了解兼容和“看似兼容”同轴连接器的差异以避免代价高昂的错误
作者：Art Pini
测量仪器使用 3.5 mm连接器，而您的同轴电缆使用 2.92 mm 连接器：它们看似兼容。这会对测量产生什么影响？您能用 SMA 连接器连接到仪器吗？或者它会破坏输入连接器吗？欢迎学习关于连接器配接领域的新奇知识，一个错误就可能损坏昂贵仪器上的输入连接器，维修费用高昂。如何避免犯错？
要实现连接器兼容性，通常需要在连接器系列设计中深思熟虑。这往往是一个胡乱连接的过程。新的连接器照搬以前和现有的成功设计，目的是为了增加连接器的带宽和提高其电气性能。即使可以兼容，也要谨防不必要的损坏。注意一些简单的程序，可助您节省昂贵的维修费用。
连接器质量等级
同轴连接器通常按照特定质量等级或类别的要求进行设计和制造。连接器分为三个等级：计量级、仪器级和生产级。
计量级连接器按照最高精度和质量标准制造。该等级的连接器用于测量校准标准，需要达到最高准确度和精度，并能追溯至国家标准。在此连接器等级中，配接接口受到严格控制，净空、平整度和引脚深度需保持最高容差。这类连接器的成本最高。
中程连接器质量等级为仪器级。该等级的连接器专用于仪器中，性能良好、可重复，能以良好的信号完整性进行精确测量，通常应用于实验室用测试和计量设备中。仪器级连接器通常使用寿命最长、指定配接操作次数最多。
最低质量级别的连接器是生产级或商用级连接器。此类连接器常用于生产制造，主要用于通用现场应用，此类应用的要求是组装简单、成本低。机械容差比其他质量等级要宽松得多。此类连接器的配接操作次数通常比较有限，而且成本通常最低。
互换式连接器类型
表 1 列出了仪器中常见的 50 Ω 同轴连接器。备注列标注了各类型的兼容性。
表 1：仪器常用同轴连接器的特点和兼容性。（表来源：Art Pini）
有两种广泛的兼容性领域。其一是机械兼容性：连接器能否配接在一起？其二是电气兼容性：连接器的带宽和阻抗是否匹配以保证信号完整性？
IEEE Std 287 规定的连接器是计量级或仪器级连接器。MlL-STD-348 规定的 SMA 连接器为生产级连接器，但有些制造商能够提供具有更严格机械容差和更宽带宽的“精密”连接器。
此表强调不同质量等级的连接器配接时务必小心。
2.4 mm 和 1.85 mm 连接器均为仪器级，因此可以配接。注意，这样配接后带宽下降到较小带宽，2.4 mm 连接器为：50 GHz。
配接 3.5 mm 和 2.92 mm 连接器也是如此，带宽会降低至 33 GHz。
跨质量等级的连接器配接
SMA 连接器是生产级连接器，机械容差不如仪器级连接器严格。常见的问题在于 SMA 插头上中心引脚的直径或长度可能不同于 3.5 mm 或 2.92 mm 规格；这样可能会损坏插座。配接不正确的元件会影响接口的电气完整性，导致配接不良和反射。其他问题包括同心度不符合规格和表面处理不良。
同心度是指引脚对中连接器基体的中心。超出容差、偏离中心的引脚会使插座触头弯曲，以后无法再配接。
配接元件的表面处理应光滑，没有凹痕、高点、毛刺或污垢。表面缺陷会导致电子元件匹配和信号反射不良。
简单的防损规则
遵循这些简单的规则，即可避免代价高昂的错误：
1.使用连接器保护器来保护仪器连接器。连接器保护器是同轴插头-插孔适配器，用在仪器连接器和外部之间。如果连接器保护器损坏，可以轻松更换，成本相对较低。
对于 3.5 mm 连接器，选用的同轴适配器可以是 Carlisle Interconnect Technologies 的 TMA-5MS-5FS-00 3.5 mm（公头）至 3.5 mm（母头）同轴适配器等（图 1）。
图 1：TMA-5MS-5FS-00 是 3.5 mm 同轴适配器，可用作连接器保护器，以保护仪器连接器。（图片来源：Carlisle Interconnect Technologies）
对于 2.92 mm 连接器，选用的同轴适配器可以是 P1dB Inc. 的 P1AD-29MF 2.9 mm 插头至 2.92 mm 插孔同轴适配器等（图 2）。
图 2：P1AD-29MF 适配器可用作 2.92 mm 同轴连接器的连接器保护器。（图片来源：P1dB Inc.）
2.检查 SMA 连接器是否有污垢、中心引脚平直度和同心引脚对齐。
3.用酒精和无绒棉签仔细清洁两个连接器。
4.对齐中心引脚和插座，然后轻轻配接，直至牢固就位。
5.用手转动连接器螺母以接合配接的连接器，注意不要相对旋转连接器基体。用手拧紧螺母。
6.使用诸如 Copper Mountain Technologies 的 CMT TW-S（图 3）等扭力扳手确保正确的扭矩规格。如果连接器的扭矩规格不同，应使用较小的规格。确保连接器基体在拧紧时不会旋转。
图 3：可以使用 CMT TW-S 等扭力扳手来确保正确连接。如果连接器的扭矩规格不同，则使用较小的规格。（图片来源：Copper Mountain Technologies）
总结
同轴连接器虽然看似兼容，但并非总是如此，因为等级不同，尺寸也稍有区别。通过遵循上述简单规则，可以保护仪器连接器并保证良好的测量质量。
