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Conectores y conjuntos de cables SMP: una guía práctica

Ricardo Carrasco
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Table of Contents

Los conjuntos de cables SMP se utilizan para:

  • Alta durabilidad, según sea necesario en entornos de alta vibración: Ejemplos: Vehículos y maquinaria pesada. En estas situaciones, a menudo son para dispositivos GPS o un módulo GPS integrado en una PCBA o pila de PCB.
  • Conexiones de alta frecuencia (a menudo en el rango de 6 a 18 GHz, e incluso hasta 40 GHz para algunas variantes SMP.

¿Qué es SMP?

SMP (también conocido como GPO) es un sistema de conector de RF/microondas en miniatura diseñado para uso de alta densidad y acoplamiento ciego. Es común en módulos compactos donde SMA/SMB son demasiado grandes o no se pueden roscar. SMP utiliza un enchufe / conector de género con dedos de resorte y un retén para mantener el acoplamiento.

SMP es parte de una familia:

  • SMP (GPO): más común; clasificaciones típicas de 26,5 a 40 GHz (depende del grado).
  • SMPM (GPPO): más pequeño; a menudo de 40 a 65 GHz.
  • SMPS: ultra-mini; especializado, hasta ~90 GHz en versiones de precisión.

(Este artículo se centra en SMP/GPO).

Variantes mecánicas que encontrarás

Estilo de retención (fuerza de retención):

  • Retención total: mayor retención; mejor para golpes/vibraciones; más difícil de desenchufar.
  • Retención limitada: equilibrio entre retención y capacidad de servicio.
  • Pared interna lisa (sin retén): mate ciego más fácil; retención más baja (uso en aplicaciones cautivas/balas).
  • Adaptadores "Bullet" (macho-macho): habilitan la conexión de placa a placa, de placa a chasis o acoplamiento ciego entre dos conectores SMP. Las longitudes efectivas estándar le permiten ajustar la altura de la pila y la flotación.
  • Hardware de flotación/guía: muchas carcasas permiten la desalineación radial y axial para que los módulos puedan acoplarse sin una fijación precisa.
  • Estilos de lanzamiento: tomas de PCB de lanzamiento final y de borde; verticales y en ángulo recto; tomas cableadas para coletas; versiones de brida/panel.

Rendimiento eléctrico (rangos de regla general)

  • Frecuencia: las piezas comerciales de SMP se especifican comúnmente a 26,5 GHz; los grados de precisión y los diseños de transición corta alcanzan ~40 GHz.
  • Pérdida de retorno / VSWR: los buenos ensamblajes a menudo alcanzan ≥ 15-20 dB RL (≈ VSWR ≤ 1.43:1 ... 1.22:1) sobre su banda prevista; Las piezas premium pueden ser mejores.
  • Pérdida de inserción: dominada por la elección y la longitud del cable. El conector agrega una pequeña fracción de dB; Los conjuntos cortos (por ejemplo, 4 pulgadas / 100 mm) suelen tener muy pocas pérdidas por debajo de 18-26 GHz.
  • Manejo de potencia: modesto en comparación con las familias roscadas; disminuye con la frecuencia y la altitud. Piense en decenas bajas de vatios CW a GHz más bajos en un cable adecuado: use hojas de datos para curvas exactas.

Tipos de cable coaxial comúnmente emparejados con SMP

SMP generalmente se acopla con micro coaxial semirrígido o de baja pérdida:

  • Semirrígida:
    • 0.047" (interior de tamaño RG-178, cobre o exterior de CuNi): pequeño, flexible solo cuando se forma.
    • 0.085" (RG-405) y 0.141" (RG-402): excelente estabilidad y blindaje; preforma dobleces.
  • Adaptable (moldeable a mano): chaquetas trenzadas/láminas de cobre estañado que mantienen una curvatura, más fáciles que las semirrígidas verdaderas, con una pérdida ligeramente mayor.
  • Cables de microondas flexibles: ePTFE o dieléctricos de PTFE de baja densidad, trenza/lámina de doble blindaje; elegidos cuando se espera movimiento o vibración frecuentes.

¿Cuál elegir?

  • Para la mayor estabilidad de frecuencia y fase: 0.085" o 0.141" semirrígido → SMP.
  • Para ciclos de servicio / manejo frecuente: cable de microondas flexible de calidad con conectores de crimpado/soldadura SMP.
  • Para enrutamiento estrecho en módulos: 0.047" semirrígido o microflexible.

Aplicaciones típicas

  • Módulos de RF aeroespaciales/de defensa: módulos T/R, matrices en fase, LRUs EW/radar: las bandejas de acoplamiento ciego con balas son estándar.
  • Backplanes de comunicación por satélite y microondas: interconexión densa donde el enhebrado no es práctico.
  • Accesorios de prueba y tableros de carga: acoplamiento / desacoplamiento rápido, sondeo de alta frecuencia dentro de los gabinetes.
  • Prototipos 5G / mmWave y radios compactas: donde los puentes de RF de placa a placa deben ser pequeños y repetibles.

Durabilidad y vida útil

  • Ciclos de acoplamiento: comúnmente 100-500 (varía según el acabado/retén). Las interfaces de ánima lisa/bala toleran más ciclos de acoplamiento ciego; El retén total se conserva mejor pero se desgasta más rápido si se usa en exceso.
  • Materiales/acabado: cuerpos de acero inoxidable o latón; contactos a menudo berilio-cobre con oro. Manténgase limpio: la contaminación degrada rápidamente el RL y el desgaste.
  • Vibración/choque: SMP sobresale con balas de retén total o capturadas  en carcasas flotantes. Para plataformas móviles, evite el ánima lisa a menos que se retenga mecánicamente.
  • Ambiental: la mayoría de las variantes admiten –55 °C+125 °C; verifique la altitud/potencia para los límites de corona a GHz altos.

Conjuntos de cables SMP: cómo se ve "bueno"

Para un montaje corto (por ejemplo, 4 "):

  • Pérdida de retorno (S11/S22): apunte ≥ 20 dB en su banda de trabajo; ≥ 15 dB como aceptación mínima en muchos laboratorios. S11 ≈ S22 indican una calidad de construcción simétrica.
  • Pérdida de inserción (S21): pequeña y suave, aumentando con la frecuencia; sin ondulaciones inesperadas ni muescas profundas.
  • Repetibilidad: la desconexión/reconexión no debe desplazar RL/S21 más de uno o dos dB en los bordes de la banda. Si es así, verifique el desgaste / contaminación o el mecanismo de retén (retención mecánica).

Notas de diseño y construcción (para evitar dolores de cabeza)

  1. Elige el retén intencionalmente.
    • Accesorios de laboratorio: retén limitado para facilitar el servicio.
    • Módulos desplegados: retén total + hardware flotante; usa balas para mate ciego.
  2. Longitud de la bala y flotación.
    Elija la longitud de la bala para que coincida con la altura de su pila; permita la flotación axial y la desalineación radial de ±° según las especificaciones del conector.
  3. Selección de cables = rendimiento.
     Mayor diámetro → menor pérdida y mejor estabilidad de fase; opere contra el radio de curvatura y el peso.
  4. Las reglas de calidad de terminación devuelven la pérdida.
    Controle la profundidad del pasador, el recorte dieléctrico, la preparación de soldadura/trenzado y el alivio de tensión. Los errores de geometría menores aparecen como asimetría S11/S22.
  5. Enrutamiento.
    Respete el radio de curvatura mínimo (típicamente 5-10× OD para flexión; como se forma para semirrígido). Evite las curvas cerradas en el talón del conector: use botas o soportes.
  6. Limpieza.
     El polvo, los aceites de la piel o los residuos de revestimiento elevan la VSWR. Use hisopos sin pelusa y solventes compatibles; tapa cuando no esté en uso.
  7. ¡Sin torque!
     SMP es push-on: diseñe la retención mecánica si la necesita; no confíe en la junta de RF para transportar cargas de cables.

Conectores y conjuntos de cables SMP
Lista de verificación de prueba y aceptación

  • Barrido de VNA (S11/S22/S21) sobre la banda de destino; verifique que ambos extremos cumplan con el objetivo de RL y que los seguimientos sean suaves.
  • Marcadores puntuales de ROE (SWR) en bandas críticas (GPS, celular, Wi-Fi, comunicación satelital, radar).
  • Prueba de flexión (si corresponde): mueva el cable a través del movimiento esperado mientras observa los parámetros S para la estabilidad.
  • Desgaste de acoplamiento: después de N ciclos, vuelva a verificar RL; inspeccione los resortes / dedos en busca de desgaste o separación del enchapado.

Pros y contras vs. alternativas

Pros

  • Muy compacto, de alta densidad, con capacidad de acoplamiento ciego
  • Soporte de alta frecuencia (hasta mmWave en variantes más pequeñas)
  • Admite flotación/desalineación con balas

Contras

  • Menor potencia y rendimiento PIM que las familias de roscas más grandes
  • El desgaste y la contaminación son más impactantes; vida útil de acoplamiento finita
  • Sin retención de rosca: necesita una elección adecuada del retén y un diseño mecánico

Guía de selección rápida

  1. Banda: hasta 18/26,5 GHz → SMP; 40-65 GHz → considerar SMPM.
  2. Entorno: vibración → tope total y balas con flotador; laboratorio → tope limitado.
  3. Cable: estático/precisión → semirrígido 0,085/0,141; bucle de servicio/flexión → flexible de baja pérdida; espacio ultra estrecho → 0,047".
  4. Objetivos de especificaciones: diseño para ≥ 20 dB RL, S21 suave y margen de reducción de potencia adecuado.
  5. Mantenibilidad: taponar, limpiar y rastrear los ciclos de acoplamiento.

Puntos de referencia de rendimiento típicos para conjuntos de cables SMP

Un conjunto de cables SMP de buen rendimiento mostrará una muy buena pérdida de retorno tanto en S11 como en S22 en la banda de frecuencia prevista. Estos son algunos puntos de referencia típicos y valores aceptables para cables SMP-F de alta calidad:

  • Pérdida de retorno (S11, S22): Apunte a una pérdida de retorno de al menos 15 dB o más en la banda de operación. En aplicaciones de alto rendimiento,  a menudo se espera ≥20 dB, especialmente a frecuencias de GHz más bajas (20 dB RL corresponde a ~1% de potencia reflejada). Muchos conectores de cable SMP pueden alcanzar una pérdida de retorno de 20 a 26 dB en la práctica en un amplio rango. Por ejemplo, una determinada terminación SMP tiene una clasificación de ~26 dB hasta 8 GHz y ~20 dB hasta 18 GHz, y un conector de cable SMP recto se especifica en ≥23 dB hasta 20 GHz. Estos números indican una excelente coincidencia (VSWR del orden de 1.1-1.2:1). Un conjunto que alcance alrededor de 20 dB RL o más se considera excelente. Alrededor de 15 dB (VSWR ~ 1.43: 1) es generalmente aceptable para muchos sistemas de alta frecuencia, pero podría ser el límite inferior para aplicaciones estrictas. Si la pérdida de retorno cae a ~10 dB o peor (≈ 2:1 VSWR), eso suele ser una señal de alerta: significa que ~10% o más de la potencia se refleja, lo que apunta a un conector por debajo de la media o a un problema en el ensamblaje.
  • Simetría: Un buen conjunto de cables SMP debe tener S11 y S22 que casi se superponen cuando se trazan. En otras palabras, ambos extremos deberían funcionar de manera comparable. Como se señaló, cualquier desviación importante significa que un extremo no cumple con el mismo punto de referencia que el otro. Para un cable de calidad, es posible que tanto el S11 como el S22 se mantengan mejor que –20 dB a través, digamos, de 6 GHz, reduciéndose gradualmente a –15 dB en la frecuencia máxima. Si un extremo sólo gestiona –15 dB en la banda media mientras que el otro es –25 dB, el conjunto no funciona uniformemente. Los cables de prueba de gama alta (incluidos los que tienen conectores SMP o similares) a menudo se caracterizan por curvas S11 / S22 muy simétricas, lo que indica una construcción uniforme.
  • Pérdida de inserción (FYI): Aunque la pregunta se centra en S11/S22, vale la pena señalar que un cable de 4" tendrá una pérdida de inserción muy baja  (S21), quizás del orden de unas pocas décimas de dB en frecuencias altas de GHz. Esto significa que la mayor parte de la pérdida de señal no se debe a la longitud, sino a cualquier desajuste en los extremos. Eso pone aún más énfasis en la pérdida de retorno: con un cable tan corto, una pérdida de retorno deficiente podría ser la fuente dominante de problema de señal (ya que se pierde poco en el cable en sí). Por lo tanto, cumplir con los puntos de referencia de pérdida de rendimiento es fundamental para que el ensamblaje se considere "de buen rendimiento".

En resumen

Un conjunto de cable SMP de 4" con buen rendimiento en pruebas de alta frecuencia normalmente mostraría una pérdida de retorno del orden de 20 dB o mejor tanto en S11 como en S22 en la banda de interés, con muy poca diferencia entre los dos extremos. En la práctica, valores como "≥20 dB hasta 18 GHz" o "≥15 dB hasta 40 GHz" se pueden ver en las hojas de especificaciones, y los técnicos a menudo usan ~ 15 dB como límite para VSWR aceptable en muchas aplicaciones. Alcanzar estas marcas garantiza que los reflejos sean mínimos, que los conectores estén bien adaptados y que el conjunto de cables se pueda utilizar con confianza en pruebas de RF exigentes sin introducir errores o pérdidas de medición significativos.

 

FAQs

¿Qué es un conector SMP y dónde se utiliza?

SMP (también llamado GPO) es un sistema de conector de RF/microondas a presión en miniatura diseñado para aplicaciones de alta densidad y acoplamiento ciego. Se usa comúnmente en la industria aeroespacial, de defensa, comunicaciones por satélite, sistemas de radar y módulos de RF compactos donde los conectores SMA o SMB son demasiado grandes o poco prácticos.

¿Qué rango de frecuencia admiten los conjuntos de cables SMP?

Los conectores SMP comerciales suelen admitir hasta 26,5 GHz, con grados de precisión y diseños de transición corta que alcanzan los 40 GHz. Variantes como SMPM (GPPO) se extienden hasta 65 GHz, mientras que SMPS puede alcanzar frecuencias cercanas  a 90 GHz.

¿Qué estilos de retención mecánica están disponibles para los conectores SMP?

Los conectores SMP vienen en tres estilos de retención:

  • Tope total: Máxima retención, mejor para vibraciones y golpes.
  • Retención limitada: retención y facilidad de servicio equilibradas.
  • Pared interna lisa (sin retén): fácil de acoplar a ciegas, menor retención (utilizada en aplicaciones de bala/cautivas).
¿Qué cables coaxiales se utilizan normalmente con los conjuntos SMP?

Los conectores SMP a menudo se combinan con:

  • Coaxial semirrígido (0.047", 0.085", 0.141") para alta estabilidad y baja pérdida.
  • Coaxial adaptable para facilitar el enrutamiento con pérdidas ligeramente mayores.
  • Cables de microondas flexibles (ePTFE, PTFE dieléctrico) cuando se requiere resistencia a las vibraciones y movimiento frecuente.
¿Cuáles son los puntos de referencia de rendimiento típicos para los conjuntos de cables SMP?

Un ensamblaje SMP de alta calidad debe lograr:

  • Pérdida de retorno (S11/S22): ≥ 20 dB en la mayor parte de la banda; ≥ 15 dB mínimo aceptable.
  • Pérdida de inserción (S21): Muy baja para longitudes cortas (fracciones de dB a GHz altos).
  • Simetría: Ambos extremos (S11 y S22) deben funcionar casi de manera idéntica.
¿Qué tan duraderos son los conectores SMP en entornos de alta vibración?

Con el estilo de retén correcto (generalmente de retén total) y adaptadores de bala en carcasas flotantes, los conectores SMP funcionan bien en vehículos, aviones y maquinaria pesada. Por lo general, admiten de 100 a 500 ciclos de acoplamiento, según el acabado y el estilo de retención.

¿Cuáles son las aplicaciones comunes de los conjuntos de cables SMP?

SMP se usa ampliamente en:

  • Módulos de RF aeroespaciales y de defensa (phased arrays, sistemas EW, radar).
  • Placas posteriores de comunicaciones satelitales con interconexiones densas y ciegas.
  • Pruebe los accesorios y las placas de carga donde se requiere una conexión/desconexión rápida.
  • Prototipos 5G y mmWave para puentes de RF compactos de alta frecuencia.
¿Cómo se comparan los conectores SMP con alternativas como SMA o SMPM?
  • Ventajas: Tamaño compacto, capacidad de acoplamiento ciego, soporte para altas frecuencias y tolerancia a la desalineación con balas.
  • Limitaciones: menor manejo de potencia y rendimiento de intermodulación pasiva (PIM) en comparación con familias roscadas como SMA; vida útil de acoplamiento más corta. Para frecuencias superiores a 40 GHz, SMPM o SMPS pueden ser más adecuados.

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