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【コラム7】高周波コネクタは取扱注意!

2015.03.31 Tuesday カテゴリ:コラム

以前、NHKの「ためしてガッテン」で、自転車の錆びたペダルをどうすれば回るようにできるか?というのを番組でやっていました。答えは「かなづちで強くたたく」でした。私は以前、ボルトの軸力計という測定器を作ったことがありましたので、懐かしく思えて楽しく見ていました。

皆さんは「ボルトの管理をどうしていますか?」という質問に対して、多分「トルクレンチでやっています」と答えるのではないでしょうか。確かにトルクレンチは安価で入手も楽です。最近ではホームセンターででも売っています。ところが、ボルトの締め付け力は、
・ボルトの横方向(摩擦力)・・・トルクレンチ
・ボルトの縦方向(軸力)・・・軸力計
とに分けられ、横方向の力(摩擦力)は2割程度だと言われています。
残りの8割は縦方向の力、いわゆる軸力(アキシャル・フォース)によるものです。これが軸力によるボルトの管理が高精度だといわれる由縁です。
軸力計としては超音波式が非常に有名なのですが、私は磁気式で行いました。ボルトにかかる応力と軸力とが比例関係にあるという特許を客先が持っていて、それを手のひらに乗るサイズ(電池仕様)に仕上げました。ところが最後になって、ボルトに塗ってある塗料の厚みが誤差になるということで、急遽膜厚補正回路を付けて対応しました。もう30年前の話です。

仕事柄、回路図面を書く機会が多くあります。製図用のシャープ・ペンシルを3本持っているのですが、力の加減が難しく、しょっちゅう芯が折れてします。けっこう高価なペンシルだったのですが困ったものです。
ある人のアドバイスもあって、濃い目の芯に交換してみました。今まではHBを使っていたのですが、それを2Bにしてみました。でも結果は同じく「ボキッ」。

ところが先日、子供と一緒に文具店に行く機会がありました。別段買うものもないのでぶらっと店内を見てみたら、芯が折れないシャープ・ペンシルが売っていました。ゼブラのデルガード(0.5mm芯)です。
紙面と垂直方向の強い力に対しては軸に内蔵したスプリングが芯を上方向に逃がして芯をガードする、斜め方向の力に対しては先端の金属が出てきて芯を包みこんでガードするそうです。さっそく買って試してみると、確かに折れません。ラッキー!!
また、0.3mmの芯ではペンテルのオレンズというのがあって、これも買いました。芯を出さないで書くから芯が折れないのだそうです。確かに芯は金属パイプで常に保護されています。このパイプは芯が減るのに合わせてスライドするため、ちゃんと字が書けるのです。そのため、デルガード同様強く書いても芯が折れません。
オレンズには0.2mm芯もあったのですが、折れないかどうか半信半疑だったので、そのときは購入しませんでした。しかし、折れないことが確信に変わったので、次の機会に購入したいと思います。

芯は折れないほうが良いのですが、骨は折らないと良いものが手に入らないと感じた一日でした(笑)。
 


 


●高価な高周波コネクタに安価なコネクタをつないでは駄目!

高周波コネクタにはいろいろな種類があります。たとえば、以下のようなものです。

。離灰優タ(10GHz);
ねじカップリング方式の中型コネクタ。特性インピーダンスは50Ω。Nコネクタは開発者であるPaul Neill(米国のベル研究所)氏の名前からきている。使用周波数は一般には10GHzですが、精密に作られたものは18GHzまで使用可能。
Nコネクタとまったく同じ形状で75Ωのコネクタがあります(NCコネクタ)が、中心コンタクトタがNコネクタより細いので、NCコネクタのジャックにNコネクタのプラグを接続すると、NCコネクタの中心コンタクトを壊してしまいます。逆に、NコネクタのジャックにNCコネクタのプラグを接続すると接触不良になってしまうのでご注意を。

BNCコネクタ(1GHz);
BNCの名前は、開発者のPaul Neill氏とCarl Concelman(米国アンフェノール社)からきていて、Bayonet Neill Concelmanを略したもの。Baby N Connectorという場合もある。名前のとおり、Nコネクタよりサイズの小さな小型コネクタ。
通常、使用周波数は1GHz以下ですが、精密に作られたものは数GHzまで使用可能です。このコネクタはツイストロック機構をもった画期的なものです。
また、75Ωも存在します。中心コンタクトの径が違うのですが、差がわずかなので間違って使っても違和感はありません。しかし、接触不良や高周波性能の劣化、コンタクトの破損につながるのでご注意ください。

SMAコネクタ(18GHz);
ねじカップリング方式の小型コネクタ。外径2〜4mm程度のセミリジッド・ケーブルに適合しますが、3D程度の同軸ケーブルにも適合するものもある。
SMAの名前は、Sub Miniature type Aからきています。SMAコネクタより少し小型でプッシュオン方式のSMBコネクタ、SMBのねじカップリング式のSMCコネクタなどがあります。
またSMAコネクタと接続互換を保ちながら、使用周波数を26.5GHzまでにした3.5mmコネクタもあります。
なお、SMAコネクタはNコネクタやBNCコネクタほど機械的強度がないので、装置外部に付けられることはあまりありません。一般に、内部接続用として使用される場合が多いです。
※注意して使用すれば、SMAコネクタでも外部取り付けOKです。

ぃ縫灰優タ(40GHz);
米国Wiltron社が開発したコネクタです。SMAコネクタや3.5mmコネクタとの接続互換性を保ちながら、外部導体内径を小さくしてします。

イ修梁勝
さらに上の高周波では2.4mmコネクタ(50GHz)や1.85mm(65GHz)コネクタなどがあります。

このように、いろいろな高周波コネクタがありますが、価格はそれなりにします。巷には低価格の高周波コネクタも売られていますが、加工精度がまったく違いますので注意をしてください。高価なコネクタを破損しないように、安易に安いコネクタ(またはケーブル)を使用しないようにとのアドバイスをしておきます。

高価な高周波コネクタに安価な高周波コネクタを接続したとき、メス側のコンタクトを破損することがよく起こります。この場合、SWRのような高周波特性を悪化させてしまいます。1GHz以下の周波数では、あまりSWRが悪くなっても気がつかないので、破損を知らないまま使用し続けることがよくあります。一般に、
・比較的安価な(スペアナのような)測定器では測定器側のコネクタはメスを使用
・逆に、高価な測定器では測定器側のコネクタはオスを使用
のようです。これは高価な測定器のコネクタを壊されないようにとの配慮からです。
表1にコネクタの使用周波数を示します。

 





表1:高周波コネクタの使用周波数

 


それでは、ちょうど時間となってしまいました。第8回お楽しみに。
 

 


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