ขั้วต่อเสาอากาศเป็นขั้วต่ออิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์ความถี่วิทยุและสายเคเบิล หน้าที่หลักคือการส่งสัญญาณความถี่สูง
ขั้วต่อมีคุณสมบัติการจับคู่ค่าอิมพีแดนซ์ที่ยอดเยี่ยม ซึ่งรับประกันว่าการสะท้อนและการสูญเสียสัญญาณจะลดลงน้อยที่สุดในระหว่างการส่งสัญญาณระหว่างขั้วต่อและสายเคเบิล โดยทั่วไปแล้ว ขั้วต่อจะมีคุณสมบัติในการป้องกันที่ดี เพื่อป้องกันไม่ให้สัญญาณรบกวนจากแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกส่งผลกระทบต่อคุณภาพสัญญาณ
ประเภทขั้วต่อเสาอากาศทั่วไปได้แก่ SMA, BNC, N-type, TNC เป็นต้น ซึ่งเหมาะสำหรับความต้องการการใช้งานที่แตกต่างกัน
บทความนี้จะแนะนำให้คุณรู้จักตัวเชื่อมต่อที่ใช้กันทั่วไปหลายตัว:
ความถี่การใช้งานขั้วต่อ
ขั้วต่อ SMA
ขั้วต่อ RF แบบโคแอกเซียลชนิด SMA คือขั้วต่อ RF/ไมโครเวฟที่ออกแบบโดย Bendix และ Omni-Spectra ในช่วงปลายทศวรรษปี 1950 ขั้วต่อนี้เป็นหนึ่งในขั้วต่อที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดในเวลานั้น
เดิมที ขั้วต่อ SMA ใช้กับสายโคแอกเซียลแบบกึ่งแข็งขนาด 0.141 นิ้ว โดยส่วนใหญ่ใช้ในแอปพลิเคชั่นไมโครเวฟในอุตสาหกรรมการทหาร โดยมีสารเติมไดอิเล็กตริกเทฟลอน
เนื่องจากขั้วต่อ SMA มีขนาดเล็กและสามารถทำงานที่ความถี่สูงกว่าได้ (ช่วงความถี่คือ DC ถึง 18GHz เมื่อเชื่อมต่อกับสายเคเบิลกึ่งแข็ง และ DC ถึง 12.4GHz เมื่อเชื่อมต่อกับสายเคเบิลแบบยืดหยุ่น) จึงได้รับความนิยมอย่างรวดเร็ว ปัจจุบัน บริษัทบางแห่งสามารถผลิตขั้วต่อ SMA ที่ความถี่ประมาณ DC~27GHz ได้ แม้แต่การพัฒนาขั้วต่อคลื่นมิลลิเมตร (เช่น 3.5 มม., 2.92 มม.) ก็ยังพิจารณาความเข้ากันได้ทางกลไกกับขั้วต่อ SMA
ขั้วต่อ SMA
ขั้วต่อ BNC
ชื่อเต็มของขั้วต่อ BNC คือ Bayonet Nut Connector (ขั้วต่อแบบ snap-fit ชื่อนี้บรรยายรูปร่างของขั้วต่อนี้ได้อย่างชัดเจน) โดยได้ชื่อมาจากกลไกการล็อคการติดตั้งแบบดาบปลายปืนและผู้ประดิษฐ์คือ Paul Neill และ Carl Concelman
เป็นขั้วต่อ RF ทั่วไปที่ช่วยลดการสูญเสีย/การสะท้อนคลื่น ขั้วต่อ BNC มักใช้ในแอพพลิเคชั่นความถี่ต่ำถึงกลาง และใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบสื่อสารไร้สาย โทรทัศน์ อุปกรณ์ทดสอบ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ RF
ขั้วต่อ BNC ยังใช้ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ยุคแรกๆ ขั้วต่อ BNC รองรับความถี่สัญญาณตั้งแต่ 0 ถึง 4GHz แต่สามารถทำงานได้ถึง 12GHz หากใช้เวอร์ชันคุณภาพสูงพิเศษที่ออกแบบมาสำหรับความถี่นี้ มีค่าอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะสองประเภท ได้แก่ 50 โอห์มและ 75 โอห์ม ขั้วต่อ BNC 50 โอห์มเป็นที่นิยมมากกว่า
ขั้วต่อชนิด N
ขั้วต่อเสาอากาศแบบ N ได้รับการประดิษฐ์ขึ้นโดย Paul Neal ที่ Bell Labs ในช่วงทศวรรษปี 1940 ขั้วต่อแบบ N เดิมออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการของกองทหารและการบินในการเชื่อมต่อระบบเรดาร์และอุปกรณ์ความถี่วิทยุอื่นๆ ขั้วต่อแบบ N ได้รับการออกแบบด้วยการเชื่อมต่อแบบเกลียว ช่วยให้จับคู่ความต้านทานและประสิทธิภาพการป้องกันได้ดี และเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีกำลังไฟสูงและความถี่ต่ำ
ช่วงความถี่ของขั้วต่อประเภท N มักขึ้นอยู่กับการออกแบบและมาตรฐานการผลิตโดยเฉพาะ โดยทั่วไป ขั้วต่อประเภท N สามารถครอบคลุมช่วงความถี่ตั้งแต่ 0 Hz (DC) ถึง 11 GHz และ 18 GHz อย่างไรก็ตาม ขั้วต่อประเภท N คุณภาพสูงสามารถรองรับช่วงความถี่ที่สูงกว่าได้ โดยสามารถไปถึง 18 GHz ในการใช้งานจริง ขั้วต่อประเภท N มักใช้ในแอปพลิเคชันความถี่ต่ำถึงปานกลาง เช่น การสื่อสารไร้สาย การออกอากาศ การสื่อสารผ่านดาวเทียม และระบบเรดาร์
ขั้วต่อชนิด N
ขั้วต่อ TNC
ขั้วต่อ TNC (Threaded Neill-Concelman) ได้รับการคิดค้นร่วมกันโดย Paul Neill และ Carl Concelman ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ซึ่งเป็นขั้วต่อ BNC รุ่นปรับปรุงใหม่และใช้การเชื่อมต่อแบบเกลียว
ความต้านทานลักษณะเฉพาะคือ 50 โอห์มและช่วงความถี่การทำงานที่เหมาะสมคือ 0-11GHz ในย่านความถี่ไมโครเวฟ ขั้วต่อ TNC ทำงานได้ดีกว่าขั้วต่อ BNC มีคุณสมบัติทนต่อแรงกระแทกได้ดี เชื่อถือได้สูง มีคุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม ฯลฯ และใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์วิทยุและเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์เพื่อเชื่อมต่อสายโคแอกเซียล RF
ขั้วต่อขนาด 3.5 มม.
ขั้วต่อขนาด 3.5 มม. เป็นขั้วต่อแบบโคแอกเซียลความถี่วิทยุ เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของตัวนำด้านนอกคือ 3.5 มม. อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะคือ 50Ω และกลไกการเชื่อมต่อคือเกลียวขนาด 1/4-36UNS-2 นิ้ว
ในช่วงกลางทศวรรษ 1970 บริษัท Hewlett-Packard และ Amphenol ของอเมริกา (ซึ่งส่วนใหญ่พัฒนาโดยบริษัท HP และการผลิตในช่วงแรกดำเนินการโดยบริษัท Amphenol) เปิดตัวขั้วต่อขนาด 3.5 มม. ซึ่งมีความถี่ในการทำงานสูงถึง 33GHz และเป็นความถี่วิทยุรุ่นแรกสุดที่สามารถใช้ในแถบคลื่นมิลลิเมตรได้ ขั้วต่อแบบโคแอกเซียลตัวหนึ่ง
เมื่อเปรียบเทียบกับขั้วต่อ SMA (รวมถึง "Super SMA" ของ Southwest Microwave) ขั้วต่อขนาด 3.5 มม. ใช้ฉนวนอากาศ มีตัวนำด้านนอกหนากว่าขั้วต่อ SMA และมีความแข็งแรงเชิงกลที่ดีกว่า ดังนั้น ไม่เพียงแต่ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าจะดีกว่าขั้วต่อ SMA เท่านั้น แต่ความทนทานเชิงกลและความสามารถในการทำซ้ำประสิทธิภาพยังสูงกว่าขั้วต่อ SMA อีกด้วย ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมการทดสอบมากกว่า
ขั้วต่อขนาด 2.92 มม.
ขั้วต่อขนาด 2.92 มม. ผู้ผลิตบางรายเรียกว่าขั้วต่อขนาด 2.9 มม. หรือชนิด K และผู้ผลิตบางรายเรียกว่าขั้วต่อ SMK, KMC, WMP4 เป็นต้น เป็นขั้วต่อแบบโคแอกเซียลความถี่วิทยุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในตัวนำด้านนอก 2.92 มม. ลักษณะเฉพาะ อิมพีแดนซ์คือ 50Ω และกลไกการเชื่อมต่อเป็นเกลียวขนาด 1/4-36UNS-2 นิ้ว โครงสร้างคล้ายกับขั้วต่อขนาด 3.5 มม. เพียงแต่มีขนาดเล็กกว่า
ในปี 1983 วิศวกรอาวุโสของ Wiltron William.Old.Field ได้พัฒนาขั้วต่อชนิด K-type แบบใหม่ขนาด 2.92 มม. โดยอาศัยการสรุปและเอาชนะขั้วต่อคลื่นมิลลิเมตรที่นำมาใช้ก่อนหน้านี้ (ขั้วต่อชนิด K-type เป็นเครื่องหมายการค้า) เส้นผ่านศูนย์กลางตัวนำภายในของขั้วต่อนี้คือ 1.27 มม. และสามารถจับคู่กับขั้วต่อ SMA และขั้วต่อขนาด 3.5 มม. ได้
ขั้วต่อขนาด 2.92 มม. มีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมในช่วงความถี่ (0-46) GHz และเข้ากันได้เชิงกลกับขั้วต่อ SMA และขั้วต่อขนาด 3.5 มม. ด้วยเหตุนี้ จึงกลายเป็นขั้วต่อ mmWave ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดอย่างรวดเร็ว
ขั้วต่อขนาด 2.4 มม.
การพัฒนาขั้วต่อขนาด 2.4 มม. ดำเนินการร่วมกันโดย HP (บริษัทต้นทางของ Keysight Technologies), Amphenol และ M/A-COM ขั้วต่อดังกล่าวอาจถือได้ว่าเป็นขั้วต่อขนาด 3.5 มม. ที่มีขนาดเล็กลง ดังนั้นจึงมีความถี่สูงสุดที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ขั้วต่อนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบ 50GHz และสามารถทำงานได้จริงถึง 60GHz เพื่อแก้ปัญหาที่ขั้วต่อ SMA และ 2.92 มม. มักเสียหาย ขั้วต่อขนาด 2.4 มม. จึงได้รับการออกแบบมาเพื่อขจัดข้อบกพร่องเหล่านี้โดยเพิ่มความหนาของผนังด้านนอกของขั้วต่อและเสริมความแข็งแรงให้กับพินตัวเมีย การออกแบบที่สร้างสรรค์นี้ช่วยให้ขั้วต่อขนาด 2.4 มม. ทำงานได้ดีในแอปพลิเคชันความถี่สูง
การพัฒนาของขั้วต่อเสาอากาศได้พัฒนาจากการออกแบบเกลียวแบบเรียบง่ายไปสู่ขั้วต่อประสิทธิภาพสูงหลายประเภท ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ขั้วต่อยังคงแสวงหาคุณลักษณะของขนาดที่เล็กลง ความถี่ที่สูงขึ้น และแบนด์วิดท์ที่ใหญ่ขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไปของการสื่อสารไร้สาย ขั้วต่อแต่ละอันมีลักษณะและข้อดีเฉพาะของตัวเองในสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน ดังนั้นการเลือกขั้วต่อเสาอากาศที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญมากในการรับประกันคุณภาพและความเสถียรของการส่งสัญญาณ
เวลาโพสต์: 26-12-2023
