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Antennes par type de connecteur
Connecteurs d'antenne: applications et caractéristiques
Un connecteur d'antenne est un connecteur de radiofréquence situé à l'extrémité d'une antenne. Sa fixation à l'antenne fournit un conduit pour la transmission de signaux de radiofréquence avec une perte de signal, une discontinuité et des désadaptations d'impédance réduites au strict minimum. Un connecteur d'antenne doit maintenir les conditions électriques pour que le courant transmis se déplace dans des conditions blindées vers un câble d'antenne, une carte de circuit imprimé ou une radio connectés.
La connexion assurée par le connecteur à la base d'une antenne fournit non seulement une connexion électrique, mais aussi une connexion mécanique. Dans de nombreuses antennes, le connecteur est le point unique auquel l'antenne est fixée au dispositif ou à l'ensemble de radiofréquence et doit être capable de résister aux contraintes mécaniques. Ils peuvent également subir des cycles d'accouplement fréquents avec un connecteur coaxial complémentaire sur des câbles, des amplificateurs de puissance, des adaptateurs ou des circuits imprimés. Il existe une large gamme de connecteurs d'antenne, qui varient en fonction du profil physique et électrique. Certains types de connecteurs sont adaptés à des antennes et à des applications particulières, et les principaux types de connecteurs d'antenne abordés dans cet article sont étroitement associés à des applications spécifiques.
Pourquoi les connecteurs d'antenne sont-ils importants ?
Bien que les connecteurs doivent être des composants passifs dans un ensemble d'antenne, les connecteurs d'antenne restent essentiels pour maintenir la chaîne de connexion au sein d'un circuit de radiofréquence fonctionnel. La qualité et l'intégrité de la connexion maintenue par un connecteur d'antenne sous-tendent souvent le fonctionnement d'un appareil sans fil. Des antennes mal sélectionnées, mal appliquées et mal connectées nuiront aux performances d'un système de radiofréquence et signifieront que l'antenne ne semblera pas fonctionner comme spécifié avec une perte de connectivité et de données.
Les propriétés mécaniques et structurelles des connecteurs d'antenne sont également importantes. Selon la façon dont l'antenne est montée, un connecteur peut faire partie d'un arrangement articulé, rotatif ou encastré à l'intérieur de l'antenne. La taille et le calibre d'un connecteur d'antenne déterminent la façon dont l'antenne sera intégrée ou installée sur un appareil, ce qui est important si l'espace est un problème. Une défaillance mécanique ou l'incapacité de monter correctement l'antenne rendra également l'ensemble de l'appareil inutilisable.
Principales classes de connecteurs d'antenne:
[A] Antennes avec connecteur SMA
Description
Il s'agit d'un connecteur fileté miniature de semi-précision qui est largement utilisé comme terminaison fiable pour les antennes de fréquence variable. Il a été fabriqué avec un haut degré de précision. Les initiales SMA sont l'abréviation de Sub-Miniature type A, une désignation acquise à la fin des années 1960 après son développement en tant que nouveau connecteur miniature avec des spécifications militaires.
Les antennes peuvent être terminées par un connecteur SMA mâle ou femelle qui s'accouple en vissant le mâle sur l'homologue femelle et en le serrant à l'aide d'un écrou hexagonal. Cela permet une connexion fixe et durable entre une antenne SMA et le câble auquel elle est connectée.
Spécifications physiques du connecteur d'antenne SMA
La norme militaire MIL-STD-348 spécifie les caractéristiques physiques du connecteur SMA qui sont maintenues dans les versions génériques contemporaines. Ce connecteur fileté a un canon de 1/4 de pouce de diamètre avec 36 filets par pouce. Les connecteurs SMA ont deux composants complémentaires:
- Un connecteur mâle doté d'un écrou hexagonal de 5/16 de pouce pour serrer ses filetages internes et d'une goupille de connecteur dans son interface d'accouplement.
- Un connecteur femelle doté de filetages externalisés et d'une interface d'accouplement contenant un réceptacle.
Le corps et le système de couplage du connecteur SMA sont généralement en acier inoxydable ou en laiton, les contacts intérieurs étant en laiton ou en cuivre entourés d'un isolant en PTFE (téflon). Certains connecteurs SMA sont équipés d'un joint en caoutchouc de silicone pour une meilleure protection contre les intempéries. Lorsqu'il est correctement connecté, le connecteur SMA est conçu pour 500 cycles d'accouplement.
Spécifications électriques du connecteur SMA
- Gamme de fréquences: Le connecteur d'antenne SMA prend en charge des performances haut débit fiables avec une faible réflexion, du courant continu jusqu'à 18 GHz selon la fabrication spécifique du connecteur.
- Impédance: 50 Ohms.
- Tension nominale: Les connecteurs SMA peuvent tolérer une tension de crête allant jusqu'à 500 volts, en fonction de l'antenne ou du câble auquel ils sont attachés.
- Rapport d'ondes stationnaires de tension: Le ROS est de 1,15 + 0,1f (selon la fréquence à laquelle le connecteur est utilisé).
- Fuite de radiofréquence: -90dB par minute à des fréquences comprises entre 2 et 3 GHz.
Principales applications
Au cours des dernières décennies, le connecteur SMA a été privilégié comme connecteur de choix dans les systèmes et les appareils sans fil. Il s'associe bien avec un câble d'antenne coaxial semi-rigide et flexible et des prises montables sur circuit imprimé sont disponibles pour connecter les antennes SMA aux cartes de circuits imprimés. Sa petite taille, sa robustesse et ses performances constantes aux fréquences UHF / micro-ondes signifient qu'il est largement utilisé dans les réseaux cellulaires et qu'il est généralement le connecteur fourni avec les antennes cellulaires. Il est capable de tolérer des conditions d'étanchéité extérieures et, lorsqu'il est correctement serré avec une clé à connecteur SMA, la connexion qu'il forme est résistante aux intempéries. Il est également largement utilisé dans les antennes et les appareils GPS. L'expansion rapide des réseaux sans fil grand public, en particulier le WiFi, a conduit à l'utilisation de connecteurs SMA dans certaines antennes WiFi également.
[B] Antennes avec connecteur RP-SMA
Description
Le connecteur RP-SMA que l'on trouve à la base de nombreuses antennes est simplement une variante du connecteur SMA standard. Le connecteur RP-SMA a l'air identique à un connecteur SMA et a des performances mécaniques et électriques similaires à celles de son homologue standard. La principale différence est l'inversion des interfaces d'accouplement internes genrées du connecteur, ce qui signifie que la désignation de polarité inversée (RP) est donnée. Les connecteurs RP-SMA ont été conçus dans les années 1990 en même temps que l'essor des appareils sans fil grand public. La Federal Communications Commission des États-Unis craignait que la disponibilité généralisée des antennes à connecteur SMA ne permette de connecter illégalement des antennes à gain élevé à des appareils grand public. La production d'un connecteur de genre inversé, comme décrit ci-dessous, signifiait que même si le connecteur ressemblait à un connecteur SMA, il ne pouvait pas former de connexion électrique avec des connecteurs SMA. Ce faisant, les produits grand public et de qualité professionnelle ont été efficacement séparés. Cependant, le connecteur RP-SMA est devenu tout aussi omniprésent que le connecteur SMA.
Caractéristiques physiques du connecteur d'antenne RP-SMA
Comme le connecteur SMA, le connecteur d'antenne RP-SMA est un connecteur fileté qui s'accouple par accouplement par vis. Les connecteurs sont dotés d'un filetage de 36 filets par pouce et sont serrés à l'aide d'un écrou hexagonal. Il est fabriqué à l'aide de matériaux et de méthodes de fabrication similaires à ceux du connecteur SMA standard et est disponible dans une gamme similaire d'orientations, y compris des versions montables sur cloison et sur circuit imprimé.
- Les connecteurs SMA mâles à polarité inversée ont des filetages internalisés, un écrou hexagonal et une douille interne plutôt que la broche centrale qui est portée par un connecteur SMA mâle. C'est le genre de l'interface d'accouplement interne qui est commuté.
- Les connecteurs SMA femelles à polarité inversée sont toujours un baril avec des filetages externalisés, mais portent une broche centrale plutôt qu'une prise.
Il est important de vérifier soigneusement le connecteur qu'une antenne porte pour déterminer s'il s'agit de RP-SMA (mâle: filetages internes avec une prise/prise) ou SMA (mâle: filetages internes avec une broche centrale).
Électrique
Les connecteurs d'antenne RP-SMA sont des connecteurs de 50 ohms généralement utilisés dans les applications sans fil fonctionnant à des fréquences gigahertz et, comme le connecteur SMA, peuvent prendre en charge de manière fiable des fréquences allant jusqu'à 18 GHz. Ses performances électriques sont les mêmes que celles du connecteur SMA, comme indiqué ci-dessus.
Principales applications
Le connecteur RP-SMA sur les antennes a pour but principal d'empêcher l'utilisation d'antennes à gain élevé de qualité professionnelle sur les équipements grand public. Ils se trouvent généralement sur les antennes WiFi et le matériel associé, mais il faut toujours veiller à ce que les connecteurs SMA ne soient pas utilisés simultanément (par exemple, si la fonctionnalité GPS ou cellulaire est également présente dans un appareil). Par conséquent, les connecteurs RP-SMA sont répandus sur les équipements et les périphériques de réseau sans fil grand public. Cela signifie qu'une antenne peut être déconnectée et que l'antenne RP-SMA de votre choix peut généralement être facilement installée en remplacement.
[C] Connecteur de type N
Description
Le connecteur de type N a été développé par Paul Neill, un ingénieur électricien, dans les années 1940. Il est efficace en tant que type de connecteur plus grand et résistant pour les transmissions de radiofréquence micro-ondes dans une gamme de conditions externes. La version contemporaine est plus largement connue sous le nom de Type N et est généralement entièrement interchangeable avec la forme originale.
Au fil des décennies, ce connecteur fileté a fait preuve d'une longévité à la fois dans sa conception et ses performances pour les antennes et les circuits de radiofréquence fonctionnant à la fois à 50 et 75 Ohm. Il est utile car il s'adapte à une gamme de diamètres de câbles coaxiaux.
Spécifications physiques du connecteur de type N
La norme MIL-STD-348 décrit les spécifications de ce connecteur d'antenne. Le connecteur de type N se compose d'une broche ou d'une prise intérieure qui sert de conducteur central entouré d'un espace d'air, séparant les conducteurs centraux et extérieurs. Ils sont généralement en laiton avec placage d'or ou d'argent des contacts intérieurs. Certaines versions sont équipées d'un joint en caoutchouc pour l'étanchéité aux intempéries.
- Le connecteur N-mâle porte une broche centrale et des filetages internalisés.
- Le connecteur N-femelle dispose d'un réceptacle intérieur dans lequel la broche mâle est insérée pour une connexion électrique. Ses fils sont extériorisés.
Le canon du connecteur mâle de type N permet un serrage à la main, bien que certains connecteurs soient équipés d'un écrou hexagonal. L'accouplement se fait via l'accouplement fileté des connecteurs 5/8-24 et peut supporter jusqu'à 500 cycles d'accouplement. Une incompatibilité entre les variantes de 50 et 75 Ohms peut endommager le connecteur.
Spécifications électriques du connecteur de type N
- Gamme de fréquences: Les connecteurs de type N ont une gamme de fréquences allant du courant continu à 11 GHz.
- Impédance: 50 Ohms ou 75 Ohms (il y a une légère différence structurelle entre les versions 50 Ohms et 75 Ohms).
- Tension nominale: La tension de crête du connecteur contemporain de type N est de 1500 volts.
- Rapport d'ondes stationnaires de tension: le ROS est de 1,3
- Fuite de radiofréquence: -90dB par minute.
Principales applications
Le connecteur de type N est utilisé sur une gamme d'antennes dans des environnements allant des stations de base et des systèmes satellitaires aux environnements industriels, en passant par les tests et les mesures. Il est souvent utilisé pour les connexions d'antennes qui nécessitent une robustesse, la capacité de résister aux vibrations et des connexions et déconnexions manuelles répétées. Ces derniers temps, ce connecteur a été utilisé pour les réseaux sans fil, car certaines versions peuvent prendre en charge des fréquences allant jusqu'à 18 GHz.
[D] Connecteur MMCX
Description
Le connecteur micro-miniature CoaXial est constitué de connecteurs encliquetables miniaturisés qui permettent également une rotation à 360 degrés de la connexion. Ils ont été développés à la fin des années 1990 en tant que version 35 % plus petite du connecteur MCX (Micro Coaxial) de conception suisse. Ils sont fabriqués conformément à la spécification CECC 22220. Ils sont remarquablement robustes et conçus pour 500 cycles d'accouplement, ce qui est exceptionnel pour un connecteur de cette taille. Comme ils sont conçus pour être intégrés sur des circuits imprimés, la force nécessaire pour engager ce connecteur est soigneusement calibrée pour éviter d'endommager la soudure et les connexions environnantes.
Caractéristiques physiques du connecteur MMCX
Les connecteurs MMCX sont généralement en laiton, avec des contacts intérieurs plaqués or ou cuivre. La broche centrale (mâle) et la prise (femelle) du connecteur sont entourées d'un diélectrique en PTFE.
Spécifications électriques du connecteur MMCX
- Gamme de fréquences: les fréquences prises en charge par cette classe de connecteur vont du courant continu à 6 GHz, ce qui la rend adaptée aux applications nécessitant des performances haut débit fiables.
- Impédance: 50 Ohms.
- Tension nominale: 170 volts.
- Rapport d'ondes stationnaires de tension: le ROS est de 1,25
- Fuite de fréquence radio: -60dB par minute.
Principales applications
La taille du MMCX et la facilité d'accouplement offrent un avantage pour introduire une connectivité sans fil dans une gamme d'appareils. Les connecteurs MMCX sont utilisés dans le WiFi, les PCS, le GPS et d'autres formes de communication sans fil. Ils sont particulièrement avantageux dans les applications où les tolérances d'espace et de poids sont limitées. Comme ils peuvent s'adapter à des cartes de circuits imprimés densément peuplées et offrir des performances robustes, ils sont souvent utilisés avec des antennes internes.
[E] Antennes à connecteur TNC
Description
Le connecteur fileté Neill Concelman est une variante filetée du connecteur à baïonnette Neill Concelman (BNC) développé dans les années 1950. Son couplage à vis sécurisé signifie qu'il dépasse le connecteur BNC dans la prise en charge des fréquences micro-ondes.
Caractéristiques physiques du connecteur TNC
La structure du connecteur TNC est fabriquée conformément aux spécifications MIL-C-39012 et a un diamètre d'un peu plus d'un demi-pouce. Il est généralement fabriqué en laiton avec un réceptacle en cuivre béryl sur le connecteur femelle et une broche centrale en laiton sur le connecteur mâle. L'isolant est en PTFE. Les connecteurs mâles et femelles portent des filetages 7/16-28, externalisés sur la femelle et internalisés sur le mâle. Lorsqu'ils sont correctement accouplés et serrés à l'aide d'un écrou hexagonal le cas échéant, ils forment une connexion robuste qui peut résister aux chocs et aux vibrations. Un joint en caoutchouc de silicone assure également une étanchéité supplémentaire dans certaines versions. Il est conçu pour 500 cycles d'accouplement.
Profil électrique du connecteur TNC
- Gamme de fréquences: Le connecteur TNC prend en charge les transmissions par radiofréquence jusqu'à 11 GHz.
- Impédance: Les connecteurs TNC sont disponibles en versions 50 ou 75 Ohms. La plupart des antennes TNC disponibles dans le commerce sont équipées du connecteur 50 Ohm.
- Tension nominale: 500 volts.
- Rapport d'ondes stationnaires de tension: le ROS est de 1,35
- Fuite de radiofréquence: -55 à -60dB par minute selon l'impédance.
Principales applications des connecteurs TNC
Ce connecteur de taille moyenne offre l'accouplement sécurisé nécessaire à une gamme de solutions et d'instruments de mise en réseau sans fil. Le connecteur peut être utilisé pour terminer une large gamme de types de câbles coaxiaux.
[F] Antennes avec connecteur RP-TNC
Description
Le TNC à polarité inversée est fonctionnellement identique au connecteur TNC, mais présente une inversion du genre des conducteurs centraux internes. Cela signifie que bien qu'un connecteur RP TNC ressemble à un connecteur TNC, il ne peut pas former de connexion électrique avec celui-ci. Les connecteurs d'antenne TNC et RP TNC doivent être soigneusement examinés pour s'assurer qu'ils sont correctement couplés.
Caractéristiques physiques
Comme le connecteur TNC, le connecteur à TNC est un connecteur fileté en laiton 7/16-28 qui a un élément conducteur central entouré d'un isolant en PTFE. Le connecteur RP-TNC mâle a des filetages internalisés, mais au lieu de la broche standard, un réceptacle est fourni. Le connecteur femelle à filetage externe porte la broche centrale. Cela signifie que le genre du conducteur interne est inversé. Le connecteur s'accouple par accouplement à vis et est conçu pour 500 cycles d'accouplement.
Spécifications électriques
Les connecteurs RP-TNC ont des performances électriques comparables à celles de leur homologue standard décrit ci-dessus. Ils sont disponibles avec une impédance de 50 Ohm.
Principales applications des connecteurs RP-TNC
Le connecteur TNC à polarité inversée a été développé à la fin des années 1990 pour être utilisé sur les produits sans fil grand public. L'utilisation de la version à polarité inversée du connecteur TNC visait à limiter la possibilité pour les amateurs de fixer des antennes et des équipements TNC de qualité professionnelle aux produits de consommation. Les connecteurs TNC ont un large éventail d'applications, notamment les stations de base, les réseaux cellulaires, le WiFi, les tests et mesures, et les radars.
[G] Connecteur U.FL
Description
Le connecteur U.FL est un connecteur radiofréquence miniature commun qui est généralement utilisé dans les appareils pour les antennes internes et les cartes PCI. Sa petite surface de montage (7,7 mm²) et son profil bas lui permettent d'offrir une connectivité dans les plus petits espaces. Il se connecte avec une sensation de clic tactile. Il a été développé par la société japonaise Hirose et se distingue par sa capacité à prendre en charge des fréquences micro-ondes allant jusqu'à 6 GHz malgré sa taille.
Caractéristiques physiques du connecteur U.FL
Le connecteur U.FL se compose d'une coque en bronze phosphoreux, d'un isolant en polymère à cristaux liquides et d'un conducteur central en laiton ou en bronze. Le connecteur mâle, qui est souvent une prise montée sur circuit imprimé, porte la broche centrale et le connecteur femelle qui appuie sur a une prise centrale. Les connecteurs U.fl ne sont pas conçus pour des connexions et des déconnexions fréquentes et ne sont conçus que pour 30 cycles d'accouplement.
Spécifications électriques du connecteur U.FL
- Gamme de fréquences: Entre DC et 6 GHz selon le calibre du câble coaxial auquel il est attaché.
- Impédance: L'impédance du connecteur U.fl est de 50 Ohm.
- Tension nominale: 200 volts.
- Rapport d'ondes stationnaires de tension: le ROS est de 1,35
Principales applications des connecteurs U.FL
Comme mentionné ci-dessus, le connecteur U.FL est principalement utilisé sur les PCB pour permettre la connectivité sans fil d'une gamme d'appareils. Le connecteur U.FL femelle est le plus souvent assemblé attaché à une queue de cochon coaxiale et peut être utilisé comme adaptateur de câble d'antenne pour connecter des antennes avec un connecteur plus grand (antennes SMA externes ou antennes SMA RP) à un appareil.
[H] Connecteur FME
Description
FME est l'abréviation de « For Mobile Equipment » et désigne un type de connecteur radiofréquence fileté miniature utilisé pour les applications impliquant la mobilité. Il est conçu pour être fixé à un câble coaxial flexible de petit diamètre qui peut nécessiter un routage complexe.
Caractéristiques physiques
Le connecteur fileté FME a un corps en laiton qui peut être plaqué or ou nickelé, avec un contact central en laiton plaqué or et un diélectrique en téflon. Sa longueur est d'un peu moins d'un pouce (33,91 mm) et son diamètre est de 0,354 pouce (8,99 mm). Il est conçu pour 300 cycles d'accouplement à vis.
Spécifications électriques
- Gamme de fréquences: Les connecteurs FME offrent d'excellentes performances entre DC et 3 GHz
- Impédance: Le connecteur FME est un connecteur d'impédance de 50 Ohms.
- Tension nominale: 500 volts.
- Rapport d'ondes stationnaires de tension: Le ROS d'un connecteur FME droit est de 1,3.
Principales applications des connecteurs FME
Ce connecteur est presque exclusivement utilisé dans les applications de données cellulaires et mobiles. Les antennes FME sont utilisées pour les communications mobiles à large bande et sont également installées dans les véhicules. On le trouve également dans les réseaux GPS et WLAN. Les antennes FME sont normalement terminées par une prise FME. Le raccord à vis résiste facilement à la force et aux vibrations d'un véhicule en mouvement.
Foire aux questions
Comment les connecteurs d'antenne sont-ils fixés aux antennes ?
Une connexion robuste doit être établie entre les éléments de l'antenne et le câblage à l'intérieur du boîtier de l'antenne et du connecteur de fréquence radio. Ceci est complété dans le cadre du processus de fabrication par soudure ou sertissage du connecteur sur les éléments rayonnants. La broche centrale du connecteur de l'antenne sera solidement connectée au conducteur central de l'antenne en effectuant une connexion à sertir ou en soudant la broche. La soudure est souvent préférée pour la fixation du connecteur, car la résistance de la fixation peut être moins susceptible de s'affaiblir avec le temps et l'utilisation. La technique et la diligence dans le sertissage et le brasage empêcheront l'application inadéquate du connecteur de l'antenne avec des résultats non conformes, une inadéquation d'impédance et d'autres problèmes électriques dans l'antenne assemblée.
En conclusion
Ces connecteurs d'antenne courants sont essentiels aux performances des équipements de réseau sans fil de haute qualité. En sélectionnant correctement le connecteur, vous garantirez le bon fonctionnement non seulement de l'antenne, mais également de l'ensemble du système de radiofréquence auquel elle est connectée.
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