Orvem: cavi e connettori per applicazioni RF ad elevata frequenza

Nelle applicazioni RF ad alta frequenza, i connettori svolgono un ruolo fondamentale nel mantenere la qualità del segnale, nel ridurre al minimo le perdite e nel garantire una connessione affidabile tra vari componenti RF, come antenne, amplificatori, ricetrasmettitori e apparecchiature di test. La sfida fondamentale in queste applicazioni – che comprendono un’ampia gamma di settori, tra cui telecomunicazioni, aerospaziale, difesa, dispositivi medici e altro ancora – è la gestione dei disadattamenti di impedenza, dell’attenuazione e delle riflessioni del segnale che possono verificarsi durante la trasmissione e la ricezione di segnali ad alta frequenza.

Fattori chiave da considerare

I principali fattori chiave da considerare nella scelta dei connettori per applicazioni RF ad alta frequenza sono i seguenti:

• Adattamento di impedenza: è un requisito essenziale per ridurre al minimo la riflessione del segnale e garantire il massimo trasferimento di potenza. I connettori devono avere un’impedenza caratteristica ben definita (tipicamente, 50 o 75Ω) che deve corrispondere all’impedenza del sistema;
• Gamma di frequenze: le applicazioni RF ad alta frequenza possono coprire un’ampia gamma di frequenze, da pochi megahertz a diversi gigahertz. È pertanto fondamentale scegliere i connettori adatti alla gamma di frequenza specifica dell’applicazione;
• Perdita di inserzione (insertion loss): ridurre al minimo questo fattore è essenziale per garantire i livelli richiesti di potenza del segnale. I connettori con una perdita di inserzione inferiore sono da preferire, soprattutto nelle applicazioni in cui la qualità del segnale è fondamentale;
• Perdita di ritorno (return loss): una buona perdita di ritorno indica che l’energia del segnale è minimamente riflessa verso la sorgente. I connettori ad alta perdita di ritorno aiutano a prevenire la degradazione del segnale dovuta alle riflessioni;
• Durata e condizioni ambientali: a seconda dell’applicazione, i connettori possono dover resistere a condizioni ambientali difficili, come temperature estreme, umidità e vibrazioni. I progettisti dovrebbero quindi scegliere connettori con caratteristiche di durata e robustezza adeguate.

Connettori per microonde

I cavi a microonde sono un tipo di cavo elettrico coassiale progettato specificamente per la trasmissione di segnali ad alta frequenza. Sono costituiti da un conduttore centrale, uno strato dielettrico isolante, uno schermo metallico e uno strato isolante esterno. Questa struttura consente di trasportare efficacemente i segnali con interferenze e perdite minime, rendendoli indispensabili nelle applicazioni che richiedono una trasmissione di dati precisa e affidabile.

Nelle applicazioni RF ad alta frequenza, le principali sfide che un cavo per microonde deve affrontare riguardando l’integrità del segnale, le condizioni ambientali (specialmente in applicazioni critiche quali difesa e aerospace), dimensioni e peso (in alcune applicazioni, come le comunicazioni satellitari e il settore aerospaziale, i vincoli di dimensioni e peso sono fondamentali) e naturalmente il rapporto costo-efficienza.

Aeroflon®: il dielettrico innovativo

Nel settore dei connettori per microonde, una significativa innovazione è stata conseguita con l’introduzione del dielettrico Aeroflon®, sviluppato per la progettazione di cavi e antenne per applicazioni a microonde, inclusi 5G e onde millimetriche (mmWave).

Questo materiale, visibile in Figura 1, conferisce ai cavi un’elevata stabilità delle prestazioni elettriche, riducendo significativamente le perdite. Con una costante dielettrica Dk compresa tra 1.6 e 1.7 e un fattore di dissipazione Df pari a 0,0001@10GHz, Aeroflon® consente di ridurre significativamente le perdite nei cavi coassiali per microonde e onde millimetriche.

Inoltre, rispetto ai tradizionali cavi rivestiti in PTFE, Aeroflon® presenta una variazione minima del coefficiente di espansione termica (CTE) a temperatura ambiente, mantenendo un’elevata stabilità anche in condizioni di temperatura estreme.

Un’ulteriore proprietà del dielettrico Aeroflon® è l’elevata velocità di propagazione (V_P). Mentre la maggior parte dei cavi RF per alte frequenze raggiungono una velocità di propagazione pari a 69-77%, i cavi con dielettrico Aeroflon® hanno un valore di V_P pari a 84%. Ciò permette di ridurre le perdite, migliorando la stabilità sia dell’ampiezza sia della fase.

Connettori microcoassiali

I connettori microcoassiali sono connettori miniaturizzati progettati per fornire elevate prestazioni nelle applicazioni ad alta frequenza e una trasmissione affidabile dei segnali RF mantenendo un fattore di forma compatto. Sono comunemente utilizzati nell’elettronica moderna e nei dispositivi RF dove i vincoli di spazio e di prestazioni sono importanti.

Le apparecchiature di comunicazione utilizzate nelle small-cell e nelle stazioni in banda base richiedono connettori con basse perdite, elevata protezione dalle radiazioni elettromagnetiche e sistema di accoppiamento robusto e affidabile. Una soluzione che soddisfa questi requisiti, visibile in Figura 2, è il connettore microcoassiale dual-port MG210.

Le caratteristiche principali di questo connettore sono le seguenti:

• Perdite ridotte (Dk inferiore a 2);
• Due linee coassiali combinate in un unico connettore con impedenza controllata di 50Ω;
• Elevata resistenza meccanica ai movimenti e alle vibrazioni lungo i tre assi X,Y,Z. Il sistema di accoppiamento a scorrimento garantisce antirotazione e stabilità;
• Footprint ridotto (assi X, Y e Z): 3,7 x 5,9 / 2,0 mm;
• Adatto per la trasmissione del segnale dalla scheda base al modulo antenna (da DC a 15 GHz RF o IF).

Per fornire la connettività 5G nei dispositivi con disponibilità limitata di spazio, si stanno diffondendo sempre più le schede RF di tipo M.2, che utilizzano quindi lo stesso fattore di forma delle unità SSD compatte che equipaggiano la maggior parte dei laptop. Le schede M.2 sono disponibili in diversi formati, ma le dimensioni più comuni sono 22 mm di larghezza e 30 mm, 42 mm, 60 mm, 80 mm o 110 mm di lunghezza.

Per queto tipo di applicazioni, sono stati sviluppati i connettori della serie MG215M, visibili in Figura 3. Si tratta in questo caso di connettori coassiali multi-porta con proprietà analoghe a quelle della serie MG210, con la principale differenza che l’accoppiamento avviene verticalmente, tramite una leggera pressione meccanica. Le dimensioni del connettore sono pari a 3,18 x 2,05 / 1,4 mm.

La serie MG215M è indicata nelle seguenti applicazioni:

• Schede M.2 per applicazioni 5G e onde millimetriche;
• Laptop e tablet;
• Femtocell e smallcell;
• Hotspot CPE (Customer Premises Equipment);
• Moduli antenna.

  

Orvem: il partner ideale per le soluzioni di connessione elettrica

Questi connettori e cavi microwave sono distribuiti in Italia da Orvem SpA, azienda con una solida esperienza nel settore dell’elettronica. Con sede a Sesto San Giovanni, nelle immediate vicinanze di Milano, Orvem rappresenta un punto di riferimento del settore elettronico, offrendo una vasta gamma di prodotti e servizi che spaziano dai connettori fino allo sviluppo di soluzioni personalizzate ad elevato contenuto tecnologico.

Fondata nel 1966, Orvem vanta una specializzazione pluridecennale nel settore delle connessioni. Grazie a relazioni a lungo termine intraprese con aziende leader nell’ambito tecnologico, Orvem è in grado di proporre soluzioni competitive e di mantenere costantemente aggiornate le proprie competenze tecniche.

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