近年、無線通信やレーダー技術の急速な発展に伴い、システムの伝送距離を延ばすためには、システムの送信電力を高める必要があります。マイクロ波システム全体の一部として、RF同軸コネクタは高電力伝送能力の要件に耐える必要があります。同時に、RFエンジニアは高電力試験や測定を頻繁に行う必要があり、各種試験に使用されるマイクロ波デバイス／コンポーネントも高電力に耐える必要があります。RF同軸コネクタの電力容量に影響を与える要因は何でしょうか？見ていきましょう。
●コネクタサイズ
同じ周波数のRF信号の場合、コネクタが大きいほど電力許容度が高くなります。例えば、コネクタのピンホールサイズはコネクタの電流容量と関連しており、これは電力に直接関連しています。一般的に使用されている様々なRF同軸コネクタの中で、7/16（DIN）、4.3-10、N型コネクタは比較的サイズが大きく、対応するピンホールサイズも大きくなります。一般的に、N型コネクタの電力許容度はSMAの3～4倍程度です。また、N型コネクタはより一般的に使用されているため、200Wを超える減衰器や負荷などの受動部品のほとんどはN型コネクタです。
●動作周波数
RF同軸コネクタの許容電力は、信号周波数の上昇に伴って低下します。伝送信号周波数の変化は、損失と電圧定在波比の変化に直接つながり、伝送電力容量と表皮効果に影響を与えます。例えば、一般的なSMAコネクタは2GHzで約500Wの電力に耐えることができますが、18GHzでは平均100W未満しか耐えられません。
●電圧定在波比
RFコネクタは設計時に一定の電気長を指定します。限られた長さの線路では、特性インピーダンスと負荷インピーダンスが等しくない場合、負荷端からの電圧と電流の一部が電源側に反射され、これを反射波と呼びます。反射波、つまり電源から負荷への電圧と電流は入射波と呼ばれます。入射波と反射波の合成波を定在波と呼びます。定在波の最大電圧値と最小値の比を電圧定在波比（定在波係数とも呼ばれます）と呼びます。反射波はチャネル容量空間を占有し、伝送電力容量を低下させます。
●挿入損失
挿入損失（IL）とは、RFコネクタの導入によって生じるライン上の電力損失を指します。これは、出力電力と入力電力の比として定義されます。コネクタの挿入損失を増加させる要因は数多くありますが、主な原因としては、特性インピーダンスの不整合、組立精度の誤差、嵌合端面のギャップ、軸の傾き、横方向のオフセット、偏心、加工精度、電気メッキなどが挙げられます。これらの損失により、入力電力と出力電力に差が生じ、電力耐性にも影響を与えます。
●高度気圧
気圧の変化は空気セグメントの誘電率の変化を引き起こし、低気圧では空気がイオン化しやすくなりコロナが発生します。高度が高いほど気圧は低くなり、電力容量は小さくなります。
●接触抵抗
RFコネクタの接触抵抗とは、コネクタ嵌合時における内部導体と外部導体の接触点の抵抗を指します。一般的にはミリオームレベルであり、その値は可能な限り小さくする必要があります。主に接点の機械的特性を評価するものであり、測定時には本体抵抗やはんだ接合部抵抗の影響を除去する必要があります。接触抵抗が存在すると接点が発熱し、大電力のマイクロ波信号の伝送が困難になります。
●ジョイント材料
同じタイプのコネクタでも、異なる材料を使用すると、電力許容度が異なります。
一般的に、アンテナの出力は、アンテナ自体の出力とコネクタの出力を考慮してください。高出力が必要な場合は、カスタマイズステンレスコネクタなので400W～500Wでも問題ありません。
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投稿日時: 2023年10月12日
