Современная электроника №7/2019

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 42 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 Радиочастотные коаксиальные соединители с предельной частотой 145 ГГц Конец эволюции соединителей? Коаксиальные радиочастотные соединители находят всё большее применение в различных устройствах мм-диапазона длин волн. До недавнего времени считалось, что радиочастотные соединители достигли своей предельной частоты 110 ГГц, однако в последние несколько лет появились сообщения о создании соединителей с предельной частотой 145 ГГц и о возможности появления ещё более высокочастотных соединителей. Рассмотрению проблем создания соединителей с предельной частотой более 110 ГГц и достигнутых в этом направлении результатов посвящена данная статья. Кива Джуринский (kbd.istok@mail.ru ) , Виктор Криворучко (krivor@inbox.ru) И СТОРИЯ СОЗДАНИЯ РАДИОЧАСТОТНЫХ СОЕДИНИТЕЛЕЙ ММ - ДИАПАЗОНА Продвижение в область всё более высоких частот является одним из основных направлений развития совре- менной СВЧ-техники. Большой инте- рес к миллиметровому диапазону длин волн (мм-диапазону) обусловлен прежде всего необходимостьюповышения ско- рости передачи данных и пропускной способности сетей связи. Для создания таких устройств необходимо применять всё более высокочастотные соедините- ли. В последние годырасширилось при- менение соединителей W-диапазона частот (75–110 ГГц, длина волны 4,0– 2,73 мм) в автомобильных радарах, бес- проводной связи и радиоизмерительной технике. Для дальнейшего развития этих систем требуются ещё болееширокопо- лосные устройства, выходящие за пре- делыW-диапазона в D-диапазон частот (110–170 ГГц, длина волны2,7–1,8 мм). Чтобы удовлетворить эту потребность, компания Anritsu разработала первый соединитель D-диапазона частот – сое- динитель 0,8 мм. БиллОлдфилд (Bill Oldfield), ведущий специалист компании Anritsu (ранее Wiltron, США), автор более 30 патентов, которого называют «пионером инду- стрии», рассказал, как в 1961 году для со- здания радиоизмерительной аппарату- ры всё более высоких частот разрабаты- вали соответствующие соединители [1]. В то время рабочая частота радио- частотных соединителей и кабелей не превышала 18 ГГц и, например, в компании Hewlett-Packard счита- ли, что создать коаксиальный разъём на 40 ГГц вряд ли когда-нибудь удаст- ся. Заметим, что именно эта компания через 15 лет выпустила первый соеди- нитель мм-диапазона (соединитель 3,5 мм с предельной частотой 33 ГГц) и в дальнейшем внесла огромный вклад в создание ещё более высокочастотных соединителей. Важнейшие разработки в этой области принадлежат также амери- канским компаниямM/A-COM (ныне TE Connectivity), Amphenol, Agilent (Keysight Technologies) и некоторым другим [2–7]. Все соединители мм-диапазона име- ют воздушную коаксиальную линию тем меньших размеров, чем выше частота. Внутренний проводник коак- сиальной линии закреплён в диэлек- трической шайбе из материала с малы- ми потерями [3–5]. В таблице 1 приведены теоретиче- ская предельная частота и максималь- но допустимая рабочая частота соеди- нителей мм-диапазона, а также диаме- тры проводников коаксиальной линии и диэлектрической шайбы [2–7]. Теоретическая предельная частота коаксиальной линии соединителей рассчитана по формуле [4]: , где D и d – диаметры наружного и вну- треннего проводников коаксиальной линии, мм; ε – диэлектрическая постоян- ная изолятора линии (для воздуха ε =1). Для воздушной коаксиальной линии с волновым сопротивлением 50 Ом отношение диаметров наружного и внутреннего проводников равно 2,3 [4]. Внешний вид соединителей мм-диа- пазона показан на рисунке 1, а их основные параметры приведены в таблице 2. На рисунке 2 показана частотная зависимость средней пропускаемой мощности соединителей мм-диапазона. Для сравнения приведены частотные зависимости некоторых широко при- меняемых соединителей сантиметро- вого диапазона [8]. Средняя пропускаемая мощность коаксиального соединителя обратно пропорциональна , где – частота [4]. Графические зависимости средней мощности соединителей от частоты, построенные в двойных логарифми- Таблица 1. Коаксиальные соединители мм-диапазона Соединитель Компания Год создания Теоретическая предельная частота, ГГц Максимальная допустимая частота, ГГц Диаметры, мм Наружный проводник Внутренний проводник Диэлектрическая шайба 3,5 мм Hewlett- Packard 1976 38,8 33 3,50 1.52 3,6 2,92 мм (К-соединитель) Wiltron 1983 46 40 2,92 1,27 3,05 2,4 мм Amphenol, Hewlett- Packard, M/A-COM 1986 56 50 2,40 1,042 2,1 1,85 мм (V-соединитель) Amphenol, Hewlett- Packard, M/A-COM 1989 73 70 1,85 0,803 1,5 1,0 мм (W-соединитель) Hewlett- Packard 1989 133 110 1,0 0,434 1,15 0,8 мм Anritsu Начало 2000-х годов 166 146 0,8 0,347 0,559 0,6 мм Anritsu – 222 Не определена 0,6 0,26 0,406 0,4 мм Anritsu – 332 Не определена 0,4 0,174 0,28