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प्रमुख आरएफ कनेक्टर प्रकार और उनके उच्च आवृत्ति प्रदर्शन प्रोफाइल

एसएमए, 2.92मिमी, 2.4मिमी और एसएमपी कनेक्टर्स: आवृत्ति सीमाएँ, दोहराव योग्यता, और उपयोग के मामले

SMA कनेक्टर अभी भी उन सब-18 गीगाहर्ट्ज़ एप्लीकेशन में मजबूती से काम कर रहे हैं, जो हमें सेल टावरों से लेकर रेडियो सिस्टम तक हर जगह दिखाई देते हैं, क्योंकि ये अच्छी तरह से काम करते हैं और बहुत अधिक महंगे नहीं होते। इनकी कमी क्या है? इन पर मौजूद थ्रेड्स लगभग 500 बार कनेक्ट और डिस्कनेक्ट करने के बाद पहनने लगते हैं, जिससे समय के साथ बार-बार कनेक्शन कम विश्वसनीय हो जाते हैं। हालाँकि, जब उच्च आवृत्तियों पर काम करने की आवश्यकता होती है, तो इंजीनियर अलग विकल्पों की ओर रुख करते हैं। 2.92 मिमी कनेक्टर (जिसे कभी-कभी K-कनेक्टर भी कहा जाता है) 40 गीगाहर्ट्ज़ तक की आवृत्तियों को संभाल सकता है, जबकि छोटा 2.4 मिमी संस्करण लगभग 50 गीगाहर्ट्ज़ तक और आगे बढ़ जाता है। ये कनेक्टर चालकों के बीच ठोस सामग्री के बजाय वायु का उपयोग करते हैं और इनके निर्माण के लिए बहुत अधिक सटीक विनिर्देश होते हैं, जिससे इनमें सिग्नल शक्ति कम खोती है और कनेक्शन के दौरान बेहतर विद्युत निरंतरता बनी रहती है। फिर SMP कनेक्टर परिवार है, जिसमें स्लाइडिंग स्प्रिंग लोडेड संपर्क होते हैं जो बस क्लिक करके लग जाते हैं। ये कम जगह लेते हैं और पूरी तरह से घूम सकते हैं, जिससे ये जगह के महत्व वाले भीड़ भरे फेज्ड एरे सेटअप के लिए बहुत उपयुक्त होते हैं। ये 40 गीगाहर्ट्ज़ पर भी विश्वसनीय रूप से सिग्नल को संभाल सकते हैं। लेकिन एक बात का ध्यान रखें: उन लचीले संपर्क बिंदु वास्तव में अधिक सिग्नल नुकसान पैदा करते हैं जो कठोर प्रिसिजन कनेक्टर की तुलना में लगभग 30 गीगाहर्ट्ज़ पर मापने पर लगभग 0.3 डीबी अतिरिक्त होता है।

प्रिसिजन एयर-डाइइलेक्ट्रिक (उदाहरण के लिए, APC-7) और BMAM कनेक्टर: 40 गीगाहर्ट्ज़ से ऊपर चरण स्थिरता और बैंडविड्थ लाभ

40 गीगाहर्ट्ज़ से अधिक आवृत्तियों पर संचालन के दौरान, एपीसी-7 श्रृंखला जैसे एयर डाइलेक्ट्रिक कनेक्टर्स पीटीएफई सामग्री से होने वाली कला अस्थिरता से संबंधित समस्याओं को दूर करते हैं और 110 गीगाहर्ट्ज़ तक ±0.05 डीबी के भीतर उल्लेखनीय आयाम स्थिरता प्राप्त करते हैं। डिज़ाइन में बीड्स की अनुपस्थिति उन परेशान करने वाले प्रतिबाधा उछालों को कम करने में मदद करती है, जिससे वोल्टेज स्टैंडिंग वेव अनुपात 50 गीगाहर्ट्ज़ के स्तर पर भी 1.05 से कम बना रहता है। विस्तारित प्रदर्शन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, बीएमएएम कनेक्टर्स ऑक्सीकरण की समस्याओं को रोकने वाली विशेष फ्यूज्ड हीरमेटिक सील के साथ इसे आगे बढ़ाते हैं - ऐसी चीज़ जो उपग्रहों के साथ काम करते समय जिन्हें हज़ारों कनेक्शन चक्रों की आवश्यकता होती है, के लिए पूर्णतः आवश्यक है। ये उन्नत इंटरफेस आधुनिक रडार सेटअप में कई पोर्ट्स के माध्यम से सिंक्रनाइज़ड संचालन की अनुमति देते हैं, जहाँ 70 गीगाहर्ट्ज़ पर कला ट्रैकिंग बेहद सटीक रहती है और केवल 0.5 डिग्री विचलन के साथ होती है। आईईईई एमटीटी-एस मानकों के अनुसार परीक्षण दिखाते हैं कि समय के साथ स्थिरता बनाए रखने में ये पॉलिमर भरे विकल्पों से लगभग 40% बेहतर हैं।

मिलीमीटर-तरंग प्रणालियों के लिए महत्वपूर्ण आरएफ कनेक्टर चयन मापदंड

मिलीमीटर-तरंग प्रणालियों (आवृत्ति > 30 गीगाहर्ट्ज़) के लिए आरएफ कनेक्टर्स का चयन तीन वैद्युत चुम्बकीय प्रदर्शन जोखिमों के विरुद्ध कठोर मान्यता की मांग करता है:

• कटऑफ व्यवहार : कनेक्टर के आयाम उच्च-क्रमिक विधाओं को दबाने चाहिए। 40 गीगाहर्ट्ज़ पर, 2.92मिमी कनेक्टर का सैद्धांतिक कटऑफ लगभग 46 गीगाहर्ट्ज़ होता है—लेकिन निर्माण सहनशीलता प्रारंभिक विधि उत्तेजना को ट्रिगर कर सकती है, जिससे संकेत सटीकता कम हो जाती है।
• हार्मोनिक विकृति : अरैखिक संपर्क अंतरापृष्ठ मूल आवृत्ति के पूर्णांक गुणकों पर अवांछित संकेत उत्पन्न करते हैं। सोने की प्लेट वाले बेरिलियम तांबा संपर्क स्पेक्ट्रल शुद्धता को बनाए रखते हुए चांदी की प्लेट वाले पीतल की तुलना में अंतरमॉड्यूलेशन विकृति को 15 डीबीसी तक कम कर देते हैं।
• डाइलेक्ट्रिक अनुनाद : 26 गीगाहर्ट्ज़ से ऊपर पॉलिमर इन्सुलेटर में अनुनाद अवशोषण शिखर प्रदर्शित करते हैं। वायु-डाइलेक्ट्रिक डिज़ाइन इस तंत्र को पूरी तरह से समाप्त कर देते हैं और 50 गीगाहर्ट्ज़ तक वीएसडब्ल्यूआर <1.15 बनाए रखते हैं।

इंसर्शन लॉस ड्राइवर: चालक सामग्री, सतह की खुरदरापन और आरएफ कनेक्टर नुकसान पर ज्यामितीय मापन प्रभाव

मिलीमीटर-तरंग आरएफ कनेक्टरों में सम्मिलन हानि तीन प्रमुख कारकों के कारण अरैखिक रूप से बदलती है:

1. चालक प्रतिरोधकता : ऑक्सीजन-मुक्त तांबा (Î = 58 MS/m) 60 गीगाहर्ट्ज पर पीतल की तुलना में त्वचा-प्रभाव हानि को 22% तक कम करता है।
2. सतह खुरदरापन : 0.4 µm से अधिक आरएमएस खुरदरापन 40 गीगाहर्ट्ज पर 0.05 dB/cm की हानि बढ़ाता है; दर्पण-पॉलिश किए गए संपर्क प्रति कनेक्शन <0.01 dB का क्षरण बनाए रखते हैं।
3. ज्यामितीय असंतुलन : 5 µm केंद्रीय चालक का गलत संरेखण धारा संवर्धन के कारण 50 गीगाहर्ट्ज पर 0.2 dB अतिरिक्त हानि उत्पन्न करता है—जो अतिपरवलयिक या क्रियेटेड संपर्क ज्यामिति की आवश्यकता को उजागर करता है।

आवृत्ति सीमा सत्यापन: कटऑफ व्यवहार, मोड दमन, और 26 गीगाहर्ट्ज से ऊपर हार्मोनिक जोखिम

26 गीगाहर्ट्ज से ऊपर काल-स्थिर संचालन के लिए तीन पैरामीटर पर कड़ा नियंत्रण आवश्यक है:

• इम्पीडेंस सहनशीलता : 50 Ω ±0.5 Ω बनाए रखने से वीएसडब्ल्यूआर-उत्पन्न परावर्तन सीमित रहते हैं। मानक एसएमए कनेक्टर 18 गीगाहर्ट्ज से ऊपर ±2 Ω सहनशीलता से अधिक हो जाते हैं, जिससे वे मिलीमीटर-तरंग उपयोग के लिए अनुपयुक्त हो जाते हैं।
• रिटर्न लॉस : >20 डीबी का विशिष्टता परीक्षण सेटअप में स्टैंडिंग वेव्स को रोकती है; प्रिसिजन कनेक्टर 40 गीगाहर्ट्ज़ तक >26 डीबी प्राप्त करते हैं।
• तापमान प्रवाह : −55°C से +125°C तक आई वीएसडब्ल्यूआर <0.05 रडार और एयरोस्पेस वातावरण में निरंतर प्रदर्शन सुनिश्चित करता है।

उच्च-आवृत्ति आरएफ कनेक्टर इंटरफेस में प्रतिबाधा अखंडता और वीएसडब्ल्यूआर नियंत्रण

टॉलरेंस स्टैक-अप, सेंटर कॉन्टेक्ट संरेखण और 20 गीगाहर्ट्ज़ से ऊपर रिटर्न लॉस में कमी

एक बार 20 गीगाहर्ट्ज़ से अधिक की आवृत्तियों पर पहुँचने के बाद इम्पीडेंस को स्थिर रखना वास्तव में कठिन हो जाता है। इन उच्च स्तरों पर, माइक्रॉन स्तर के छोटे से यांत्रिक परिवर्तन भी वोल्टेज स्टैंडिंग वेव अनुपात (VSWR) को काफी हद तक प्रभावित कर सकते हैं। जब घटकों के बीच 5 ओम का मिसमैच होता है, तो वास्तव में मिलीमीटर वेव प्रणालियों में सिग्नल परावर्तन में लगभग 40% की वृद्धि हो जाती है। एक अन्य महत्वपूर्ण बात केंद्र संचालक के संरेखण में समस्याएं हैं। यदि वे 0.05 मिमी से अधिक विचलित हो जाते हैं, जो समय के साथ बहुत सी सहनशीलताओं के जुड़ने के कारण काफी अक्सर होता है, तो 40 गीगाहर्ट्ज़ पर रिटर्न लॉस 3 से 6 डीबी के बीच गिर जाता है। इसका अर्थ है कि शक्ति की हानि और कला विरूपण जैसी वास्तविक समस्याएं उत्पन्न होती हैं, जो फ़ेज़्ड ऐरे एंटीना के उचित संचालन के लिए पूर्णतः महत्वपूर्ण हो जाती हैं।

उच्च सटीकता वाले संरेखण तकनीक इन प्रभावों को कम करते हैं:

• अतिपरवलयिक संपर्क प्रोफ़ाइल VSWR को 1.15:1 से कम पर रखते हैं
• गुनियदार इंटरफेस −40°C से +85°C तक के चक्र के दौरान 18% बेहतर तापीय स्थिरता दर्शाते हैं
• न्यूनीकृत वायु अंतराल पार्दूता-प्रेरित इम्पीडेंस परिवर्तन को रोकते हैं

30 गीगाहर्ट्ज़ से अधिक, सतह की खुरदरापन हानि व्यवहार में प्रभावी होता है। <0.1 माइक्रोमीटर आरए तक पॉलिश किए गए संपर्क प्रति कनेक्शन 0.1 डीबी से कम सम्मिलन हानि बनाए रखते हैं। ऐसे नियंत्रणों के बिना, 1.5:1 से अधिक का वीएसडब्ल्यूआर ट्रांसमिटेड शक्ति का >4% परावर्तित कर देता है—256-क्यूएएम मॉड्यूलेटेड सिग्नल में त्रुटि वेक्टर परिमाण (ईवीएम) को गंभीर रूप से खराब कर देता है।

केबल-से-आरएफ-कनेक्टर एकीकरण: असंतुलन और परावर्तन को न्यूनतम करना

उच्च आवृत्ति वाली उन प्रणालियों में, जिनके साथ हम रोज़मर्रा काम करते हैं, सिग्नल को साफ रखने के लिए केबल और आरएफ कनेक्टर्स के बीच संबंध सही स्थापित करना बहुत महत्वपूर्ण होता है। लगभग 5 ओम के छोटे से इम्पीडेंस मिसमैच भी सिग्नल प्रतिबिंब को 40% तक बढ़ा सकते हैं। ये प्रतिबिंब मॉड्यूलेटेड सिग्नल पर ईवीएम माप को वास्तव में प्रभावित करते हैं। एमएमवेव आवृत्तियों पर यह समस्या और बढ़ जाती है क्योंकि तरंगदैर्ध्य बहुत कम होते हैं। जो निरंतरता में छोटा सा विच्छेदन लग सकता है, उच्च आवृत्तियों पर यह सिग्नल के प्रकीर्णन का एक बड़ा स्रोत बन जाता है। इंजीनियरों को इसके प्रति सावधान रहना चाहिए क्योंकि उचित कनेक्टर स्थापना प्रणाली के प्रदर्शन में सब कुछ बदल सकती है। इन चुनौतियों के साथ काम करते समय, अवांछित प्रतिबिंब को कम करने के लिए इंजीनियर आमतौर पर कई तरीकों का उपयोग करते हैं।

• सभी इंटरफेस पर सख्त 50Ω इम्पीडेंस निरंतरता बनाए रखें
• विशेष रूप से मैसिव माइमो बेस स्टेशनों में, जहां एक के बाद एक होने वाले मिसमैच जमा हो जाते हैं, VSWR <1.2:1 का लक्ष्य रखें
• गुड़ेदार कंडक्टरों का उपयोग करें, जो -40°C से +85°C तापमान सीमा में चक्रण के दौरान चिकने विकल्पों की तुलना में 18% बेहतर तापीय स्थिरता प्रदान करते हैं

केंद्र संपर्कों और परावैद्युत सहायता संरचनाओं का सटीक संरेखण 20 गीगाहर्ट्ज़ से अधिक रिटर्न हानि में कमी को रोकता है। उद्योग विश्लेषण शहरी 5G विलंबता की लगभग एक-तिहाई समस्याओं को समाक्षीय लाइन अमिलाप के कारण मानता है—जो यह दर्शाता है कि इष्टतम एकीकरण में ज्यामितीय स्थिरता के साथ-साथ न्यूनतम सतह खुरदरापन और दुर्बलता मोड उत्तेजना को दबाने के लिए अभियांत्रित सामग्री का संयोजन शामिल है।

सामान्य प्रश्न अनुभाग

• एसएमए कनेक्टरों का मुख्य दोष क्या है?

  एसएमए कनेक्टरों का मुख्य दोष यह है कि लगभग 500 बार कनेक्शन और डिस्कनेक्शन के बाद उनके धागे पहने हुए हो जाते हैं, जिससे समय के साथ दोहराए गए कनेक्शन कम विश्वसनीय हो जाते हैं।

• 40 गीगाहर्ट्ज़ से ऊपर वायु परावैद्युत कनेक्टरों को क्यों प्राथमिकता दी जाती है?

  40 गीगाहर्ट्ज़ से ऊपर एपीसी-7 श्रृंखला जैसे एयर डाइलेक्ट्रिक कनेक्टर्स को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि वे चरण अस्थिरता की समस्याओं को खत्म कर देते हैं और उत्कृष्ट आयाम स्थिरता बनाए रखते हैं, जिससे बेहतर प्रदर्शन के लिए प्रतिबाधा में उछाल कम हो जाता है।

• मिलीमीटर-वेव आरएफ कनेक्टर्स में इन्सर्शन नुकसान के लिए कौन से कारक योगदान देते हैं?

  मिलीमीटर-वेव आरएफ कनेक्टर्स में इन्सर्शन नुकसान चालक प्रतिरोधकता, सतह की खुरदरापन और ज्यामितीय असंतुलन से प्रभावित होता है।

• उच्च आवृत्ति प्रणालियों में इंजीनियर सिग्नल परावर्तन को कैसे कम करते हैं?

  इंजीनियर सख्त 50Ω प्रतिबाधा निरंतरता बनाए रखकर, VSWR <1.2:1 को लक्षित करके और चक्रण के दौरान बेहतर तापीय स्थिरता के लिए क्रिम्पित चालकों का उपयोग करके सिग्नल परावर्तन को कम करते हैं।

• 20 गीगाहर्ट्ज़ से ऊपर केंद्र संपर्क संरेखण क्यों महत्वपूर्ण है?

  20 गीगाहर्ट्ज़ से ऊपर केंद्र संपर्क संरेखण महत्वपूर्ण है क्योंकि गलत संरेखण रिटर्न नुकसान में महत्वपूर्ण कमी ला सकता है, जिससे शक्ति की हानि और फेज्ड ऐरे एंटीना संचालन के लिए आवश्यक चरण विरूपण हो सकता है।