eng
Выпуск #7/2024
К. Джуринский, А. Андросов
ЭВОЛЮЦИЯ СОЕДИНИТЕЛЕЙ SMP. ЧАСТОТА 100 ГГц УЖЕ НЕ ПРЕДЕЛ
ЭВОЛЮЦИЯ СОЕДИНИТЕЛЕЙ SMP. ЧАСТОТА 100 ГГц УЖЕ НЕ ПРЕДЕЛ
Просмотры: 397
DOI: 10.22184/1992-4178.2024.238.7.112.119
Проанализированы параметры микроминиатюрных радиочастотных соединителей с предельной частотой 100 ГГц, разработанных на основе соединителя SMP и выпускаемых компаниями США, Европы и Юго-Восточной Азии. Рассмотрены некоторые конструктивные особенности зарубежных соединителей с предельной частотой 100 ГГц.
Проанализированы параметры микроминиатюрных радиочастотных соединителей с предельной частотой 100 ГГц, разработанных на основе соединителя SMP и выпускаемых компаниями США, Европы и Юго-Восточной Азии. Рассмотрены некоторые конструктивные особенности зарубежных соединителей с предельной частотой 100 ГГц.
Теги: limiting frequency multiport smps connectors smp connectors surface mount connectors многопортовые соединители smps предельная частота соединители smp соединители для поверхностного монтажа
Эволюция соединителей smp.
Частота 100 ггц уже не предел
К. Джуринский, к.т.н. , А. Андросов
Проанализированы параметры микроминиатюрных радиочастотных соединителей с предельной частотой 100 ГГц, разработанных на основе соединителя SMP и выпускаемых компаниями США, Европы и Юго-Восточной Азии. Показано, что основные электрические параметры (КСВН, потери) большинства зарубежных соединителей с предельной частотой 100 ГГц приведены лишь в диапазоне частот до 65 ГГц. Рассмотрены некоторые конструктивные особенности зарубежных соединителей с предельной частотой 100 ГГц.
Статья написана на основе открытой доступной информации из зарубежных источников.
История создания и эволюции соединителей SMP
История создания и эволюции соединителей SMP связана с компанией Gilbert Engineering [1]. В 1984 году эта компания разработала первый соединитель GPO (Gilbert Push-On) с предельной частотой 40 ГГц, в котором соединение вилки и розетки осуществлялось защелкиванием (Push-On, Snap-On) разных вариантов: полное
защелкивание (Full Detent), ограниченное защелкивание (Limited Detent) и упругое скольжение (Smooth Bore). Это был первый микроминиатюрный соединитель мм-диапазона длин волн. В серию этих соединителей вошли прямые и угловые кабельные соединители розетка, герметичные приборные соединители вилка, соединители вилка для монтажа на поверхность и в отверстия печатных плат, адаптеры розетка – розетка (bullet), внутри-
и межсерийные адаптеры, нагрузки и аксессуары коаксиального тракта.
В 1990 году эта компания создала миниатюрную
(на 30%) версию соединителя GPO – соединитель GPPO
с предельной частотой 65 ГГц.
В 2003 году компания Gilbert Engineering, уже в составе компании Corning Inc., разработала третью версию
соединителей Push-On – G3PO с предельной частотой
100 ГГц, на 45% миниатюрнее соединителей GPO.
Четвертую версию – самые миниатюрные соединители G4PO с предельной частотой 60 ГГц, компания Corning Gilbert создала в 2010 году. На рис. 1 показан сравнительный внешний вид адаптеров bullet компании Corning Gilbert [2, 3].
В дальнейшем соединители G3PO начали выпускать еще несколько компаний США. Европы и Юго-Восточной Азии, присваивая им свои фирменные названия: G3PO → SMPS → SMP3 → WSMP → SMPW → Micro SMP. Общепринятое название соединителей – SMPS. Соединители SMPS и G3PO совместимы между собой.
Особенности соединителей SMPS
с предельной частотой 100 ГГц
В постоянно развивающемся мире коаксиальных соединений СВЧ-диапазона сверхминиатюрные Push-On
соединители SMPS с волновым сопротивлением 50 Ом выделяются своей миниатюрностью и исключительно высокой предельной частотой 100 ГГц [4–6].
Значение теоретической предельной частоты, fпред., при которой в коаксиальной линии соединителя с внутренним диаметром наружного проводника D, диаметром центрального проводника d и диэлектрической проницаемостью изолятора ε еще не возникают нежелательные волны высшего типа, приведено в работе [4]:
fпред ≅ .
Согласно этой формуле главным направлением повышения предельной частоты соединителей является уменьшение размеров и введение воздушной коаксиальной линии.
Соединитель 1.0 mm (предельная частота 110 ГГц)
со стандартным резьбовым соединением и с воздушной коаксиальной линией размерами 1,0 / 0,434 мм был создан американской компанией Hewlett Packard в начале 1990-х годов [4]. Видимо, неслучайно, что
соединитель G3PO без безвоздушной коаксиальной линии и без резьбового соединения с предельной
частотой 100 ГГц компания Gilbert Corning разработала только спустя приблизительно 10 лет, в 2003 го-
ду [1]. Создание этих соединителей показало, что решающую роль в повышении предельной частоты играет уменьшение размеров коаксиальной линии (они входят в приведенную формулу линейно). Диэлектрическая проницаемость влияет гораздо слабее, так как входит в формулу в степени ½.
Благодаря размерам, которые на 45% меньше, чем
у соединителей SMP, и на 30% меньше, чем у соединителей Mini SMP (SMPM), соединители SMPS обеспечивают эффективное решение высокочастотных применений, в которых плотность компоновки имеет первостепенное значение.
Отличительной особенностью конструкции соединителей SMPS является возможность соединять вилку и розетку полным защелкиванием или скользящим соединением. При этом устраняется необходимость в тарированных гаечных ключах. Защелкивание относится к соединениям «вслепую» (blind mate), так как вилка и розетка соединяются этим способом даже при аксиальной и радиальной несоосности между ними до 0,25 мм.
Высота вилки для поверхностного монтажа на печатные платы соединителя SMPS всего 2,49 мм, что обеспечивает минимальное расстояние 3,05 мм между двумя платами, соединяемыми с использованием адаптера bullet [7].
Соединители SMPS доступны в виде самостоятельных единиц, а также в составе с несколькими портами и в VITA 67. Многопортовые соединители SMPS выпускают группами по 2, 4, 8 и 16 проводящих контактов в одном ряду с шагом 2,54 мм. На рис. 2 в качестве примера приведены многопортовые соединения компании Ametek Eip’s [8].
Многопортовые соединители SMPS для поверхностного монтажа с высокой плотностью компоновки – экономически обоснованное решение для высокочастотных печатных плат, где точность является ключевым фактором. Их выпускают компании Rosenberger, Carlisle Interconnect Technologies (Carlisle IT), Delta Electronics, Radiall и др.
VITA 67 Interconnect Standard является разделом платформы VPX – набора стандартов и спецификаций, описывающих применение модульной архитектуры для
построения систем [9]. VITA 67 – это модульные решения, включающие контакты, кабельные сборки, адаптеры
и соединители, объединительную плату и сменные модули, которые поддерживают весь путь радиочастотного сигнала встроенной системы – рис. 3 [9].
Линия соединителей SMPS VITA обеспечивает высокую плотность компоновки и надежность подключения встраиваемых систем.
Соединители SMPS соответствуют стандарту
MIL-STD-202.
Параметры соединителей SMPS
Конструктивные параметры
Разработаны следующие типы соединителей SMPS:
кабельные (кабель 0,47 дюйма или аналогичный) вилка
и розетка, для поверхностного монтажа на печатную плату, для монтажа в отверстия печатной платы, концевые, герметичная приборная вилка, адаптеры: SMPS ро-
зетка – SMPS розетка (bullet), SMPS – соединители
1.0 mm, 1.3 mm, 1.85 mm, 2.4 mm, 2.92 mm, кабельные
сборки, аксессуары коаксиального тракта.
Минимальные размеры: вилки для поверхностного монтажа – диаметр 2,41 мм, высота 2,49 мм, адаптера bullet – диаметр 1,73 мм, длина 2,49 мм.
Вид соединения вилки и розетки: полное защелкивание и скользящее соединение. Компании Carlisle IT
и Delta Electronics применяют еще и ограниченное
защелкивание.
Применение для соединения печатных плат. Вилку SMPS с полным (реже с ограниченным) защелкиванием устанавливают на одной плате, вилку SMPS со скользящим соединением – на другой плате. Адаптер bullet соединяет обе вилки.
Основные параметры соединителей SMPS
Основные параметры назначения некоторых зарубежных соединителей SMPS приведены в табл. 1.
Зарубежные компании–производители соединителей с предельной
частотой 100 ГГц
Компания Corning Gilbert первой создала соединители G3PO Push-Onс предельной частотой 100 ГГц и получила патент на изобретение способа соединения защелкиванием. Corning Gilbert выпускает широкую номенклатуру соединителей G3PO [1]:
кабельные соединители (для полужесткого кабеля 0,047 дюйма) прямые розетка (5 видов), вилка (3)
и угловая розетка – 1;
соединители вилка для монтажа в отверстия
печатной платы, для поверхностного монтажа –
9 видов, краевые – 2.
герметичная металлостеклянная приборная вилка – 1;
2-, 3-, 4-, 6-, 8- и 16-позиционные блоки – 12;
адаптеры bullet, междусерийные адаптеры разных типов и нагрузки.
Компания Rosenberger выпускает соединители WSMP 38 наименований, включая адаптеры bullet и межсерийные адаптеры WSMP с адаптерами RPC 1.0 mm, 1.3 mm,
1.85 mm, 2.4 mm и 2.92 mm [7, 10]. Внешний вид некоторых соединителей WSMP этой компании показан
на рис. 4 [7].
Соединители WSMP сертифицированы для аэрокосмических применений (DINEN9100).
Компания CarlisleIT разработала серию соединителей SMPS, прежде всего, для военного применения: радаров, радиостанций, космических аппаратов и измерительных систем [11]. В эту серию вошли: четыре адаптера bullet диаметром 1,73 мм и длиной 2,49; 2,64; 5,08 и 11,83 мм,
адаптеры SMPS – соединители 2.4 mm, 2 прямых (розетка и вилка) и 1 угловой кабельные соединители, 3 вилки: для поверхностного монтажа, концевая и герметичная приборная.
Delta Electronic (Delta) разработала серию соединителей SMP3 для компактного соединения печатных плат и модулей. Конструкция соединителя SMP3 позволяет использовать его для соединений на частотах до 18 ГГц. Поэтому компания Delta разработала две линейки соединителей SMP3: экономичную (E-Line) и высокочастотную SMP3 [12]. Для высокочастотных приложений, работающих на частотах до 65 ГГц в экстремальных условиях эксплуатации требуются компоненты с жесткими допусками. Конечным результатом является более высокая стоимость таких соединителей.
Разработанные соединители SMP3 для печатных плат можно располагать в ряд с расстоянием между осями, равным 2,16 мм, и при расстоянии между платами 3,17 мм, если использовать самый маленький адаптер bullet длиной 2,5 мм. Delta выпускает шесть видов адаптеров bullet длиной от 2,5±0,3 до 12,7±0,3 мм, а также все другие необходимые модификации соединителя SMP3, совместимые с соединителями G3PO [12].
Amphenol/SV Microwave. Как и другие, рассмотренные ранее компании, Amphenol/SV Microwave выпускает весь набор соединителей SMPS c параметрами, приведенными в табл. 1. Оригинальной разработкой этой компании являются герметизированные соединители для поверхностного монтажа на печатные платы [13]. Герметизацию соединителей осуществляют стеклом или эпоксидной смолой. Поэтому они устойчивы к оплавлению (сохраняют стабильность размеров) в процессе пайки волной припоя при установке на платы. Соединители, герметизированные стеклом, устойчивы к оплавлению при температуре до 500 °C, эпоксидной смолой – до 255 °C. Кроме того, компания Amphenol/SV Microwave разработала соединители для поверхностного монтажа, предварительно облуженные оловом для более качественной пайки на платы.
Диапазон рабочих частот герметизированных соединителей для поверхностного монтажа на печатные платы 0–65 ГГц. Внешний вид этих соединителей показан на рис. 5 [14].
Radiall. Для достижения высокой надежности соединителей SMPW с предельной частотой 100 ГГц компания Radiall усовершенствовала дизайн, технологичность и измерения и использовала для микрообработки и нанесения покрытий помещения с контролируемой атмосферой. Компания Radiall выпускает различные типы соединителей SMPW: индивидуальные и многопортовые, кабельные, концевые, для поверхностного монтажа, адаптеры bullet и межсерийные адаптеры [15].
Наряду с другими применениями, компания Radiall предполагает использовать соединители SMPW при создании квантового компьютера [16]. Представляет
интерес также, что изоляторы соединителей SMPW
выполнены из термопластичного полимера PEEK,
по-видимому, литьем.
Китайская компания Superlink Technologies (SLK)
освоила производство соединителей SMPS для монтажа
на печатные платы (с полным защелкиванием и скользящим соединением), кабельных, панельных и многопортовых соединителей, адаптеров bullet разной длины
и межсерийных адаптеров. Кроме того, компания выпускает кабельные сборки и инструменты для работы
с соединителями SMPS [17]. Параметры соединителей SMPS приведены в табл. 1.
Две тайваньские компании Bo-Jiang technology [18]
и Frontlynk technologies [19] разработали соединители SMPS7 типов:
адаптер bullet с КСВН ≤ 1,4 в рабочем диапазоне
частот DC-67 ГГц;
одиночная и двухпортовая концевая вилки и вилка для поверхностного монтажа с рабочим диапазоном частот DC-50 ГГц;
прямые кабельные розетка и вилка и угловая розетка с предельной частотой 50 ГГц.
Кроме того, компании выпускают межсерийные адаптеры разных типов.
Американская компания Pasternack Enterprises (Pasternack) разработала следующие соединители SMPS, совместимые с аналогичными соединителями других компаний [20]:
кабельные вилки прямая и угловая для полужесткого кабеля 0,047 дюйма, рабочий диапазон частот DC-40 ГГц, КСВН равен 1,35, потери 0,76 дБ, диапазон рабочих температур: –55…165 °C;
вилки для монтажа на печатные платы 2-х видов, рабочий диапазон частот DC-65 ГГц;
адаптер bullet.
Внешний вид некоторых соединителей SMPS этой компании показан на рис. 6 [20].
Американская компания W.L.Gore&Associates (Gore) объявила о выпуске серии кабельных сборок на гибком и полужестком кабеле диаметром 0.047” (1,2 mm) с кабельными соединителями Gore 100 собственной разработки. Сборки предназначены для устройств, в которых сигналы должны поступать в точки подключения, расположенные на небольшом расстоянии (менее 2,2 мм) друг от друга [21]. Соединители GORE 100, являющиеся продолжением серий соединителей SMP и SMPM, были разработаны в ответ на потребность отрасли в повышенной плотности компоновки, малой массе и приемлемых параметрах на более высоких частотах. Был создан полный набор соединителей серии GORE 100, включая
измерительные адаптеры [21].
Применение соединителей SMPS
В аэрокосмической промышленности соединители SMPS используют для создания высокочастотных соединений
в сложных микроволновых модулях и системах. Компактная конструкция соединителей SMPS делают их идеальными для применений, где вес является основной проблемой [5, 6].
Военный сектор использует соединители SMPS для обеспечения надежной связи в различных областях применения, включая радиолокационные системы и оборудование радиоэлектронной борьбы.
Соединители SMPS хорошо подходят для соединения между собой печатных плат, облегчая подключение радиочастотных компонентов в компактных электронных системах и устройствах.
Многопортовые соединители SMPS применяют в блоках высокой плотности компоновки, где критическими требованиями являются оптимизация пространства
и высокочастотные характеристики.
Соединители SMPS применяют для подключения радио-
частотного контрольно-измерительного оборудования,
с целью обеспечения надежных результатов в исследованиях, разработках и при контроле качества.
***
Проведенный анализ соединителей с предельной частотой 100 ГГц не претендует на исчерпывающую полноту в силу закрытости информации многих зарубежных компаний. Тем не менее, он позволяет понять вектор развития соединителей с механизмом защелкивания вилки и розетки.
Обращает на себя внимание то, что большинство компаний заявляет рабочий диапазон частот соединителей DC-100 ГГц, но параметры приводят в диапазоне частот DC-65 ГГц. Так уже было в истории радиочастотных соединителей. Рабочий диапазон частот широко известных соединителей SMA до сих пор в datasheet многих зарубежных компаний представлен как DC-18 ГГц. При этом хорошо известно, что коаксиальная линия этих соединителей рассчитана на предельную частоту 27 ГГц [4].
И спустя годы были разработаны соединители SMA c рабочим диапазоном частот DC-26,5 и DC-27 ГГц [4].
Так происходит и с соединителями SMPS. Частота
100 ГГц – это возможности коаксиальной линии этих
соединителей, а от возможности до реального воплощения очень далеко. Однако начало положено. Амери-
канское отделение компании Rosenberger для соединителей WSMP новой разработки привело параметры в диапазоне частот DC-100 ГГц (табл. 1) [10].
В нашей стране соединители SMPS в настоящее время не выпускаются, и вопрос об их необходимости,
насколько известно, даже не обсуждается.
ЛИТЕРАТУРА
Microwave Connectivity | GPO, GPPO, G3PO.
https://www.corning.com.
Microwaves101.com.https://www.microwaves101.com/encyclopedias/smp-connectors.
Blind mate Corning Gilbert microwave coaxial push-on connectors available from stock at East Coast Microwave Products. ElectronicsWorld 22 September 2023.
https://www.electronicsworld.co.uk.
Джуринский К.Б. Современные радиочастотные
соединители и помехоподавляющие фильтры /
Под ред. д.т.н. Борисова А.А. СПб: Изд-во
ЗАО «Медиа Группа Файнстрит», 2014. 428 с.
What are SMPS Connectors? everything RF.www.everythingrf.com.
Uly Hong. What Is SMPS RF Connector.LenoRF Industry Co., Ltd. 2023-11-06. www.rfcnn.com.
WSMP® Rosenberger. https://www.rosenberger.com.
Ametek Eip’sline of hermetic, push-on and blind-mate RF connectors. www.ametekaegis.com.
What is VITA 67? Everything RF, 12 апр. 2022 г. https://www.everythingrf.com.
SMPS Multiport Connectors, Adaptors & Cable Assemblies. Rosenberger North America https://rna.rosenberger.com.
Carlisle Interconnect Technologies. SMPS Interconnect Series.https://www.carlisleit.com.
SMP / SMPM / SMP3 - Delta RF. https://www.deltarf.com.
SMPS RF Series Technical Specifications SV Microwave. https://www.svmicrowave.com.
Reflowstable PCB connectors | Glassor epoxy seal. https://www.svmicrowave.com.
Radiall SMPW/SMPM/SMPM-LOCK™/ SMP/SMP-LOCK™/SMP-COM. https://www.radiall.com.
SMPW RF Board to Board Connector Radiall.
https://www.radiall.com.
SLK SMPS Connectors. https://www.slkcorp.com.
SMPS RF/Microwave Coaxial Connector Series Bo Jiang. https://www.bojiang.com.tw.
SMPS Connectors Frontlynk.https://www.frontlynk.com.
Pasternack's high-efficiency SMPS interconnects... aerospacemanufacturinganddesign.com.
Microwave Journal. RF & Microwave industry news. Gore Introduces GORE™ 100 Series Microwave/RF Assemblies, June 6, 2007.
Частота 100 ггц уже не предел
К. Джуринский, к.т.н. , А. Андросов
Проанализированы параметры микроминиатюрных радиочастотных соединителей с предельной частотой 100 ГГц, разработанных на основе соединителя SMP и выпускаемых компаниями США, Европы и Юго-Восточной Азии. Показано, что основные электрические параметры (КСВН, потери) большинства зарубежных соединителей с предельной частотой 100 ГГц приведены лишь в диапазоне частот до 65 ГГц. Рассмотрены некоторые конструктивные особенности зарубежных соединителей с предельной частотой 100 ГГц.
Статья написана на основе открытой доступной информации из зарубежных источников.
История создания и эволюции соединителей SMP
История создания и эволюции соединителей SMP связана с компанией Gilbert Engineering [1]. В 1984 году эта компания разработала первый соединитель GPO (Gilbert Push-On) с предельной частотой 40 ГГц, в котором соединение вилки и розетки осуществлялось защелкиванием (Push-On, Snap-On) разных вариантов: полное
защелкивание (Full Detent), ограниченное защелкивание (Limited Detent) и упругое скольжение (Smooth Bore). Это был первый микроминиатюрный соединитель мм-диапазона длин волн. В серию этих соединителей вошли прямые и угловые кабельные соединители розетка, герметичные приборные соединители вилка, соединители вилка для монтажа на поверхность и в отверстия печатных плат, адаптеры розетка – розетка (bullet), внутри-
и межсерийные адаптеры, нагрузки и аксессуары коаксиального тракта.
В 1990 году эта компания создала миниатюрную
(на 30%) версию соединителя GPO – соединитель GPPO
с предельной частотой 65 ГГц.
В 2003 году компания Gilbert Engineering, уже в составе компании Corning Inc., разработала третью версию
соединителей Push-On – G3PO с предельной частотой
100 ГГц, на 45% миниатюрнее соединителей GPO.
Четвертую версию – самые миниатюрные соединители G4PO с предельной частотой 60 ГГц, компания Corning Gilbert создала в 2010 году. На рис. 1 показан сравнительный внешний вид адаптеров bullet компании Corning Gilbert [2, 3].
В дальнейшем соединители G3PO начали выпускать еще несколько компаний США. Европы и Юго-Восточной Азии, присваивая им свои фирменные названия: G3PO → SMPS → SMP3 → WSMP → SMPW → Micro SMP. Общепринятое название соединителей – SMPS. Соединители SMPS и G3PO совместимы между собой.
Особенности соединителей SMPS
с предельной частотой 100 ГГц
В постоянно развивающемся мире коаксиальных соединений СВЧ-диапазона сверхминиатюрные Push-On
соединители SMPS с волновым сопротивлением 50 Ом выделяются своей миниатюрностью и исключительно высокой предельной частотой 100 ГГц [4–6].
Значение теоретической предельной частоты, fпред., при которой в коаксиальной линии соединителя с внутренним диаметром наружного проводника D, диаметром центрального проводника d и диэлектрической проницаемостью изолятора ε еще не возникают нежелательные волны высшего типа, приведено в работе [4]:
fпред ≅ .
Согласно этой формуле главным направлением повышения предельной частоты соединителей является уменьшение размеров и введение воздушной коаксиальной линии.
Соединитель 1.0 mm (предельная частота 110 ГГц)
со стандартным резьбовым соединением и с воздушной коаксиальной линией размерами 1,0 / 0,434 мм был создан американской компанией Hewlett Packard в начале 1990-х годов [4]. Видимо, неслучайно, что
соединитель G3PO без безвоздушной коаксиальной линии и без резьбового соединения с предельной
частотой 100 ГГц компания Gilbert Corning разработала только спустя приблизительно 10 лет, в 2003 го-
ду [1]. Создание этих соединителей показало, что решающую роль в повышении предельной частоты играет уменьшение размеров коаксиальной линии (они входят в приведенную формулу линейно). Диэлектрическая проницаемость влияет гораздо слабее, так как входит в формулу в степени ½.
Благодаря размерам, которые на 45% меньше, чем
у соединителей SMP, и на 30% меньше, чем у соединителей Mini SMP (SMPM), соединители SMPS обеспечивают эффективное решение высокочастотных применений, в которых плотность компоновки имеет первостепенное значение.
Отличительной особенностью конструкции соединителей SMPS является возможность соединять вилку и розетку полным защелкиванием или скользящим соединением. При этом устраняется необходимость в тарированных гаечных ключах. Защелкивание относится к соединениям «вслепую» (blind mate), так как вилка и розетка соединяются этим способом даже при аксиальной и радиальной несоосности между ними до 0,25 мм.
Высота вилки для поверхностного монтажа на печатные платы соединителя SMPS всего 2,49 мм, что обеспечивает минимальное расстояние 3,05 мм между двумя платами, соединяемыми с использованием адаптера bullet [7].
Соединители SMPS доступны в виде самостоятельных единиц, а также в составе с несколькими портами и в VITA 67. Многопортовые соединители SMPS выпускают группами по 2, 4, 8 и 16 проводящих контактов в одном ряду с шагом 2,54 мм. На рис. 2 в качестве примера приведены многопортовые соединения компании Ametek Eip’s [8].
Многопортовые соединители SMPS для поверхностного монтажа с высокой плотностью компоновки – экономически обоснованное решение для высокочастотных печатных плат, где точность является ключевым фактором. Их выпускают компании Rosenberger, Carlisle Interconnect Technologies (Carlisle IT), Delta Electronics, Radiall и др.
VITA 67 Interconnect Standard является разделом платформы VPX – набора стандартов и спецификаций, описывающих применение модульной архитектуры для
построения систем [9]. VITA 67 – это модульные решения, включающие контакты, кабельные сборки, адаптеры
и соединители, объединительную плату и сменные модули, которые поддерживают весь путь радиочастотного сигнала встроенной системы – рис. 3 [9].
Линия соединителей SMPS VITA обеспечивает высокую плотность компоновки и надежность подключения встраиваемых систем.
Соединители SMPS соответствуют стандарту
MIL-STD-202.
Параметры соединителей SMPS
Конструктивные параметры
Разработаны следующие типы соединителей SMPS:
кабельные (кабель 0,47 дюйма или аналогичный) вилка
и розетка, для поверхностного монтажа на печатную плату, для монтажа в отверстия печатной платы, концевые, герметичная приборная вилка, адаптеры: SMPS ро-
зетка – SMPS розетка (bullet), SMPS – соединители
1.0 mm, 1.3 mm, 1.85 mm, 2.4 mm, 2.92 mm, кабельные
сборки, аксессуары коаксиального тракта.
Минимальные размеры: вилки для поверхностного монтажа – диаметр 2,41 мм, высота 2,49 мм, адаптера bullet – диаметр 1,73 мм, длина 2,49 мм.
Вид соединения вилки и розетки: полное защелкивание и скользящее соединение. Компании Carlisle IT
и Delta Electronics применяют еще и ограниченное
защелкивание.
Применение для соединения печатных плат. Вилку SMPS с полным (реже с ограниченным) защелкиванием устанавливают на одной плате, вилку SMPS со скользящим соединением – на другой плате. Адаптер bullet соединяет обе вилки.
Основные параметры соединителей SMPS
Основные параметры назначения некоторых зарубежных соединителей SMPS приведены в табл. 1.
Зарубежные компании–производители соединителей с предельной
частотой 100 ГГц
Компания Corning Gilbert первой создала соединители G3PO Push-Onс предельной частотой 100 ГГц и получила патент на изобретение способа соединения защелкиванием. Corning Gilbert выпускает широкую номенклатуру соединителей G3PO [1]:
кабельные соединители (для полужесткого кабеля 0,047 дюйма) прямые розетка (5 видов), вилка (3)
и угловая розетка – 1;
соединители вилка для монтажа в отверстия
печатной платы, для поверхностного монтажа –
9 видов, краевые – 2.
герметичная металлостеклянная приборная вилка – 1;
2-, 3-, 4-, 6-, 8- и 16-позиционные блоки – 12;
адаптеры bullet, междусерийные адаптеры разных типов и нагрузки.
Компания Rosenberger выпускает соединители WSMP 38 наименований, включая адаптеры bullet и межсерийные адаптеры WSMP с адаптерами RPC 1.0 mm, 1.3 mm,
1.85 mm, 2.4 mm и 2.92 mm [7, 10]. Внешний вид некоторых соединителей WSMP этой компании показан
на рис. 4 [7].
Соединители WSMP сертифицированы для аэрокосмических применений (DINEN9100).
Компания CarlisleIT разработала серию соединителей SMPS, прежде всего, для военного применения: радаров, радиостанций, космических аппаратов и измерительных систем [11]. В эту серию вошли: четыре адаптера bullet диаметром 1,73 мм и длиной 2,49; 2,64; 5,08 и 11,83 мм,
адаптеры SMPS – соединители 2.4 mm, 2 прямых (розетка и вилка) и 1 угловой кабельные соединители, 3 вилки: для поверхностного монтажа, концевая и герметичная приборная.
Delta Electronic (Delta) разработала серию соединителей SMP3 для компактного соединения печатных плат и модулей. Конструкция соединителя SMP3 позволяет использовать его для соединений на частотах до 18 ГГц. Поэтому компания Delta разработала две линейки соединителей SMP3: экономичную (E-Line) и высокочастотную SMP3 [12]. Для высокочастотных приложений, работающих на частотах до 65 ГГц в экстремальных условиях эксплуатации требуются компоненты с жесткими допусками. Конечным результатом является более высокая стоимость таких соединителей.
Разработанные соединители SMP3 для печатных плат можно располагать в ряд с расстоянием между осями, равным 2,16 мм, и при расстоянии между платами 3,17 мм, если использовать самый маленький адаптер bullet длиной 2,5 мм. Delta выпускает шесть видов адаптеров bullet длиной от 2,5±0,3 до 12,7±0,3 мм, а также все другие необходимые модификации соединителя SMP3, совместимые с соединителями G3PO [12].
Amphenol/SV Microwave. Как и другие, рассмотренные ранее компании, Amphenol/SV Microwave выпускает весь набор соединителей SMPS c параметрами, приведенными в табл. 1. Оригинальной разработкой этой компании являются герметизированные соединители для поверхностного монтажа на печатные платы [13]. Герметизацию соединителей осуществляют стеклом или эпоксидной смолой. Поэтому они устойчивы к оплавлению (сохраняют стабильность размеров) в процессе пайки волной припоя при установке на платы. Соединители, герметизированные стеклом, устойчивы к оплавлению при температуре до 500 °C, эпоксидной смолой – до 255 °C. Кроме того, компания Amphenol/SV Microwave разработала соединители для поверхностного монтажа, предварительно облуженные оловом для более качественной пайки на платы.
Диапазон рабочих частот герметизированных соединителей для поверхностного монтажа на печатные платы 0–65 ГГц. Внешний вид этих соединителей показан на рис. 5 [14].
Radiall. Для достижения высокой надежности соединителей SMPW с предельной частотой 100 ГГц компания Radiall усовершенствовала дизайн, технологичность и измерения и использовала для микрообработки и нанесения покрытий помещения с контролируемой атмосферой. Компания Radiall выпускает различные типы соединителей SMPW: индивидуальные и многопортовые, кабельные, концевые, для поверхностного монтажа, адаптеры bullet и межсерийные адаптеры [15].
Наряду с другими применениями, компания Radiall предполагает использовать соединители SMPW при создании квантового компьютера [16]. Представляет
интерес также, что изоляторы соединителей SMPW
выполнены из термопластичного полимера PEEK,
по-видимому, литьем.
Китайская компания Superlink Technologies (SLK)
освоила производство соединителей SMPS для монтажа
на печатные платы (с полным защелкиванием и скользящим соединением), кабельных, панельных и многопортовых соединителей, адаптеров bullet разной длины
и межсерийных адаптеров. Кроме того, компания выпускает кабельные сборки и инструменты для работы
с соединителями SMPS [17]. Параметры соединителей SMPS приведены в табл. 1.
Две тайваньские компании Bo-Jiang technology [18]
и Frontlynk technologies [19] разработали соединители SMPS7 типов:
адаптер bullet с КСВН ≤ 1,4 в рабочем диапазоне
частот DC-67 ГГц;
одиночная и двухпортовая концевая вилки и вилка для поверхностного монтажа с рабочим диапазоном частот DC-50 ГГц;
прямые кабельные розетка и вилка и угловая розетка с предельной частотой 50 ГГц.
Кроме того, компании выпускают межсерийные адаптеры разных типов.
Американская компания Pasternack Enterprises (Pasternack) разработала следующие соединители SMPS, совместимые с аналогичными соединителями других компаний [20]:
кабельные вилки прямая и угловая для полужесткого кабеля 0,047 дюйма, рабочий диапазон частот DC-40 ГГц, КСВН равен 1,35, потери 0,76 дБ, диапазон рабочих температур: –55…165 °C;
вилки для монтажа на печатные платы 2-х видов, рабочий диапазон частот DC-65 ГГц;
адаптер bullet.
Внешний вид некоторых соединителей SMPS этой компании показан на рис. 6 [20].
Американская компания W.L.Gore&Associates (Gore) объявила о выпуске серии кабельных сборок на гибком и полужестком кабеле диаметром 0.047” (1,2 mm) с кабельными соединителями Gore 100 собственной разработки. Сборки предназначены для устройств, в которых сигналы должны поступать в точки подключения, расположенные на небольшом расстоянии (менее 2,2 мм) друг от друга [21]. Соединители GORE 100, являющиеся продолжением серий соединителей SMP и SMPM, были разработаны в ответ на потребность отрасли в повышенной плотности компоновки, малой массе и приемлемых параметрах на более высоких частотах. Был создан полный набор соединителей серии GORE 100, включая
измерительные адаптеры [21].
Применение соединителей SMPS
В аэрокосмической промышленности соединители SMPS используют для создания высокочастотных соединений
в сложных микроволновых модулях и системах. Компактная конструкция соединителей SMPS делают их идеальными для применений, где вес является основной проблемой [5, 6].
Военный сектор использует соединители SMPS для обеспечения надежной связи в различных областях применения, включая радиолокационные системы и оборудование радиоэлектронной борьбы.
Соединители SMPS хорошо подходят для соединения между собой печатных плат, облегчая подключение радиочастотных компонентов в компактных электронных системах и устройствах.
Многопортовые соединители SMPS применяют в блоках высокой плотности компоновки, где критическими требованиями являются оптимизация пространства
и высокочастотные характеристики.
Соединители SMPS применяют для подключения радио-
частотного контрольно-измерительного оборудования,
с целью обеспечения надежных результатов в исследованиях, разработках и при контроле качества.
***
Проведенный анализ соединителей с предельной частотой 100 ГГц не претендует на исчерпывающую полноту в силу закрытости информации многих зарубежных компаний. Тем не менее, он позволяет понять вектор развития соединителей с механизмом защелкивания вилки и розетки.
Обращает на себя внимание то, что большинство компаний заявляет рабочий диапазон частот соединителей DC-100 ГГц, но параметры приводят в диапазоне частот DC-65 ГГц. Так уже было в истории радиочастотных соединителей. Рабочий диапазон частот широко известных соединителей SMA до сих пор в datasheet многих зарубежных компаний представлен как DC-18 ГГц. При этом хорошо известно, что коаксиальная линия этих соединителей рассчитана на предельную частоту 27 ГГц [4].
И спустя годы были разработаны соединители SMA c рабочим диапазоном частот DC-26,5 и DC-27 ГГц [4].
Так происходит и с соединителями SMPS. Частота
100 ГГц – это возможности коаксиальной линии этих
соединителей, а от возможности до реального воплощения очень далеко. Однако начало положено. Амери-
канское отделение компании Rosenberger для соединителей WSMP новой разработки привело параметры в диапазоне частот DC-100 ГГц (табл. 1) [10].
В нашей стране соединители SMPS в настоящее время не выпускаются, и вопрос об их необходимости,
насколько известно, даже не обсуждается.
ЛИТЕРАТУРА
Microwave Connectivity | GPO, GPPO, G3PO.
https://www.corning.com.
Microwaves101.com.https://www.microwaves101.com/encyclopedias/smp-connectors.
Blind mate Corning Gilbert microwave coaxial push-on connectors available from stock at East Coast Microwave Products. ElectronicsWorld 22 September 2023.
https://www.electronicsworld.co.uk.
Джуринский К.Б. Современные радиочастотные
соединители и помехоподавляющие фильтры /
Под ред. д.т.н. Борисова А.А. СПб: Изд-во
ЗАО «Медиа Группа Файнстрит», 2014. 428 с.
What are SMPS Connectors? everything RF.www.everythingrf.com.
Uly Hong. What Is SMPS RF Connector.LenoRF Industry Co., Ltd. 2023-11-06. www.rfcnn.com.
WSMP® Rosenberger. https://www.rosenberger.com.
Ametek Eip’sline of hermetic, push-on and blind-mate RF connectors. www.ametekaegis.com.
What is VITA 67? Everything RF, 12 апр. 2022 г. https://www.everythingrf.com.
SMPS Multiport Connectors, Adaptors & Cable Assemblies. Rosenberger North America https://rna.rosenberger.com.
Carlisle Interconnect Technologies. SMPS Interconnect Series.https://www.carlisleit.com.
SMP / SMPM / SMP3 - Delta RF. https://www.deltarf.com.
SMPS RF Series Technical Specifications SV Microwave. https://www.svmicrowave.com.
Reflowstable PCB connectors | Glassor epoxy seal. https://www.svmicrowave.com.
Radiall SMPW/SMPM/SMPM-LOCK™/ SMP/SMP-LOCK™/SMP-COM. https://www.radiall.com.
SMPW RF Board to Board Connector Radiall.
https://www.radiall.com.
SLK SMPS Connectors. https://www.slkcorp.com.
SMPS RF/Microwave Coaxial Connector Series Bo Jiang. https://www.bojiang.com.tw.
SMPS Connectors Frontlynk.https://www.frontlynk.com.
Pasternack's high-efficiency SMPS interconnects... aerospacemanufacturinganddesign.com.
Microwave Journal. RF & Microwave industry news. Gore Introduces GORE™ 100 Series Microwave/RF Assemblies, June 6, 2007.
Отзывы читателей
