射頻同軸連接器設(shè)計說明

.PAGE.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0～1GHz頻率范圍內(nèi)為1.07～1.10,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,并進行了改進。新設(shè)計的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0～1GHz頻率范圍內(nèi),VSWR為1.03～1.05,滿足了分米波電視天饋系統(tǒng)的需要,達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、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,達到密封防潮保持電氣性能的目的。特性阻抗分為50Ω和75Ω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Ω抗電強度V絕緣電阻MΩVSWR0～1GHzL27Q50;753000＞10000≤1.10L36Q50;754000＞10000≤1.10L52Q50;757000＞10000≤1.10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),使其接近或達到目前國際上同類產(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0～1GHz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VSWR≤1.05。米波段LQ型連接器VSWR最低才達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,由于工作頻率的提高,精確地進行設(shè)計是必要的,要降低VSWR,按照射頻連接器的設(shè)計原則應(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橫截面上,盡可能地保持特性阻抗等于標(biāo)稱阻抗,例如50Ω。2.盡量保證阻抗的連續(xù)性。對于每一個不可避免的特性阻抗的不連續(xù),都要進行補償。3.盡量縮短同軸傳輸腔體的"尺寸鏈"。以減少機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,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1～3的結(jié)構(gòu)形式。它決定了連接器的VSWR和其它電氣性能。1.絕緣支撐12.絕緣支撐21.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=EQ\F<60,EQ\R<,εr>>lnEQ\F<D,d><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)εr、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)εr總會出現(xiàn)一定的偏差,當(dāng)D、d、εr三參數(shù)偏差<△D、△d、△εr>較小時,特性阻抗的偏差可用下式表示：<2>由于這些偏差是機遇性的,因此服從正態(tài)分布規(guī)律：σz=<3>式中：σz——特性阻抗的均方根偏差值；σε——等效介電常數(shù)均方根偏差值；σd——內(nèi)導(dǎo)體外徑均方根偏差值；σD——外導(dǎo)體內(nèi)徑均方根偏差值。而：EQ\F<z,εr>=-EQ\F<30,εrEQ\R<,εr>>lnEQ\F<D,d>EQ\F<z,d>=-EQ\F<60,EQ\R<,εr>>EQ\F<1,d>EQ\F<z,D>=EQ\F<60,EQ\R<,εr>>EQ\F<1,D>以L27Q型射頻密封連接器為例<單位mm>：D=18；d=5.5;εr=2.05則：<EQ\F<z,εr>>2=147；<EQ\F<z,d>>2=58；<EQ\F<z,D>>2=5.4由此可見,絕緣介質(zhì)的相對介電常數(shù)εr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、△εr=±0.04時,特性阻抗的均方根偏差值為：σz=0.55Ω該處對VSWR產(chǎn)生的影響由下式?jīng)Q定：VSWR=1+|EQ\F<△Z,Z>|<4>將特性阻抗均方根偏差值代入<4>式VSWR=1+EQ\F<0.55,50>=1.011由<3>式及以上分析可見,要降低VSWR,就要減少決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,特性阻抗為：Z空=60lnEQ\F<D,d><5>如圖2圖3所示,當(dāng)傳輸腔體為復(fù)合結(jié)構(gòu)時,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)=60EQ\R<,lnEQ\F<d1,d>+EQ\F<1,εr>lnEQ\F<D,d1>>·EQ\R<,lnEQ\F<D,d>><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)時結(jié)構(gòu)參數(shù)影響因素最少<2個>,內(nèi)外導(dǎo)體間充滿PTFE時影響因素次之<3個>,復(fù)合腔體時<空氣和PTFE>影響因素最多<5個>。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ABCEFG和A＇B＇C＇E＇F＇G＇六個階梯,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,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,需要對此進行補償。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償措施的話,分別切割補償段與切割電纜所獲的截面結(jié)構(gòu)如圖4～7。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,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,因而未能起到補償作用。應(yīng)謀求新的補償措施。三、分米波段LQ型連接器的設(shè)計根據(jù)以上結(jié)構(gòu)分析,針對圖1～3所示結(jié)構(gòu)存在的問題,按照設(shè)計原則,對分米波段LQ型連接器進行設(shè)計,設(shè)計方案如下：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行適當(dāng)?shù)难a償過渡設(shè)計。1絕緣支撐2補償環(huán)圖8新設(shè)計的結(jié)構(gòu)由公式Z=60lnEQ\F<D,d>可見,空氣介質(zhì)段對特性阻抗的影響因素最少<2個>,因而也最符合各項設(shè)計原則。在設(shè)計中盡量擴大空氣段所占整個傳輸腔體的比例,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)計一個PTFE補償環(huán),再經(jīng)實驗對尺寸進行修正,經(jīng)驗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)計的分米波段射頻密封連接器如圖9。圖9L27Q-1型射頻密封連接器四、試驗結(jié)果與討論以L27Q為例,分別取原國產(chǎn)L27Q產(chǎn)品和新設(shè)計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0～500MHz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500MHz～1GHz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0～1GHz范圍內(nèi),電纜組件VSWR≤1.05的要求。五、結(jié)論結(jié)構(gòu)分析和重新設(shè)計實驗驗證表明：在射頻連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計中,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)進行過渡補償,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)計完全可以滿足分米波電視天饋系統(tǒng)的需要。參考文獻[1]研制精密同軸標(biāo)準(zhǔn)與元件的某些基本設(shè)計原則I.E.E.ETronsMTT-14No.11966.1P29-39[2]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P1～15彎式射頻同軸連接器的補償方法韋開河[摘要]介紹關(guān)于彎式L16型射頻同軸連接器的補償設(shè)計。這個設(shè)計是將連接器彎曲部分的內(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行最佳切割；使該阻抗連續(xù),得到補償。采用這種補償方法制造的彎式L16型同軸連接器,在頻率達10GHz時,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。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)的補償問題進行了較多研究。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)；并通過實驗最佳除去鍍銀層,實現(xiàn)彎角處阻抗不連續(xù)的補償。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),實現(xiàn)補償?shù)哪康?。也許是工藝制造問題,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)廠家均未達到部標(biāo)要求<在頻率達到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,目前還未見報導(dǎo)。本文介紹的關(guān)于彎式同軸連接器的補償設(shè)計方法,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,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,通過最佳切割90°介質(zhì)尖角,實現(xiàn)阻抗連續(xù),達到補償目的。并給出電壓駐波比測試的結(jié)果。二、分析與改進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+|EQ\F<△Z,Z>|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10.2GHz,低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測量頻率<11GHz>,當(dāng)測量頻率達11GHz時,電壓駐波比超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。2.對阻抗不連續(xù)的補償方法有很多。根據(jù)文獻資料介紹有下列幾種方法：Z=50ΩZ=50ΩD－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Δ≈0.05DΔ≈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=EQ\F<60,EQ\R<,1+χ<εr-1>>>·lnEQ\F<D,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χ值,通過計算和實驗選擇最佳χ值為0.42,實現(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、試驗結(jié)果與討論取改進前和改進后<采取補償設(shè)計>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)尖角進行最佳切割,使介質(zhì)占空比例達到阻抗連續(xù)的規(guī)定值從而實現(xiàn)補償。用掃頻測量法測得電壓駐波比值比傳統(tǒng)的點頻法測得的數(shù)據(jù)偏大。這是因為掃頻法對帶電纜段的被測樣品,在測試時測試頻率的電長度因電纜長度不同而帶來誤差。點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際情況。表1改進前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=1.021.021.021.0251.021.021.0151.0151.021.021.0211.701.701.552.302.202.001.501.551.271.201.1421.701.801.652.302.00＞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=1.0151.021.021.031.011.0251.0251.031.021.021.0211.51.181.421.221.161.421.091.121.211.081.0821.241.311.341.111.191.341.081.081.261.111.0931.451.171.401.141.101.401.151.031.2171.101.0941.361.091.361.221.201.361.201.111.181.181.13注：使用的儀器及設(shè)備：XB28A標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。XB—7標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。XB—9A標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。TC8D同軸測量線。XFL—68信號發(fā)生器。TC-35同軸測量線。A－沒有補償?shù)臉悠稡－補償后的樣品圖6彎式L16射頻連接器補償前后點頻法測量電壓駐波比曲線圖7對L16-JW5與L16-KF5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、85027C10MHz—18GHz電橋4、8491B10dB隔離器四、結(jié)束語經(jīng)過多次試驗和小批量生產(chǎn)考驗,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)尖角進行最佳切割可以實現(xiàn)。試驗表明,這種補償可使彎式L16型同軸連接器在頻率達10GHz時,電壓駐波比<VSWR>不大于1.5。補償方法適合批量生產(chǎn)。參文考獻[1]ALEXANDERR.BRISHKA:ANOVELANGLECONNECTOR.SEALECTROCORPORATIONMAMARONECK,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>,以擴展其工作頻率范圍；并用來補償因設(shè)計和制造原因出現(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行最佳切割<設(shè)計>,獲得滿意的電性能。實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計的目的。[關(guān)鍵詞]同軸連接器支撐設(shè)計介質(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)體直徑來擴展工作頻率范圍的辦法,已不能滿足要求。近幾年來,國外有文章報導(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。本文提出的"介質(zhì)切割法"的原理、阻抗不連續(xù)的補償?shù)睦碚撘罁?jù),以及應(yīng)用計算和實驗測量曲線,在生產(chǎn)中得到驗證,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>,可以使阻抗不連續(xù)部分變得平滑,得到補償[3]。三、應(yīng)用與計算介質(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。公式：λC=EQ\F<1,2><D+d>π×或fc=EQ\F<190.8,·<D+d>>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)。實現(xiàn)、提高截止頻率fc<或縮小λC>的目的。應(yīng)用介質(zhì)切割法最佳切割<設(shè)計>不同形狀的絕緣支撐,其等效介電常數(shù)的計算見表1。表1不同形狀的絕緣支撐等效介電常數(shù)計算表序號支撐形狀圖例應(yīng)用公式備注1環(huán)形<a>=EQ\F<lnEQ\F<D2,d>,EQ\F<1,ε1>lnEQ\F<D1,d>+lnEQ\F<D2,D1>>固體介質(zhì)與空氣混合使用<b>=EQ\F<ε1ε2ε3lnEQ\F<D3,d>,ε2ε3lnEQ\F<D1,d>+ε1ε3lnEQ\F<D2,D1>+ε1ε2lnEQ\F<D3,D2>><同上>2星形=ε1P+ε2<1-P>P=EQ\F<V介,V總>V介-固體介質(zhì)體積3輪輻形=ε1P+ε2<1-P>P=EQ\F<V介,V總>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=ε1-<ε1-1>EQ\F<V孔,V總>ε1—固體介質(zhì)介電常數(shù)5直角形Zr=EQ\F<60,[1+P<ε1-1>]>lnEQ\F<D,d>Zr—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=ε1P+ε2<1-P>P=EQ\F<V介,V總>—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>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)ε偏高<ε=3.78>。這將使支撐段的截止頻率變低。在保證有足夠機械強度的前提下,應(yīng)盡量減少支撐材料。用介質(zhì)切割法設(shè)計支撐呈星形或輪輻形。截止頻率達到12GHz時,電壓駐波比＜1.3。2.寬帶絕緣支撐的切割<設(shè)計>新開發(fā)的特性阻抗為75Ω的1.6/5.6系列同軸連接器,在反射系數(shù)r≤0.1時,最大工作頻率為1GHz。應(yīng)用介質(zhì)切割法原理,"支撐"設(shè)計呈星形。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>毫米波段的同軸連接器,截止頻率高達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>絕緣支撐,能獲得理想的效果。公式：=ε-<ε-1>EQ\F<V孔,V總>,在介質(zhì)材料選定時,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L≤λC/4,取L=1.5mm,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>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>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>成星形或輪輻形支撐,將康寧玻璃類介質(zhì)的介電常數(shù)ε<等于3.78,變換成等效介電常數(shù)1.93計算值>。該值的降低,使支撐段的截止頻率達到12GHz,電壓駐波比S≤1.3。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>,將最大工作頻率達1GHz,反射系數(shù)≤0.1的第二代產(chǎn)品,進而發(fā)展為最大工作頻率達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>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>彎角支撐,使彎角處阻抗變得平滑、連續(xù),得到補償。這些絕緣支撐的切割<設(shè)計>,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>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>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,補償因設(shè)計和制造出現(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械切割。參考文獻[1]陳肇揚、王新恩："K型連接器的研制"《連接器與開關(guān)1990首屆年會論文集》[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"《機電元件》1990年第二期[4]韋開河："彎式射頻同軸連接器的補償方法"《連接器與開關(guān)1990年首屆年會論文集》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)計寬頻帶低駐波比射頻連接器的基本原則、原理和計算方法,給出一些計算公式和試驗數(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極重要的電氣參數(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進步,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,取得了顯著的進展。到了七十年代中后期,射頻連接器的發(fā)展在國際上達到鼎盛時期,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,掃頻測量取代了點頻測量,并且出現(xiàn)了時域測量技術(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0～18GHz駐波比小于1.30的SMA連接器、0～18GHz駐波比小于1.40的連接器電纜組件、0～1GHz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,都會引起反射。射頻連接器實質(zhì)上是一段帶有連接機構(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)一個不連續(xù)電容,這個電容可按參考資料[2]提供的公式精確計算。為消除不連續(xù)電容引起的反射,必須采取補償措施,其方法有兩種：一種是高抗補償<圖1a>,另一種是共面補償<圖1b>。<b>圖1如何計算如圖1所示的導(dǎo)體直徑同時反向突變引起的不連續(xù)電容呢？國外資料曾經(jīng)報道過兩種不同的計算方法。第一種方法認為總不連續(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=πDCd1＇<α1、τ1>+πdCd2＇<α1、τ2><1>α1=EQ\F<D-d,D-d1>,τ1=EQ\F<D,d1>α2=EQ\F<D-d,D1-d>,τ2=EQ\F<D1,d>第二種方法假定,在導(dǎo)體突變區(qū)域的內(nèi)外導(dǎo)體之間存在著一個理想等位圓柱面,其直徑可按下式計算[4]：<2>總不連續(xù)電容等于由這個等位圓柱面和突變內(nèi)外導(dǎo)體分別組成的兩個單臺階突變所形成的不連續(xù)電容的串聯(lián),即Cd=πD0EQ\F<Cd1＇<α1、τ1>Cd2＇<α2、τ2>,Cd1＇<α1、τ1>+Cd2＇<α2、τ2>><3>α1=EQ\F<D0-d,D0-d1>,τ1=EQ\F<D0,d1>α2=EQ\F<D-D0,D1-D0>,τ2=EQ\F<D1,D0>兩種計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,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,我們認為后一種計算方法比較合乎實際,與試驗結(jié)果頗接近。按此方法設(shè)計出的連接器大多能獲得滿意的結(jié)果,由此看來,設(shè)計絕緣支撐時,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償不連續(xù)電容。這種方法稱高抗補償。介質(zhì)區(qū)域的最佳阻抗值可按下式確定[5]：<4>式中ω=2πf0,f0是設(shè)計中心頻率,θ=,ε是介質(zhì)相對介電常數(shù),λ0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,補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才采用高抗補償方法。為了獲得寬頻帶低駐波比性能,應(yīng)當(dāng)采用圖1b所示的共面補償絕緣子。共面補償方法是使介質(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償不連續(xù)電容。介質(zhì)凹槽深度δ可按下式計算：δ=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,在計算總不連續(xù)電容時,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開內(nèi)外導(dǎo)體直徑突變的截面提高電感,補償電容,使電路呈中性。這也是高抗補償。圖3錯開距離a的數(shù)值如何精確計算？目前尚未查到嚴(yán)格推導(dǎo)的理論計算公式。人們普遍采用下列的經(jīng)驗公式：a=,＜3時<6>K=3.09<對于50Ω空氣線>或3.04<對于75Ω空氣線>。當(dāng)2＜＜5時,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載,取D=7,改變D1和a,對五種不同過渡比的轉(zhuǎn)接器進行駐波比測試。盡管試驗是初步的,但其結(jié)果頗能說明問題：<1>取K=3.09,在FD1＜4GHz·cm的范圍內(nèi),駐波比可小于1.05。這個經(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,對于同一給定的駐波比界限,可使工作頻率范圍大大拓寬,遠遠超過4GHz·cm。因此,必須通過精心試驗找出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？本研究為此進行了一些試驗,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5～7%,而皺紋管外導(dǎo)體的等效內(nèi)徑比其算術(shù)平均值小2～3%。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償。傳輸線導(dǎo)體形狀由光滑變成皺紋時會不會引起附加的不連續(xù)電容？這個問題有待進一步研究。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)體的連接間隙是無法削除的。為不損壞連接器,降低成本,通常的設(shè)計是保證外導(dǎo)體連接間隙為0,允許內(nèi)導(dǎo)體上存在一個連接間隙。這個間隙會引起附加反射,其容許值取決于駐波比性能要求。理論分析計算和試驗結(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時可能引起1.09的駐波比,在17GHz時可能引起1.15的駐波比。這是不容忽視的數(shù)值。可見為了在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)偏差的影響導(dǎo)體尺寸公差和介質(zhì)相對介電常數(shù)的偏差都會引起連接器特性阻抗偏差。對于50Ω空氣線：<8>對于50Ω的介質(zhì)線,<9>以IF45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,△ε=±0.1,則空氣段的阻抗偏差為±0.65Ω,介質(zhì)段的阻抗偏差為±1.66Ω,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)計值與實際值的良好吻合。四、設(shè)計寬頻帶低駐波比連接器的基本原則設(shè)計寬頻帶低駐波比連接器必須遵循以下三個基本原則[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)首先使未被補償?shù)牟贿B續(xù)電容減至最小,然后,對于每一個不可避免的不連續(xù)電容采取單獨的共面或高抗補償,并通過分離試驗力求獲得最佳效果。3.應(yīng)通過結(jié)構(gòu)設(shè)計或表面處理把機械公差、磨損和介質(zhì)材料對駐波比的影響減至最小。這三個原則有時會有矛盾,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,不斷進行科學(xué)試驗方能奏效。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)表能對這項工作起到促進作用。參考文獻[1]同軸線中的不連續(xù)性ProcIRE32No11P695～7091944[2]同軸線階梯電容的計算IEEETransVolMTT-15No.1P48-531967[3]研制精密同軸標(biāo)準(zhǔn)和元件的一些基本設(shè)計原則IEEETransVolMTT-14No.11966.1分米波法蘭連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點及分析李明德[摘要]分米波法蘭連接器是廣泛應(yīng)用在廣播電視發(fā)射機和差轉(zhuǎn)機上連接主饋、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。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行了分析,并指出了它的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點和設(shè)計方法。[關(guān)鍵詞]分米波法蘭連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計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構(gòu)的具有法蘭盤連接機構(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<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<50Ω>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<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)上擴展補充了新的界面結(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、差轉(zhuǎn)機的天饋系統(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、差轉(zhuǎn)機的饋線系統(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、差轉(zhuǎn)機整機及其天饋系統(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。不同功率等級的整機需要的法蘭連接器規(guī)格也不同。這些連接器與整機的使用功率等級、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1～3KW10KW30KW30～60KW饋線規(guī)格名稱＂<SDY-50-20>1＂<SDY50-40>3＂<SDY50-80>5＂6＂法蘭連接器系列F22F40F80F125F155國外同類產(chǎn)品名稱＂1＂3＂5＂6＂這些系列連接器在其結(jié)構(gòu)設(shè)計上,如連接機構(gòu)、界面、內(nèi)導(dǎo)體系統(tǒng)、傳輸腔體、絕緣支撐、過渡設(shè)計、充氣密封和電纜夾緊裝置等結(jié)構(gòu)均具有獨自的特點,正是這些特點,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、差轉(zhuǎn)機整機對連接器各項性能的要求。2界面和連接機構(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構(gòu)由圖1可見,該連接結(jié)構(gòu)是由一個雙向內(nèi)連接體和兩個外導(dǎo)體法蘭盤組成。它不分插頭還是插座。連接時,兩端為同一種法蘭連接器,中間由一個雙向內(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,安裝時幫助迅速定位對接,又進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,并且和常規(guī)設(shè)計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>。同時提供一個比較穩(wěn)定和準(zhǔn)確的標(biāo)稱阻抗段,作為整個連接器標(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,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)計通常采用共面補償?shù)慕Y(jié)構(gòu)。對于共面補償結(jié)構(gòu)具體尺寸的確定,其它文章多次給出,這里不再述之。過渡設(shè)計這里是指由連接器到配接電纜之間的過渡結(jié)構(gòu)設(shè)計。分米波法蘭連接器配接的饋線多為半空氣介質(zhì)皺紋導(dǎo)體的射頻同軸電纜,如圖4中b、c所示。由連接器到同軸電纜,要實現(xiàn)由空氣介質(zhì)過渡到有螺旋支撐的半空氣介質(zhì),內(nèi)導(dǎo)體由表面光滑的內(nèi)導(dǎo)體過渡到表面粗糙度較差的導(dǎo)體或皺紋導(dǎo)體,外導(dǎo)體由光滑的內(nèi)表面過渡到皺紋外導(dǎo)體,這些狀況必然要引起不連續(xù)電容,造成反射。對此必須進行補償設(shè)計。其方法通常是在接近配接電纜處設(shè)置一個用絕緣材料制成的補償環(huán),使得該處相對介電常數(shù)εr數(shù)值介于空氣和半空氣介質(zhì)之間,起到"緩沖"過渡作用。若連接器的外導(dǎo)體內(nèi)徑與電纜的外導(dǎo)體內(nèi)徑相差懸殊,則要考慮應(yīng)用另一種補償方法