射频连接器高功率射频的考虑因素和约束

RF和微波无源元件承受许多设计约束和性能指标的负担。根据应用的功率要求，对材料和设计性能的要求可以显着提高。例如，在高功率电信和军用雷达/干扰应用中，需要高性能水平以及极高功率水平。许多材料和技术无法承受这些应用所需的功率水平，因此必须使用专门的组件，材料和技术来满足这些极端的应用要求。

高水平的射频和微波功率是不可见的，难以检测，并且能够在小范围内产生令人难以置信的热量。通常，只有在组件发生故障或完全系统故障后才能检测到过功率压力。这种情况在电信和航空/国防应用中经常遇到，因为高功率水平的使用和暴露是满足这些应用性能要求所必需的。

足够高的RF和微波功率水平会损坏信号路径中的元件，这可能是设计不良，材料老化/疲劳甚至是战略性电子攻击的产物。任何可能遇到高功率射频和微波能量的关键系统都必须仔细设计，并通过为最大潜在功率水平指定的组件进行支持。其他问题，例如RF泄漏，无源互调失真和谐波失真，在高功率水平下会加剧，因为必须更多地考虑组件的质量。

根据频率，功率水平和物理要求，同轴或波导互连用于高功率RF和微波应用。这两种技术的尺寸随频率而变化，需要更高精度的材料和制造来处理更高的功率水平。通常，作为RF能量通过具有空气电介质的波导的方式的产物，波导倾向于能够处理比可比同轴技术更高的功率水平。另一方面，波导通常是比同轴技术更昂贵，定制安装和窄带解决方案。

这就是说，对于需要更低成本，更高灵活性安装，更高信号路由密度和中等功率水平的应用，同轴技术可能是首选。另外，由于降低了成本和尺寸，因此在波导互连上使用同轴互连的组件选择更多。虽然宽带和通常更直接的安装，在高性能，坚固性和可靠性方面，波导技术往往超过同轴。通常，这些互连技术串联使用，在可能的情况下，最高功率和保真度信号通过波导互连路由。

必须仔细检查适配器的功率和频率范围，特别是如果适配器是波导到同轴转换。波导自然只能使频带范围的带宽以高信号保真度传输，其中同轴技术仅具有截止频率。然而，不同的同轴连接器类型也具有不同的功率和频率容量。如果适配器是两种不同同轴连接器类型之间的过渡，则频率，功率处理，PIM，插入损耗和其他参数将受到影响。

终端首当其冲地耗尽设备内潜在的极端RF能量。通常，用于高功率应用的终端将具有散热金属体并且可能强制空气热管理。终端的阻抗匹配和电压驻波比（VSWR）绝对至关重要，因为不可预测的反射可能导致上游电子设备中的过功率和过压状况。在将高功率放大器（HPA）分流到不符合足够的VSWR规格的终端的情况下，这可能是危险的，因为它可能永久性地损坏HPA。

像终端器一样，衰减器设计用于在器件主体内消散RF能量，而不会产生任何不需要的信号失真或反射。有固定和可变衰减器。对于大多数极高功率应用，固定衰减器更常见。像终结器一样，它们可以是波导或同轴的。另外，衰减器也可以是不同尺寸的同轴连接器尺寸的适配器，尽管这很少用波导连接器完成。

与大多数RF和微波组件一样，较高频率组件的功率阈值低于其低功率组件。滤波器的相对尺寸和材料将对功率和频率限制产生重大影响。滤波器的通带自然地略微衰减信号，因此在RF能量吸收或反射方面，通带特性与带外滤波器特性同样重要。

定向耦合器具有许多与适配器相同的关注点和约束，增加了内置终端或前向/反向耦合信号路径的复杂性。而且，定向耦合器的耦合信号路径比通过主传播线的RF能量少数百，数千或数万倍。由于耦合线上的功率水平显着降低，即使对于高功率波导耦合器，耦合线通常也是同轴连接器。对于混合耦合器或3dB 90°混合耦合器来说，这显然不是这种情况，它们在两个相等的RF信号路径中均匀地分配信号的功率。

通常，定向耦合器设计成具有非常低的插入损耗和反射。在高功率水平下，如果不是精确设计，耦合方法会引入显着的插入损耗和反射。另一个需要考虑的因素是耦合线的加载。虽然在低功率水平下，简单的终止可能就足够了。但是，在较高功率水平下，任何不匹配或反射都可能导致大量功率馈送到主信号路径中。而且，取决于耦合强度，定向耦合器的终端可能需要比其低功率对应物具有更高的功率处理。

可以理解的是，设备的温度和RF功率水平规格应在合理的范围内保持合理。由于许多制造商对其产品的性能非常乐观，因此有理由允许在其他设计约束条件下实现尽可能多的功率和热量余量。这在无法承受停机时间的关键应用中尤其重要，因为热应力会导致热失控，从而导致设备快速失效。

其他环境因素，例如湿气进入和冲击/振动，也可以暂时降低部件的功率和热处理能力。在盐雾，温度和机械应力测试台中对高功率元件进行彻底测试通常用于验证某些应用的极端情况下的元件设计。天科乐都有关于使用其库存产品进行测试的详细信息，并愿意与组件买家分享这些信息。