ขั้วต่อเสาอากาศเป็นขั้วต่ออิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์และสายเคเบิลคลื่นความถี่วิทยุ หน้าที่หลักคือการส่งสัญญาณความถี่สูง
ตัวเชื่อมต่อมีคุณสมบัติการจับคู่ความต้านทานที่ดีเยี่ยม ซึ่งช่วยให้การสะท้อนและการสูญเสียสัญญาณลดลงเหลือน้อยที่สุดระหว่างการส่งผ่านระหว่างตัวเชื่อมต่อและสายเคเบิล โดยทั่วไปแล้วจะมีคุณสมบัติการป้องกันที่ดีเพื่อป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจากภายนอกไม่ให้ส่งผลกระทบต่อคุณภาพของสัญญาณ
ขั้วต่อเสาอากาศทั่วไป ได้แก่ SMA, BNC, N-type, TNC เป็นต้น ซึ่งเหมาะสมกับความต้องการใช้งานที่แตกต่างกัน
บทความนี้จะแนะนำตัวเชื่อมต่อที่ใช้กันทั่วไปหลายประเภทให้คุณรู้จักด้วย:
ความถี่ในการใช้งานตัวเชื่อมต่อ
ขั้วต่อ SMA
คอนเนคเตอร์โคแอกเชียล RF ชนิด SMA เป็นคอนเนคเตอร์ RF/ไมโครเวฟที่ออกแบบโดย Bendix และ Omni-Spectra ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 และเป็นหนึ่งในคอนเนคเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในเวลานั้น
เดิมที ขั้วต่อ SMA ถูกนำมาใช้กับสายเคเบิลโคแอกเชียลแบบกึ่งแข็งขนาด 0.141 นิ้ว ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในงานไมโครเวฟในอุตสาหกรรมการทหาร โดยมีฉนวนเทฟลอนเป็นส่วนประกอบ
เนื่องจากขั้วต่อ SMA มีขนาดเล็กและสามารถทำงานได้ที่ความถี่สูง (ช่วงความถี่อยู่ที่ DC ถึง 18GHz เมื่อต่อกับสายเคเบิลแบบกึ่งแข็ง และ DC ถึง 12.4GHz เมื่อต่อกับสายเคเบิลแบบยืดหยุ่น) จึงได้รับความนิยมอย่างรวดเร็ว ปัจจุบันบางบริษัทสามารถผลิตขั้วต่อ SMA ที่ทำงานได้ที่ความถี่ประมาณ DC ถึง 27GHz แม้แต่การพัฒนาขั้วต่อคลื่นมิลลิเมตร (เช่น 3.5 มม., 2.92 มม.) ก็ยังคำนึงถึงความเข้ากันได้ทางกลกับขั้วต่อ SMA ด้วย
ขั้วต่อ SMA
ขั้วต่อ BNC
ชื่อเต็มของขั้วต่อ BNC คือ Bayonet Nut Connector (ขั้วต่อแบบสแนปฟิต ซึ่งชื่อนี้อธิบายรูปทรงของขั้วต่อนี้ได้อย่างชัดเจน) ตั้งชื่อตามกลไกการล็อคแบบเขี้ยวล็อค และผู้คิดค้นคือ Paul Neill และ Carl Concelman
BNC เป็นคอนเนคเตอร์ RF ทั่วไปที่ช่วยลดการสะท้อน/การสูญเสียของคลื่น คอนเนคเตอร์ BNC มักใช้ในงานความถี่ต่ำถึงปานกลาง และใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบสื่อสารไร้สาย โทรทัศน์ อุปกรณ์ทดสอบ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ RF
ขั้วต่อ BNC ถูกนำมาใช้ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ยุคแรกๆ ขั้วต่อ BNC รองรับความถี่สัญญาณตั้งแต่ 0 ถึง 4 GHz แต่ก็สามารถใช้งานได้ถึง 12 GHz หากใช้รุ่นคุณภาพสูงที่ออกแบบมาสำหรับความถี่นี้โดยเฉพาะ มีค่าความต้านทานจำเพาะสองประเภท คือ 50 โอห์มและ 75 โอห์ม โดยขั้วต่อ BNC 50 โอห์มเป็นที่นิยมมากกว่า
คอนเนคเตอร์ชนิด N
ขั้วต่อเสาอากาศแบบ N ถูกคิดค้นโดยพอล นีล ที่ห้องปฏิบัติการเบลล์ในทศวรรษ 1940 ขั้วต่อแบบ N ถูกออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการของกองทัพและการบินสำหรับการเชื่อมต่อระบบเรดาร์และอุปกรณ์คลื่นความถี่วิทยุอื่นๆ ขั้วต่อแบบ N ถูกออกแบบมาให้มีเกลียว ทำให้มีการจับคู่ความต้านทานและประสิทธิภาพการป้องกันที่ดี และเหมาะสำหรับงานที่มีกำลังสูงและความถี่ต่ำ
ช่วงความถี่ของคอนเนคเตอร์ชนิด N โดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับการออกแบบและมาตรฐานการผลิตเฉพาะ โดยทั่วไปแล้ว คอนเนคเตอร์ชนิด N สามารถครอบคลุมช่วงความถี่ตั้งแต่ 0 เฮิรตซ์ (DC) ถึง 11 กิกะเฮิร์ตซ์ และ 18 กิกะเฮิร์ตซ์ อย่างไรก็ตาม คอนเนคเตอร์ชนิด N คุณภาพสูงสามารถรองรับช่วงความถี่ที่สูงกว่าได้ถึง 18 กิกะเฮิร์ตซ์ ในการใช้งานจริง คอนเนคเตอร์ชนิด N ส่วนใหญ่จะใช้ในงานที่มีความถี่ต่ำถึงปานกลาง เช่น การสื่อสารไร้สาย การออกอากาศ การสื่อสารผ่านดาวเทียม และระบบเรดาร์
ขั้วต่อแบบ N
ตัวเชื่อมต่อ TNC
ขั้วต่อ TNC (Threaded Neill-Concelman) เป็นสิ่งประดิษฐ์ร่วมกันของ Paul Neill และ Carl Concelman ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 เป็นขั้วต่อที่ได้รับการปรับปรุงจากขั้วต่อ BNC และใช้การเชื่อมต่อแบบเกลียว
อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะคือ 50 โอห์ม และช่วงความถี่ใช้งานที่เหมาะสมคือ 0-11 GHz ในย่านความถี่ไมโครเวฟ คอนเนคเตอร์ TNC ทำงานได้ดีกว่าคอนเนคเตอร์ BNC มีคุณสมบัติเด่น เช่น ทนทานต่อแรงกระแทกสูง ความน่าเชื่อถือสูง คุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ฯลฯ และถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์วิทยุและเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์เพื่อเชื่อมต่อสายเคเบิลโคแอกเชียล RF
ขั้วต่อ 3.5 มม.
คอนเนคเตอร์ขนาด 3.5 มม. เป็นคอนเนคเตอร์โคแอกเชียลความถี่วิทยุ เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของตัวนำภายนอกคือ 3.5 มม. อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะคือ 50 โอห์ม และกลไกการเชื่อมต่อคือเกลียว 1/4-36UNS-2 นิ้ว
ในช่วงกลางทศวรรษ 1970 บริษัทฮิวเลตต์-แพคการ์ดและแอมฟีนอลของสหรัฐอเมริกา (ส่วนใหญ่พัฒนาโดยบริษัทเอชพี และการผลิตในช่วงแรกดำเนินการโดยบริษัทแอมฟีนอล) ได้เปิดตัวคอนเนคเตอร์ขนาด 3.5 มม. ซึ่งมีความถี่ในการทำงานสูงถึง 33 GHz และเป็นความถี่วิทยุแรกสุดที่สามารถใช้ในย่านคลื่นมิลลิเมตรได้ ซึ่งเป็นหนึ่งในคอนเนคเตอร์แบบโคแอกเซียล
เมื่อเปรียบเทียบกับคอนเนคเตอร์ SMA (รวมถึง "Super SMA" ของ Southwest Microwave) คอนเนคเตอร์ขนาด 3.5 มม. ใช้ฉนวนอากาศ มีตัวนำภายนอกที่หนากว่าคอนเนคเตอร์ SMA และมีความแข็งแรงทางกลที่ดีกว่า ดังนั้น ไม่เพียงแต่ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าจะดีกว่าคอนเนคเตอร์ SMA เท่านั้น แต่ความทนทานทางกลและความสามารถในการทำซ้ำของประสิทธิภาพก็ยังสูงกว่าคอนเนคเตอร์ SMA ด้วย ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมการทดสอบมากกว่า
ขั้วต่อ 2.92 มม.
คอนเนคเตอร์ขนาด 2.92 มม. บางผู้ผลิตเรียกว่าคอนเนคเตอร์ 2.9 มม. หรือแบบ K และบางผู้ผลิตเรียกว่าคอนเนคเตอร์ SMK, KMC, WMP4 เป็นต้น เป็นคอนเนคเตอร์โคแอกเชียลความถี่วิทยุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของตัวนำภายนอก 2.92 มม. คุณลักษณะคือ ความต้านทาน 50 โอห์ม และกลไกการเชื่อมต่อเป็นเกลียว 1/4-36UNS-2 นิ้ว โครงสร้างคล้ายกับคอนเนคเตอร์ 3.5 มม. เพียงแต่มีขนาดเล็กกว่า
ในปี 1983 วิศวกรอาวุโสของ Wiltron ชื่อ William Old Field ได้พัฒนาคอนเนคเตอร์แบบ 2.92 มม./K-type รุ่นใหม่ โดยสรุปและเอาชนะข้อจำกัดของคอนเนคเตอร์คลื่นมิลลิเมตรที่เคยมีมาก่อนหน้านี้ (คอนเนคเตอร์แบบ K-type เป็นเครื่องหมายการค้า) คอนเนคเตอร์นี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำภายใน 1.27 มม. และสามารถเชื่อมต่อกับคอนเนคเตอร์ SMA และคอนเนคเตอร์ 3.5 มม. ได้
คอนเนคเตอร์ขนาด 2.92 มม. มีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมในช่วงความถี่ (0-46) GHz และเข้ากันได้ทางกลกับคอนเนคเตอร์ SMA และคอนเนคเตอร์ 3.5 มม. ด้วยเหตุนี้ จึงกลายเป็นหนึ่งในคอนเนคเตอร์ mmWave ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดอย่างรวดเร็ว
ขั้วต่อ 2.4 มม.
การพัฒนาคอนเนคเตอร์ขนาด 2.4 มม. นั้นเป็นความร่วมมือระหว่าง HP (บริษัทแม่ของ Keysight Technologies), Amphenol และ M/A-COM อาจมองได้ว่าเป็นคอนเนคเตอร์ขนาด 3.5 มม. ที่เล็กกว่า ดังนั้นจึงมีความถี่สูงสุดที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก คอนเนคเตอร์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบ 50GHz และสามารถใช้งานได้ถึง 60GHz เพื่อแก้ปัญหาที่คอนเนคเตอร์ SMA และ 2.92 มม. เสียหายง่าย คอนเนคเตอร์ 2.4 มม. จึงได้รับการออกแบบมาเพื่อขจัดข้อเสียเหล่านี้โดยการเพิ่มความหนาของผนังด้านนอกของคอนเนคเตอร์และเสริมความแข็งแรงให้กับขาตัวเมีย การออกแบบที่ล้ำสมัยนี้ทำให้คอนเนคเตอร์ 2.4 มม. ทำงานได้ดีในแอปพลิเคชันความถี่สูง
การพัฒนาตัวเชื่อมต่อเสาอากาศได้พัฒนาจากแบบเกลียวธรรมดาไปสู่ตัวเชื่อมต่อประสิทธิภาพสูงหลายประเภท ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ตัวเชื่อมต่อจึงยังคงมุ่งเน้นไปที่คุณลักษณะต่างๆ เช่น ขนาดที่เล็ลง ความถี่สูงขึ้น และแบนด์วิดท์ที่กว้างขึ้น เพื่อตอบสนองความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไปของการสื่อสารไร้สาย ตัวเชื่อมต่อแต่ละชนิดมีคุณลักษณะและข้อดีเฉพาะตัวในสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน ดังนั้นการเลือกตัวเชื่อมต่อเสาอากาศที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันคุณภาพและความเสถียรของการส่งสัญญาณ
วันที่โพสต์: 26 ธันวาคม 2023
