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Il connettore coassiale è probabilmente uno dei componenti più sottovalutati dell’intera stazione radioamatoriale.
Spendiamo centinaia o migliaia di euro per ricetrasmettitori, amplificatori, antenne, filtri e cavi a bassa perdita, per poi magari collegare tutto utilizzando connettori economici, adattatori di dubbia provenienza o PL-259 saldati male.
Eppure il connettore si trova esattamente nel punto attraverso il quale deve transitare tutta la nostra RF.
In una tipica stazione possiamo incontrare:
- PL-259/SO-239;
- tipo N;
- BNC;
- TNC;
- SMA;
- RP-SMA;
- SMB;
- MCX;
- connettori proprietari o specializzati.
Non esiste un connettore universalmente migliore.
La domanda corretta è:
qual è il connettore più adatto alla frequenza, alla potenza, all’ambiente e all’applicazione che sto utilizzando?
Un connettore RF non è soltanto un pezzo di metallo
Dal punto di vista meccanico un connettore sembra relativamente semplice.
Abbiamo:
- contatto centrale;
- contatto esterno;
- dielettrico;
- corpo;
- sistema di accoppiamento.
Dal punto di vista RF, invece, il connettore rappresenta una vera e propria continuazione della linea di trasmissione.
Se utilizziamo una linea a 50 Ω, idealmente anche il connettore dovrebbe mantenere il più possibile quella stessa impedenza.
Qualsiasi variazione geometrica produce una discontinuità.
Una discontinuità può generare:
- riflessioni;
- aumento del ROS;
- perdita di inserzione;
- degrado del return loss;
- fenomeni sempre più importanti salendo di frequenza.
Sulle HF pochi millimetri di discontinuità elettrica possono avere conseguenze trascurabili.
A diversi GHz gli stessi millimetri diventano una parte significativa della lunghezza d’onda.
Ed è proprio qui che iniziano le grandi differenze tra le varie famiglie di connettori.
Il PL-259: il re storico delle stazioni radioamatoriali
Il PL-259 è probabilmente il connettore più conosciuto nel mondo radioamatoriale.
Il connettore maschio viene normalmente indicato come:
PL-259
mentre il corrispondente femmina da pannello viene comunemente chiamato:
SO-239.
La famiglia viene anche definita UHF connector.
Il nome può però trarre in inganno.
Quando questo tipo di connettore venne sviluppato, il termine “UHF” aveva un significato tecnologico molto diverso da quello che attribuiamo oggi alle frequenze UHF.
Dal punto di vista RF il tradizionale connettore UHF non presenta infatti un’impedenza costante di 50 Ω.
Amphenol classifica, per esempio, i propri PL-259 UHF come non-constant impedance, con frequenza massima dichiarata di circa 300 MHz per modelli standard.
Questo non significa che a 301 MHz smetta improvvisamente di funzionare.
Significa semplicemente che non è nato come connettore RF di precisione per frequenze elevate.
Perché il PL-259 è ancora così diffuso?
Perché possiede numerosi vantaggi pratici:
- è robusto;
- è economico;
- è facile da reperire;
- sopporta potenze elevate;
- è relativamente semplice da montare;
- è presente praticamente su ogni RTX HF;
- offre un accoppiamento filettato stabile.
Per una stazione HF il PL-259 rimane ancora oggi una soluzione perfettamente ragionevole.
Se utilizziamo:
- 1,8 MHz;
- 3,5 MHz;
- 7 MHz;
- 14 MHz;
- 21 MHz;
- 28 MHz;
un PL-259 di buona qualità, correttamente montato, difficilmente rappresenterà il collo di bottiglia della nostra stazione.
E sui 144 MHz?
Anche sui 144 MHz il PL-259 viene utilizzato diffusamente e può funzionare senza particolari problemi in installazioni radioamatoriali normali.
Ma iniziando a salire di frequenza diventa progressivamente meno interessante rispetto a connettori progettati per mantenere un’impedenza più controllata.
E sui 430 MHz?
Qui la situazione diventa più discutibile.
Molte radio VHF/UHF utilizzano ancora SO-239, e naturalmente funzionano.
Ma se stiamo progettando da zero una linea dedicata alle UHF, specialmente per:
- weak signal;
- satelliti;
- preamplificatori;
- antenne direttive;
- lunghi cavi;
- sistemi a basse perdite;
il tipo N rappresenta generalmente una scelta tecnicamente più appropriata.
Il connettore tipo N
Il connettore N è uno dei grandi classici delle applicazioni RF professionali.
È relativamente grande, robusto e utilizza un accoppiamento filettato.
A differenza del PL-259, è progettato come vera interfaccia RF a impedenza controllata.
La variante maggiormente interessante per i radioamatori è quella a:
50 Ω.
Amphenol indica per i propri connettori N standard prestazioni fino a circa 11 GHz, con versioni extended-range che possono arrivare a 18 GHz.
Naturalmente non significa che qualsiasi connettore N economico acquistato su Internet garantisca automaticamente tali prestazioni.
La qualità costruttiva conta moltissimo.
Dove è particolarmente indicato il tipo N?
È una scelta eccellente per:
- VHF;
- UHF;
- 1,2 GHz;
- antenne esterne;
- amplificatori;
- preamplificatori;
- sistemi professionali;
- ponti radio;
- strumentazione;
- cavi low-loss.
Un altro vantaggio importante è la robustezza meccanica.
Il sistema filettato mantiene una buona pressione tra i contatti ed è adatto anche ad ambienti soggetti a vibrazioni.
Molte versioni sono inoltre pensate per l’utilizzo outdoor.
Perché sulle UHF viene spesso preferito al PL-259?
Per tre ragioni principali:
- impedenza meglio controllata;
- migliore comportamento alle alte frequenze;
- migliore predisposizione per installazioni esterne professionali.
Se dovessi realizzare oggi una nuova linea dedicata ai 430 MHz con antenna sul tetto e cavo low-loss, personalmente considererei il tipo N come scelta naturale sul lato antenna.
BNC: collegare e scollegare in un attimo
Il BNC è immediatamente riconoscibile grazie al suo sistema di innesto a baionetta.
Invece di avvitare il connettore, basta:
- inserirlo;
- ruotarlo;
- bloccarlo.
È rapidissimo.
Per questo motivo viene utilizzato moltissimo nella strumentazione elettronica.
Lo troviamo su:
- oscilloscopi;
- generatori RF;
- frequenzimetri;
- analizzatori;
- ricevitori;
- scanner;
- apparati portatili.
Esistono versioni BNC a 50 Ω e a 75 Ω.
Questa distinzione è fondamentale.
BNC 50 Ω e BNC 75 Ω non sono la stessa cosa
Esternamente possono sembrare estremamente simili.
La geometria interna, però, è differente.
Per applicazioni radioamatoriali RF standard utilizziamo normalmente la versione:
50 Ω.
La variante 75 Ω è molto diffusa nel video e nelle telecomunicazioni.
Amphenol indica per i BNC 50 Ω standard una gamma tipica fino a circa 4 GHz, con versioni estese che possono arrivare più in alto.
Per un radioamatore questo significa che un BNC di qualità può tranquillamente essere utilizzato su:
- HF;
- 50 MHz;
- 144 MHz;
- 430 MHz;
- 1,2 GHz;
purché il componente specifico sia progettato per l’applicazione.
Il vero vantaggio del BNC
È soprattutto pratico.
Supponiamo di avere sul banco:
- NanoVNA;
- frequenzimetro;
- generatore;
- oscilloscopio;
- ricevitore SDR;
- wattmetro.
Dover avvitare continuamente connettori tipo N o SMA diventerebbe scomodo.
Il BNC permette invece collegamenti rapidissimi.
È quindi probabilmente uno dei migliori connettori per un laboratorio radioamatoriale.
SMA: piccolo, preciso e adatto alle microonde
Quando entriamo nel mondo:
- SDR;
- GPS;
- Wi-Fi;
- microonde;
- preamplificatori;
- filtri;
- moduli RF;
iniziamo a incontrare sempre più spesso il connettore SMA.
È molto piccolo e utilizza un accoppiamento filettato.
La versione standard è normalmente a:
50 Ω.
Amphenol indica per la famiglia SMA standard una gamma DC–18 GHz, con versioni extended-range che raggiungono frequenze ancora superiori.
Naturalmente, ancora una volta, il limite reale dipende dal singolo connettore, dalla qualità, dal montaggio e dal cavo utilizzato.
Dove troviamo gli SMA nel mondo radioamatoriale?
Praticamente ovunque:
- RTL-SDR;
- SDRplay;
- HackRF;
- moduli GPS;
- GPSDO;
- LNA;
- filtri;
- attenuatori;
- generatori RF;
- NanoVNA;
- moduli LoRa;
- dispositivi Wi-Fi;
- transverter;
- sistemi QO-100.
È probabilmente il connettore più comune nei piccoli dispositivi RF moderni.
SMA non significa RP-SMA
Qui nasce una delle confusioni più frequenti.
Esistono:
SMA
e
RP-SMA, cioè Reverse Polarity SMA.
La filettatura può essere apparentemente identica ma cambia la configurazione del contatto centrale.
Questo sistema è stato utilizzato soprattutto nel mondo Wi-Fi.
Il risultato è che possiamo avere situazioni apparentemente paradossali:
- corpo esterno “maschio”;
- contatto centrale femmina;
oppure viceversa.
Prima di acquistare adattatori SMA per access point, antenne Wi-Fi o moduli RF bisogna quindi controllare attentamente se si tratta di:
- SMA;
- RP-SMA.
Sono due cose differenti.
Maschio e femmina: attenzione a non guardare soltanto la filettatura
Nel gergo RF il genere del connettore viene normalmente determinato dall’interfaccia prevista dalla specifica e dal contatto centrale.
Questo genera spesso confusione soprattutto con SMA e RP-SMA.
Quando acquistiamo un adattatore è quindi sempre meglio verificare fotograficamente e tecnicamente:
- tipo dell’interfaccia;
- contatto centrale;
- filettatura interna o esterna.
Non fidiamoci soltanto di descrizioni commerciali poco precise.
TNC: il cugino filettato del BNC
Il TNC è concettualmente simile al BNC ma utilizza un accoppiamento filettato anziché a baionetta.
Questo offre maggiore resistenza:
- alle vibrazioni;
- ai movimenti;
- all’utilizzo outdoor.
È molto diffuso in applicazioni professionali, telecomunicazioni e GPS.
Per molte applicazioni radioamatoriali il tipo N rimane più comune, ma il TNC è tecnicamente un ottimo connettore.
Il problema degli adattatori
La classica scatola del radioamatore contiene spesso decine di adattatori:
- N → PL;
- N → SMA;
- SMA → BNC;
- BNC → PL;
- maschio/maschio;
- femmina/femmina.
Gli adattatori sono utilissimi.
Ma ogni adattatore introduce:
- una discontinuità;
- due nuove superfici di contatto;
- una possibile perdita;
- un’altra possibile sorgente di ROS;
- un ulteriore punto di guasto.
Sulle HF questo è raramente drammatico.
Sulle microonde può diventare importante.
La regola pratica è semplice:
utilizzare gli adattatori quando servono, ma non trasformare la linea RF in una collezione di adattatori.
Tre adattatori possono essere peggio di un nuovo cavo
Immaginiamo:
SMA → BNC → PL → N.
Tecnicamente può funzionare.
Ma se dobbiamo usare quella configurazione permanentemente, forse è meglio realizzare direttamente un nuovo jumper:
SMA → N.
Otteniamo:
- meno giunzioni;
- meno perdite;
- maggiore affidabilità;
- minori possibilità di falsi contatti.
Quanto perde un connettore?
Un buon connettore RF introduce normalmente una perdita molto piccola.
Per esempio, Amphenol indica valori massimi nell’ordine dei decimi di dB per alcune famiglie professionali, a seconda di frequenza e configurazione.
Questo significa che un singolo buon connettore non rappresenta normalmente un problema.
La situazione cambia quando abbiamo:
- connettori economici;
- adattatori multipli;
- montaggio errato;
- ossidazione;
- acqua;
- contatti allentati.
In quel caso il problema non è più la perdita teorica del connettore ma la qualità reale della connessione.
Saldare o crimpare?
Una delle discussioni infinite del mondo radioamatoriale riguarda:
meglio il connettore saldato o crimpato?
La risposta è:
dipende dal connettore e da come viene montato.
Un connettore crimpato con:
- utensile corretto;
- matrice corretta;
- cavo compatibile;
- preparazione corretta;
può offrire una connessione eccellente e molto ripetibile.
È infatti il metodo preferito in moltissime applicazioni professionali.
Un connettore crimpato male può invece essere pessimo.
Lo stesso vale per la saldatura.
Una saldatura corretta è eccellente.
Una saldatura eseguita scaldando il cavo per minuti può:
- deformare il dielettrico;
- sciogliere la guaina;
- spostare il conduttore centrale;
- alterare l’impedenza.
L’errore classico nel PL-259
Il PL-259 tradizionale richiede una certa abilità.
Uno degli errori più comuni è non riuscire a saldare correttamente la calza attraverso i fori laterali.
Il connettore sembra montato.
Il centrale funziona.
La radio riceve.
Ma la calza possiede un contatto:
- incerto;
- resistivo;
- intermittente.
Con il tempo possono comparire:
- ROS variabile;
- rumore;
- intermittenze;
- riscaldamento in TX.
Una saldatura lucida e corretta deve bagnare bene le superfici senza aver surriscaldato il dielettrico.
Controllare sempre il connettore con il multimetro
Dopo aver installato un connettore è buona pratica verificare:
Continuità centrale-centro
Deve esserci continuità.
Continuità calza-corpo
Deve esserci continuità.
Centrale-calza
Non deve esserci continuità.
Questo semplicissimo controllo può risparmiarci ore di ricerca guasti.
Ma il multimetro non basta
Un connettore può risultare perfetto in continua e comportarsi male a 1 GHz.
Il tester verifica:
- contatto;
- cortocircuiti;
- interruzioni.
Non verifica realmente:
- return loss;
- impedenza;
- discontinuità RF.
Per questo strumenti come il NanoVNA possono essere estremamente utili anche per controllare cavi, adattatori e connettori.
Impermeabilizzare i connettori esterni
Uno dei nemici peggiori di qualsiasi linea coassiale è l’acqua.
Un connettore esposto a:
- pioggia;
- neve;
- condensa;
- ghiaccio;
deve essere adeguatamente protetto.
L’acqua che penetra all’interno del cavo può propagarsi lungo la calza per capillarità.
Una volta entrata può causare:
- ossidazione;
- aumento delle perdite;
- variazione dell’impedenza;
- ROS;
- deterioramento permanente.
Non basta quindi avvitare forte il connettore.
Il classico nastro isolante è sufficiente?
Non sempre.
Una protezione outdoor seria viene normalmente realizzata con sistemi combinati, per esempio:
- connessione pulita e serrata;
- materiale autoagglomerante o sigillante appropriato;
- strato protettivo esterno resistente agli UV.
Il dettaglio dipende dall’installazione e dal prodotto utilizzato.
Il principio è evitare che acqua e condensa raggiungano l’interfaccia.
Connettori dorati: sono automaticamente migliori?
No.
Il colore dorato non garantisce nulla.
Un connettore può avere una buona placcatura oro ed essere eccellente.
Oppure può essere un prodotto economico con una sottilissima finitura decorativa.
Ciò che conta è:
- geometria;
- materiale;
- precisione;
- qualità del contatto;
- placcatura;
- controllo dell’impedenza.
Non scegliamo un connettore RF come sceglieremmo un gioiello.
Quale connettore scegliere?
Una semplificazione pratica può essere questa.
HF
PL-259/SO-239
Perfettamente adeguato nella maggior parte delle stazioni.
50 e 144 MHz
PL-259 può essere ancora tranquillamente utilizzato.
BNC e N sono tecnicamente ottime alternative.
430 MHz
Preferenza crescente verso:
N o BNC di qualità.
PL-259 può funzionare, ma non rappresenta il connettore RF più raffinato per questa frequenza.
1,2 GHz
Tipo N, SMA o connettori equivalenti progettati per GHz.
Microonde
SMA e altre famiglie specificatamente progettate per alta frequenza.
Tabella orientativa
| Connettore | Impedenza tipica | Accoppiamento | Gamma tipica indicativa | Utilizzo radioamatoriale |
|---|---|---|---|---|
| PL-259/UHF | non costante | filettato | fino a circa 300 MHz nei modelli standard citati | HF, VHF |
| BNC | 50/75 Ω | baionetta | fino a circa 4 GHz standard | strumenti, HF/VHF/UHF |
| N | 50 Ω | filettato | fino a 11 GHz standard | VHF/UHF/SHF, outdoor |
| SMA | 50 Ω | filettato | fino a 18 GHz standard | SDR, SHF, moduli RF |
I valori sono indicativi e dipendono sempre dal singolo modello e dal produttore.
Conclusioni
Il connettore RF è piccolo, costa relativamente poco e spesso viene installato in pochi minuti.
Eppure può trovarsi in una posizione critica dell’intera catena:
RTX → connettore → cavo → connettore → antenna.
Sulle HF un buon PL-259 continua ad essere una soluzione pratica e affidabile.
Salendo verso VHF e soprattutto UHF, il tipo N diventa sempre più interessante.
Per strumentazione e collegamenti rapidi il BNC rimane imbattibile.
Per SDR e microonde lo SMA è ormai praticamente onnipresente.
Ma più del nome del connettore conta una cosa:
la qualità dell’installazione.
Un connettore tecnicamente perfetto ma montato male sarà sempre peggiore di un connettore più semplice installato correttamente.
E prima di accusare antenna, radio o propagazione per uno strano ROS, vale la pena ricordare una delle regole più vecchie del laboratorio RF:
controlla prima i cavi e i connettori.