BNC — мініатюрний байонетний високочастотний з'єднувач для коаксіального кабелю зі швидким з'єднанням і роз'єднанням. З'явився на військовій радіоапаратурі в 1940-х роках і згодом набув широкого вжитку в радіотехніці, вимірювальних приладах і як поширений відеороз'єм. Фіксація виконується поворотом на чверть оберту: два байонетні виступи на розетці входять у фігурні пази муфти вилки.
Конструкція розрахована на збереження хвильового опору кабелю в місці з'єднання; випускається у версіях на 50 Ом і 75 Ом. Типова робоча смуга — від постійного струму до 4 ГГц для 50-омної версії та до 2 ГГц для 75-омної, робоча напруга — до 500 В.
Історія та походження назви
У 1941 році ВМС США застосували зменшену версію нарізевого N-з'єднувача — тип BN (Baby N) — під позначеннями UG-85/U, UG-86/U, UG-114/U та UG-115/U. У 1943 році британці ввели в обіг 50-омний коаксіальний кабель діаметром ¼ дюйма, і виробники одразу почали розробляти під нього з'єднувачі.
У 1944 році ВМС США зібрали розробників, щоб узгодити єдину конструкцію. Пол Нейлл, автор початкового N-з'єднувача, запропонував зразок із хвильовим опором близько 50 Ом, який зберігав узгодження на частотах понад 1 ГГц, використовував байонетну фіксацію (швидшу за нарізеву) і був простішим у виготовленні та складанні. Конструкцію зафіксовано кресленням Bell Laboratories ESL 662916 від 2 березня 1944 року.
У травні 1945 року Октавіо М. Салаті з корпорації Hazeltine подав патентну заявку на BNC; патент видано в січні 1951 року. У 1958 році Hazeltine позивалася до Dage Electric Company за порушення цього патенту, проте суд визнав патент недійсним, оскільки було доведено, що BNC ВМС США існував ще до дати подання заявки.
Термін «BNC» з'явився 1948 року в рекламі з'єднувачів Amphenol поряд із військовим позначенням UG-88/U.
Карл Консельман не брав участі в розробці BNC, попри поширене тлумачення абревіатури як Bayonet Neill–Concelman. На час створення BNC він працював у Danbury Knudsen і розробив C-з'єднувач як удосконалення BNC. Наприкінці 1950-х Нейлл і Консельман уже разом, в Amphenol, створили TNC — Threaded BNC або Threaded Neill–Concelman. Ймовірно, саме це породило зворотну розшифровку для BNC. Інші поширені, але непідтверджені варіанти: Bayonet Navy Connector, Bayonet N Connector, Bayonet Nut Coupling, Baby N Connector, British Naval Connector.
Конструкція
Розетка має два байонетні виступи; повне з'єднання досягається поворотом муфти на чверть оберту. Зовнішній провідник у зоні стику має прорізи, а на обох частинах є пластмасовий діелектрик, який спричиняє зростання втрат із частотою. Вище приблизно 4 ГГц прорізи зовнішнього провідника починають випромінювати, тож з'єднувач лишається придатним, але вже не гарантує стабільних параметрів — приблизно до 11 ГГц.
Зазвичай вилку (штирьову частину) монтують на кабель, а розетку (гніздову) — на панель приладу. Кабельні з'єднувачі найчастіше розраховані на обтискний монтаж спеціальним ручним або механізованим інструментом. Для підготовки кабелю застосовують знімачі ізоляції, що за одну операцію знімають зовнішню оболонку, обплетення та внутрішній діелектрик на потрібну довжину.
Типові характеристики
Параметр Значення Хвильовий опір 50 Ом або 75 Ом (рідше 93 Ом) Робоча смуга 0—4 ГГц (50 Ом); 0—2 ГГц (75 Ом) Робоча напруга 500 В (діюче значення) Випробувальна напруга ізоляції 1500 В змінного струму Опір контакту внутрішній ≈1,5 мОм, зовнішній ≈0,2 мОм Опір ізоляції ≥5000 МОм Внутрішній діаметр зовнішнього провідника 6,5 мм
Джерело даних — каталоги виробників.
Хвильовий опір: 50 і 75 Ом
BNC виготовляють переважно у 50- та 75-омному виконанні — під кабель з відповідним хвильовим опором. Рідше трапляються інші номінали, зокрема 93 Ом для мереж ARCNet.
75-омні з'єднувачі іноді можна впізнати за зменшеним або відсутнім діелектриком у зоні стику, але ця ознака ненадійна. На початку 1970-х пропонували фарбувати діелектрик 75-омних з'єднувачів у червоний колір; подекуди це реалізовано, проте стандартом не стало.
Важливе обмеження конструкції: у межах міжнародно стандартизованих приєднувальних розмірів BNC точний хвильовий опір 75 Ом недосяжний. Це відображено й у самому стандарті: IEC 61169-8 має в назві лише 50 Ом, а розміри 75-омного інтерфейсу винесено в додаток A як інтерфейс з нерегламентованим коефіцієнтом відбиття. Через це поряд зі звичайними 75-омними з'єднувачами існують так звані «істинно 75-омні» (true 75 ohm) виконання.
Розміри 75-омного з'єднувача трохи відрізняються від 50-омного, але вони фізично стикуються між собою. Практичний ризик полягає в тому, що центральний штир 50-омної вилки більший за діаметром, ніж у 75-омної, тож він може розігнути гніздо розетки — і наступне з'єднання з 75-омною вилкою буде ненадійним.
Нижче приблизно 10 МГц неузгодженість між 50- і 75-омними трактами практично не впливає на сигнал, оскільки довжина ділянки неоднорідності набагато менша за довжину хвилі. Саме тому спершу BNC випускали лише в 50-омному варіанті, застосовуючи їх із кабелем будь-якого хвильового опору. З підвищенням частоти вплив неузгодженості зростає й призводить до помітних відбиттів.
Відео (особливо сигнали високої чіткості) та телефонні тракти DS3 використовують переважно 75-омні BNC, тоді як передавання даних і радіочастотні застосунки — 50-омні. Багато приймачів метрових хвиль мали 75-омний антенний вхід, тож на них теж ставили 75-омні BNC.
Застосування
BNC розроблявся для військової техніки, а згодом набув поширення у відео- та радіочастотних застосунках до 2 ГГц. Його використовують із мініатюрними та субмініатюрними коаксіальними кабелями в радіо-, телевізійній та іншій високочастотній апаратурі, зокрема для:
аналогових відеосигналів і послідовного цифрового інтерфейсу (SDI); підключення антен; бортової авіаційної електроніки (авіоніки); ядерно-фізичної вимірювальної апаратури (стандарт NIM); вимірювальних приладів — осцилографів, генераторів сигналів, аналізаторів спектра.
У професійній відеотехніці BNC є основним з'єднувачем як для аналогового композитного відео, так і для цифрових інтерфейсів; побутову апаратуру з роз'ємами RCA підключають через перехідники. У студіях звукозапису BNC застосовують для роздавання тактового сигналу (word clock) між пристроями цифрового запису.
BNC масово використовувався в ранніх комп'ютерних мережах — ARCNet, IBM PC Network і особливо у варіанті Ethernet 10BASE2 («тонкий Ethernet»). Там сегмент будували як спільну шину: мережеві карти під'єднували до кабелю через Т-подібні трійники, а обидва кінці сегмента навантажували 50-омними термінаторами.
Різновиди та споріднені з'єднувачі
Зі зворотною полярністю (RP-BNC) — варіант, у якому контакти поміняно місцями: гніздовий контакт розміщено у вилці, а штировий — у розетці. Це унеможливлює стикування зі звичайними BNC.
Mini BNC і HD-BNC — зменшені версії виробництва Amphenol. Зберігають електричні характеристики оригіналу, але займають менше місця на друкованих платах і панелях, що дозволяє щільніше компонування. Мають істинний хвильовий опір 75 Ом, тож придатні для відео високої чіткості.
Twin BNC (твінаксіальний) — використовує ту саму байонетну оболонку, але містить два незалежні контакти для підключення екранованої диференційної пари з хвильовим опором 78 або 95 Ом, наприклад кабелю RG-108A. Робоча смуга — до 100 МГц, напруга — до 100 В. Зі звичайними BNC не стикується.
Тріаксіальний — варіант із додатковим провідником охоронного екрана; застосовується в прецизійних вимірювальних системах. Ранні зразки мали лише додатковий внутрішній провідник, у пізніших запровадили трилапковий байонет, щоб унеможливити силове стикування з BNC.
MHV і SHV — для напруг понад 500 В. MHV легко сплутати з BNC, і його можна зістикувати з BNC силою. SHV розроблено як безпечнішу заміну: він не стикується зі звичайним BNC, а до внутрішнього провідника значно важче випадково торкнутися.
TNC — нарізева версія BNC із кращими характеристиками на надвисоких частотах.
Стандартизація
Приєднувальні розміри BNC та багатьох інших високочастотних з'єднувачів наведено у військовому стандарті США MIL-STD-348. Загальні вимоги та випробування радіочастотних з'єднувачів для гнучких кабелів у військовій, авіаційній і космічній техніці визначає MIL-PRF-39012 (раніше MIL-C-39012). Міжнародний стандарт — IEC 61169-8:2007, який замінив IEC 60169-8:1978 з поправками.
Інструмент для монтажу
Знімач BNC (BNC-ключ, екстрактор) — інструмент для встановлення та від'єднання з'єднувачів у щільно скомпонованих або важкодоступних місцях, наприклад на комутаційних панелях апаратних телецентрів. Такі знімачі зазвичай легкі, виготовлені з неіржавної сталі, мають пластмасове руків'я викруткового типу для прикладання моменту, а їхній стрижень удвічі довший за стандартний з'єднувач.
Витіснення іншими з'єднувачами
У частині застосунків BNC поступається місцем мініатюрним з'єднувачам LEMO серії 00, які дають істотно вищу щільність монтажу. У телевізійному мовленні для компактної апаратури використовують DIN 1.0/2.3 та HD-BNC.
Див. також
ВЧ з'єднувач Коаксіальний кабель Хвильовий опір Конектор N типу 10BASE2
Примітки
Посилання