Jako důležitá součást pasivních součástek mají RF koaxiální konektory dobré širokopásmové přenosové charakteristiky a různé pohodlné způsoby připojení, takže jsou široce používány v testovacích přístrojích, zbraňových systémech, komunikačních zařízeních a dalších produktech.Od té doby, co aplikace RF koaxiálních konektorů pronikla téměř do všech odvětví národního hospodářství, přitahuje stále větší pozornost také její spolehlivost.Jsou analyzovány způsoby selhání RF koaxiálních konektorů.
Po připojení páru konektoru typu N se kontaktní plocha (elektrická a mechanická referenční rovina) vnějšího vodiče páru konektoru přitáhne proti sobě tahem závitu, aby se dosáhlo malého přechodového odporu (< 5 m Ω).Kolíková část vodiče v kolíku se zasune do otvoru vodiče v zásuvce a mezi dvěma vnitřními vodiči v ústí vodiče v zásuvce je udržován dobrý elektrický kontakt (odpor kontaktu <3m Ω). elasticita stěny zásuvky.V tomto okamžiku není nášlapná plocha vodiče v kolíku a koncová plocha vodiče v zásuvce pevně stlačena, ale je zde mezera <0,1 mm, což má důležitý dopad na elektrický výkon a spolehlivost koaxiálním konektorem.Ideální stav připojení dvojice konektorů typu N lze shrnout následovně: dobrý kontakt vnějšího vodiče, dobrý kontakt vnitřního vodiče, dobrá podpora dielektrické podpěry k vnitřnímu vodiči a správný přenos napětí nitě.Jakmile se výše uvedený stav připojení změní, konektor selže.Začněme těmito body a analyzujme princip selhání konektoru, abychom našli správný způsob, jak zlepšit spolehlivost konektoru.
1. Porucha způsobená špatným kontaktem vnějšího vodiče
Aby byla zajištěna kontinuita elektrických a mechanických struktur, jsou síly mezi kontaktními plochami vnějších vodičů obecně velké.Vezměme si jako příklad konektor typu N, kdy utahovací moment Mt objímky šroubu je standardních 135N.cm, vzorec Mt=KP0 × 10-3N.m (K je koeficient utahovacího momentu a zde K=0,12), axiální tlak P0 vnějšího vodiče lze vypočítat na 712N.Pokud je pevnost vnějšího vodiče nízká, může to způsobit vážné opotřebení připojovacího čela vnějšího vodiče, dokonce i deformaci a kolaps.Například tloušťka stěny připojovacího konce vnějšího vodiče samčího konce konektoru SMA je relativně tenká, pouze 0,25 mm, a použitý materiál je většinou mosaz se slabou pevností a spojovací moment je mírně velký. , takže připojovací čelní plocha může být deformována v důsledku nadměrného vytlačování, což může poškodit vnitřní vodič nebo dielektrickou podpěru;Kromě toho je povrch vnějšího vodiče konektoru obvykle potažen a povrch připojovacího čela bude poškozen velkou kontaktní silou, což má za následek zvýšení přechodového odporu mezi vnějšími vodiči a pokles elektrické energie. výkon konektoru.Kromě toho, pokud je RF koaxiální konektor používán v drsném prostředí, po určité době se na připojovacím konci vnějšího vodiče usadí vrstva prachu.Tato vrstva prachu způsobuje prudké zvýšení přechodového odporu mezi vnějšími vodiči, zvyšuje se vložný útlum konektoru a snižuje se index elektrického výkonu.
Opatření ke zlepšení: abychom se vyhnuli špatnému kontaktu vnějšího vodiče způsobenému deformací nebo nadměrným opotřebením připojovacího čela, můžeme na jedné straně zvolit materiály s vyšší pevností pro zpracování vnějšího vodiče, jako je bronz nebo nerezová ocel;Na druhé straně lze také zvětšit tloušťku stěny připojovací čelní plochy vnějšího vodiče pro zvětšení kontaktní plochy, takže tlak na jednotkovou plochu připojovací čelní plochy vnějšího vodiče se sníží, když je aplikován spojovací moment.Například vylepšený koaxiální konektor SMA (SuperSMA společnosti SOUTHWEST Company ve Spojených státech), vnější průměr jeho nosiče média je Φ 4,1 mm snížen na Φ 3,9 mm, tloušťka stěny připojovacího povrchu vnějšího vodiče je odpovídajícím způsobem zvýšena na 0,35 mm a mechanická pevnost se zlepší, čímž se zvýší spolehlivost spojení.Při skladování a používání konektoru udržujte připojovací čelo vnějšího vodiče čisté.Pokud je na ní prach, otřete ji vatou s alkoholem.Je třeba poznamenat, že alkohol by se během čištění neměl nasáknout na podložku média a konektor by neměl být používán, dokud alkohol nevyprchá, jinak se změní impedance konektoru v důsledku přimíchání alkoholu.
2. Porucha způsobená špatným kontaktem vnitřního vodiče
Ve srovnání s vnějším vodičem je u vnitřního vodiče s malou velikostí a nízkou pevností pravděpodobnější, že způsobí špatný kontakt a povede k selhání konektoru.Elastické spojení se často používá mezi vnitřními vodiči, jako je zásuvkové štěrbinové elastické spojení, pružinové drápové elastické spojení, vlnovcové elastické spojení, atd. Mezi nimi má elastické spojení zásuvka-drážka jednoduchou strukturu, nízké náklady na zpracování, pohodlnou montáž a nejširší použití rozsah.
Opatření pro zlepšení: Můžeme použít sílu vložení a přídržnou sílu standardního kalibračního kolíku a vodiče v zásuvce k měření, zda je shoda mezi zásuvkou a kolíkem přiměřená.Pro konektory typu N, průměr Φ 1,6760+0,005 Zasouvací síla, když se standardní kalibrační kolík shoduje se zdířkou, by měla být ≤ 9N, zatímco průměr Φ 1,6000-0,005 standardního kalibru kolík a vodič v zásuvce musí mít přídržnou sílu ≥ 0,56N.Proto můžeme sílu vložení a přídržnou sílu považovat za kontrolní standard.Nastavením velikosti a tolerance objímky a kolíku, stejně jako procesu stárnutí vodiče v objímce, jsou vkládací síla a přídržná síla mezi kolíkem a objímkou ve správném rozsahu.
3. Selhání způsobené selháním dielektrické podpory, která dobře nese vnitřní vodič
Jako nedílná součást koaxiálního konektoru hraje dielektrická podpora důležitou roli při podpoře vnitřního vodiče a zajištění vzájemného polohového vztahu mezi vnitřním a vnějším vodičem.Mechanická pevnost, koeficient tepelné roztažnosti, dielektrická konstanta, ztrátový faktor, absorpce vody a další vlastnosti materiálu mají důležitý vliv na výkon konektoru.Dostatečná mechanická pevnost je nejzákladnějším požadavkem na dielektrickou podporu.Během používání konektoru by měla dielektrická podpěra nést axiální tlak z vnitřního vodiče.Pokud je mechanická pevnost dielektrické podpěry příliš nízká, způsobí deformaci nebo dokonce poškození během propojení;Pokud je koeficient tepelné roztažnosti materiálu příliš velký, při velkých změnách teploty se může dielektrická podpěra nadměrně roztahovat nebo smršťovat, což způsobí, že se vnitřní vodič uvolní, spadne nebo bude mít jinou osu než vnější vodič a také velikost portu konektoru, který se má změnit.Absorpce vody, dielektrická konstanta a ztrátový faktor však ovlivňují elektrický výkon konektorů, jako je vložný útlum a koeficient odrazu.
Opatření pro zlepšení: vyberte vhodné materiály pro zpracování nosiče média podle charakteristik kombinovaných materiálů, jako je prostředí použití a pracovní frekvenční rozsah konektoru.
4. Porucha způsobená napětím nitě, které se nepřenáší na vnější vodič
Nejčastější formou tohoto selhání je odpadnutí pouzdra šroubu, které je způsobeno především nerozumným návrhem nebo zpracováním konstrukce pouzdra šroubu a špatnou elasticitou pojistného kroužku.
4.1 Nerozumný návrh nebo zpracování struktury pouzdra šroubu
4.1.1 Konstrukce nebo zpracování drážky pojistného kroužku pouzdra šroubu je nepřiměřené
(1) Drážka pojistného kroužku je příliš hluboká nebo příliš mělká;
(2) Nejasný úhel na dně drážky;
(3) Zkosení je příliš velké.
4.1.2 Axiální nebo radiální tloušťka stěny drážky pojistného kroužku šroubového pouzdra je příliš malá
4.2 Špatná elasticita pojistného kroužku
4.2.1 Radiální tloušťka pojistného kroužku je nepřiměřená
4.2.2 Nepřiměřené stárnutí pojistného kroužku zpevnění
4.2.3 Nesprávný výběr materiálu pojistného kroužku
4.2.4 Zkosení vnějšího kruhu pojistného kroužku je příliš velké.Tato forma selhání byla popsána v mnoha článcích
Vezmeme-li jako příklad koaxiální konektor typu N, je analyzováno několik poruchových režimů šroubovaného RF koaxiálního konektoru, který je široce používán.Různé režimy připojení také povedou k různým režimům selhání.Pouze hloubkovou analýzou odpovídajícího mechanismu každého poruchového režimu je možné najít vylepšenou metodu pro zlepšení jeho spolehlivosti a následně podpořit vývoj RF koaxiálních konektorů.
Čas odeslání: Únor-05-2023