射频仿真到底要不要连接器？

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来源：射频学堂

作者：RF小木匠

大家好，我是【射频学堂】的小木匠，今天我们一起来聊一下关于射频连接器的事。无论是在产品中，还是在测试中，射频连接器都是应用最广一款射频器件。射频连接器的种类繁多，到底应该怎么去选择合适的连接器呢？选择了合适的连接器，我们在设计仿真时应该注意什么？连接器仿真应该注意什么？这篇文章中，我们一起来寻找答案。

图1 射频连接器

No.1 射频连接器的种类及其应用

正如我们上图所示，连接器种类繁多，即使同一种连接器，因为应用的场景不同，也会有多种对应的结构形式。

根据连接器内芯结构的不同，可以分为公Gong头和母头，公头Male 的内芯是一根针，而对应的母头Female 内芯则是一个带有弹片结构的孔，这一对头和母头共同构成连接器的适配结构。在实际应用中，注意区分连接器的适配情况。

图2 连接器的头和母头结构

除了内芯结构的不同之外，根据连接器的结构尺寸可以分为：N type, BNC, SMA, SMB, 2.4mm, 2.92mm, 3.5mm等等，每种连接器都有各自的应用场景。图3 给出了常用连接器的工作频率范围，一般来说，连接器的同轴线直径越小，其可工作频率越高。这个在选择连接器时要特别注意，如果我们要设计一款应用在毫米波波段的射频器件，选用常规的Type N或者一般的SMA就不合适了。

图3 常见连接器的工作频率范围，来源于cdn.rohde-schwarz.com

除了图3 给出的常用连接器的工作频率范围之外，还要注意，不是所有的Type N都可以工作到11GHz，有的可能直到6GHz。所以在连接器选型之后，我们还需要查看这款连接器供应商的datasheet，确认一下这款连接器实际的工作频率范围。图4给出了一款type N型连接器的datasheet，从图中我们可以查到该连接器所应用的实际工作频率范围。

图4 Type N 连接器 datasheet

No.2 仿真时到底该不该包含连接器？

选择好设计测试所需要的连接器之后，又面临一个新的问题？设计仿真时，连接器模型到底应不应该加进去？很多射频人员可能会选择不加。50欧姆的连接器不是直接用50欧姆波端口代替就可以了，连接器模型有影响吗？反正样品回来之后可以调试。我在设计中，也经常会自以为是的直接用波端口来代替，比如图5所示的仿真模型。我们可以快速精确的进行仿真，得到满足要求的仿真曲线。

图5 Wilkinson 功分器仿真模型和曲线

但在实际测试中，经常会发现实测性能和仿真差别甚大，有的可能完全不符合。对于PCB电路，经验老道的射频工程师拿着手术刀，轻轻一划，妙手回春，就可以把性能调试的很好。但在目前精益仿真的模型下，你有没有去思考，到底是哪里出了问题？是仿真不准确？还是样品做工太差？其实很多时候问题就出在波端口设置中。因为你认为的50欧姆，在实际中可能不是50欧姆。在微带线和连接器焊接的地方，由于物理结构的不连续，会引入阻抗的失配。而这块阻抗不连续的存在，很可能就是导致样品仿真和实测曲线偏差的主要原因。

图6 连接器仿真模型

所以，在设计仿真时，一定不要偷懒，最好能把实际样品中所用的到结构尽可能完整的仿真进去，仿真效率可能会打折扣，但是准确率却会大大提高，做到真正意义上的仿”真“，哪怕是最简单的一条微带线。

图7 连接器和微带线仿真模型

参考文献：

https://www.renhotecrf.com/how-to-choose-the-rf-connector-correctly/
https://www.fclane.com/sites/default/files/rfguideen.pdf
https://cdn.rohde-schwarz.com/pws/dl_downloads/dl_application/application_notes/1ma99/1MA99_2E_CoaxConnectorHandling.pdf
https://www.maurymw.com/pdf/datasheets/5A-021.pdf
https://www.rfparts.com/rfn1021-5.html

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首次发布时间：2021-11-12