BNC-liitin


BNC-liitintä käytetään koaksiaalikaapeleissa hyvin yleisesti. Liittimen nimi on lyhenne sanoista Bayonet Neill-Concelman. Liittimen keksijät ovat Paul Neill ja Carl Concelman, jotka ovat yhdessä sekä erikseen kehittäneet useita muitakin liitintyyppejä[1]. Nimessä oleva pistin (engl. bayonet) viittaa liittimen kierrelukitusmekanismiin, joka on alunperin kehitetty nopeaksi tavaksi liittää pistin kivääriin [2]. Kierrelukitus on nykyään yleinen kiinnitysmekanismi muissakin kohteissa, koska se on mekaanisen kestävyytensä lisäksi helppokäyttöinen ja nopea.

Nopeus on BNC-liittimien kohdalla merkittävä etu, sillä liitintä ei tarvitse ruuvata eikä liitettäessä tarvita työkaluja. Tällöin liitintä voidaan käyttää kohteissa, joissa liittimiä kiinnitetään ja irroitetaan usein tai joissa ei aina ole saatavilla tarvittavia työkaluja, kuten momenttiavaimia. Esimerkiksi perusoskilloskooppeja käytetään varusteluiltaan monentasoisissa laboratorioissa, joissa kaikissa ei momenttiavaimia aina ole. Tämän vuoksi BNC on käytännöllinen ratkaisu oskilloskoopin liittimiksi.[3]

BNC-liittimet toimivat taajuusalueella, joka on tavallisesti 0 - 4 GHz. Tämä taajuusalue kattaa kaiken tasasähköstä mikroaaltoalueen alareunalla ja on siten hyvin yleiskäyttöinen esimerkiksi radiotaajuuksilla. Amphenol valmistaa BNC-liittimiä, jotka ylettyvät jopa 11 GHz taajuudelle, joka on mikroaaltoaluetta [4]. Tästä huolimatta mikroaaltoalueella perusliittimenä on ruuvattava SMA, jolla taajuusalueen yläreuna on väliltä 18 - 26 GHz riippuen valmistetun liittimen laadusta, joka näkyy liittimen ja liitoksen sähköisissä ominaisuuksissa korkeilla taajuuksilla[5].

Liittimen rakenne

Urosliitin
Urosliitin
Naarasliitin
Naarasliitin
BNC-liitin on muiden koaksiaaliliitinten tavoin suunniteltu siten, että liitoskohdassa impedanssi olisi mahdollisimman jatkuva. Tämä on käytännössä toteutettu siten, että urosliittimen pinni ja naarasliittimen istukka muodostavat tasapaksun keskijohtimen. Naarasliittimen istukka on ympäröity eristemateriaalilla, jolloin liitoskohtaan muodostuu jatkuva eriste keskijohtimen ympärille. Naarasliitintä suojaava metallisylinteri muodostaa ulkojohtimen.

Kierrelukitus on toteutettu siten, että urosliittimen ulkokuoressa on kaksi uraa naarasliittimessä oleville kiinnitystapeille. Urosliittimen ulkokuori pyörii vapaasti, joten tapit on mahdollista hakea uriin ilman, että itse liittimiä kierretään. Urat ovat muodoltaan L-kirjaimia, joiden sakarassa on kolo, johon tapit jäävät, kun liitos on kiinni. Urosliittimessä on jousi, joka painaa naarasliitintä vastaan, jolloin tapit lukittuvat paikoilleen.

Yleinen käytäntö liitinten sukupuolten kohdalla on, että urosliitintä käytetään kaapeleissa ja naarasta vastaavasti kiinteästi laitteiden osana. Tästä on etuna se, että liitettäessä kaapeli kiinni laitteeseen naarasliitin pysyy täysin paikallaan ja myös kaapelin liittäminen on helpompaa. Naarasliittimen kiertäminen liittimiä yhdistettäessä kuluttaisi kontaktipinniä. Urosliittimen lukitusmekanismi pyörii vapaasti, joten itse liitoskohta ei pyöri mukana. Tämä säästää liittimiä mekaaniselta kulutukselta.

Käyttökohteet


Esimerkiksi Amphenolin BNC-sivuilla on lueteltu lukusia liittimen käyttökohteita. Näistä elektroniikan opiskelijalle tutuin ryhmä voivat olla oskilloskoopit, joissa portit ovat hyvin usein BNC-liittimillä toteutettuja.

Liitintä valmistetaan sekä 50 Ω että 75 Ω koaksiaalikaapeleille. Impedanssiltaan 50 Ω liittimiä käytetään esimerkiksi telekommunikaatio- ja mittalaitteissa, sillä näissä sovelluksissa käytetään tehon ja jännitteen kestoltaan parempaa 50 Ω koaksiaalikaapelia. Impedanssiltaan 75 Ω BNC-liittimet ovat käytössä esimerkiksi videosignaalien siirrossa, koska näiden signaalien jännitetasot ovat matalia ja tällöin voidaan käyttää 75 Ω koaksiaalikaapelia.[6] Videosignaalien siirrossa RCA-liitin on yleisempi, mutta myös 75 Ω BNC-liittimiä käytetään esimerkiksi joidenkin videokameroiden ulostulossa.

Liittimen kokoaminen


BNC-liittimet kootaan joko puristamalla liittimen osat kaapelin päähän tai rakentamalla liitin osista ilman puristamista. Kokoamistapa riippuu liittimestä. Pääasiassa urosliittimiä kootaan, sillä naaraat ovat usein valmiiksi koottuja, joten ne voidaan suoraan liittää laitteen koteloon tai piirilevylle. Valmiina myytävissä laitteissa naarasliittimet ovat valmiiksi kiinteästi osana laitetta. Alla on kuvattu BNC-urosliittimen kokoaminen puristamalla.

Puristamalla koottava liitin vaatii työkaluja kokoamista varten, tärkeimpänä puristuspihdit, jotka ovat alla olevassa kuvassa. Puristaminen on mahdollista myös muunlaisilla pihdeillä, mutta puristusjälki on huomattavasti heikkolaatuisempi verrattuna koaksiaaliliittimien puristamiseen tarkotettuihin pihteihin. Esimerkiksi Abiko-pihdeillä työskentely on mahdollista, mutta varsinkin muusta kuin teräksestä valmistetut liittimet voivat mennä helposti rikki. Sama koskee myös ruuvipenkin käyttämistä puristimena.

pihdit.jpg
Puristuspihdit. Kuvan pihdeissä on vaihdettava puristuskärki. Suuret kolot ovat eri kaapelin paksuuksille. Pieni on keskipinnin puristusta varten.

Puristuspihtien lisäksi tarvitaan työvälineet koaksiaalikaapelin kuorintaan. Saatavilla on tarkoitukseen valmistettuja kuorimatyökaluja, jotka kuorivat kerralla sekä kaapelin kuoren sekä eristeen oikean mittaisiksi liittimen kiinnittämistä varten. Tässä esimerkkikokoamisessa on käytetty kuorimiseen kärkipihtien teräosaa. Sivuleikkurit ovat liian terävät ja ne leikkaavat helposti myös johtimet poikki kaapelia kuorittaessa. Sen sijaan muiden työkalujen teräosat ovat usein tylsemmät, joten ne sopivat paremmin kuorimiseen.

bnc_pinni_asettelu.jpg
Vasemmalla on kuva koaksiaalikaapelista, jonka päästä on ulkokuoren eriste kuorittu pois. Kokoamisen lopuksi puristettava metalliholkki on pujotettu ensimmäisenä kaapelin ympärille. Keskellä on sisäjohtimen päästä kuorittu eriste pois. Oikealla kuoritun keskijohtimen päähän on pujotettu liittimen keskipinni.

Ennen kaapelin kuorimista pujotetaan kokoamisen viimeisessä vaiheessa puristettava metalliholkki kaapelin ympärille. Tämän jälkeen on kaapelin uloin eristekerron kuorittu pois hieman holkkia pidemmältä matkalta, jolloin punottu ulkojohdin tulee näkyviin. Ulkojohdin levitetään auki, jotta päästää kuorimaan eristettä sisäjohtimen ympäriltä. Tämän jälkeen keskipinniä sovitetaan kuorittuun kaapelin kärkeen. Jos pinnin kanta ei osu eristeeseen, pitää paljasta sisäjohdinta lyhentää. Pinnin kyljessä on aukko, jossa sisäjohdin näkyy, kun se on tarpeeksi pitkä. Jos sisäjohdin on liian lyhyt eikä se näy aukossa, pitää eristettä kuoria pidemmältä matkalta.

bnc_pinni_puristus.jpg
Vasemmanpuoleisessa kuvassa kaapelin päässä oleva keskipinni on asetettu puristuspihteihin. Oikealla on kuva paikoilleen puristetusta keskipinnistä. Kuvaan on korostettu alue, jossa puristusjälki on.

Kun keskipinni sopii hyvin kuoritun kaapelin kärkeen, se puristetaan paikoilleen. Puristettuun pinniin jää näkyviin hyvin pienet puristusjäljet. Vaihtoehtoinen tapa on juottaa pinni paikalleen, mutta silloin juotelankaa on käytettävä varovasti, jotta pinnin ulkopintaan ei tule roiskeita, jotka voivat haitata liittimen liittämistä naaraaseen.

bnc_liitin_asettelu.jpg
Vasemmalla on kuva liittimen ulkokuoren pujottamisesta paikoilleen. Liittimestä kuuluu napsahdus, kun keskipinni lukittuu paikalleen. Keskellä kuva paikoillaan olevasta ulkokuoresta. Pinni näkyy kuvassa paikallaan. Tässä vaiheessa ulkojohdinta lyhennetään siten, että se peittää puristusalueen, mutta ei tule sen yli. Oikealla on kuva puristettavan holkin työntämisestä paikalleen. Holkki peittää ulkojohtimen karvat kokonaan.

Seuraava vaihe on itse liittimen asettaminen paikoilleen. Liitin pujotetaan eristeen päälle siten, että ulkojohtimen säikeet eivät jää liittimen alle. Liitin on riittävän pitkällä kaapelin päässä, kun keskipinni napsahtaa paikalleen. Jos kuoritun matkan pituus ei riitä, voi ulkokuorta kuoria lisää vähän matkaa. Ulkojohtimen säikeitä lyhennetään sen verran, että ne eivät tule liittimessä olevan puristettavan alueen ulkopuolelle. Tämän jälkeen kaapeliin aiemmin pujotettu metalliholkki vedetään puristusalueen päälle, jolloin ulkojohdin jää täysin liittimen rungon ja holkin väliin.

bnc_liitin_puristus.jpg
Vasemmalla liitin on puristuspihdeissä. Keskellä puristettu liitin. Oikella liittimeen on tehty vedonpoisto sähkömiehen teipillä. Teippiä on ensin kierretty itse kaapelin ympärille ja sen jälkeen teipillä on edetty liittimen puristetun osan päälle.

Liitin puristetaan paikalleen pihdeillä, mihin tarvitaan enemmän voimaa kuin keskipinnin kanssa. Pihdit vapauttavat liittimen kun puristus on tehty loppuun asti. Oikeilla puristuspihdeillä jälki on hyvin siisti. Lopuksi liittimelle on hyvä tehdä vedonpoisto, jotta mekaaninen kestävyys paranee. Vedonpoiston voi tehdä esimerkiksi sähkömiehen teipillä. Tällöin teipin kiertäminen aloitetaan kaapelin ympärille ja siitä edetään edelleen liittimen kaulan ympärille. Teippi ei saa haitata liittimen lukitusmekanismin toimintaa.
  1. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Bayonet_Neill-Concelman
  2. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Bayonet_mount
  3. ^ http://www.amphenolrf.com/products/bnc.asp?N=0&sid=4B6376805C54E17F&
  4. ^ http://www.amphenolrf.com/products/bnc.asp?N=0&sid=4B6376805C54E17F&
  5. ^ http://www.microwaves101.com/encyclopedia/connectorssma.cfm
  6. ^ http://www.microwaves101.com/encyclopedia/why50ohms.cfm