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耐功率射頻同軸連接器的設計

作者:admin 發布日期:2019/3/7 關注次數:二維碼分享

隨著廣播、雷達等無線發射係統的發展,要想提升係統的發射距離,務必要提高係統的發射功率。射頻同軸連接器作為整個微波係統的一部分,同樣需要能夠承受大功率能力的傳輸要求。

2 連接器功率的影響因素

連接器功率主要影響因素有:連接器內外導體直徑及材料、接觸可靠性、絕緣介質的材料選擇、內外導體間的耐電壓、連接器的反射係數、使用的工作頻率、工作溫度、海拔高度等。經綜合分析,產品的設計方案主要以產品的耐受功率理論設計、接觸可靠性設計和抗擊穿能力的設計四個部分為重點。

3 耐功率連接器的可靠性設計

3.1 產品的耐受功率理論設計

為達到產品的耐功率要求,連接器設計結構時應從以下幾方麵進行考慮,以保證耐功率滿足要求。

(1)功率的設計保障

射頻連接器的功率承受能力與使用環境是密切相關的。根據《ESA/SCC3402射頻連接器通用規範》中對連接器功率與溫度的參數降額曲線和功率與海拔高度(壓力)的參數降額曲線圖1可查,不同溫度和高度(壓力)條件下的功率減額係數。


射頻同軸連接器


考慮到連接器的親膚效應,隨著頻率的增高和內導體壓力的增加,衰減常數會增大,當連接器結構反射係數為Γ時,功率的電壓駐波比降額為理想狀態下的,反射係數越大,則功率越小。反射係數的增加會使產品的電壓駐波比增大,根據電壓駐波比與反射係數的對應公式2可通過電壓駐波比值求得相應的反射係數。

3.2 接觸可靠性設計

大功率射頻連接器持續在高頻高電壓條件下工作時,接觸電阻的存在會引起接觸對的溫度變化。溫度升高又使接觸件受熱蠕變,使彈性接觸件的彈性變小。同時,接觸件發熱會使絕緣體受熱變形引起反射增大。因此,在設計大功率連接器時,彈性接觸件需要選擇彈性好且耐溫高的材料保證其接觸可靠性。

3.3 抗擊穿能力的設計

耐功率連接器的另一研製重點是抗擊穿能力設計。

連接器的內部結構設計中,傳輸段全部采用聚四氟乙烯介質填充,不設置空氣介質段,可以減少空氣擊穿,提高介質耐電壓,並有效提高產品耐功率能力。對於結構中存在多個絕緣介質相互接觸的情況,在絕緣介質接觸部位盡可能的不采用一個端麵接觸,而是采用嵌套的接觸形式。對於接電纜連接器,同樣可以舍棄傳統結構中的絕緣片,而將電纜絕緣層剝出一部分,嵌套在連接器的絕緣子中,如圖2。這兩種結構,都是增大了內外導體在介質接觸縫隙處爬電距離,增加了產品的介質耐電壓,從而提高耐功率能力。

4 耐功率連接器的工藝保障

設計是基礎,工藝是保障,設計中對功率及連接器的抗擊穿能力進行了優化設計,針對大功率連接器的研究目標,確定工藝保障方案的關鍵點是:零件加工精度的保證、表麵塗覆技術及裝配工藝的細化。

4.1 提高零件加工精細度

連接器的插針針尖粗糙度、插孔孔內粗糙度、劈槽處毛刺、劈槽後收口狀態的一致性都會影響到針孔插合時的接觸。需對這些關鍵部位的加工工藝和方法進行研究和改善,提高零件的加工精細度、減低產品表麵粗糙度、保證合格率、將影響產品電壓駐波比和耐受功率的關聯因素降到低程度。

4.2 連接器裝配工藝的細化

連接器采用壓配方式裝配,存在過盈壓配結構時,裝配過程中會出現絕緣屑等多餘物;製定有效的工藝方法,去除裝配前、後零件的多餘物,在適當的工序采用內窺鏡或40倍以上放大鏡進行多餘物的檢查及清潔,避免對產品抗電強度及耐受功率的影響。

4.3 連接器包裝注意事項

交付用戶產品的包裝袋、包裝盒需保持清潔,連接器需用專用的防塵蓋保護,避免多餘物混入連接器內部,影響正常使用。

5 結語

連接器雖然很小,但在整個微波係統中的作用是不可忽視的,它的失效可能會使整個係統無法正常工作。因此耐功率射頻同軸連接器可靠性的設計是非常有意義和經濟價值的課題。

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