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Antenas por tipo de conector
Conectores de antena: aplicaciones y características
Un conector de antena es un conector de radiofrecuencia que se encuentra en la terminación de una antena. Su conexión a la antena proporciona un conducto para la transmisión de señales de radiofrecuencia con pérdida de señal, discontinuidad y desajustes de impedancia mantenidos al mínimo estricto. Un conector de antena debe mantener las condiciones eléctricas para que la corriente transmitida viaje en condiciones blindadas a un cable de antena, placa de circuito o radio conectados.
La conexión proporcionada por el conector en la base de una antena no solo proporciona una conexión eléctrica, sino también mecánica. En muchas antenas, el conector es el único punto en el que la antena está asegurada al dispositivo o conjunto de radiofrecuencia y debe ser capaz de soportar tensiones mecánicas. También pueden someterse a ciclos de acoplamiento frecuentes con un conector coaxial complementario en cables, amplificadores de potencia, adaptadores o PCB. Existe una amplia gama de conectores de antena, que varían según el perfil físico y eléctrico. Ciertos tipos de conectores son adecuados para antenas y aplicaciones particulares, y los tipos clave de conectores de antena que se analizan en este artículo están estrechamente asociados con aplicaciones específicas.
¿Por qué son importantes los conectores de antena?
Aunque los conectores deben ser componentes pasivos en un conjunto de antena, los conectores de antena siguen siendo fundamentales para mantener la cadena de conexión dentro de un circuito de radiofrecuencia funcional. La calidad y la integridad de la conexión mantenida por un conector de antena a menudo respaldarán el funcionamiento de un dispositivo inalámbrico. Las antenas mal seleccionadas, aplicadas y conectadas perjudicarán el rendimiento de un sistema de radiofrecuencia y significarán que la antena no parecerá funcionar según lo especificado con pérdida de conectividad y datos.
Las propiedades mecánicas y estructurales de los conectores de antena también son importantes. Dependiendo de cómo esté montada la antena, un conector puede ser parte de una disposición con bisagras, giratoria o empotrada dentro de la antena. El tamaño y el calibre de un conector de antena determinan cómo se integrará o instalará la antena en un dispositivo, lo cual es importante si el espacio es una preocupación. Una falla mecánica o la imposibilidad de montar correctamente la antena también hará que toda la unidad no funcione.
Clases clave de conectores de antena:
[A] Antenas con conector SMA
Descripción
Se trata de un conector roscado de semiprecisión en miniatura que se utiliza ampliamente como terminación fiable para antenas de frecuencia variable. Se fabricó con un alto grado de precisión. Las iniciales SMA significan Sub-Miniature type A, una designación adquirida a finales de la década de 1960 después de su desarrollo como un novedoso conector en miniatura con especificaciones militares.
Las antenas pueden terminarse con un conector SMA macho o hembra que se acopla mediante el atornillado macho a la contraparte hembra y se aprieta mediante una tuerca hexagonal. Esto proporciona una conexión estacionaria y duradera entre una antena SMA y el cable al que está conectada.
Especificaciones físicas del conector de antena SMA
La norma militar MIL-STD-348 especifica las características físicas del conector SMA que se mantienen en las versiones genéricas contemporáneas. Este conector roscado tiene un barril de 1/4 de pulgada de diámetro con 36 roscas por pulgada. Los conectores SMA tienen dos componentes complementarios:
- Un conector macho que tiene una tuerca hexagonal de 5/16 de pulgada para apretar sus roscas internalizadas y un pin de conector dentro de su interfaz de acoplamiento.
- Un conector hembra que tiene roscas externalizadas y una interfaz de acoplamiento que contiene un receptáculo.
El cuerpo y la unidad de acoplamiento del conector SMA suelen estar hechos de acero inoxidable o latón, con los contactos internos hechos de latón o cobre rodeados por un aislante de PTFE (teflón). Algunos conectores SMA llevan un empaque de hule / silicona para una mayor impermeabilización. Cuando se conecta correctamente, el conector SMA tiene una capacidad nominal para 500 ciclos de acoplamiento.
Especificaciones eléctricas del conector SMA
- Rango de frecuencia: El conector de antena SMA admite un rendimiento de banda ancha fiable con baja reflexión, desde CC hasta hasta 18 GHz, dependiendo de la fabricación específica del conector.
- Impedancia: 50 ohmios.
- Tensión nominal: Los conectores SMA pueden tolerar una tensión máxima de hasta 500 voltios, dependiendo de la antena o el cable al que estén conectados.
- Relación de onda estacionaria de voltaje: VSWR es 1.15 + 0.1f (dependiendo de la frecuencia a la que se utilice el conector).
- Fuga de radiofrecuencia: -90dB por minuto a frecuencias entre 2 y 3 GHz.
Aplicaciones clave
En las últimas décadas, el conector SMA ha sido favorecido como conector de elección en sistemas y dispositivos inalámbricos. Se combina bien con el cable de antena coaxial semirrígido y flexible y hay conectores de montaje en PCB para conectar antenas SMA a placas de circuitos. Su pequeño tamaño, robustez y rendimiento constante en frecuencias UHF / microondas significan que es ampliamente utilizado en redes celulares y suele ser el conector provisto con las antenas celulares. Es capaz de tolerar las condiciones de impermeabilización al aire libre y, cuando se aprieta correctamente con una llave de conector SMA, la conexión que forma es resistente a la intemperie. También se usa ampliamente en antenas y dispositivos GPS. La rápida expansión de las redes inalámbricas de consumo, en particular, WiFi, ha llevado al uso de conectores SMA en algunas antenas WiFi también.
[B] Antenas con conector RP-SMA
Descripción
El conector RP-SMA que se encuentra en la base de muchas antenas es simplemente una variante del conector SMA estándar. El conector RP-SMA tiene un aspecto idéntico a un conector SMA y tiene un rendimiento mecánico y eléctrico similar al de su homólogo estándar. La diferencia clave es la inversión de las interfaces de acoplamiento internas de género del conector, lo que significa que se da la designación de polaridad invertida (RP). Los conectores RP-SMA se diseñaron en la década de 1990 al mismo tiempo que el auge de los dispositivos inalámbricos de consumo. A la Comisión Federal de Comunicaciones de EE.UU. le preocupaba que la disponibilidad generalizada de antenas con conector SMA hiciera posible que las antenas de alta ganancia se conectaran ilegalmente a los dispositivos de los consumidores. La producción de un conector de género invertido, como se describe a continuación, significaba que, aunque el conector parecía un conector SMA, no podía formar una conexión eléctrica con los conectores SMA. Al hacer esto, los productos de consumo y de nivel profesional se separaron de manera efectiva. Sin embargo, el conector RP-SMA se ha vuelto tan omnipresente como el conector SMA.
Características físicas del conector de antena RP-SMA
Al igual que el conector SMA, el conector de antena RP-SMA es un conector roscado que se acopla mediante un acoplamiento por tornillo. Los conectores tienen una rosca de 36 roscas por pulgada y se aprietan mediante una tuerca hexagonal. Se fabrica con materiales y métodos de fabricación similares a los del conector SMA estándar y viene en una gama similar de orientaciones, incluidas las versiones de montaje en mamparo y PCB.
- Los conectores SMA de polaridad inversa macho tienen roscas internalizadas, una tuerca hexagonal y un socket interno en lugar del pin central que lleva un conector SMA macho. Es el género de la interfaz de acoplamiento interna lo que se cambia.
- Los conectores SMA de polaridad inversa hembra siguen siendo un barril con roscas externalizadas, pero llevan un pin central en lugar de un socket.
Es importante revisar cuidadosamente el conector que lleva una antena para determinar si es RP-SMA (macho: roscas internas con un receptáculo/socket) o SMA (macho: roscas internas con un pin central).
Eléctrico
Los conectores de antena RP-SMA son conectores de 50 ohmios que se utilizan normalmente en aplicaciones inalámbricas que funcionan a frecuencias de gigahercios y, al igual que el conector SMA, pueden admitir de forma fiable frecuencias de hasta 18 GHz. Su rendimiento eléctrico es el mismo que el del conector SMA como se ha comentado anteriormente.
Aplicaciones clave
La principal del conector RP-SMA en las antenas es evitar el uso de antenas de alta ganancia de grado profesional en equipos de consumo. Por lo general, se encuentran en las antenas WiFi y el hardware asociado, aunque se debe tener cuidado para asegurarse de que los conectores SMA no se utilicen simultáneamente (por ejemplo, si el GPS o la funcionalidad celular también están presentes en un dispositivo). Por lo tanto, los conectores RP-SMA están muy extendidos en los equipos y dispositivos de redes inalámbricas de consumo. Esto significa que donde se puede desconectar una antena, la antena RP-SMA de elección generalmente se puede instalar fácilmente como reemplazo.
[C] Conector tipo N
Descripción
El conector tipo N fue desarrollado por Paul Neill, un ingeniero eléctrico, en la década de 1940. Es eficaz como un tipo de conector más grande y resistente para transmisiones de radiofrecuencia de microondas en una variedad de condiciones externas. La versión contemporánea es más conocida como Tipo N y suele ser totalmente intercambiable con la forma original.
A lo largo de las décadas, este conector roscado ha demostrado longevidad tanto en diseño como en rendimiento para antenas y circuitos de radiofrecuencia que funcionan tanto a 50 como a 75 ohmios. Es útil ya que se adapta a una gama de diámetros de cable coaxial.
Especificaciones físicas del conector tipo N
MIL-STD-348 describe las especificaciones de este conector de antena. El conector de tipo N consta de una clavija o zócalo interno que sirve como conductor central que está rodeado por un espacio de aire, que separa los conductores central y externo. Por lo general, están hechos de latón con baño de oro o plata de los contactos internos. Algunas versiones llevan una junta de goma para impermeabilizar.
- El conector N-macho lleva un pin central y roscas internalizadas.
- El conector N-hembra tiene un receptáculo interno en el que se inserta el pin macho para una conexión eléctrica. Sus hilos están externalizados.
El cilindro del conector macho de tipo N permite el apriete manual, aunque algunos conectores llevan una tuerca hexagonal. El acoplamiento se realiza a través del acoplamiento roscado de los conectores 5/8-24 y está clasificado para hasta 500 ciclos de acoplamiento. La falta de coincidencia entre las variantes de 50 y 75 ohmios puede dañar el conector.
Especificaciones eléctricas del conector tipo N
- Rango de frecuencia: Los conectores tipo N tienen un rango de frecuencia de CC a 11 GHz.
- Impedancia: 50 ohmios o 75 ohmios (hay una ligera diferencia estructural entre las versiones de 50 ohmios y 75 ohmios).
- Voltaje nominal: El voltaje máximo del conector tipo N contemporáneo es de 1500 voltios.
- Relación de onda estacionaria de voltaje: VSWR es 1.3
- Fuga de radiofrecuencia: -90dB por minuto.
Aplicaciones clave
El conector Tipo N se utiliza en una variedad de antenas en entornos que van desde estaciones base y sistemas satelitales hasta entornos industriales y pruebas y mediciones. A menudo se utiliza para conexiones de antenas que requieren robustez, la capacidad de soportar vibraciones y la conexión y desconexión manual repetida. En los últimos tiempos, este conector se ha utilizado para redes inalámbricas, ya que ciertas versiones pueden admitir frecuencias de hasta 18 GHz.
[D] Conector MMCX
Descripción
El conector Micro-Miniature Coaxial son conectores a presión miniaturizados que también permiten una rotación de 360 grados alrededor de la conexión. Se desarrollaron a finales de la década de 1990 como una versión un 35% más pequeña del conector MCX (Micro Coaxial) de diseño suizo. Se fabrican de acuerdo con la especificación CECC 22220. Son notablemente robustos y están clasificados para 500 ciclos de acoplamiento, lo cual es excepcional para un conector de este tamaño. Como están diseñados para ser incrustados en PCB, la fuerza necesaria para acoplar este conector está cuidadosamente calibrada para evitar daños a la soldadura y a las conexiones circundantes.
Especificaciones físicas del conector MMCX
Los conectores MMCX suelen estar hechos de latón, con contactos internos chapados en oro o cobre. El pin central (macho) y el socket (hembra) del conector están rodeados por un dieléctrico de PTFE.
Especificaciones eléctricas del conector MMCX
- Rango de frecuencia: Las frecuencias admitidas por esta clase de conector van desde CC hasta 6 GHz, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren un rendimiento de banda ancha confiable.
- Impedancia: 50 ohmios.
- Voltaje nominal: 170 voltios.
- Relación de onda estacionaria de voltaje: VSWR es 1.25
- Fuga de radiofrecuencia: -60dB por minuto.
Aplicaciones clave
El tamaño de MMCX y la facilidad de acoplamiento proporcionan una ventaja para introducir la conectividad inalámbrica en una variedad de dispositivos. Los conectores MMCX se utilizan en WiFi, PCS, GPS y otras formas de comunicación inalámbrica. Son especialmente beneficiosos en aplicaciones en las que se restringen las concesiones de espacio y peso. Dado que pueden caber en placas de circuitos densamente pobladas y ofrecer un rendimiento robusto, a menudo se utilizan con antenas internas.
[E] Antenas con conector TNC
Descripción
El conector Neill Concelman roscado es una variante roscada del conector Neill Concelman (BNC) de bayoneta desarrollado en la década de 1950. Su acoplamiento de tornillo seguro significa que supera al conector BNC en el soporte de frecuencias de microondas.
Características físicas del conector TNC
La estructura del conector TNC se fabrica de acuerdo con las especificaciones MIL-C-39012 y tiene un diámetro de poco más de media pulgada. Por lo general, está hecho de latón con un receptáculo de cobre berilo en el conector hembra y un pin central de latón en el macho. El aislante está hecho de PTFE. Los conectores macho y hembra llevan 7/16-28 roscas, externalizadas en la hembra e interiorizadas en el macho. Cuando se acoplan correctamente y se aprietan mediante una tuerca hexagonal si está presente, forman una conexión robusta que puede soportar golpes y vibraciones. Un empaque de hule / silicona también proporciona una impermeabilización adicional en algunas versiones. Está clasificado para 500 ciclos de acoplamiento.
Perfil eléctrico del conector TNC
- Rango de frecuencia: El conector TNC admite transmisiones de radiofrecuencia de hasta 11 GHz.
- Impedancia: Los conectores TNC vienen en diseños de 50 o 75 ohmios. La mayoría de las antenas TNC disponibles en el mercado están equipadas con el conector de 50 ohmios.
- Voltaje nominal: 500 voltios.
- Relación de onda estacionaria de voltaje: VSWR es 1.35
- Fuga de radiofrecuencia: -55 a -60 dB por minuto dependiendo de la impedancia.
Aplicaciones clave de los conectores TNC
Este conector de tamaño mediano proporciona el acoplamiento seguro necesario para una amplia gama de soluciones de redes inalámbricas e instrumentación. El conector se puede utilizar para terminar una amplia gama de tipos de cables coaxiales.
[F] Antenas con conector RP-TNC
Descripción
El TNC de polaridad inversa es funcionalmente idéntico al conector TNC, pero tiene una inversión de género de los conductores centrales internos. Esto significa que, aunque un conector RP TNC parezca un conector TNC, no puede formar una conexión eléctrica con él. Los conectores de antena TNC y RP TNC deben examinarse cuidadosamente para asegurarse de que estén emparejados correctamente.
Características físicas
Al igual que el conector TNC, el conector a TNC es un conector roscado de latón 7/16-28 que tiene un elemento conductor central rodeado por un aislante de PTFE. El conector RP-TNC macho tiene roscas internalizadas, pero en lugar del pin estándar hay un receptáculo. El conector hembra roscado externamente lleva el pin central. Esto significa que el género del conductor interno se invierte. El conector se acopla mediante un acoplamiento de tornillo y está clasificado para 500 ciclos de acoplamiento.
Especificaciones eléctricas
Los conectores RP-TNC tienen un rendimiento eléctrico comparable al de su homólogo estándar mencionado anteriormente. Están disponibles con impedancia de 50 ohmios.
Aplicaciones clave de los conectores RP-TNC
El conector TNC de polaridad inversa se desarrolló a finales de la década de 1990 para su uso en productos inalámbricos de consumo. El uso de la versión de polaridad inversa del conector TNC fue para frenar la oportunidad de la conexión amateur de antenas y equipos TNC de calidad profesional a productos de consumo. Los conectores TNC tienen una amplia gama de aplicaciones, incluidas estaciones base, redes celulares, WiFi, pruebas y medición, y radar.
[G] Conector U.FL
Descripción
El conector U.FL es un conector de radiofrecuencia en miniatura común que se usa generalmente dentro de dispositivos para antenas internas y tarjetas PCI. Su pequeña área de montaje (7,7 mm²) y su bajo perfil le permiten proporcionar conectividad en los espacios más reducidos. Conecta con una sensación de clic táctil. Fue desarrollado por la empresa japonesa Hirose y destaca por su capacidad para soportar frecuencias de microondas de hasta 6 GHz a pesar de su tamaño.
Especificaciones físicas del conector U.FL
El conector U.FL consta de una carcasa de bronce fosforado, un aislante de polímero de cristal líquido y un conductor central de latón o bronce. El conector macho, que a menudo es un conector montado en PCB, lleva el pin central y el conector hembra que presiona tiene un receptáculo central. Los conectores U.FL no están diseñados para conexiones y desconexiones frecuentes y están clasificados para solo 30 ciclos de acoplamiento.
Especificaciones eléctricas del conector U.FL
- Rango de frecuencia: Entre DC y 6 GHz dependiendo del calibre del cable coaxial al que esté conectado.
- Impedancia: La impedancia del conector U.FL es de 50 ohmios.
- Voltaje nominal: 200 voltios.
- Relación de onda estacionaria de voltaje: VSWR es 1.35
Aplicaciones clave de los conectores U.FL
Como se mencionó anteriormente, el conector U.FL se usa principalmente en PCB para permitir la conectividad inalámbrica para una variedad de dispositivos. El conector U.FL hembra se ensambla con mayor frecuencia conectado a un cable coaxial y se puede usar como un adaptador de cable de antena para conectar antenas con un conector más grande (antenas SMA externas o antenas RP SMA) a un dispositivo.
[H] Conector FME
Descripción
FME significa 'For Mobile Equipment' y denota un tipo de conector de radiofrecuencia roscado en miniatura que se utiliza para aplicaciones que implican movilidad. Está diseñado para conectarse a coaxiales flexibles de diámetro pequeño que pueden requerir un enrutamiento complejo.
Características físicas
El conector FME roscado tiene un cuerpo de latón que puede ser chapado en oro o niquelado, con un contacto central de latón chapado en oro y dieléctrico de teflón. Su longitud es de poco menos de una pulgada (33,91 mm) y el diámetro es de 0,354 pulgadas (8,99 mm). Está clasificado para 300 ciclos de acoplamiento de acoplamiento de tornillo.
Especificaciones eléctricas
- Rango de frecuencia: Los conectores FME ofrecen un rendimiento excelente entre CC y 3 GHz
- Impedancia: El conector FME es un conector de impedancia de 50 ohmios.
- Voltaje nominal: 500 voltios.
- Relación de onda estacionaria de voltaje: El VSWR de un conector FME recto es 1.3.
Aplicaciones clave de los conectores FME
Este conector tiene un uso casi exclusivo en aplicaciones de datos móviles y móviles. Las antenas FME se utilizan para las comunicaciones de banda ancha móvil y también se instalan en los vehículos. También se puede encontrar en redes GPS y WLAN. Las antenas FME normalmente terminan con un conector FME. La conexión roscada soporta fácilmente la fuerza y las vibraciones de un vehículo en movimiento.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se conectan los conectores de antena a las antenas?
Es necesario establecer una conexión robusta entre los elementos de la antena y el cableado dentro de la carcasa de la antena y el conector de radiofrecuencia. Esto se completa como parte del proceso de fabricación soldando o engarzando el conector a los elementos radiantes. El pin central del conector de la antena se conectará de forma segura al conductor central de la antena haciendo una conexión de engarce o soldando el pin. A menudo se prefiere la soldadura para la fijación del conector, ya que es menos probable que la resistencia del accesorio se debilite con el tiempo y el uso. La técnica y la diligencia tanto en el engarzado como en la soldadura evitarán la aplicación inadecuada del conector de la antena con resultados no conformes, desajuste de impedancia y otros problemas eléctricos en la antena ensamblada.
En conclusión
Estos conectores de antena comunes son fundamentales para el rendimiento de los equipos de redes inalámbricas de alta calidad. Hacer la selección correcta del conector asegurará el correcto funcionamiento no solo de la antena sino también de todo el sistema de radiofrecuencia al que está conectada.
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