Conozca las diferencias entre conectores coaxiales compatibles y "compatibles" para evitar errores costosos

Un instrumento de medición usa un conector de 3.5 milímetros (mm), mientras que sus cables coaxiales usan conectores de 2.92 mm: parecen compatibles. ¿Qué efecto tendrá esto en su medición? ¿Se puede conectar al instrumento con conectores SMA o esto dañará los conectores de entrada? Bienvenido al extraño mundo del acoplamiento de conectores, donde cometer un error puede destruir un conector de entrada en un instrumento costoso que requiere una reparación costosa. ¿Cómo evitar cometer tal error?

La compatibilidad de los conectores suele ser el resultado de la previsión en el diseño de una familia de conectores. A menudo, este es un proceso incestuoso en el que se diseña un nuevo conector basado en un diseño existente más antiguo y exitoso con la intención de aumentar el ancho de banda y el rendimiento eléctrico del conector. Incluso si se pretende tener compatibilidad, se requiere cuidado para evitar daños innecesarios. La atención a algunos procedimientos simples puede salvarlo de costosas reparaciones.

Grados de calidad del conector

Los conectores coaxiales generalmente están diseñados y fabricados para operar dentro de clases o grados de calidad específicos. Hay tres grados de conectores: metrología, instrumento y producción.

Los conectores de grado metrológico se fabrican con los más altos estándares de precisión y calidad. Este grado de conector está diseñado para usarse en estándares de calibración de medición, que requieren la más alta exactitud y precisión y permiten el seguimiento de los estándares nacionales. En este grado de conector, la interfaz de acoplamiento está estrictamente controlada, y la holgura, la planitud y la profundidad del pasador se mantienen con las tolerancias más altas. Esta clase de conectores tiene el costo más alto.

El nivel de calidad del conector de rango medio es el conector de grado de instrumento. Este conector de grado está diseñado para instrumentos y se caracteriza por un buen rendimiento repetible y la capacidad de realizar mediciones precisas con una buena integridad de la señal. Se encuentra comúnmente en equipos de prueba y medición destinados al uso en laboratorio. Los conectores para instrumentos generalmente ofrecen la vida más larga con el mayor número especificado de operaciones de acoplamiento.

Los conectores de nivel de calidad más bajo son los conectores de producción o de grado comercial. Los conectores de esta clase se usan comúnmente en producción y fabricación. Están destinados a aplicaciones de campo de uso general donde la simplicidad del ensamblaje y el bajo costo son las principales preocupaciones. Las tolerancias mecánicas son mucho más flexibles que en los otros grados de calidad. El número de operaciones de acoplamiento para estos conectores suele ser más limitado y, por lo general, tienen el costo más bajo.

Tipos de conectores intercambiables

Los conectores coaxiales comunes de 50 Ω que se encuentran en los instrumentos se enumeran en la Tabla 1. La columna de notas enumera su compatibilidad.

Tabla 1: Características y compatibilidad de los conectores coaxiales de uso común en instrumentos. (Fuente de la tabla: Art Pini)

Hay dos amplias áreas de compatibilidad. La primera es mecánica: ¿los conectores encajan entre sí? La segunda es eléctrica: ¿los conectores tienen el ancho de banda y la impedancia necesarios para garantizar la integridad de la señal?

Los conectores especificados por IEEE Std 287 son conectores de metrología o grado de instrumento. Los conectores SMA especificados por MlL-STD-348 son conectores de grado de producción, aunque algunos fabricantes ofrecen versiones de "precisión" de los conectores con tolerancias mecánicas más estrictas y ancho de banda extendido.

En la tabla se resalta que el acoplamiento de conectores de diferentes clases de calidad debe realizarse con cuidado.

Los conectores de 2.4 mm y 1.85 mm son aptos para instrumentos y, por lo tanto, se pueden acoplar. Tenga en cuenta que el ancho de banda de este acoplamiento se reduce al del conector de 2.4 mm de ancho de banda más bajo: 50 gigahercios (GHz).

Lo mismo ocurre con el acoplamiento de conectores de 3.5 mm y 2.92 mm, lo que da como resultado que el ancho de banda se reduzca a 33 GHz.

Conectores de acoplamiento de todos los grados de calidad

El conector SMA es un conector de clase de producción, y las tolerancias mecánicas no son tan estrictas como los conectores de clase de instrumento. Un problema común es que el diámetro o la longitud del pin central en un enchufe SMA puede diferir de los de la especificación de 3.5 mm o 2.92 mm; esto puede dañar el receptáculo. Los elementos de acoplamiento que no se ajustan correctamente afectarán la integridad eléctrica de la interfaz, lo que dará como resultado reflejos y coincidencias deficientes. Otros problemas incluyen la concentricidad fuera de las especificaciones y el mal acabado de la superficie.

La concentricidad es el centrado del pin en el cuerpo del conector. Un pin descentrado fuera de tolerancia puede doblar los contactos del receptáculo, haciendo que sea inutilizable para el acoplamiento posterior.

El acabado de la superficie de los elementos de acoplamiento debe ser suave, sin abolladuras, puntos altos, rebabas ni suciedad. Las imperfecciones de la superficie pueden dar como resultado una mala correspondencia electrónica y reflejos de la señal.

Reglas simples para prevenir daños

Siguiendo estas reglas simples, puede evitar errores costosos:

1. Utilice un protector de conector para proteger el conector del instrumento. Un protector de conector es un adaptador coaxial de clavija de conexión a jack que se agrega entre el conector del instrumento y el mundo exterior. Si el protector del conector está dañado, se reemplaza fácilmente a un costo relativamente bajo.

Para conectores de 3.5 mm, use un adaptador coaxial, como adaptador coaxial de 3.5 mm (macho) a 3.5 mm (hembra) TMA-5MS-5FS-00 de Carlisle Interconnect Technologies (Figura 1).

Figura 1: El TMA-5MS-5FS-00 es un adaptador coaxial de 3.5 mm que se puede utilizar como protector de conectores para proteger los conectores de los instrumentos. (Fuente de imagen: Carlisle Interconnect Technologies)

Para conectores de 2.92 mm, use un adaptador coaxial, como la conexión de 2.9 mm P1AD-29MF de P1dB Inc. a adaptador coaxial con jack de 2.92 mm (Figura 2).

Figura 2: El adaptador P1AD-29MF puede utilizarse como protector de conector para conexiones coaxiales de 2.92 mm. (Fuente de imagen: P1dB Inc.)

2. Inspeccione el conector SMA para detectar suciedad y verificar la rectitud del pin central y la alineación concéntrica del pin.

3. Limpie ambos conectores cuidadosamente con alcohol y un hisopo sin pelusa.

4. Alinee el pasador central y el receptáculo y acóplelos suavemente hasta que estén firmemente asentados.

5. Gire la tuerca del conector con la mano para fijar el conector acoplado, teniendo cuidado de no girar los cuerpos del conector uno con respecto al otro. Apriete la tuerca a mano.

6. Use una llave dinamométrica, como CMT TW-S de Copper Mountain Technologies (figura 3) para garantizar la especificación del par de torsión apropiada. Si los conectores tienen diferentes especificaciones de par de torsión, debe usarse el menor de los dos. Asegúrese de que los cuerpos de los conectores no giren mientras los aprieta.

Figura 3: Se puede utilizar una llave dinamométrica como la CMT TW-S para garantizar una conexión correcta. Si los conectores tienen diferentes especificaciones de par de torsión, use el menor de los dos. (Fuente de imagen: Copper Mountain Technologies)

Conclusión

Aunque los conectores coaxiales pueden parecer compatibles, no siempre es así, ya que existen diferentes grados y tamaños ligeramente diferentes. Si sigue las reglas simples descritas anteriormente, protegerá los conectores del instrumento y garantizará una buena calidad de medición.