 มม. จึงมีความถี่สูงสุดที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ตัวเชื่อมต่อนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบ 50GHz และสามารถทำงานได้จริงถึง 60GHz เพื่อแก้ปัญหาที่ตัวเชื่อมต่อ SMA และ 2.92 มม. มีแนวโน้มที่จะเสียหาย ตัวเชื่อมต่อขนาด 2.4 มม. จึงได้รับการออกแบบมาเพื่อขจัดข้อบกพร่องเหล่านี้โดยการเพิ่มความหนาของผนังด้านนอกของตัวเชื่อมต่อและเสริมความแข็งแรงให้กับขาตัวเมีย การออกแบบที่เป็นนวัตกรรมนี้ช่วยให้ตัวเชื่อมต่อขนาด 2.4 มม. ทำงานได้ดีในการใช้งานความถี่สูง
การพัฒนาของขั้วต่อเสาอากาศได้พัฒนาจากการออกแบบแบบเกลียวธรรมดาไปสู่ขั้วต่อประสิทธิภาพสูงหลากหลายประเภท ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ขั้วต่อจึงยังคงพัฒนาคุณสมบัติต่างๆ เช่น ขนาดที่เล็กลง ความถี่ที่สูงขึ้น และแบนด์วิดท์ที่กว้างขึ้น เพื่อตอบสนองความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไปของการสื่อสารไร้สาย ขั้วต่อแต่ละชนิดมีคุณสมบัติและข้อดีเฉพาะตัวในแต่ละสถานการณ์การใช้งาน ดังนั้นการเลือกขั้วต่อเสาอากาศที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อคุณภาพและความเสถียรของการส่งสัญญาณ
เวลาโพสต์: 26 ธันวาคม 2566
