(整理)射頻同軸連接器設(shè)計(jì).

1、精品文檔降低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(hào)。其電壓駐波比（VSWR在。1GHz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(duì)目前國(guó)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勺主要因素，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)，VSW時(shí)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(guó)際上同類(lèi)產(chǎn)品的水平。一、引言LQ型射頻密封連接器

2、，主要用在大、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(hào)，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(guó)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(hào)特性阻抗Q抗電強(qiáng)度V絕緣電阻M QVSWR0 1GHzL27Q50; 753000>10000< 1.10L36Q50; 754000>10000< 1.10L52Q50; 757000>10000< 1.1

3、0隨著廣播電視事業(yè)的發(fā)展，迫切需要發(fā)展我國(guó)的分米波彩色電視系統(tǒng)，使其接近或達(dá) 到目前國(guó)際上同類(lèi)產(chǎn)品水平。對(duì)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(duì)VSWR的要求不同，其它性能兩者類(lèi)同。 分米波電視天饋系統(tǒng)對(duì)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(duì)連接器和一對(duì)測(cè)試用轉(zhuǎn)接器，其VSWR w 1.05。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(guó)外也廣為采用。對(duì)此，如何降低LQ型連接器的VSWR

4、 ,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(wèn)題。分米波密封連接器，由于工作頻率的提高， 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 Q e2 .盡量保證阻抗的連續(xù)性。對(duì)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(duì)電氣性能的影響。二、現(xiàn)行LQ型連接器的結(jié)構(gòu)及其對(duì)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(guó)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13

5、的結(jié)構(gòu)形式。它決定氣密封結(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(jiǎn)化如圖 了連接器的VSWR和其它電氣性能。, E'1.絕緣支撐2.外襯套外襯式結(jié)構(gòu)1.絕緣支撐12.絕緣支撐2圖1雙支撐結(jié)構(gòu)1.絕緣支撐2.內(nèi)襯套圖3內(nèi)襯式結(jié)構(gòu)精品文檔2 .結(jié)構(gòu)參數(shù)偏差對(duì)電壓駐波比的影響根據(jù)同軸傳輸線理論，其特性阻抗為:60Z=TTT ln£ r、外導(dǎo)體內(nèi)徑D由(1)式可見(jiàn)，特性阻抗Z的數(shù)值取決于絕緣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)以及內(nèi)導(dǎo)體外徑 do在加工制造過(guò)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(duì)介電常數(shù)e r總會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，當(dāng) D、d、e r三參數(shù)偏差(、Ad、e r)較

6、小時(shí)，特性阻抗的偏差可用下式表示:60/ . ：D . dD、；D d 2T d(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 2_ 2,z 2 _ 2.：z 2_J) J ( 4 (2) 二式中：bz 特性阻抗的均方根偏差值；等效介電常數(shù)均方根偏差值;bd 內(nèi)導(dǎo)體外徑均方根偏差值；（T D外導(dǎo)體內(nèi)徑均方根偏差值。dDr D以L27Q型射頻密封連接器為例（單位mm）:D=18; d=5.5; er =2.05則：（7 ）2=147；）2=58；（腎）2=5.4C s rc dc D由此可見(jiàn)，絕緣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)£ r對(duì)特性阻抗影響較大，內(nèi)導(dǎo)體的外徑d影響次當(dāng)內(nèi)導(dǎo)體直徑偏差

7、 d=±0.03、D=±0.05、 £ r= ±0.04時(shí)，特性阻抗的均方根偏 差值為：（rz=0.55Q該處對(duì)VSWR產(chǎn)生的影響由下式?jīng)Q定： Z(4)VSWR=1+ | 將特性阻抗均方卞偏差值代入（4）式0 55VSWR=1+ 0505 =1.011由（3）式及以上分析可見(jiàn)，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(5)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 二 d精品文檔如圖2圖3所示，當(dāng)傳輸腔體為復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，其相對(duì)介電常數(shù)由下式?jīng)Q定:lnD d1Di；i

8、 Di j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(duì)介電常數(shù)為lnindlnD d i di代入（1）式得:(6)Z 復(fù)=60、/in鼻+，ln=、/indj d e r di d其中：Di為絕緣襯套的外徑；di為絕緣襯套的內(nèi)徑由公式（1）、（5）、（6）對(duì)比可見(jiàn)，對(duì)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)合腔體時(shí)（空氣和PTFE）影響因素最 多（5個(gè)）。由（3）式見(jiàn)，影響因素越多，對(duì)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(wú)需再設(shè)絕緣支撐2。絕緣支撐

9、2的增設(shè)不僅增多了相對(duì)介電常數(shù)的偏差帶來(lái)的影響，還帶來(lái)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(lái)的影響在圖1中，沿O。/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A，B/ C/ E，F(xiàn)，G/六個(gè)階梯，由于階梯產(chǎn)生的不連續(xù)電容，對(duì)特性阻抗亦產(chǎn)生影響。從整體結(jié)構(gòu)看，AAM EE，階梯是可避免的，應(yīng)去掉，視絕緣支撐2為不當(dāng)，則階梯 F，G，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

10、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(duì)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。精品文檔精品文檔圖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4567介質(zhì)所占腔體截面積比例100%40%12%7%由表2所見(jiàn)，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

11、，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(duì)圖13所示結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題，按照設(shè)計(jì)原則，對(duì)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AAM 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(zhǎng)度的空氣介質(zhì)段；5 .對(duì)連接器與電纜的配接處進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償過(guò)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=60lnd可見(jiàn)，空氣介質(zhì)段對(duì)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

12、縮”其它因素對(duì)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(duì)尺寸進(jìn)行修正，經(jīng)驗(yàn)證這精品文檔精品文檔種方法是可行的，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。精品文檔圖9 L27Q-1型射頻密封連接器四、試驗(yàn)結(jié)果與討論以L27Q為例，分別取原國(guó)產(chǎn) L27Q產(chǎn)品和新設(shè)計(jì)L27Q各一對(duì)，各配接一短段SDY-50-17-3型低衰減低駐波比射頻同軸

13、電纜，用同一對(duì) N/L27型轉(zhuǎn)接器在同一臺(tái)進(jìn)口的 6409標(biāo)量射頻網(wǎng)絡(luò)分析儀上做對(duì)比測(cè)試，測(cè)得的回波損耗曲線如圖10。Wdtfu/ao'步幫曹書(shū)少同siiJu:j IL1 I I 工I彳頻率（xlOOmHz）圖10新舊L27Q型連接器回波損耗曲線對(duì)比由測(cè)試曲線看，在 0500MHz范圍內(nèi)，回波損耗由原來(lái)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(lái)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VSWR w 1.05 的要求。五、結(jié)論結(jié)構(gòu)分析和重新

14、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(duì)連接器與電纜的 配接處應(yīng)進(jìn)行過(guò)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(guò)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。精品文檔參考文獻(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-14No.1 1966.1P29-392同軸式TEM模通用無(wú)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(kāi)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)是將連接器彎曲部分 的內(nèi)導(dǎo)體采

15、用等直徑過(guò)渡，對(duì)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(wèn)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(wèn)題。早在1968年前，國(guó)外對(duì)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(wèn)題進(jìn)行了較多研究。對(duì)介質(zhì)表面電鍍銀作為彎式連接器的外導(dǎo)體的延續(xù)；并通過(guò)實(shí)驗(yàn)最佳除去鍍銀

16、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(shù)脂 ）作外導(dǎo)體的延續(xù)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)哪康?。也許是工藝制造問(wèn)題，這種新型直角同軸連接器至今還沒(méi)有商品銷(xiāo)售。1986年，國(guó)內(nèi)行業(yè)質(zhì)量評(píng)比， 彎式L16型射頻同軸連接器的電壓駐波比，評(píng)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(wèn)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(jiàn)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(guò)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)的原理，通

17、過(guò)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(cè)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(guò)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(zhǎng)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。fo190.8;(D d)精品文檔(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 GH%在彎角處該連接器的截止頻率

18、為10.2GHz,低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)量頻率(11GHz),當(dāng)測(cè)量頻率達(dá)11GHz時(shí)，電壓駐波比超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。2 .對(duì)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：精品文檔Z=50QD外導(dǎo)體內(nèi)徑d內(nèi)導(dǎo)體外徑0.05D圖1彎頭外導(dǎo)體內(nèi)表面切割一外導(dǎo)體內(nèi)徑內(nèi)導(dǎo)體外徑 =0.2D圖2彎頭內(nèi)導(dǎo)體彎角切割Z=50D d金屬村里圖4最佳除去鍍銀層的彎頭結(jié)構(gòu)圖三、試驗(yàn)結(jié)果與討論外導(dǎo)體介質(zhì)中心導(dǎo)體5內(nèi)導(dǎo)體等直徑彎曲90°介質(zhì)切割結(jié)構(gòu)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(duì)，按 SJ2331-81圖3用金屬襯墊（含金屬微粒 環(huán)氧樹(shù)脂的）彎頭結(jié)構(gòu)以上各種補(bǔ)償方法由于

19、受到結(jié)構(gòu)和工藝條件限制，生產(chǎn)中還沒(méi)有見(jiàn)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(guò)渡，克服表面形狀突變；并利用特性阻抗公式 Zo產(chǎn).60 lnDWx（ er-1） d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X值，通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)選擇最佳X值為0.42,實(shí)現(xiàn)彎角處特性阻抗連續(xù)。（圖5）精品文檔精品文檔射頻連接器電壓駐波比測(cè)試法準(zhǔn)備樣品，進(jìn)行測(cè)試。測(cè)量數(shù)據(jù)和繪制的電壓駐波比與 頻率關(guān)系曲線見(jiàn)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(guò)渡并對(duì) 90。介質(zhì)尖

20、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(cè)量法測(cè)得電壓駐波比值比傳統(tǒng)的點(diǎn)頻法測(cè)得的數(shù)據(jù)偏大。這是因?yàn)閽哳l法對(duì)帶電纜段的被測(cè)樣品，在測(cè)試時(shí)測(cè)試頻率的電長(zhǎng)度因電纜長(zhǎng)度不同而帶來(lái)誤差。點(diǎn)頻法測(cè)量可以校正測(cè)試頻率， 克服電纜長(zhǎng)度誤差影響， 使測(cè)量結(jié)果能反映出被測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)GHz) vswRx'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.

21、552.302.202.001.501.551.271.201.1421.701.801.652.302.00>21.551.531.281.101.531.501.851.702.202.20>21.621.501.281.201.1441.651.801.652.202.30>21.451.451.301.191.16（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(cè)量數(shù)據(jù)F(GHz)VSWR10.028.988.047.086.045.074.03.0052.0031.020.5Fs=1.0151.021.021.031.011.0251.

22、0251.031.021.021.0211.51.181.421.221.161.421.091.121.211.081.0821.241.311.341.111.191.341.081.081.261.111.0931.451.171.401.141.101.401.151.031.2171.101.0941.361.091.361.221.201.361.201.111.181.181.13注：使用的儀器及設(shè)備：XB28A標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。XB7標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。XB 9A標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。XFL 68信號(hào)發(fā)生器。TC8D同軸測(cè)量線。TC-35同軸測(cè)量線。精品文檔精品文檔A 沒(méi)有補(bǔ)償?shù)臉悠稡 補(bǔ)

23、償后的樣品6 彎式 L16 射頻連接器補(bǔ)償前后點(diǎn)頻法測(cè)量電壓駐波比曲線精品文檔精品文檔精品文檔對(duì) L16-JW51、2、8757A8350B3、4、掃頻網(wǎng)絡(luò)分析儀掃頻振蕩器10MHz 18GHz 電橋10dB隔離器與L16-KF5掃頻測(cè)量電壓駐波比用儀器、設(shè)備:85027C8491B四、結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)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(guò)采用對(duì)內(nèi)導(dǎo)體等直徑直角彎曲過(guò)渡，并對(duì)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 AL

24、EXANDER R. BRISHKA: A NOVEL ANGLE CONNECTOR. SEALECTRO 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(wú)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(kāi)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(lái)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

25、言用于各種寬帶微波通信設(shè)備的同軸連接器，通過(guò)縮小內(nèi)、外導(dǎo)體直徑來(lái)擴(kuò)展工作頻率 范圍的辦法，已不能滿足要求。近幾年來(lái)，國(guó)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(cè)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。

26、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： y 1 （D+d）兀x,190.8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 （或縮小入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(jiàn)表 1。表1不同形狀的絕緣支撐等效介電常數(shù)計(jì)算表支撐形狀1 ln £

27、1應(yīng)用公式D2 lnd備注固體介質(zhì) 與空氣混 合使用DD2.+ln 、dDi5=（同上）DD2D3e 2 e 31nq + e 1。3 D + 81 * 之卜五i = £ 1P+£ 2（1-p）VP=Y息V介-固體 介質(zhì)體 積"e 1P+e 2（1-P）V p=Y總V介-固體 介質(zhì)體 積D3£ 1 £ 2 £ 3ln 續(xù)表1序 號(hào)支撐 形狀圖例應(yīng)用公式備注415 c一V孔”（口-1）正£ 1-固 體介質(zhì) 介電常 數(shù)4輪 轂形1M5直 角形£3/14Y Z7一60,. D1+P( S 1-1)d乙一特性 阻抗 單位：

28、歐 姆V介一固 體介質(zhì) 體積精品文檔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(lèi)材料介電常數(shù)e偏高（e =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V 1.3。2 .寬帶絕緣支撐的切割（設(shè)計(jì)）新開(kāi)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) rw 0.1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，r<0.1的條件下，頻率達(dá)到 10

29、GHz支撐形斗犬見(jiàn)表1序號(hào)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。“支撐”分界面上，反射盡可能小。 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V想的效果。公式：S = £ -（ £ -1）,在介質(zhì)材料選定時(shí)，改變（切割）介質(zhì)體積比例（即固 V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 LW入C/4 ,取L=1.5mm,反射最小。毫米波段支撐形狀見(jiàn)表1序號(hào)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

30、絕緣支撐，對(duì)接成 90。角過(guò)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(guò)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(jiàn)表1序號(hào)5所示。四、結(jié)果與討論精品文檔精品文檔精品文檔寬帶耐高溫、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(lèi)介質(zhì)的介電常數(shù)e （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，使支撐段的截止頻率達(dá)到12GHz電壓當(dāng)波比SW 1.3。新開(kāi)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

31、切割（設(shè)計(jì)），將最大工作頻率達(dá) 1GHz反射系數(shù)w 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)w 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(cè)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(shuō)明。見(jiàn)圖1（a） 和 （b） 所示。精品文檔新開(kāi)發(fā)的L6/5.6E s連接器電壓在波比與猱率關(guān)系曲

32、線.曲戰(zhàn)I為第二代產(chǎn)品，曲線2為第三爬絕徵支捽最佳切割后.廠1 234 5- 6 7 8 9 10 f(G Hx)直角彎式L16）同軸連接器電壓駐波比與 粉率關(guān)系曲線0曲線1為絳綠支撐沒(méi)有切割所施數(shù)據(jù).曲經(jīng)2為堂緣支撐最佳切割后所測(cè)數(shù)據(jù)“五、結(jié)論介質(zhì)切割法的提出，對(duì)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(kāi)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

33、孟祥剛譯：“新開(kāi)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(kāi)河：“彎式射頻同軸連接器的補(bǔ)償方法”連接器與開(kāi)關(guān)1990年首屆年會(huì)論文集精品文檔降低射頻連接器電壓駐波比的研究陳天化蕢行方陳榴琴【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(wú)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(duì)射頻連接器電壓駐波比提出了越來(lái)越高的要求。許多連接器專(zhuān)家為此竭盡努力，取得了顯著的進(jìn)展。到

34、了七十年代中后期，射頻連接器的發(fā)展在國(guó)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(cè)量取代了點(diǎn)頻測(cè)量，并且出現(xiàn)了時(shí)域測(cè)量技術(shù)。在國(guó)內(nèi)，隨著微波通信技術(shù)和測(cè)量方法的進(jìn)步，分米波電視的發(fā)展，對(duì)連接器電壓駐波比的要求也越來(lái)越高， 如要求研制工作在 018GHz 駐波比小于1.30的SMA連接器、。18GHz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

35、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(jiǎn)單地說(shuō)，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(guò)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

36、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，最普遍采用的有如圖1 所示的兩種。由于支撐的介入，勢(shì)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）。精品文檔精品文檔如何

37、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(guó)外資料曾經(jīng)報(bào) 道過(guò)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(tái)階不連續(xù)電容之和3,即Cd=兀 DCdJ （a 1、 T 1）+ Tt dC d2/（"i、 Q）（1）D-d_ D0c 1= D-d1 ,J= 1DiT 2=一dD-d "2= D1-d ,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）D1D -Do =lg kgd igg a ig二 d 1df-drD igig d1d總不連續(xù)電容等于由這個(gè)等位圓柱面

38、和突變內(nèi)外導(dǎo)體分別組成的兩個(gè)單臺(tái)階突變所形 成的不連續(xù)電容的串聯(lián)，即Cd=Cd / （ a 1、TT 1）Cd2 / （ a 2、T 2）兀 Dcd/ （ a 1、 j）+Cd2，（ “2、 T 2）D0-d_ DOa 1= Do-d 1 ,T 1= d1D-DO_ D10c 2= D1-D0 ,T 2= Do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。可以看出，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(wú)內(nèi)削）深度的20%£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

39、外削深度無(wú)關(guān)（曲線2）。根據(jù)自己的研究和試驗(yàn)， 我們認(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(lái)，設(shè)計(jì)絕緣支撐時(shí)，未必要遵精品文檔循外導(dǎo)體外削深度應(yīng)控制在完全外削深度的20%左右的原則。精品文檔精品文檔圖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(lái)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 :1 2Z1cdetg 二 一 , 2cd2乙2(4)式中3=2兀f。，fo是設(shè)計(jì)中心頻率，。=空士，e是介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)，入。是真空波長(zhǎng), 0l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f。時(shí)，補(bǔ)償

40、是不充分或過(guò)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(guò)去除介質(zhì)端面的部分介質(zhì)以提高電感來(lái)就 地補(bǔ)償不連續(xù)電容。介質(zhì)凹槽深度8可按下式計(jì)算：s=18x 1012x -Cd-inD1（5）,一 d1- 1式中W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(guò)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

41、的過(guò)渡。為了把過(guò)渡段不連續(xù)電容引起的反射減至最小，通常有三種 過(guò)渡方式：直角過(guò)渡、錐形過(guò)渡和拋物線過(guò)渡。后兩種過(guò)渡方式由于加工復(fù)雜，精度難以 保證而越來(lái)越少被采用。 相反，由于加工方便，精度容易控制，在現(xiàn)行的連接器（包括精密 精品文檔127貝 O錯(cuò)開(kāi)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=D, Di ln -Di匕3時(shí)D(6)K=3.09(對(duì)于50 空氣線)或3.04(對(duì)于75a空氣線)。當(dāng)2V V 5時(shí)，Dia = (7)對(duì)于各種不同白過(guò)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

42、精密終端負(fù)載，取 D=7,改變Di和a,對(duì)五種 不同過(guò)渡比的轉(zhuǎn)接器進(jìn)行駐波比測(cè)試。盡管試驗(yàn)是初步的，但其結(jié)果頗能說(shuō)明問(wèn)題：(1)取K=3.09 ,在FDi< 4GHz - cm的范圍內(nèi)，駐波比可小于1.05。這個(gè)經(jīng)典結(jié)論無(wú)疑是正確的。(2)對(duì)于不同的過(guò)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(duì)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(duì)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(guò) 4GHz - cm。因此，必須通過(guò)精心試驗(yàn)找出K的最優(yōu)值并對(duì)過(guò)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

43、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(duì)于配接 廣播電視系統(tǒng)和微波工程中廣泛使用的皺紋管電纜的連接器來(lái)說(shuō)，還存在著導(dǎo)體形狀的變 化問(wèn)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(lèi)連接器的特殊問(wèn)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(duì)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)

44、會(huì)不會(huì) 精品文檔精品文檔引起附加的不連續(xù)電容？這個(gè)問(wèn)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)體的連接間隙是無(wú)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(duì)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?jiàn)為了在10GHz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)

45、偏差的影響導(dǎo)體尺寸公差和介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)的偏差都會(huì)引起連接器特性阻抗偏差。對(duì)于50 空氣線：Z =59.96( D -23 H)(8)D對(duì)于50 的介質(zhì)線，2:59.96。-33 d 竺、；(9); D;以IF45型分米波連接器為例，設(shè)內(nèi)導(dǎo)體尺寸公差為土0.05,外導(dǎo)體尺寸公差為土 0.1 , e=±0.1,則空氣段的阻抗偏差為土 0.65Q,介質(zhì)段的阻抗偏差為土 1.66Q,由此引起的 電壓駐波比分別為1.013和1.033?？梢?jiàn)，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(duì)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3設(shè)計(jì)寬頻

46、帶低駐波比連接器必須遵循以下三個(gè)基本原則：1 .不要企求用提高或降低一段傳輸線的特性阻抗來(lái)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(zhǎng)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(duì)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(guò)分離試驗(yàn)力求獲得最佳效果。3 .應(yīng)通過(guò)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(duì)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(yǔ)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

47、奏效。就駐波比研究本身來(lái)說(shuō)，也還有大量的工作(包括測(cè)試方法的研 究)可做。愿本文的發(fā)表能對(duì)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 1944精品文檔2同軸線階梯電容的計(jì)算IEEETransVolMTT-15No.1P48-5319673研制精密同軸標(biāo)準(zhǔn)和元件的一些基本設(shè)計(jì)原則IEEETransVolMTT-14No.11966.1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(duì) 決定其性能

48、優(yōu)劣的結(jié)構(gòu)：界面、傳輸腔體、絕緣支撐、過(guò)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。【關(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(pán)連 接機(jī)構(gòu)的射頻同軸連接器。早在六十年代，美國(guó)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(guó)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(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)在全世界推廣。其中不 僅包括

49、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(pán)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(jí)的整機(jī)需要的法蘭連接器規(guī)

50、格也不同。這些連接器與整機(jī)的使 用功率等級(jí)、配接饋線的規(guī)格等對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1。表1使用功率等級(jí)1KW及以下1 3KW10KW30KW30 60KW饋線規(guī)格名稱7一"8(SDY-50-20)51 一 "8(SDY50-40)13 "8(SDY50-80)5"6.8法蘭連接器系列F22F40F80F125F155國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品名稱7 ,一 H851 一 "813-"85"1 ,6-8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(guò)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)，

51、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(duì)連接器各項(xiàng)性能的 精品文檔精品文檔要求。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(pán)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(pán) 3.定位銷(xiāo) 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(jiàn)，該連接結(jié)構(gòu)是由一個(gè)雙向內(nèi)連接體和兩個(gè)外導(dǎo)體法蘭盤(pán)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(lái)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

52、插上雙向內(nèi)連接體（又稱卡塞）可視為陽(yáng)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(duì)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(pán)上設(shè)有定位銷(xiāo)釘，安裝時(shí)幫助迅速定位對(duì)接，又進(jìn)一 步保證兩連接器內(nèi)外導(dǎo)體的同軸度。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(kāi)兩槽或多槽形成彈性插孔。材料選用錫磷青銅或被青銅，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(kāi)槽，而插針設(shè)計(jì)成具有彈性結(jié)構(gòu)的 形

53、式，開(kāi)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(kāi)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。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(duì)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)精品文檔3傳輸腔體分米波法蘭連接器的傳車(chē)腔體的結(jié)構(gòu)如圖3所示。由圖3可見(jiàn)，該結(jié)構(gòu)是一個(gè)除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(kāi)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(duì)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