การลดทอนสัญญาณตัวเชื่อมต่อ RF? สาเหตุและแนวทางแก้ไข

ในการใช้งานต่างๆ เช่น อุปกรณ์สื่อสาร ระบบสถานีฐาน เครื่องมือทดสอบ และโมดูลไร้สาย วิศวกรจำนวนมากประสบปัญหาทั่วไป นั่นคือ สัญญาณจะทดสอบตามปกติที่ปลายอุปกรณ์ แต่จะอ่อนลงอย่างมากหรือแม้กระทั่งไม่เสถียรหลังจากเชื่อมต่อขั้วต่อ RF

ในกรณีส่วนใหญ่ ปัญหาไม่ได้อยู่ที่ตัวอุปกรณ์ แต่อยู่ที่การเลือก การติดตั้ง หรือการใช้งานตัวเชื่อมต่อ RF ที่ไม่เหมาะสม ด้านล่างนี้ เราจะอธิบายสาเหตุทั่วไปของการลดทอนสัญญาณตัวเชื่อมต่อ RF อย่างมีนัยสำคัญโดยพิจารณาจากประสบการณ์ทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติ พร้อมด้วยวิธีแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้อง

1. คืออะไร ขั้วต่อ RF การลดทอนสัญญาณ?
พูดง่ายๆ ก็คือการลดทอนสัญญาณของตัวเชื่อมต่อ RF เป็นปรากฏการณ์ของพลังงานที่ลดลงและคุณภาพลดลงหลังจากที่สัญญาณผ่านตัวเชื่อมต่อ โดยทั่วไปจะแสดงออกว่าความแรงของสัญญาณลดลง ระยะการสื่อสารสั้นลง อัตราข้อผิดพลาดบิตเพิ่มขึ้น การบิดเบือนของรูปคลื่น และความเสถียรของระบบลดลง ในระบบความถี่สูง ผลกระทบนี้จะถูกขยาย ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของทั้งระบบ

การเลือกตัวเชื่อมต่อที่ไม่เหมาะสมนำไปสู่การลดทอนสัญญาณ
หลายโครงการมองข้ามการจับคู่ความถี่และประสิทธิภาพของตัวเชื่อมต่อในขั้นตอนการออกแบบเบื้องต้น ตัวเชื่อมต่อ RF รุ่นต่างๆ ได้กำหนดช่วงความถี่ในการทำงาน การใช้อินเทอร์เฟซที่มีข้อกำหนดต่ำกว่าในระบบความถี่สูงสามารถนำไปสู่การสูญเสียการแทรกที่เพิ่มขึ้น ความต้านทานไม่ตรงกัน และการสะท้อนของสัญญาณที่เพิ่มขึ้นได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ การใช้อินเทอร์เฟซ 75 โอห์มในระบบ 50 โอห์มจะช่วยเพิ่มการสูญเสียการสะท้อนอย่างมาก ส่งผลให้คุณภาพสัญญาณลดลง

การสูญเสียสัญญาณเนื่องจากการติดต่อไม่ดี
ตัวเชื่อมต่อ RF เป็นส่วนประกอบที่มีความแม่นยำสูงและมีข้อกำหนดที่สูงมากสำหรับความเสถียรของการสัมผัส หากไม่ได้เสียบขั้วต่อจนสุด ส่วนต่อประสานแบบเกลียวไม่แน่น หรือหน้าสัมผัสพินกลางไม่เสถียร จะทำให้ความต้านทานหน้าสัมผัสเพิ่มขึ้น ความต้านทานต่อการสัมผัสที่เพิ่มขึ้นไม่เพียงแต่เพิ่มการสูญเสียสัญญาณเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและประสิทธิภาพการทำงานลดลงในระยะยาว

การวางตำแหน่งและคุณภาพของวัสดุส่งผลต่อการส่งสัญญาณ
วัสดุตัวนำภายในและการชุบพื้นผิวของขั้วต่อมีผลกระทบอย่างมากต่อการส่งสัญญาณ โดยทั่วไปแล้วตัวเชื่อมต่อ RF คุณภาพสูงจะใช้ทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูงและชุบทองหรือเงินเพื่อให้มั่นใจถึงการนำไฟฟ้าและความต้านทานการเกิดออกซิเดชัน การใช้ผลิตภัณฑ์ชุบที่ด้อยคุณภาพสามารถนำไปสู่การออกซิเดชันของพื้นผิว พื้นผิวสัมผัสที่หยาบ และความต้านทานที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้สูญเสียการแทรกที่สูงขึ้นมากขึ้นตลอดการใช้งานในระยะยาว

ความถี่ในการทำงานเกินช่วงการออกแบบตัวเชื่อมต่อ
ขั้วต่อ RF แต่ละตัวมีขีดจำกัดความถี่การทำงานสูงสุดที่กำหนดไว้ การใช้ตัวเชื่อมต่อที่เกินความถี่การออกแบบอาจทำให้เกิดความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ การสูญเสียการส่งคืนที่แย่ลง และการบิดเบือนของสัญญาณ นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสื่อสาร 5G การใช้งานคลื่นมิลลิเมตร และระบบการทดสอบที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งข้อกำหนดของช่วงความถี่นั้นสูงกว่านี้อีก โดยจำเป็นต้องมีข้อกำหนดของตัวเชื่อมต่อที่ตรงกับความต้องการของระบบอย่างเคร่งครัด

กระบวนการติดตั้งที่ไม่เหมาะสมทำให้ประสิทธิภาพลดลง

กระบวนการติดตั้งตัวเชื่อมต่อ RF จะกำหนดประสิทธิภาพของสัญญาณขั้นสุดท้ายโดยตรง ปัญหาที่พบบ่อย ได้แก่ ความร้อนสูงเกินไประหว่างการบัดกรีทำให้เกิดความเสียหายของฉนวน การจีบที่ไม่เหมาะสมทำให้ชีลด์ไม่ต่อเนื่อง และขนาดการปอกสายไฟที่ไม่ได้มาตรฐานทำให้ตัวนำตรงกลางไม่ตรงแนว ปัญหาที่ดูเหมือนเล็กน้อยเหล่านี้สามารถรบกวนความต่อเนื่องของอิมพีแดนซ์ได้โดยตรง ส่งผลให้สัญญาณสูญเสียเพิ่มเติม

2. จะทราบได้อย่างไรว่าการลดทอนสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับตัวเชื่อมต่อเป็นสาเหตุหรือไม่?
ในการดีบักจริง คุณสามารถแทนที่ตัวเชื่อมต่อด้วยตัวเชื่อมต่อที่ผ่านการตรวจสอบและผ่านการรับรองสำหรับการทดสอบเปรียบเทียบ หากสัญญาณดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด จะสามารถระบุสาเหตุของปัญหาได้ เครื่องวิเคราะห์เครือข่ายยังสามารถใช้เพื่อทดสอบพารามิเตอร์ เช่น การสูญเสียการแทรก การสูญเสียการส่งคืน และ VSWR ซึ่งสะท้อนถึงสถานะประสิทธิภาพของตัวเชื่อมต่อโดยตรง นอกจากนี้ การตรวจสอบอินเทอร์เฟซสำหรับการเสียรูป ออกซิเดชัน หรือการคลายตัวด้วยสายตายังเป็นวิธีการแก้ไขปัญหาที่มีประสิทธิภาพมาก