射頻同軸連接器設(shè)計(jì)

1、降低LQ型射頻連接器電壓駐波比的研究李明德【摘要】 LQ型射頻密封連接器，主要用在大、中功率米波電視天饋系統(tǒng)連接電纜傳輸電視信號。其電壓駐波比(VSWR)在01GHz頻率范圍內(nèi)為1.071.10，不能滿足分米波電視的要求。本文對目前國內(nèi)流行的LQ型連接器的雙支撐、外襯式、內(nèi)襯式三種基本結(jié)構(gòu)，做了具體分析。找出了多支撐、多階梯、多介質(zhì)是影響VSWR的主要因素，并進(jìn)行了改進(jìn)。新設(shè)計(jì)的LQ型連接器，不僅保持了原有各種性能，且大大降低了VSWR，使在01GHz頻率范圍內(nèi)，VSWR為1.031.05，滿足了分米波電視天饋系統(tǒng)的需要，達(dá)到了目前國際上同類產(chǎn)品的水平。一、引言LQ型射頻密封連接器，主要用在大

2、、中功率米波電視天饋系統(tǒng)連接主、分饋電纜傳輸電視信號，或用于其它通信設(shè)備。連接器上備有充氣孔，供電纜充入干燥空氣或惰性氣體，達(dá)到密封防潮保持電氣性能的目的。特性阻抗分為50和75兩種。為了滿足廣播電視事業(yè)發(fā)展的需要，在七十年代末和八十年代初我國陸續(xù)研制了一系列米波段LQ型射頻密封連接器，至今仍在使用。其主要電氣性能如表1。表1產(chǎn)品系列型號特性阻抗抗電強(qiáng)度V絕緣電阻MVSWR01GHzL27Q50; 753000100001.10L36Q50; 754000100001.10L52Q50; 757000100001.10隨著廣播電視事業(yè)的發(fā)展，迫切需要發(fā)展我國的分米波彩色電視系統(tǒng)，使其接近或達(dá)到

3、目前國際上同類產(chǎn)品水平。對于射頻密封連接器，分米波段與米波段的主要區(qū)別是適用頻率范圍不同，對VSWR的要求不同，其它性能兩者類同。分米波電視天饋系統(tǒng)對射頻密封連接器的要求是在01GHz頻率范圍內(nèi)，電纜組件具有低VSWR性能，即短段電纜(約50cm)配接一對連接器和一對測試用轉(zhuǎn)接器，其VSWR1.05。米波段LQ型連接器VSWR最低才達(dá)1.07，顯然不符合要求。但是其螺紋連接的接口型式，由于連接方便、接觸可靠、性能穩(wěn)定，仍為一種比較好的連接結(jié)構(gòu)形式，在國外也廣為采用。對此，如何降低LQ型連接器的VSWR，使其滿足分米波電視天饋系統(tǒng)的要求，成為必須解決的主要問題。分米波密封連接器，由于工作頻率的提

4、高，精確地進(jìn)行設(shè)計(jì)是必要的，要降低VSWR，按照射頻連接器的設(shè)計(jì)原則應(yīng)滿足以下要求：1. 保持特性阻抗的均勻性。即在同軸傳輸線的每一個(gè)橫截面上，盡可能地保持特性阻抗等于標(biāo)稱阻抗，例如50。2. 盡量保證阻抗的連續(xù)性。對于每一個(gè)不可避免的特性阻抗的不連續(xù)，都要進(jìn)行補(bǔ)償。3. 盡量縮短同軸傳輸腔體的“尺寸鏈”。以減少機(jī)械公差對電氣性能的影響。二、現(xiàn)行LQ型連接器的結(jié)構(gòu)及其對電壓駐波比的影響1. 現(xiàn)行LQ型連接器的結(jié)構(gòu)綜合目前國內(nèi)LQ型射頻密封連接器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，略去連接結(jié)構(gòu)，電纜夾緊裝置、充氣密封結(jié)構(gòu)，由內(nèi)外導(dǎo)體組成的同軸傳輸腔體的結(jié)構(gòu)可簡化如圖13的結(jié)構(gòu)形式。它決定了連接器的VSWR和其它電氣性能

5、。1. 絕緣支撐1 2. 絕緣支撐2 1. 絕緣支撐 2. 外襯套 圖1 雙支撐結(jié)構(gòu) 圖2 外襯式結(jié)構(gòu)1. 絕緣支撐 2. 內(nèi)襯套 圖3 內(nèi)襯式結(jié)構(gòu)2. 結(jié)構(gòu)參數(shù)偏差對電壓駐波比的影響根據(jù)同軸傳輸線理論，其特性阻抗為： Z=ln (1)由(1)式可見，特性阻抗Z的數(shù)值取決于絕緣介質(zhì)的相對介電常數(shù)r、外導(dǎo)體內(nèi)徑D以及內(nèi)導(dǎo)體外徑d。在加工制造過程中，由于環(huán)境、技術(shù)、材料本身諸因素，內(nèi)外導(dǎo)體直徑D、d、相對介電常數(shù)r總會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，當(dāng)D、d、r三參數(shù)偏差(D、d、r)較小時(shí)，特性阻抗的偏差可用下式表示： (2)由于這些偏差是機(jī)遇性的，因此服從正態(tài)分布規(guī)律： z= (3)式中：z 特性阻抗的均方根

6、偏差值； 等效介電常數(shù)均方根偏差值；d 內(nèi)導(dǎo)體外徑均方根偏差值；D外導(dǎo)體內(nèi)徑均方根偏差值。而： = - ln = - = 以L27Q型射頻密封連接器為例(單位mm)： D=18； d=5.5; r =2.05 則：()2=147； ()2=58； ()2=5.4由此可見，絕緣介質(zhì)的相對介電常數(shù)r對特性阻抗影響較大，內(nèi)導(dǎo)體的外徑d影響次之。當(dāng)內(nèi)導(dǎo)體直徑偏差d=±0.03、D=±0.05、r=±0.04時(shí)，特性阻抗的均方根偏差值為： z=0.55該處對VSWR產(chǎn)生的影響由下式?jīng)Q定： VSWR=1+| (4)將特性阻抗均方根偏差值代入(4)式 VSWR=1+=1.011

7、由(3)式及以上分析可見，要降低VSWR，就要減少?zèng)Q定特性阻抗的尺寸公差的數(shù)量和避免使用或少用絕緣介質(zhì)材料。3. 絕緣介質(zhì)材料的影響根據(jù)公式(1)，當(dāng)絕緣介質(zhì)為空氣時(shí)，特性阻抗為： Z空=60ln (5)如圖2圖3所示，當(dāng)傳輸腔體為復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，其相對介電常數(shù)由下式?jīng)Q定：= 圖2圖3中復(fù)合結(jié)構(gòu)由聚四氟乙烯(PTFE)襯套和空氣組成，因而其相對介電常數(shù)為 代入(1)式得： Z復(fù)=60· (6)其中：D1為絕緣襯套的外徑； d1為絕緣襯套的內(nèi)徑由公式(1)、(5)、(6)對比可見，對于特性阻抗Z，空氣介質(zhì)時(shí)結(jié)構(gòu)參數(shù)影響因素最少(2個(gè))，內(nèi)外導(dǎo)體間充滿PTFE時(shí)影響因素次之(3個(gè))，復(fù)合腔體

8、時(shí)(空氣和PTFE)影響因素最多(5個(gè))。由(3)式見，影響因素越多，對特性阻抗影響越大，導(dǎo)致VSWR性能越差。從整體結(jié)構(gòu)分析，在圖1中，已有絕緣支撐1支撐定位，無需再設(shè)絕緣支撐2。絕緣支撐2的增設(shè)不僅增多了相對介電常數(shù)的偏差帶來的影響，還帶來了其它尺寸公差的影響。圖2圖3所示結(jié)構(gòu)，由于絕緣襯套的附加，也增多了影響特性阻抗的因素，失去了作為阻抗基礎(chǔ)的完全空氣介質(zhì)段，增大了VSWR。4. 補(bǔ)償不當(dāng)帶來的影響在圖1中，沿OO軸向看，從接口部到配接電纜處，內(nèi)外導(dǎo)體上各有A B C E F G和ABCEFG六個(gè)階梯，由于階梯產(chǎn)生的不連續(xù)電容，對特性阻抗亦產(chǎn)生影響。從整體結(jié)構(gòu)看，AA、EE階梯是可避免的

9、，應(yīng)去掉，視絕緣支撐2為不當(dāng)，則階梯FG亦可減少，從而減少由于階梯產(chǎn)生的不良影響。在連接器與電纜的配接處，連接器內(nèi)外導(dǎo)體均是表面光滑的銅導(dǎo)體，而電纜的外導(dǎo)體為皺紋銅管，內(nèi)導(dǎo)體有的是直銅管，有的是皺紋銅管，內(nèi)外導(dǎo)體間為聚乙烯螺旋支撐，因此在連接器與電纜的配接處，不僅存在著導(dǎo)體直徑的突變，而且存在著導(dǎo)體結(jié)構(gòu)型式、介質(zhì)結(jié)構(gòu)型式的變化，需要對此進(jìn)行補(bǔ)償。在圖1、2、3中如果把絕緣支撐2，絕緣襯套理解為采取的補(bǔ)償措施的話，分別切割補(bǔ)償段與切割電纜所獲的截面結(jié)構(gòu)如圖47。 圖4 雙支撐結(jié)構(gòu)截面 圖5 外襯式結(jié)構(gòu)截面 圖6 內(nèi)襯套式結(jié)構(gòu)截面 圖7 電纜截面其介質(zhì)所占腔體截面面積的比例如表2：表2圖 別456

10、7介質(zhì)所占腔體截面積比例100%40%12%7%由表2所見，圖4、5、6與圖7電纜截面結(jié)構(gòu)相比，不僅結(jié)構(gòu)型式仍有差別，而且介質(zhì)所占腔體截面積的比例仍差別較大，因而未能起到補(bǔ)償作用。應(yīng)謀求新的補(bǔ)償措施。三、分米波段LQ型連接器的設(shè)計(jì)根據(jù)以上結(jié)構(gòu)分析，針對圖13所示結(jié)構(gòu)存在的問題，按照設(shè)計(jì)原則，對分米波段LQ型連接器進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案如下：1. 采用單支撐結(jié)構(gòu)；2. 去掉不必要的階梯。如圖1中的AA、FF；3. 去掉絕緣襯套。如圖2、圖3中的內(nèi)外絕緣襯套；4. 保留一定長度的空氣介質(zhì)段；5. 對連接器與電纜的配接處進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償過渡設(shè)計(jì)。1 絕緣支撐 2 補(bǔ)償環(huán)圖8 新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)由公式Z=60ln

11、可見，空氣介質(zhì)段對特性阻抗的影響因素最少(2個(gè))，因而也最符合各項(xiàng)設(shè)計(jì)原則。在設(shè)計(jì)中盡量擴(kuò)大空氣段所占整個(gè)傳輸腔體的比例，作為連接器標(biāo)稱阻抗的基礎(chǔ)，“壓縮”其它因素對傳輸線特性阻抗的影響，降低VSWR。在連接器與電纜的配接處，選擇以連接器和電纜的兩內(nèi)導(dǎo)體直徑尺寸接近，電纜皺紋外導(dǎo)體的平均外徑為參考，設(shè)計(jì)一個(gè)PTFE補(bǔ)償環(huán)，再經(jīng)實(shí)驗(yàn)對尺寸進(jìn)行修正，經(jīng)驗(yàn)證這種方法是可行的，效果是明顯的。綜上所述，傳輸腔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖：以圖8結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，再完善其它結(jié)構(gòu)如連接結(jié)構(gòu)、充氣密封結(jié)構(gòu)、電纜夾緊裝置，以L27Q-J為例，新設(shè)計(jì)的分米波段射頻密封連接器如圖9。圖9 L27Q-1型射頻密封連接器四、試驗(yàn)結(jié)果與討

12、論以L27Q為例，分別取原國產(chǎn)L27Q產(chǎn)品和新設(shè)計(jì)L27Q各一對，各配接一短段SDY-50-17-3型低衰減低駐波比射頻同軸電纜，用同一對N/L27型轉(zhuǎn)接器在同一臺進(jìn)口的6409標(biāo)量射頻網(wǎng)絡(luò)分析儀上做對比測試，測得的回波損耗曲線如圖10。圖10 新舊L27Q型連接器回波損耗曲線對比由測試曲線看，在0500MHz范圍內(nèi)，回波損耗由原來的-28dB降為-46dB，換算為VSWR為1.08降為1.01，在500MHz1GHz范圍內(nèi)，由原來的-29dB降為-33dB，換算為VSWR為1.074下降為1.046。滿足了分米波電視天饋系統(tǒng)在01GHz范圍內(nèi)，電纜組件VSWR1.05的要求。五、結(jié) 論結(jié)構(gòu)分

13、析和重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明：在射頻連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)避免不必要的階梯，傳輸腔體應(yīng)有標(biāo)準(zhǔn)阻抗空氣段，減少不必要的絕緣支撐和絕緣介質(zhì)，且對連接器與電纜的配接處應(yīng)進(jìn)行過渡補(bǔ)償，這些都是降低VSWR行之有效的措施。LQ型射頻密封連接器經(jīng)過重新設(shè)計(jì)完全可以滿足分米波電視天饋系統(tǒng)的需要。參考文獻(xiàn)1 研制精密同軸標(biāo)準(zhǔn)與元件的某些基本設(shè)計(jì)原則 I.E.E.E Trons MTT-14 No.1 1966.1 P29-392 同軸式TEM模通用無源器件 鄭兆翁編著 人民郵電出版社 1983年版P115彎式射頻同軸連接器的補(bǔ)償方法韋開河【摘要】介紹關(guān)于彎式L16型射頻同軸連接器的補(bǔ)償設(shè)計(jì)。這個(gè)設(shè)計(jì)是將連接器彎曲部

14、分的內(nèi)導(dǎo)體采用等直徑過渡，對絕緣介質(zhì)90°尖角處按體積比例要求進(jìn)行最佳切割；使該阻抗連續(xù)，得到補(bǔ)償。采用這種補(bǔ)償方法制造的彎式L16型同軸連接器，在頻率達(dá)10GHz時(shí)，電壓駐波比為1.5(max)。本方法亦適用于N型直角射頻同軸連接器的設(shè)計(jì)。一、引言解決彎式L16型射頻同軸連接器阻抗不連續(xù)問題；研制、生產(chǎn)出具有低電壓駐波比(VSWR)特性的產(chǎn)品，滿足寬頻帶微波傳輸設(shè)備的需要，是設(shè)計(jì)中需要解決的問題。早在1968年前，國外對N型直角同軸連接器(彎式L16同軸連接器結(jié)構(gòu)與之相同，僅相配螺紋為公制螺紋)的阻抗不連續(xù)的補(bǔ)償問題進(jìn)行了較多研究。對介質(zhì)表面電鍍銀作為彎式連接器的外導(dǎo)體的延續(xù)；并通

15、過實(shí)驗(yàn)最佳除去鍍銀層，實(shí)現(xiàn)彎角處阻抗不連續(xù)的補(bǔ)償。也有用電纜介質(zhì)芯子和金屬襯墊(或用導(dǎo)電微粒的環(huán)氧樹脂)作外導(dǎo)體的延續(xù)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)哪康摹Ｒ苍S是工藝制造問題，這種新型直角同軸連接器至今還沒有商品銷售。1986年，國內(nèi)行業(yè)質(zhì)量評比，彎式L16型射頻同軸連接器的電壓駐波比，評比結(jié)果不好，大多數(shù)廠家均未達(dá)到部標(biāo)要求(在頻率達(dá)到10GHz，VSWR已大于1.5)。如何解決這一問題，盡快生產(chǎn)出具有低電壓駐波比特性的彎式L16(或N型直角)型同軸連接器，目前還未見報(bào)導(dǎo)。本文介紹的關(guān)于彎式同軸連接器的補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法，是根據(jù)同軸傳輸線的原理，采用直角彎曲等直徑過渡；同時(shí)，應(yīng)用同軸線的特性阻抗與介質(zhì)占空比例有關(guān)的原

16、理，通過最佳切割90°介質(zhì)尖角，實(shí)現(xiàn)阻抗連續(xù)，達(dá)到補(bǔ)償目的。并給出電壓駐波比測試的結(jié)果。二、分析與改進(jìn)1. 彎式L16型同軸連接器彎角處特性阻抗不連續(xù)的原因有：(1)直角彎曲處采用內(nèi)導(dǎo)體直徑變細(xì)的方法彎曲過渡；特性阻抗在外導(dǎo)體內(nèi)徑不變的情況下，隨內(nèi)導(dǎo)體外徑的減小而升高。造成線上阻抗不連續(xù)。(2)絕緣支撐(介質(zhì))直徑在90°彎角處其截面呈橢圓狀，長軸直徑加大，此處出現(xiàn)高阻抗，阻抗偏差大。根據(jù)公式VSWR=1+|可以看出阻抗偏差Z值越大，電壓駐波比也越大。(3)彎式L16型同軸連接器存在一個(gè)最低截止頻率，根據(jù)公式截止頻率它的單位為GHz。在彎角處該連接器的截止頻率為10.2GH

17、z，低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測量頻率(11GHz)，當(dāng)測量頻率達(dá)11GHz時(shí)，電壓駐波比超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。2. 對阻抗不連續(xù)的補(bǔ)償方法有很多。根據(jù)文獻(xiàn)資料介紹有下列幾種方法：Z=50 Z=50D外導(dǎo)體內(nèi)徑 D外導(dǎo)體內(nèi)徑d內(nèi)導(dǎo)體外徑 d內(nèi)導(dǎo)體外徑0.05D 0.2D 圖1 彎頭外導(dǎo)體內(nèi)表面切割 圖2 彎頭內(nèi)導(dǎo)體彎角切割 圖3 用金屬襯墊（含金屬微粒 圖4 最佳除去鍍銀層的彎頭結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂的）彎頭結(jié)構(gòu)以上各種補(bǔ)償方法由于受到結(jié)構(gòu)和工藝條件限制，生產(chǎn)中還沒有見到應(yīng)用。根據(jù)同軸線的設(shè)計(jì)原理，為消除彎式L16型同軸連接器彎角處阻抗不連續(xù)，現(xiàn)采用內(nèi)導(dǎo)體等直徑彎曲過渡，克服表面形狀突變；并利用特性阻抗公式Zor=

18、3;ln中特性阻抗與介質(zhì)占空比例有關(guān)的原理，在外導(dǎo)體內(nèi)徑D、內(nèi)導(dǎo)體外徑d不變的情況下，改變介質(zhì)(聚四氟乙烯介質(zhì))的總體積比例值，通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)選擇最佳值為0.42，實(shí)現(xiàn)彎角處特性阻抗連續(xù)。(圖5) 圖5 內(nèi)導(dǎo)體等直徑彎曲90°介質(zhì)切割結(jié)構(gòu)三、試驗(yàn)結(jié)果與討論取改進(jìn)前和改進(jìn)后(采取補(bǔ)償設(shè)計(jì))的彎式L16型射頻同軸連接器各4對，按SJ2331-81射頻連接器電壓駐波比測試法準(zhǔn)備樣品，進(jìn)行測試。測量數(shù)據(jù)和繪制的電壓駐波比與頻率關(guān)系曲線見表1、2和圖6、7。從試驗(yàn)結(jié)果看出，采用內(nèi)導(dǎo)體等直徑彎曲過渡并對90°介質(zhì)尖角進(jìn)行最佳切割，使介質(zhì)占空比例達(dá)到阻抗連續(xù)的規(guī)定值從而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。用掃頻測

19、量法測得電壓駐波比值比傳統(tǒng)的點(diǎn)頻法測得的數(shù)據(jù)偏大。這是因?yàn)閽哳l法對帶電纜段的被測樣品，在測試時(shí)測試頻率的電長度因電纜長度不同而帶來誤差。點(diǎn)頻法測量可以校正測試頻率，克服電纜長度誤差影響，使測量結(jié)果能反映出被測樣品的實(shí)際情況。表1 改進(jìn)前L16-JW5與L16-KF5電壓駐波比測量數(shù)據(jù) F(GHz)VSWR樣品號10.069.18.017.126.075.054.052.981.9250.990.5Fs=1.021.021.021.0251.021.021.0151.0151.021.021.0211.701.701.552.302.202.001.501.551.271.201.1421.70

20、1.801.652.302.0021.551.531.281.101.531.501.851.702.202.2021.621.501.281.201.1441.651.801.652.202.3021.451.451.301.191.16(FS系統(tǒng)剩余電壓駐波比)表2 改進(jìn)后L16-JW5與L16-KF5電壓駐波比測量數(shù)據(jù) F(GHz)VSWR樣品號10.028.988.047.086.045.074.03.0052.0031.020.5Fs=1.0151.021.021.031.011.0251.0251.031.021.021.0211.51.181.421.221.161.421.09

21、1.121.211.081.0821.241.311.341.111.191.341.081.081.261.111.0931.451.171.401.141.101.401.151.031.2171.101.0941.361.091.361.221.201.361.201.111.181.181.13注：使用的儀器及設(shè)備：XB28A標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。 XB7標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。 XB9A標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。 TC8D同軸測量線。 XFL68信號發(fā)生器。 TC-35同軸測量線。 A沒有補(bǔ)償?shù)臉悠?B補(bǔ)償后的樣品 圖6 彎式L16射頻連接器補(bǔ)償前后點(diǎn)頻法測量電壓駐波比曲線 圖7對L16-JW5與L16-K

22、F5掃頻測量電壓駐波比用儀器、設(shè)備： 1、8757A 掃頻網(wǎng)絡(luò)分析儀 2、8350B 掃頻振蕩器 3、85027C 10MHz18GHz電橋 4、8491B 10dB隔離器四、結(jié) 束 語經(jīng)過多次試驗(yàn)和小批量生產(chǎn)考驗(yàn)，關(guān)于彎式L16型射頻同軸連接器的特性阻抗不連續(xù)的補(bǔ)償，通過采用對內(nèi)導(dǎo)體等直徑直角彎曲過渡，并對90°介質(zhì)尖角進(jìn)行最佳切割可以實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)表明，這種補(bǔ)償可使彎式L16型同軸連接器在頻率達(dá)10GHz時(shí)，電壓駐波比(VSWR)不大于1.5。補(bǔ)償方法適合批量生產(chǎn)。參文考獻(xiàn)1 ALEXANDER R. BRISHKA: A NOVEL ANGLE CONNECTOR. SEALECT

23、RO CORPORATION MAMARONECK, N. Y. 10543.2 張方英編 天線及饋電設(shè)備 北京科技教育出版社 1961.7.3無線電工程譯文 1971.2.介質(zhì)切割法在射頻同軸連接器中的應(yīng)用韋開河【摘要】 本文介紹介質(zhì)切割法用于同軸連接器的介質(zhì)絕緣支撐的最佳切割(設(shè)計(jì))，以擴(kuò)展其工作頻率范圍；并用來補(bǔ)償因設(shè)計(jì)和制造原因出現(xiàn)的阻抗不連續(xù)。凡有絕緣支撐的同軸連接器，均可采用這一方法進(jìn)行最佳切割(設(shè)計(jì))，獲得滿意的電性能。實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的?！娟P(guān)鍵詞】 同軸連接器 支撐設(shè)計(jì) 介質(zhì)切割法一、引言用于各種寬帶微波通信設(shè)備的同軸連接器，通過縮小內(nèi)、外導(dǎo)體直徑來擴(kuò)展工作頻率范圍的辦法，已不

24、能滿足要求。近幾年來，國外有文章報(bào)導(dǎo)，用改變同軸連接器內(nèi)絕緣支撐的介質(zhì)體積比例1，減小它的有效介電常數(shù)，用這種辦法進(jìn)行寬頻帶絕緣支撐、寬頻帶耐高溫及耐輻照絕緣支撐與毫米波段絕緣支撐的設(shè)計(jì)。本文提出的“介質(zhì)切割法”的原理、阻抗不連續(xù)的補(bǔ)償?shù)睦碚撘罁?jù)，以及應(yīng)用計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測量曲線，在生產(chǎn)中得到驗(yàn)證，可供參考。二、原理介質(zhì)切割法是應(yīng)用同軸傳輸線中，有絕緣支撐的介質(zhì)的有效介電常數(shù)與其體積比例有關(guān)，支撐段的截止頻率與等效介電常數(shù)成反比的特性2，減小介質(zhì)(固體介質(zhì))支撐的占空比例，可以獲得較小的等效介電常數(shù)值。從而達(dá)到拓寬工作頻率范圍的目的。同理，固體介質(zhì)絕緣支撐體積比例的改變，影響著支撐段的特性阻抗。最佳

25、切割(設(shè)計(jì))，可以使阻抗不連續(xù)部分變得平滑，得到補(bǔ)償3。三、應(yīng)用與計(jì)算介質(zhì)切割法用于射頻同軸連接器中介質(zhì)絕緣支撐的設(shè)計(jì)。公式：C= (D+d)×或fc= 表明，同軸線的外導(dǎo)體內(nèi)直徑D與內(nèi)導(dǎo)體外直徑d已定，將絕緣支撐切割成與空氣介質(zhì)混合使用，獲得較小的(接近于空氣的)等效介電常數(shù)。實(shí)現(xiàn)、提高截止頻率fc (或縮小C)的目的。應(yīng)用介質(zhì)切割法最佳切割(設(shè)計(jì))不同形狀的絕緣支撐，其等效介電常數(shù)的計(jì)算見表1。表1 不同形狀的絕緣支撐等效介電常數(shù)計(jì)算表序號支撐形狀圖 例應(yīng)用公式備注1環(huán)形 (a)= 固體介質(zhì)與空氣混合使用 (b)=(同上)2星形=1P+2(1-P)P= V介-固體介質(zhì)體積3輪輻形

26、 =1P+2(1-P)P= V介-固體介質(zhì)體積續(xù)表1 序號支撐形狀圖 例應(yīng)用公式備注4輪轂形=1-(1-1) 1固體介質(zhì)介電常數(shù)5直角形Zr= lnZr特性阻抗單位：歐姆V介固體介質(zhì)體積6徑向絕緣凸部支撐=1P+2(1-P)P= 徑向絕緣凸部(星形支撐)等效介電常數(shù) 1. 寬頻帶耐高溫、耐輻照絕緣支撐的切割(設(shè)計(jì))耐高溫、耐輻照絕緣支撐，通常采用熔凝硅、康寧玻璃1723等材料，這類材料介電常數(shù)偏高(=3.78)。這將使支撐段的截止頻率變低。在保證有足夠機(jī)械強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量減少支撐材料。用介質(zhì)切割法設(shè)計(jì)支撐呈星形或輪輻形。截止頻率達(dá)到12GHz時(shí)，電壓駐波比1.3。2. 寬帶絕緣支撐的切割(

27、設(shè)計(jì))新開發(fā)的特性阻抗為75的1.6/5.6系列同軸連接器，在反射系數(shù)r0.1時(shí)，最大工作頻率為1GHz。應(yīng)用介質(zhì)切割法原理，“支撐”設(shè)計(jì)呈星形。在基本結(jié)構(gòu)相同的情況，r0.1的條件下，頻率達(dá)到10GHz。支撐形狀見表1序號6所示。3. 毫米波段絕緣支撐的切割(設(shè)計(jì))毫米波段的同軸連接器，截止頻率高達(dá)40GHz以上?！爸巍狈纸缑嫔希瓷浔M可能小。全固體介質(zhì)支撐，不能滿足要求，應(yīng)用介質(zhì)切割法，最佳切割(設(shè)計(jì))絕緣支撐，能獲得理想的效果。公式：=-(-1) ，在介質(zhì)材料選定時(shí)，改變(切割)介質(zhì)體積比例(即固體介質(zhì)挖孔體積V孔/總體積)可獲得需要的等效介電常數(shù)值。支撐厚度LC/4，取L=1.5mm

28、，反射最小。毫米波段支撐形狀見表1序號4所示。4. 直角連接器絕緣支撐的切割(設(shè)計(jì))直角連接器的絕緣支撐，通常采用兩件帶45°斜角的絕緣支撐，對接成90°角過渡。彎角處固體介質(zhì)增厚，阻抗增加，破壞了連接器特性阻抗的連續(xù)。用介質(zhì)切割法，最佳切割支撐尖角處介質(zhì)，使阻抗平滑過渡，反射減小，提高尖角處截止頻率，獲得低的電壓駐波比。直角連接器的絕緣支撐的最佳切割(設(shè)計(jì))形狀見表1序號5所示。四、結(jié)果與討論寬帶耐高溫、耐輻照同軸連接器的絕緣支撐，用介質(zhì)切割法切割(設(shè)計(jì))成星形或輪輻形支撐，將康寧玻璃類介質(zhì)的介電常數(shù)(等于3.78，變換成等效介電常數(shù)1.93計(jì)算值)。該值的降低，使支撐段

29、的截止頻率達(dá)到12GHz，電壓駐波比S1.3。新開發(fā)的1.6/5.6系列寬帶同軸連接器的絕緣支撐，用介質(zhì)切割法切割(設(shè)計(jì))，將最大工作頻率達(dá)1GHz，反射系數(shù)0.1的第二代產(chǎn)品，進(jìn)而發(fā)展為最大工作頻率達(dá)10GHz，反射系數(shù)0.1的第三代產(chǎn)品。毫米波段K型連接器的研制，應(yīng)用介質(zhì)切割法切割(設(shè)計(jì))的輪轂形絕緣支撐，將SMA型同軸連接器的截止頻率由24GHz，提高到40GHz。直角同軸連接器，用介質(zhì)切割法切割(設(shè)計(jì))彎角支撐，使彎角處阻抗變得平滑、連續(xù)，得到補(bǔ)償。這些絕緣支撐的切割(設(shè)計(jì))，因制造和測量工作的限制，本文只能給出兩種典型結(jié)構(gòu)的同軸連接器的電壓駐波比與頻率關(guān)系曲線，加以說明。見圖1(a)

30、和(b)所示。五、結(jié)論 介質(zhì)切割法的提出，對最佳切割(設(shè)計(jì))各種寬頻帶同軸連接器的絕緣支撐，提高支撐段的截止頻率，拓寬射頻同軸連接器的工作頻率范圍，補(bǔ)償因設(shè)計(jì)和制造出現(xiàn)的阻抗不連續(xù)，提供了手段。切割方法可以采用模具壓制或機(jī)械切割。參考文獻(xiàn)1 陳肇?fù)P、王新恩：“K型連接器的研制”連接器與開關(guān)1990首屆年會(huì)論文集2 北京七五O信箱：有關(guān)寬頻帶高溫及抗輻射射頻同軸連接器的研究3 孟祥剛譯：“新開發(fā)的10GHz(1.6/5.6mS)射頻同軸連接器”機(jī)電元件1990年第二期4 韋開河：“彎式射頻同軸連接器的補(bǔ)償方法”連接器與開關(guān) 1990年首屆年會(huì)論文集降低射頻連接器電壓駐波比的研究陳天化 蕢行方 陳

31、榴琴【摘要】 本文分析影響直式射頻連接器電壓駐波比的主要因素，提出設(shè)計(jì)寬頻帶低駐波比射頻連接器的基本原則、原理和計(jì)算方法，給出一些計(jì)算公式和試驗(yàn)數(shù)據(jù)。一、引言射頻連接器是無線電電子設(shè)備和儀表中必不可少甚至是關(guān)鍵的電子元件。電壓駐波比是射頻連接器的一項(xiàng)極重要的電氣參數(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對射頻連接器電壓駐波比提出了越來越高的要求。許多連接器專家為此竭盡努力，取得了顯著的進(jìn)展。到了七十年代中后期，射頻連接器的發(fā)展在國際上達(dá)到鼎盛時(shí)期，其主要標(biāo)志是相繼研制出21mm、14mm、7mm和3.5mm精密同軸連接器和各種精密轉(zhuǎn)接器，工程用射頻連接器的電壓駐波比性能也有顯著提高，掃頻測量取代了點(diǎn)頻測量，并

32、且出現(xiàn)了時(shí)域測量技術(shù)。在國內(nèi)，隨著微波通信技術(shù)和測量方法的進(jìn)步，分米波電視的發(fā)展，對連接器電壓駐波比的要求也越來越高，如要求研制工作在018GHz駐波比小于1.30的SMA連接器、018GHz駐波比小于1.40的連接器電纜組件、01GHz駐波比小于1.05的分米波連接器以及駐波比小于1.02的各種精密轉(zhuǎn)接器。研制工作到40GHz駐波比小于1.50的毫米波連接器也提到議事日程上，本研究的目的在于為研制寬頻帶低駐波比射頻連接器提供設(shè)計(jì)依據(jù)。二、影響射頻連接器駐波比的主要因素 反射系數(shù)主要與傳輸線的阻抗均勻性有關(guān)。簡單地說，在連接器內(nèi)，凡阻抗偏離標(biāo)稱特性阻抗值的地方，都會(huì)引起反射。射頻連接器實(shí)質(zhì)上是

33、一段帶有連接機(jī)構(gòu)、電纜夾緊裝置和其他裝置的非均勻同軸線。以直式連接器為例，與均勻同軸線相比，它有三處明顯的不均勻：絕緣支撐區(qū)域、導(dǎo)體尺寸過渡區(qū)域和連接器到電纜的結(jié)合部。在這些地方，都存在著導(dǎo)體直徑尺寸或?qū)w形狀的變化，因而出現(xiàn)了不連續(xù)電容，引起反射。還有一些引起反射的其他因素，例如導(dǎo)體連接間隙、導(dǎo)體直徑尺寸偏差、內(nèi)外導(dǎo)體偏心率、接觸件上的槽縫、介質(zhì)介電常數(shù)偏差和導(dǎo)體表面粗糙度等等。但上述三處卻是連接器內(nèi)部的三大反射源，只要把它們引起的反射降低到可以容許的程度，其他的就不難解決了。三、降低射頻連接器駐波比的途徑1. 最佳絕緣支撐的設(shè)計(jì)射頻連接器幾乎都有絕緣支撐，支撐的結(jié)構(gòu)型式很多，最普遍采用的有

34、如圖1所示的兩種。由于支撐的介入，勢必發(fā)生導(dǎo)體直徑尺寸的階梯突變，破壞了傳輸線的均勻性。從理論分析可知1，同軸線導(dǎo)體直徑尺寸的突變，等效于在突變截面上并聯(lián)一個(gè)不連續(xù)電容，這個(gè)電容可按參考資料2提供的公式精確計(jì)算。為消除不連續(xù)電容引起的反射，必須采取補(bǔ)償措施，其方法有兩種：一種是高抗補(bǔ)償(圖1a)，另一種是共面補(bǔ)償(圖1b)。 (a) (b) 圖1 如何計(jì)算如圖1所示的導(dǎo)體直徑同時(shí)反向突變引起的不連續(xù)電容呢？國外資料曾經(jīng)報(bào)道過兩種不同的計(jì)算方法。第一種方法認(rèn)為總不連續(xù)電容等于內(nèi)外導(dǎo)體突變的兩種最壞組合所形成的單臺階不連續(xù)電容之和3，即Cd=DCd1(1、1)+dC d2(1、2) (1)1= ,

35、 1= 2= , 2= 第二種方法假定，在導(dǎo)體突變區(qū)域的內(nèi)外導(dǎo)體之間存在著一個(gè)理想等位圓柱面，其直徑可按下式計(jì)算4： (2)總不連續(xù)電容等于由這個(gè)等位圓柱面和突變內(nèi)外導(dǎo)體分別組成的兩個(gè)單臺階突變所形成的不連續(xù)電容的串聯(lián)，即 Cd=D0 (3) 1= , 1= 2= , 2= 兩種計(jì)算方法得出截然不同的結(jié)果。圖2是以L27型連接器絕緣子為例計(jì)算出的曲線?？梢钥闯?，第一種結(jié)果表明總不連續(xù)電容隨外導(dǎo)體外削深度百分比而變化(曲線1)。當(dāng)外導(dǎo)體外削深度為完全外削(內(nèi)導(dǎo)體無內(nèi)削)深度的20%左右時(shí)，總不連續(xù)電容最小。而第二種結(jié)果卻表明總不連續(xù)電容幾乎與外導(dǎo)體外削深度無關(guān)(曲線2)。根據(jù)自己的研究和試驗(yàn)，我

36、們認(rèn)為后一種計(jì)算方法比較合乎實(shí)際，與試驗(yàn)結(jié)果頗接近。按此方法設(shè)計(jì)出的連接器大多能獲得滿意的結(jié)果，由此看來，設(shè)計(jì)絕緣支撐時(shí)，未必要遵循外導(dǎo)體外削深度應(yīng)控制在完全外削深度的20%左右的原則。圖2可以用提高介質(zhì)區(qū)域特性阻抗即增大電感的方法來補(bǔ)償不連續(xù)電容。這種方法稱高抗補(bǔ)償。介質(zhì)區(qū)域的最佳阻抗值可按下式確定5： (4)式中=2f0，f0是設(shè)計(jì)中心頻率，=，是介質(zhì)相對介電常數(shù)，0是真空波長，是絕緣子寬度。Z1值可用逐次逼近法求得。顯然，當(dāng)工作頻率偏離f0時(shí)，補(bǔ)償是不充分或過量的，因而將有殘余反射。僅當(dāng)頻帶不寬或駐波比要求不很苛刻時(shí)才采用高抗補(bǔ)償方法。為了獲得寬頻帶低駐波比性能，應(yīng)當(dāng)采用圖1b所示的共面

37、補(bǔ)償絕緣子。共面補(bǔ)償方法是使介質(zhì)區(qū)域內(nèi)的阻抗等于標(biāo)稱特性阻抗，通過去除介質(zhì)端面的部分介質(zhì)以提高電感來就地補(bǔ)償不連續(xù)電容。介質(zhì)凹槽深度可按下式計(jì)算： =18×1012× (5)式中是介質(zhì)凹槽區(qū)域的等效介電常數(shù)。必須指出，在計(jì)算總不連續(xù)電容時(shí)，必須考慮臨近效應(yīng)的影響和頻率的變化而加以修正。2. 導(dǎo)體直徑尺寸過渡段的最佳設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)接器或電纜連接器中，由于接口尺寸的差別，也不可避免地存在著導(dǎo)體截面尺寸由小變大或由大變小的過渡。為了把過渡段不連續(xù)電容引起的反射減至最小，通常有三種過渡方式：直角過渡、錐形過渡和拋物線過渡。后兩種過渡方式由于加工復(fù)雜，精度難以保證而越來越少被采用。相反，由

38、于加工方便，精度容易控制，在現(xiàn)行的連接器(包括精密型)中幾乎都采用如圖3所示的直角過渡型式。這種過渡的原理是通過錯(cuò)開內(nèi)外導(dǎo)體直徑突變的截面提高電感，補(bǔ)償電容，使電路呈中性。這也是高抗補(bǔ)償。圖3錯(cuò)開距離a的數(shù)值如何精確計(jì)算？目前尚未查到嚴(yán)格推導(dǎo)的理論計(jì)算公式。人們普遍采用下列的經(jīng)驗(yàn)公式： a=， 3時(shí) (6)K=3.09(對于50空氣線)或3.04(對于75空氣線)。當(dāng)25時(shí)， a (7)對于各種不同的過渡尺寸，K=3.09是否都是最佳值？適用頻率范圍達(dá)多少？這是本研究的又一重要內(nèi)容。利用高精度駐波電橋和精密終端負(fù)載，取D=7，改變D1和a，對五種不同過渡比的轉(zhuǎn)接器進(jìn)行駐波比測試。盡管試驗(yàn)是初步

39、的，但其結(jié)果頗能說明問題：(1) 取K=3.09，在FD14GHz·cm的范圍內(nèi)，駐波比可小于1.05。這個(gè)經(jīng)典結(jié)論無疑是正確的。(2) 對于不同的過渡比，K=3.09只是折衷值，未必都是最優(yōu)值。K即a的數(shù)值對駐波比影響是極為敏感的。(3) 當(dāng)K的數(shù)值最優(yōu)時(shí)，對于同一給定的駐波比界限，可使工作頻率范圍大大拓寬，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過4GHz·cm。因此，必須通過精心試驗(yàn)找出K的最優(yōu)值并對過渡尺寸a嚴(yán)格控制，才能試制出寬頻帶低駐波比的連接器或轉(zhuǎn)接器。3. 連接器與電纜結(jié)合部的設(shè)計(jì)考慮在連接器與電纜的結(jié)合部，通常也存在著導(dǎo)體直徑尺寸突變的情況。此外，對于配接廣播電視系統(tǒng)和微波工程中廣泛使用的

40、皺紋管電纜的連接器來說，還存在著導(dǎo)體形狀的變化問題，即由光滑導(dǎo)體變?yōu)槁菪驁A環(huán)皺紋管狀導(dǎo)體。這是這類連接器的特殊問題。如何計(jì)算皺紋管導(dǎo)體的有效直徑？通常有兩種算法，一種取算術(shù)平均值，另一種取幾何平均值。哪一種準(zhǔn)確？本研究為此進(jìn)行了一些試驗(yàn)，結(jié)果表明，電纜皺紋管內(nèi)導(dǎo)體的等效外徑比其算術(shù)平均值大57%，而皺紋管外導(dǎo)體的等效內(nèi)徑比其算術(shù)平均值小23%。為了獲得最佳的駐波比性能，應(yīng)使連接器和電纜的導(dǎo)體直徑尺寸盡量接近。對于不可避免的導(dǎo)體直徑突變，可按前述方法給予補(bǔ)償。傳輸線導(dǎo)體形狀由光滑變成皺紋時(shí)會(huì)不會(huì)引起附加的不連續(xù)電容？這個(gè)問題有待進(jìn)一步研究。4. 內(nèi)導(dǎo)體連接間隙的控制在射頻連接器轉(zhuǎn)接器中，導(dǎo)體的

41、連接間隙是無法削除的。為不損壞連接器，降低成本，通常的設(shè)計(jì)是保證外導(dǎo)體連接間隙為0，允許內(nèi)導(dǎo)體上存在一個(gè)連接間隙。這個(gè)間隙會(huì)引起附加反射，其容許值取決于駐波比性能要求。理論分析計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果表明6，對于L16型同軸連接器，0.5mm的內(nèi)導(dǎo)體連接間隙在10GHz時(shí)可能引起1.09的駐波比，在17GHz時(shí)可能引起1.15的駐波比。這是不容忽視的數(shù)值?？梢姙榱嗽?0GHz以上獲得低駐波比性能，必須嚴(yán)格控制連接器或轉(zhuǎn)接器的內(nèi)外導(dǎo)體軸向尺寸公差。5. 導(dǎo)體尺寸公差和介電常數(shù)偏差的影響導(dǎo)體尺寸公差和介質(zhì)相對介電常數(shù)的偏差都會(huì)引起連接器特性阻抗偏差。對于50空氣線： (8)對于50的介質(zhì)線， (9)以IF4

42、5型分米波連接器為例，設(shè)內(nèi)導(dǎo)體尺寸公差為±0.05，外導(dǎo)體尺寸公差為±0.1，=±0.1，則空氣段的阻抗偏差為±0.65，介質(zhì)段的阻抗偏差為±1.66，由此引起的電壓駐波比分別為1.013和1.033?？梢?，為了獲得低駐波比，必須適當(dāng)控制導(dǎo)體尺寸公差精度，尤其要注意介質(zhì)相對介電常數(shù)的設(shè)計(jì)值與實(shí)際值的良好吻合。四、設(shè)計(jì)寬頻帶低駐波比連接器的基本原則 設(shè)計(jì)寬頻帶低駐波比連接器必須遵循以下三個(gè)基本原則3： 1. 不要企求用提高或降低一段傳輸線的特性阻抗來補(bǔ)償導(dǎo)體直徑突變、導(dǎo)體槽縫或間隙等引起的不連續(xù)電容。為了獲得最佳的寬帶性能，通常應(yīng)使連接器的每一長

43、度單元上盡可能保持一致的特性阻抗。2. 應(yīng)首先使未被補(bǔ)償?shù)牟贿B續(xù)電容減至最小，然后，對于每一個(gè)不可避免的不連續(xù)電容采取單獨(dú)的共面或高抗補(bǔ)償，并通過分離試驗(yàn)力求獲得最佳效果。3. 應(yīng)通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或表面處理把機(jī)械公差、磨損和介質(zhì)材料對駐波比的影響減至最小。這三個(gè)原則有時(shí)會(huì)有矛盾，只能根據(jù)需要和可能折衷考慮。五、結(jié)束語研制低駐波比特別是精密型同軸連接器是一件很艱巨的工作，必須靈活應(yīng)用原則，不斷進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)方能奏效。就駐波比研究本身來說，也還有大量的工作(包括測試方法的研究)可做。愿本文的發(fā)表能對這項(xiàng)工作起到促進(jìn)作用。參考文獻(xiàn)1 同軸線中的不連續(xù)性 Proc IRE 32 No 11 P695709

44、19442 同軸線階梯電容的計(jì)算 IEEE Trans Vol MTT-15 No.1 P48-53 19673 研制精密同軸標(biāo)準(zhǔn)和元件的一些基本設(shè)計(jì)原則 IEEE Trans Vol MTT-14 No.1 1966.1分米波法蘭連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及分析李明德【摘要】 分米波法蘭連接器是廣泛應(yīng)用在廣播電視發(fā)射機(jī)和差轉(zhuǎn)機(jī)上連接主饋、分饋電纜的重要電氣元件。它具有功率容量大、電壓駐波比低和連接方便可靠等特點(diǎn)。本文針對決定其性能優(yōu)劣的結(jié)構(gòu)：界面、傳輸腔體、絕緣支撐、過渡、配接電纜和充氣密封等進(jìn)行了分析，并指出了它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法?！娟P(guān)鍵詞】 分米波法蘭連接器 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 引言分米波蘭連接

45、器是區(qū)別于螺紋式連接、卡口式連接和推拉式連接機(jī)構(gòu)的具有法蘭盤連接機(jī)構(gòu)的射頻同軸連接器。早在六十年代，美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)就制訂了關(guān)于法蘭連接器與半空氣介質(zhì)同軸電纜的RS-258(50)系列標(biāo)準(zhǔn)。確定了其界面結(jié)構(gòu)形式，通常稱為EIA法蘭連接器系列。到七十年代，國際電工委員會(huì)(IEC)制訂了IEC339-1、IEC339-2通用硬同軸傳輸線及其法蘭連接器總規(guī)范和詳細(xì)規(guī)范，作為國際通用標(biāo)準(zhǔn)在全世界推廣。其中不僅包括了EIA法蘭連接器系列的全部界面結(jié)構(gòu)，而且在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展補(bǔ)充了新的界面結(jié)構(gòu)內(nèi)容。分米波法蘭連接器是指主要用在分米波電視發(fā)射機(jī)、差轉(zhuǎn)機(jī)的天饋系統(tǒng)，連接主饋電纜或分纜電纜(通常是半空氣介

46、質(zhì)皺紋導(dǎo)體同軸電纜)的法蘭連接器，該連接器也常應(yīng)用在微波通訊的高頻回路中。由于它的法蘭盤結(jié)構(gòu)與硬同軸傳輸線用法蘭連接器的接口界面尺寸相同，因而亦可在分米波電視發(fā)射機(jī)、差轉(zhuǎn)機(jī)的饋線系統(tǒng)中作為軟硬饋線之間的轉(zhuǎn)接。根據(jù)分米波電視發(fā)射機(jī)、差轉(zhuǎn)機(jī)整機(jī)及其天饋系統(tǒng)的要求，分米波法蘭連接器必須具備功率容量大、電壓駐波比低，與半空氣介質(zhì)皺紋導(dǎo)體同軸電纜連接可靠且具有充氣密封結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。不同功率等級的整機(jī)需要的法蘭連接器規(guī)格也不同。這些連接器與整機(jī)的使用功率等級、配接饋線的規(guī)格等對應(yīng)關(guān)系如表1。表1使用功率等級1KW及以下13KW10KW30KW3060KW饋線規(guī)格名稱(SDY-50-20)1(SDY50-40

47、)3(SDY50-80)56法蘭連接器系列F22F40F80F125F155國外同類產(chǎn)品名稱1356 這些系列連接器在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，如連接機(jī)構(gòu)、界面、內(nèi)導(dǎo)體系統(tǒng)、傳輸腔體、絕緣支撐、過渡設(shè)計(jì)、充氣密封和電纜夾緊裝置等結(jié)構(gòu)均具有獨(dú)自的特點(diǎn)，正是這些特點(diǎn)，奠定了其低電壓駐波比的基礎(chǔ)，滿足了分米波電視發(fā)射機(jī)、差轉(zhuǎn)機(jī)整機(jī)對連接器各項(xiàng)性能的要求。2 界面和連接機(jī)構(gòu)分米波法蘭連接器的界面和連接法蘭盤的結(jié)構(gòu)尺寸符合RS-258EIA標(biāo)準(zhǔn)和IEC339-2標(biāo)準(zhǔn)。其連接結(jié)構(gòu)如圖1。1. 插孔 2. 法蘭盤 3. 定位銷 4. 雙向插針 5. 絕緣支撐 圖1 分米波法蘭連接器的界面和連接機(jī)構(gòu)由圖1可見，該連接結(jié)構(gòu)

48、是由一個(gè)雙向內(nèi)連接體和兩個(gè)外導(dǎo)體法蘭盤組成。它不分插頭還是插座。連接時(shí)，兩端為同一種法蘭連接器，中間由一個(gè)雙向內(nèi)連接體把兩端的插孔連接起來構(gòu)成內(nèi)導(dǎo)體系統(tǒng)。雙向內(nèi)連接體是一個(gè)兩端為彈性插針中間裝有一絕緣支撐的組件。如圖1中4、5所示。一個(gè)法蘭連接器插上雙向內(nèi)連接體(又稱卡塞)可視為陽性插頭，拔去即可視為陰性插孔連接器。這種結(jié)構(gòu)既滿足了連接方便可靠的要求，又達(dá)到較其它結(jié)構(gòu)通用件多，整件零件少，節(jié)約材料降低生產(chǎn)成本的目的。雙向內(nèi)連接體既起到對內(nèi)導(dǎo)體系統(tǒng)連成一體的作用，同時(shí)也起到使兩連接器的外導(dǎo)體連成一體保證其同軸的作用。法蘭盤上設(shè)有定位銷釘，安裝時(shí)幫助迅速定位對接，又進(jìn)一步保證兩連接器內(nèi)外導(dǎo)體的同軸

49、度。射頻同軸連接器的內(nèi)導(dǎo)體系統(tǒng)通常由插針和插孔組成，如圖2。通常在插孔上開兩槽或多槽形成彈性插孔。材料選用錫磷青銅或鈹青銅，插針為實(shí)體針狀。而分米波法蘭連接器組成內(nèi)導(dǎo)體系統(tǒng)的插針和插孔則與上相反，插孔不開槽，而插針設(shè)計(jì)成具有彈性結(jié)構(gòu)的形式，開四槽或多槽，如圖1中1、4所示。這種結(jié)構(gòu)仍保證了可靠的電接觸，而避免了因插孔開槽引起內(nèi)導(dǎo)體外徑的變化導(dǎo)致的特性阻抗的變化，從而降低了電壓駐波比(1)。這種界面和連接結(jié)構(gòu)要求雙向內(nèi)連接體必須做完全對稱設(shè)計(jì)，并且和常規(guī)設(shè)計(jì)一樣要控制針孔配合間隙。 圖2 一般射頻連接器的內(nèi)導(dǎo)體系統(tǒng)3 傳輸腔體分米波法蘭連接器的傳輸腔體的結(jié)構(gòu)如圖3所示。由圖3可見，該結(jié)構(gòu)是一個(gè)除

50、絕緣支撐外全由空氣充滿的結(jié)構(gòu)。為了固定絕緣支撐，設(shè)置了一個(gè)金屬襯套，襯套和外導(dǎo)體上開的孔是為了滿足充氣的需要。這種結(jié)構(gòu)避免了引入其它介質(zhì)導(dǎo)致對特性阻抗的影響(2)。同時(shí)提供一個(gè)比較穩(wěn)定和準(zhǔn)確的標(biāo)稱阻抗段，作為整個(gè)連接器標(biāo)稱特性阻抗的基礎(chǔ)，有利于降低電壓駐波比。 1. 外導(dǎo)體 2. 內(nèi)導(dǎo)體 3. 絕緣支撐 4. 襯套 5. 充氣孔圖3 傳輸腔體結(jié)構(gòu)金屬襯套的設(shè)置，充當(dāng)了外導(dǎo)體的一部分，其內(nèi)徑的選擇要有利于與配接電纜的過渡設(shè)計(jì)，既要起到固定絕緣支撐的作用，又要避免使傳輸腔體產(chǎn)生較大階躍?？傊欣诒３痔匦宰杩沟木鶆蛐院瓦B續(xù)性，這樣也就有利于降低電壓駐波比。襯套上的通氣孔，以滿足充氣要求為宜，不宜多和大。傳輸腔體處于界面和電纜夾緊裝置之間，內(nèi)導(dǎo)體系統(tǒng)前有雙向內(nèi)連接體的絕緣支撐，后有電纜對內(nèi)導(dǎo)體的支撐固定，因而再單設(shè)一個(gè)絕緣支撐則可滿足支撐內(nèi)導(dǎo)體的功能。絕緣支撐到界面之間空氣段的距離越接近外導(dǎo)體內(nèi)徑的兩倍越好。不宜引起高次模(3)。4 絕緣支撐和過渡設(shè)計(jì)分米波法蘭連接器的絕緣支撐(圖3中之3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常采用共面補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)構(gòu)。對于共面補(bǔ)償結(jié)構(gòu)具體尺寸的確定，其它文章多次給