同軸コネクタの、互換性と"互換性"の違いを知って、コストのかかるミスを防ごう

著者:Art Pini
2022-05-25
タグ エンジニアリングコネクタ相互接続およびワイヤテスト - ツールおよびその他の製品

測定器は3.5mmのコネクタを使用し、同軸ケーブルは2.92mmのコネクタを使用します。一見互換性があるように見えます。測定にどのような影響があるでしょうか?SMAコネクタで測定器に接続できますか?入力コネクタにダメージを与えませんか?コネクタの嵌合は、一歩間違うと高価な測定器の入力コネクタを破壊し、高額な修理が必要になる不思議な世界です。どうすれば、このような失敗を避けることができるのでしょうか。

コネクタの互換性は、通常、コネクタファミリの設計において事前に考慮した成果です。これは、コネクタの帯域幅と電気的性能を向上させる目的で、古い設計や成功した既存の設計に基づいて新しいコネクタを設計するという、近親相姦的なプロセスです。たとえ互換性を確保するためであっても、無用な破損を防ぐための配慮が必要です。いくつかの簡単な手順に注意することで、高価な修理をしなくて済むかもしれません。

コネクタ品質のグレード

同軸コネクタは、一般に特定の品質等級(クラス)内で動作するように設計・製造されています。コネクタには、校正標準用、計測用、機器用の3つのグレードがあります。

校正標準グレードのコネクタは、最高の精度と品質基準で製造されています。このグレードのコネクタは、最高の精度と精密さが要求され、国家標準のトレーサビリティが可能な計測用校正規格での使用を目的としています。このコネクタのグレードは、嵌合インターフェースが厳しく管理され、クリアランス、平坦度、ピンの深さが最高の公差で保持されます。このクラスのコネクタは、最もコストが高いです。

コネクタ品質レベルの中間に位置するのが、計測グレードのコネクタです。このグレードのコネクタは計測器に使用され、良好な再現性とシグナルインテグリティの高い正確な測定ができることを特徴としています。このコネクタは、一般的に実験室での使用を目的とした試験機器や測定機器によく見られます。一般に、計測グレードのコネクタは、最も長い寿命と最大の指定された嵌合回数を提供します。

最も低い品質レベルのコネクタは、機器グレードや商用グレードのコネクタです。このクラスのコネクタは、生産と製造で一般的に使用されます。これらは、組み立ての簡便さと低コストが重視される汎用のフィールドアプリケーションを対象としています。機械的公差は、他の品質グレードよりもはるかに緩やかです。これらのコネクタの嵌合作業の回数は一般に、より制限されており、また一般にコストは最も低くなります。

交換可能なコネクタタイプ

計測器で搭載されている一般的な50Ω同軸コネクタを表1に示します。注釈欄にはその互換性を記載しています。

表1:計測器でよく使われる同軸コネクタの特性と互換性(表出典:Art Pini)

互換性には大きく分けて2つの領域があります。1つはメカニカルなもので、コネクタが合うかどうか? もう1つは電気的なもので、コネクタに信号の完全性を保証する帯域幅とインピーダンスマッチングがあるかどうかです。

IEEE Std 287で規定されているコネクタは、校正標準グレードまたは計測グレードのコネクタです。MlL-STD-348で規定されているSMAコネクタは機器グレードのコネクタですが、メーカーによっては、より厳しい機械的公差と拡張帯域幅を備えた「精密」バージョンのコネクタを供給している場合があります。

この表は、異なる品質クラスのコネクタの嵌合には注意が必要であることを強調しています。

2.4mmと1.85mmのコネクタは、どちらも計測グレードなので、嵌合できます。この嵌合の帯域幅は、低い帯域幅の2.4mmコネクタの帯域幅(50GHz)に低下することに注意してください。

3.5mmと2.92mmのコネクタを嵌合した場合も同様で、帯域は33GHzに低下します。

品質グレード間で嵌合するコネクタ

SMAコネクタは機器クラスのコネクタであり、機械的公差は計測クラスほど厳しくはありません。よくある問題として、SMAプラグのセンターピンの直径や長さが3.5mmや2.92mm仕様のものと異なる場合、レセプタクルを破損することがあります。正しくフィットしない嵌合エレメントは、インターフェースの電気的完全性に影響を与え、マッチング不良や反射の原因となります。その他、規格外の同心度や表面仕上げが悪いなどの問題があります。

同心度とは、コネクタ本体の中心にピンを揃えることです。許容範囲外にピンの中心がずれていると、レセプタクルのコンタクトが曲がり、その後の嵌合に使用できなくなる可能性があります。

嵌合エレメントの表面仕上げは、凹み、高いスポット、バリ、汚れなどがなく、滑らかであることが必要です。表面の欠陥は、電子的なマッチングや信号の反射を悪くすることがあります。

破損を防ぐためのシンプルなルール

これらの簡単なルールに従うことで、コストのかかるエラーを回避することができます。

  1. コネクタセーバーを使用して、計測器コネクタを保護します。コネクタセーバーとは、計測器コネクタと外部との間に追加する同軸プラグ-ジャックアダプタのことです。コネクタセーバーが破損した場合、比較的低コストで簡単に交換することができます。

3.5 mmコネクタの場合は、Carlisle Interconnect TechnologiesTMA-5MS-5FS-00 3.5mm(オス)- 3.5mm(メス)の同軸アダプタ(図1)などを使用します。

image

図1:TMA-5MS-5FS-00は、計測器コネクタを保護するコネクタセーバーとして使用できる3.5mm同軸アダプタです(画像出典:Carlisle Interconnect Technologies)

2.92mmコネクタの場合は、P1dB Inc.P1AD-29MF 2.9mmプラグ- 2.92mmジャック同軸アダプタ(図2)などの同軸アダプタを使用してください。
※この商品はアメリカ国内のみの販売品です。

image

図2:P1AD-29MFアダプタは、2.92mm同軸接続のコネクタセーバーとして使用可能です(画像出典:P1dB Inc.)

  1. SMAコネクタの汚れ、センターピンの真直度、ピンの同心円配置を点検してください。

  2. アルコールと糸くずの出ない綿棒を使って、両方のコネクタを丁寧に掃除してください。

  3. センターピンとレセプタクルを合わせ、しっかりと固定されるまで静かに嵌合してください。

  4. コネクタナットを手で回して嵌合コネクタをかみ合わせ、コネクタ本体を互いに回転させないように注意してください。ナットを手で締め付けます。

  5. Copper Mountain TechnologiesCMT TW-S(図3)のようなトルクレンチを使用し、適切なトルク仕様を確認します。コネクタのトルク仕様が異なる場合、小さい方を使用する必要があります。締め付けの際、コネクタ本体が回転しないようにしてください。

image

図3:CMT TW-Sなどのトルクレンチを使用すると、正しく接続することができます。コネクタのトルク仕様が異なる場合は、小さい方を使用します。(画像出典:Copper Mountain Technologies)

結論

同軸コネクタは互換性があるように見えますが、グレードが異なり、サイズが微妙に異なるため、必ずしもそうとは限りません。上記のような簡単なルールを守ることで、計測器のコネクタを保護し、良好な測定品質を保証することができます。

著者について

image

Arthur (Art) Piniは、Digi-Key Electronicsの寄稿者です。ニューヨーク市立大学で電気工学の学士号と修士号を取得しています。エレクトロニクス分野で50年以上の経験を持ち、Teledyne LeCroy、Summation、Wavetek、Nicolet Scientificでエンジニアリングおよびマーケティングの重要な役割を担ってきました。計測技術に関心があり、オシロスコープ、スペクトラムアナライザ、任意波形発生器、デジタイザ、パワーメータに関する幅広い経験を持っています。

Art Piniの投稿



オリジナル・ソース(English)