实测SMA连接头

SMA连接头是射频工程师最长用到的器件之一,其质量直接影响电路性能,各大元器件网站上充斥着大量形形色色的SMA连接头,价格也是有高有底,频率范围写的也是天花乱坠,下面我们就对几种SMA头进行实测,看看他们的表现到底如何?

不一定靠谱的数据手册

作为一名射频工程师,伏熊也饱受SMA质量高低不定的影响,数据手册总是写的很完美,然而事实总是如此的让人憔悴。数据手册里的SMA头通常的频率范围,通常为10GHz,12GHz,12.5GHz,18GHz,以及40GHz。实际中很多SMA都到不了其最大工作频率。

下面我们做实验,所购买的SMA本文不透露名字,所以厂家们也不必紧张;)
实验采用FR4板材,我们将重点放在10GHz以下,因为再高FR4本身的色散效应就严重的影响了性能(通常RF4板材使用范围在6GHz以内),而更贵的Rogers的板材,对伏熊来说太贵了T_T。

测试电路

这里我们做这样的设计,如图1所示,将SMA连接头与一个射频用50 Ω \Omega 连接起来,然后使用网络分析仪测量其反射系数,以-10dB为界,观察其最大工作频率(本文采用RF4板材)。
在这里插入图片描述图1:测试电路框图

为此我们选择了宽的,窄的,高的,低的,不同厂家的SMA,焊接到电路板上,如图2所示:
在这里插入图片描述
图2:实际测试用的电路板

测试结果

(1)数据手册标注10GHz的连接头

图3展示了某数据手册标注10GHz的连接头的测试结果
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图3:10GHz的连接头测试结果

图中蓝色线为某数据手册标注10GHz的连接头,但是在FR4板材上其最大工作频率只有4.4GHz。图中的红色线,是我们自己的连接头,可以到达8.8GHz。

(2)数据手册标注18GHz的连接头

18GHz的连接头和6GHz,10GHz以下的连接头价格通常差别较大,会贵很多,当然价格换来的是性能的提升,图4展示了某数据手册标注18GHz的连接头:

在这里插入图片描述
图4:18GHz的连接头测试结果

图中蓝色线为某数据手册标注18GHz的连接头,在FR4板材上其最大工作频率为6.2GHz。图中的红色线,是我们自己的连接头,可以到达10.3GHz。

图3和图4中还有一条蓝色线,那是我们自己的连接头,作为一名射频工程师,不想被琳琅满目的SMA连接头搞的头晕目眩,我们自己做了EM仿真,有了两款SMA连接头。这里广告一下,与同等价位的连接头对比效果还不错,欢迎大家采购哈,淘宝链接:
8.8GHz 连接头GFSMA01:https://item.taobao.com/item.htm?spm=a2oq0.12575281.0.0.6c881debBlp0kY&ft=t&id=607367796409
10.3GHz连接头GFSMA02:https://item.taobao.com/item.htm?spm=a2oq0.12575281.0.0.6c881debBlp0kY&ft=t&id=607628529704

为了使用方便我们提供了推荐Footprint,和KiCad的封装:
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图5:8.8GHz GFSMA01的推荐Footprint
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图6:10.3GHz GFSMA02的推荐Footprint

KiCad的封装链接:
8.8GHz GFSMA01:
https://pan.baidu.com/s/1IulADQ_9paiGMIHGLgNptg

10.3GHz GFSMA02:
https://pan.baidu.com/s/1pdO1v-ZJhc4k2vDSrM-laQ

图5和图6中的标注1,写明了0.34的线宽虚根据实际情况来定,其宽度应为50 Ω \Omega 微带线的宽度。

我们还测试了一款某国外公司的连接头,价格虽然很贵,但性能确实非常棒,即便是在RF4的板材上依然达到了10.3GHz的频率,如图7所示:
在这里插入图片描述
图6:三款连接头对比

本文对比了几款射频连接头,虽然夹杂了自己的广告,但是干货还是有的,希望对大家有所帮助。

作者:伏熊(专业:射频芯片设计、雷达系统。爱好:嵌入式。欢迎大家项目合作交流。)
微信:GuoFengDianZi

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