Являясь важной частью пассивных компонентов, коаксиальные радиочастотные разъемы обладают хорошими характеристиками широкополосной передачи и множеством удобных методов подключения, поэтому они широко используются в испытательных приборах, системах вооружения, коммуникационном оборудовании и других продуктах.Поскольку применение коаксиальных ВЧ-разъемов проникло практически во все отрасли народного хозяйства, их надежность также привлекает все больше внимания.Проанализированы виды отказов радиочастотных коаксиальных разъемов.
После подключения пары разъемов N-типа контактная поверхность (электрическая и механическая опорная плоскость) внешнего проводника пары разъемов стягивается друг к другу за счет натяжения резьбы, чтобы добиться небольшого контактного сопротивления (< 5 м Ом).Штыревая часть проводника в штыре вставляется в отверстие проводника в розетке, и между двумя внутренними проводниками в устье проводника в розетке поддерживается хороший электрический контакт (контактное сопротивление <3 мОм) через эластичность стенки лунки.В это время ступенчатая поверхность проводника в штыре и торец проводника в гнезде не плотно прижаты, но имеется зазор <0,1 мм, что оказывает важное влияние на электрические характеристики и надежность коаксиальный разъем.Идеальное состояние соединения пары разъемов N-типа можно резюмировать следующим образом: хороший контакт внешнего проводника, хороший контакт внутреннего проводника, хорошая поддержка диэлектрической опоры внутреннему проводнику и правильная передача натяжения нити.Как только вышеуказанный статус подключения изменится, соединитель выйдет из строя.Начнем с этих моментов и проанализируем принцип отказа разъема, чтобы найти правильный способ повышения надежности разъема.
1. Неисправность из-за плохого контакта внешнего проводника.
Чтобы обеспечить непрерывность электрических и механических конструкций, силы между контактными поверхностями внешних проводников обычно велики.В качестве примера возьмем разъем N-типа, когда момент затяжки Mt резьбовой втулки составляет стандартное значение 135 Н.см, формула Мт=КП0×10-3Н.м (K — коэффициент затяжки, здесь K=0,12), аксиальное давление P0 внешнего проводника можно рассчитать равным 712 Н.Если прочность внешнего проводника недостаточна, это может вызвать серьезный износ соединительного торца внешнего проводника, даже деформацию и разрушение.Например, толщина стенки соединительного торца внешнего проводника вилки разъема SMA относительно тонкая, всего 0,25 мм, а используемый материал в основном латунь со слабой прочностью, а крутящий момент соединения немного велик. , поэтому соединительный торец может деформироваться из-за чрезмерного выдавливания, что может привести к повреждению внутреннего проводника или диэлектрической опоры;Кроме того, поверхность внешнего проводника разъема обычно имеет покрытие, а покрытие соединительного торца будет повреждено под действием большой контактной силы, что приведет к увеличению контактного сопротивления между внешними проводниками и снижению электрического сопротивления. производительность разъема.Кроме того, если коаксиальный ВЧ-разъем используется в суровых условиях, через некоторое время на соединительном торце внешнего проводника отложится слой пыли.Этот слой пыли приводит к резкому увеличению контактного сопротивления между внешними проводниками, увеличению вносимых потерь разъема и снижению показателя электрических характеристик.
Мероприятия по улучшению: во избежание плохого контакта наружного проводника, вызванного деформацией или чрезмерным износом соединительного торца, с одной стороны, для обработки наружного проводника можно подобрать материалы с более высокой прочностью, например бронзу или нержавеющую сталь;С другой стороны, толщина стенки соединительного торца внешнего проводника также может быть увеличена для увеличения площади контакта, так что давление на единицу площади соединительного торца внешнего проводника будет уменьшено при том же самом прилагается соединительный крутящий момент.Например, улучшенный коаксиальный разъем SMA (SuperSMA компании SOUTHWEST в США), внешний диаметр его средней опоры Φ 4,1 мм уменьшен до Φ 3,9 мм, соответственно увеличена толщина стенки соединительной поверхности внешнего проводника. до 0,35 мм, а механическая прочность повышается, что повышает надежность соединения.При хранении и использовании разъема следите за чистотой соединительного торца внешнего проводника.Если на нем есть пыль, протрите его спиртовым ватным тампоном.Следует отметить, что во время очистки опору для носителя нельзя смачивать спиртом, а разъем не следует использовать до тех пор, пока спирт не улетучится, иначе импеданс разъема изменится из-за смешивания спирта.
2. Неисправность из-за плохого контакта внутреннего проводника.
По сравнению с внешним проводником внутренний проводник небольшого размера и плохой прочности с большей вероятностью станет причиной плохого контакта и выхода из строя разъема.Между внутренними проводниками часто используется эластичное соединение, такое как эластичное соединение с прорезями в гнезде, эластичное соединение с пружинным когтем, эластичное соединение с сильфоном и т. д. Среди них эластичное соединение «гнездо-паз» имеет простую структуру, низкую стоимость обработки, удобную сборку и самое широкое применение. диапазон.
Меры по улучшению: мы можем использовать силу вставки и силу удержания стандартного калибра и проводника в розетке, чтобы определить, является ли соответствие между розеткой и штырем разумным.Для разъемов типа N, диаметр Φ 1,6760+0,005. Усилие вставки, когда стандартный калибровочный штифт соединен с разъемом, должно быть ≤ 9 Н, тогда как стандартный калибровочный штифт диаметром Φ 1,6000-0,005 и проводник в гнезде должны иметь силу удержания ≥. 0,56 Н.Таким образом, мы можем принять силу вставки и силу удержания в качестве стандарта проверки.Регулируя размер и допуск гнезда и штыря, а также процесс старения проводника в гнезде, сила вставки и сила удержания между штырем и гнездом находятся в надлежащем диапазоне.
3. Неисправность, вызванная неспособностью диэлектрической опоры поддерживать внутренний проводник.
Диэлектрическая опора, являющаяся неотъемлемой частью коаксиального разъема, играет важную роль в поддержке внутреннего проводника и обеспечении взаимного расположения внутреннего и внешнего проводников.Механическая прочность, коэффициент теплового расширения, диэлектрическая проницаемость, коэффициент потерь, водопоглощение и другие характеристики материала оказывают важное влияние на работоспособность разъема.Достаточная механическая прочность является основным требованием к диэлектрической опоре.Во время использования разъема диэлектрическая опора должна выдерживать осевое давление внутреннего проводника.Если механическая прочность диэлектрической опоры слишком низкая, это может привести к деформации или даже повреждению соединения;Если коэффициент теплового расширения материала слишком велик, то при сильном изменении температуры диэлектрическая опора может чрезмерно расширяться или сжиматься, что приводит к ослаблению, падению внутреннего проводника или его оси, отличной от оси внешнего проводника, а также к размер порта разъема, который необходимо изменить.Однако водопоглощение, диэлектрическая проницаемость и коэффициент потерь влияют на электрические характеристики разъемов, такие как вносимые потери и коэффициент отражения.
Меры по улучшению: выберите подходящие материалы для обработки средней опоры в соответствии с характеристиками комбинированных материалов, такими как среда использования и диапазон рабочих частот разъема.
4. Неисправность, вызванная натяжением нити, не передаваемым на внешний проводник.
Наиболее распространенной формой этой неисправности является выпадение винтовой втулки, что в основном вызвано неразумной конструкцией или обработкой конструкции винтовой втулки и плохой эластичностью стопорного кольца.
4.1 Необоснованная конструкция или обработка конструкции винтовой втулки
4.1.1 Конструкция конструкции или обработка канавки под стопорное кольцо винтовой втулки необоснованны.
(1) Канавка под стопорное кольцо слишком глубокая или слишком мелкая;
(2) Непонятный угол внизу канавки;
(3) Фаска слишком большая.
4.1.2 Осевая или радиальная толщина стенки канавки стопорного кольца винтовой втулки слишком мала.
4.2 Плохая эластичность стопорного кольца
4.2.1 Необоснованная радиальная толщина стопорного кольца.
4.2.2 Необоснованное старение, усиление стопорного кольца
4.2.3 Неправильный выбор материала стопорного кольца.
4.2.4 Фаска внешнего круга стопорного кольца слишком велика.Эта форма отказа описана во многих статьях.
На примере коаксиального соединителя N-типа проанализированы несколько режимов отказа широко используемого ВЧ-коаксиального соединителя с винтовым соединением.Различные режимы подключения также приводят к различным режимам сбоя.Только путем углубленного анализа соответствующего механизма каждого вида отказа можно найти улучшенный метод повышения его надежности, а затем способствовать разработке радиочастотных коаксиальных разъемов.
Время публикации: 05 февраля 2023 г.