射频同轴连接器 - 图文

抗电磁干扰SMA型同轴到微带连接器的结构设计

李明德

【摘要】 本文通过对目前国内流行的SMA型同轴到微带连接器结构设计的分析，找出抗电磁干扰能力差和拆换难的原因，提出了改进措施，满足了抗电磁干扰的使用要求。 【关键词】 抗电磁干扰 同轴到微带连接器 设计

1 引言

SMA型射频连接器是一种特性阻抗为50Ω，螺纹连接，外导体内径为4.13mm的小型同轴连接器。SMA型同轴到微带连接器是SMA系列(带状线或微带传输线用)射频同轴连接器的简称。是指接口为标准SMA型，另一端与带状线或微带传输线连接的射频连接器。由于它的工作频带宽(一般为0～18GHz，改进型可达26GHz)，体积小和重量轻，因而广泛地用于无线电设备和电子仪器的射频回路中，通常还和屏蔽盒中微带传输线连接，是构成放大器、滤波器和检波器输入和输出的主要元件。它的接口结构和尺寸在美军标MIL-C-39012和国军标GJB681等军用标准中都有具体规定。随着科学技术的发展和小型化、高密度电子设备和电路的出现，该类连接器的防射频泄漏和抗电磁干扰问题越来越引起人们的重视，也是今后采用大量数字电路电子设备时必须注意的问题。

2 目前流行的SMA型同轴到微带连接器的结构与分析

目前国内流行的SMA型及其同轴到微带连接器的结构，大都是按早期的结构设计进行的。以加长介质式SMA型同轴到微带连接器为例，其结构如图1所示。

图1 加长介质式SMA型同轴到微带连接器

由图1可见，早期的结构，固定内导体和绝缘介质的方式，是通过在金属外壳和绝缘支撑上打孔，灌注环氧树脂，即采用环氧销钉的方式；与屏蔽盒中的微带的连接是采用将绝缘介质和内导体一起加长，将连接器的内导体与微带线路焊接在一起，即加长介质式；当然，加长部分既要符合阻抗要求，又要满足与微带线路连接的最佳形体尺寸要求；连接器的法兰盘(两孔或四孔)与屏蔽盒直接用螺钉固定，不再采用其它措施。

在对抗电磁干扰和射频泄漏不作要求时，图1的结构尚可使用。当要求具备抗电磁干

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扰的能力时，这种结构就不能适应了。从目前使用表明，这种结构主要存在以下缺陷：

(1) 射频泄漏大。由于采用环氧销钉工艺，在金属外壳和绝缘支撑上打孔，灌注环氧树脂，则高频信号或其谐波信号容易通过通孔产生泄漏，或外界信号通过通孔耦合进来，产生电磁干扰。再者，环氧销钉主要成分是环氧树脂，其介电常数约为4，绝缘支撑通常为聚四氟乙烯，其介电常数约为2，因而环氧销钉处的横截面的特性阻抗因介电常数两者偏差较大引起偏离标称阻抗，影响电压驻波比性能，使其传输性能下降。

(2) 密封、屏蔽性能差。采用加长介质式，加长绝缘介质通过屏蔽盒与微带线路相连，受环境温度影响，介质和屏蔽壳体之间容易降低密封性能；连接器法兰盘与屏蔽壳体通过螺钉固定，其接触面很难避免间隙，这微小间隙均影响整体的屏蔽性能。

(3) 拆换难，性能不稳定。采用加长介质式，内导体与微带电路焊接在一起。一旦连接器失效，则必须拆下整个连接器，把内导体与微带电路焊开。这样反复焊接，绝缘介质和微带电路由于受焊接热容易变形，影响电性能。拆换后，电气性能必须重新调试，这样很难保持原屏蔽盒的各种性能，甚者，造成整个屏蔽盒微带电路报废。

总之，目前国内流行的SMA型同轴到微带连接器，由于存在电磁泄漏、抗电磁干扰能力差和拆换时性能不稳定等缺陷，难以满足抗电磁干扰的要求，对结构需要进行改进。

3 改进措施

为满足抗电磁干扰的需要，近些年来，国外的一些射频连接器生产厂家，针对早期SMA型同轴到微带连接器结构设计中存在的如上缺陷，逐步进行了改进。概括起来，有以下几个方面：

(1) 固定方式的改进。不再采用环氧销钉式，改由内导体上带有倒刺结构的方式。为降低倒刺结构对电压驻波比性能的不利影响，壳体结构设计要采取补偿措施。并在结构设计时注意采取紧密配合防止脱落的措施。这种固定方式对整个SMA系列均适用。

(2) 整体结构的改进。为克服拆换难，以及由于连接器拆换影响整个部件性能，改变原加长介质的结构，由原一体式改为两件式。连接器的内导体接屏蔽盒端改为插孔，再专门设计一个低反射玻璃绝缘子取代原加长介质部分。玻璃绝缘子的外壳与屏蔽盒焊接在一起，其内导体一端插入连接器的内导体插孔内，另一端采用焊接或其它方式与微带电路相连。

玻璃绝缘子的结构设计如图2所示。

图2 玻璃绝缘子的结构

低反射玻璃绝缘子的外壳和内导体的材料通常选用其线胀系数与玻璃接近的可伐合

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金，玻璃选择高频性能稳定的7070玻璃粉，外壳和内导体的结构满足特性阻抗的要求。玻璃绝缘子通过高温烧结而成。目前国内外已有的玻璃绝缘子的规格(以内导体的外径划分)如表1所示。

表1 玻璃绝缘子的规格(内导体外径) 内导体外径 英寸 mm 0.012 0.015 0.018 0.020 0.025 0.030 0.305 0.381 0.457 0.508 0.635 0.762 公差：±0.001英寸 ±0.0254mm

(3) 屏蔽措施。为防止连接器法兰盘与屏蔽盒壳体之间因接触间隙而产生泄漏，通常在其间增设一个由导电橡胶制成的密封圈。

改进后的抗电磁干扰SMA型同轴到微带连接器的结构如图3所示。

图3

4 结束语

在原SMA型同轴到微带连接器的结构基础上，通过改进结构，增加屏蔽措施，大大降低了射频泄漏水平，满足了抗电磁干扰的要求。据国外报导(1)，经测试，改进前用环氧销钉式固定，射频泄漏大约为-75～-85dB；改进后，射频泄漏：在6GHz处为-154dB，在8GHz处为-143dB，在12GHz处为-138dB，在15GHz处为-132dB，在18GHz处为-128dB。该泄漏水平，超出了大多数试验设备的测试范围。

参考文献

1 Jim Kubota,JohnZorzy,Rick Hall.SMA Connectors set new EMI/RFI Shielding Standards.MICROWAVES & RF,1984,(10):167～168

2 AEP New Haven. CT 203/776～2813

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漏泄同轴电缆连接器和它的结构设计

汤道元

【摘要】 漏泄同轴电缆连接器是一种高频同轴连接器，由于它使用环境较特殊，可靠性要求高，需快速现场安装等，因而在结构上必须着重考虑。本文介绍了这类连接器国内外发展简况，主要叙述国内发展过程及使用概况，这类连接器品种较多，约数十种，本文只介绍L27Q-K339A及LGQ-339A两个品种的结构设计，并叙述它在通讯中所起的作用。使用证明，本设计的连接器是能满足要求的。 【关键词】 同轴连接器结构设计

1 引言

在某些特定场合，例如铁路上行驶的列车要与站台或者其它列车之间实现通讯，在平原地区可借助无线电达到通讯的目的。但当列车行驶到隧道内或群山谷中时，无线电波受到地形的影响，往往受到阻碍，而在这些地区通讯又是必不可少的。再如地铁、矿山井下、过江隧道，高层建筑内部等移动物体间的通讯也有类似受阻碍的情况。这种特定场合，无线电波被吸收、阻挡使通讯效果下降或中断。为取得补救，架设漏泄电缆成为近代广泛使用的技术措施。把漏泄电缆敷设到隧道、山谷、井下；信号从电缆内不断漏出，从而实现该地区的通讯，漏泄电缆大规模地敷设使用，与之配用的连接器也同时被大批采用，且出现了许多品种和配套件。本文介绍的L27Q-K339A和LGQ-339A连接器是配接漏泄电缆中主要品种SLDY-75-37型电缆。它们已被使用于郑州—宝鸡、石家庄—太原、太原—焦作和大同—秦皇岛等铁线路上。也有少量在井下使用，就目前已应用的连接器已达数千套，它的应用加快了列车运转速度，提高了效率，对井下安全提供了帮助。随着铁路电气化的发展，连接器将获得更大的推广和应用。

2 国内外简况

2.1 国外简况

以漏泄同轴电缆作无线电通讯的补救措施，在国际上兴起于20世纪60年代末期，到70年代有较快的发展。例如日本把漏泄同轴电缆通讯系统使用于地下铁路的场合，实现指挥、调度计算机化，由此也出现了一系列的配套产品如连接器、功率分配器、安装工具等，其连接器采用N型接口，绝缘外径为20.4mm的漏泄电缆配接连接器重420g，驻波系数小于1.50。其结构中内导体与电缆为活动型接触。70年代后期，进一步产生了防火型漏缆连接器，如绝缘外径为39mm的漏泄电缆所配的连接器其长度约103mm，连接器用陶瓷作支撑，外壳上包自粘胶带和维尼龙包带保护。大日本电线株式会社制造的连接器内导体采用涨管螺钉加止退螺钉的结构，外壳为黄铜镀镍如LCX43-D-NJ-KT的外形尺寸为Φ743115，橡圈密封，外壳带充气嘴，日立公司的连接器如：N-J20LCX和N-F42LCX使用频率为130～230MHz和260～470MHz，耐压指标为1KV，绝缘电阻1GΩ，驻波系数小于1.50。总之，漏泄电缆连接器在国外发展的品种较多，并趋向提高使用频段的方向发展。 2.2 国内简况

我国漏泄电缆连接器的发展到现在大致分两个阶段，第一阶段为初始阶段，连接器结

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构为半塑料，半金属的外壳，第二阶段为提高阶段，连接器结构为全金属外壳、着眼于安装快速和提高性能。我国漏泄电缆连接器开始于70年代中期，1976年北京地铁首次使用由机电部23所提供的电缆及各种连接器和附件，敷设于首都地铁西环线阜成门和复兴门北端，经一年的试用能满足要求。80年7月通过了技术鉴定。该种连接器阻抗，为75Ω，配接绝缘外径为37mm的漏泄同轴电缆，使用频率为143～173MHz，它是半塑料外壳半金属外壳，全密封的结构。该种连接器继后又在首都地铁二期中大规模使用。电缆悬持于地铁道中线上方的天花板上。

83年在丰台一沙城一大同铁路线的隧道内和山谷中大批量架设了70余公里的漏泄电缆及配套连接器，使连接器在地面，山区实际应用中受到考验。它配接的电缆绝缘外径为23mm，连接器为半塑半金属外壳，75Ω，使用于150MHz频段，87年通过技术鉴定。该种连接器改型成全金属外壳后的结构使用于沙城一通辽线上，并推广到鞍钢井下使用。86年开始为第二阶段，设计的为全金属外壳的结构，本文介绍的L27Q-K339A和LG-339A初始设计于86年，使用频段为450～470MHz，全金属外壳。87年提供郑一宝线使用，继后又提供给石太、大秦、太焦、北同蒲、浦江隧道等处使用，使用批量较大，89年12月通过设计定型。

国内除机电部23所生产外，上海电缆所、853厂等也有少量生产。

3 漏泄电缆连接器在移动通讯中的作用和功能

前文已述，漏泄电缆与连接器配套构成系统，在该系统中不仅有本文叙述的连接器，还有中继器、调相段连接器、阻抗变换器、功率分配器、终端负载、天线等组件,为了说明本文所述连接器的作用和它的功能，下面举一个简单系统例子，如图1所示。

由图1可知，LGQ-339A、L27Q-K339A、NQ-K339(50/75)三种连接器都是直接与漏泄

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同轴电缆相连接，只是后者具有阻抗变换的功能 ，即由75Ω变换到50Ω，以便与中继器、天线组件相连，其中LGQ-339A仅作短段漏泄电缆之间连接，经达到必要长度，L27Q-K339A可作电缆终端，与负载连接，还可能接调相段，调相段能使漏泄场均匀连续，由图可知这三种连接器在系统中具有举足轻重的作用，连接器外形尺寸较大，成本较高，使用数量较大，因而对连接器电气性能、机械性能、结构、安装工艺、可靠性等提出了较为严格的要求。

4 两种连接器的结构设计

4.1 结构考虑的要求

漏缆规格尺寸较多，就电缆外径说，小的几毫米，大的几十毫米电缆本身结构也多种多样，有实心、有空心、发泡绝缘、漏泄孔有开圆孔、开长槽，稀疏编织等，本文只讨论L27Q-K339A和LGQ-339A两个连接器的结构，它是配接SLDY-75-39漏泄同轴电缆，因电缆相同，所以连接器与电缆配接的尾部具有大致相似的结构本文重点以L27Q-K339A为例说明连接器的设计。

首先把电缆结构说明一下，SLDY-75-37漏泄同轴电缆虽有几种不同损耗的规格，但其结构只是漏泄槽尺寸距离的变化，对连接器无大影响；电缆内导体为10 mm的铜管，聚乙烯螺纹支撑，聚乙烯内护套，铝皮波纹纵包外导体，聚乙烯外护套，连接器要与它配接，必须使连接器有关零件与电缆密切配合。

其次是快速安装要求对连接器结构的影响。当连接器安装在铁路线隧道时，它离地面4～5m高，火车走动，施工安装难度较大，若能快速安装，不仅可省工，还能减少停车“封点”的时间，减少高处作业时间，这是一个非常特殊的技术问题，当然要求连接器结构上简单，并能快速安装。

第三是可靠性的要求。由于铁路上“要点”困难，当然连接器检修，维护也需要费很多的麻烦，出现故障在全线几十公里在内寻找故障也不容易，所以可靠性问题比较突出，在考虑结构时必须多从机械强度、耐久性方面去严加考虑。

第四为野外作业，由于野外现场施工的条件限制，如群山、交通不便，所以连接器的总构设计及安装必须与之适应。如安装工具要少操作简便，热源、电源等条件尽可能不要。 4.2 连接器内导体的结构设计 4.2.1 连接器与电缆定位

连接器安装在电缆上是以内导体定位还是以外导体定位这是首先遇到的结构问题，由 于电缆外导体是铝箔波纹软结构，以外导体定位机械强度较差，不利于可靠性，我们选择内导体定位的结构，内导体为紫铜管，具有较高的强度，把连接器内导体与电缆内导体固定连接当然国外也有使内导体活动的结构，但较多为内导体固定为好。根据这种电缆结构，内导体定位有利。

4.2.2 内导体采用滚压连接

要使内导体达到可靠性的固定接触，且能承受大的机械拉伸力的压缩力，若采用焊接无论是钎焊、气焊都受野外现场施工条件限制且高温使电缆塑料融化，破坏了电缆的性能，若采用压接又需要压接工具，模具等，增加了安装的难度；同时压接工模具也增加了费用。本设计采用手工滚压法。滚压与压接同样属气密性接触，滚压工具只需市购小尺寸的管子

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割刀一把，以一小滚轮替换割刀刀轮，就能满意地操作，滚压施力甚小，变形为渐渐变形，变形处均匀，强度高。连接器的内导体上开有环形槽，使变形后的电缆内导体铜管紧紧地嵌入槽内，此外连接器内导体上还设计了螺纹倒锥形齿纹，能滚压变形后防止扭转松动，并增加了接触，防止拔出的功能，增强了连接处的机械强度。 4.2.3 内导体拉力的承受一专用绝缘子的采用

由于电缆在使用过程中热胀冷缩或架设计过程中的弯曲，内导体受到较大的纵向拉力或压力，本设计采用专用承力绝缘子，使纵向力转移到外壳上，而不使密封绝缘子受力，这样保证了同心度，又不影响密封性。 4.2.4 固定连接器内导体的接触结构

此处的固定连接器是指的LGQ-K339A，它是由两半部分组成每半部与电缆的内导体连接与上述相同采用滚压接触，但两半部分之间的内导体由于不经常插拔，几乎是一次性的插拔，本设计采用一个过盈0.2mm的弹性涨管，使两半部分的内导体紧密接触。弹性涨管压力较大，可达到数牛顿的插拔力，在外导体硬性接触时，内导体弹性涨管具有轴向活动的结构使配合获得了补偿。 4.3 外导体结构设计

4.3.1 锥形接触套和锥形压套的采用

外导体的连接是接触又一关键部位，以往常用的扎紧法、螺钉多位压紧法、翻压外导体法往往有接触可靠性差、或者安装工艺复杂，安装费时，机械性差等缺陷，其原因为电缆外导体是波纹铝箔，它强度差、无弹性，有时由于操作不当，易使铝箔断裂，钎焊结构对铝箔又不太适用，且高温易损坏电缆。本设计采用了锥形接触内套和锥形压套使外导体，接触大大改善。其法是不去除电缆外护套。把电缆外护套与外导体同时纵向切成7～10个切口，并涨开使之成喇叭状，插入内锥形接触套，在护套外套上锥形压套，由于接触套与压套间有较厚的塑料护套衬垫和保护，大大提高了接触结构的机械强度，由于接触套锥面较长，增大了接触而，提高了接触的可靠性，护套本身的弹性，使接触更为均匀紧密，试验发现，这种结构在密封胶填充后，具有更稳定的结构，观察到铝箔与接触套连成整体。 4.3.2 锥形接触套对外壳的两重接触结构

本设计的锥形接触套它的锥面与电缆外导体接触，而端面与连接器台阶接触，为增大接触的可靠性，它的侧面开有八条槽，槽间的四片侧面涨口后可与连接器外壳达到弹性接触，特别是当电缆受热胀冷缩或弯曲时，接触套的轴向移动不会影响接触。这种结构省去了成本较高的外导体弹性圈的结构，使锥形接触套一个零件具有三个功能，即与铝箔接触，侧面与外壳接触，侧面与外壳弹性活动接触，大大提高了外导体接触可靠性。 4.3.3 压紧螺母与密封尾压紧螺母分开的结构

在要素节中已说过，可靠性问题比较突出本设计为使外导体接触增加可靠性，特别设计了一个扇形压紧螺母，它的作用是轴向紧压锥形压套，使铝箔外导体与锥形套紧密接触，同时使它端面与外壳接触，尾部螺母仅作密封和固定电缆之用，有些连接器如日本某一公司就采用一个尾部螺母的结构。本设计用两个压紧螺母是增加了接触可靠性和电缆定位准确性。为扇形压紧螺母的安装，本设计附有专用板手一只，以利于快速安装。 4.3.4 固定连接器的外导体接触结构

固定连接器两半部分与电缆接触同上述结构，连接器两半部分之间的连接采用外接触

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环，使两法兰盘硬性接触，它保证了连接器有足够的轴向强度，易于安装，在非常必要时，也可分开法兰盘进行检修。 4.4 密封结构

4.4.1 密封的必要性

漏泄电缆是空心的，敷设环境又是隧道等潮湿环境，如果让水潮气从连接器浸入，内导体铜发生氧化变黑或生铜绿，外导体铝箔氧化穿孔甚至成粉末，所以连接器与电缆必须密封，密封时又必须考虑野外现场快速安装。 4.4.2 连接器与电缆护套的密封

我们曾采用塑料电热丝内热熔合密封法，取得了一定的成功，但不足之处是机械强度差，密封工艺需电源，安装时间较长。本设计采用两个“O”形硅橡胶圈压紧密封，同时辅助涂抹室温硫化硅橡胶，简化了操作，缩短了装配时间，试验表明，在120KPa气压下，浸水无气泡出现，成功率几乎百分之百。 4.4.3 连接器内气塞的密封

用一个专用绝缘子作气塞，它与连接器外壳和内导体都用“O”形橡皮圈密封，连接器与外壳封点在工厂预先制作好并经检验过，在现场安装时不必考虑，提高了可靠性，缩短了安装时间。

4.4.4 其他密封结构的设计

在使用过程中是否要充气维护，这一点可能对连接器结构具有较大的影响，根据已有的使用经验和国外资料表明，充气维护成本较高，也没有必要，采用间断式的排潮结构即能满足使用要求。本设计在连接器上有充气排潮的气嘴采用直通式而不是阀门式、固定连接器与承力绝缘子有通气小孔2只，实验表明1km电缆充气排潮段只需几分钟即能完成排潮功能。

其它处的密封如接口密封，固定连接器法兰盘面密封等也都采用橡胶密封圈，为加强保护，避免雨水直接浸袭，连接器外部以自粘橡胶带包复。

5 整体结构设计

本设计中所有外壳都选用黄铜，表面镀镍，它具有良好的导电性和高的机械强度，且外形美观耐腐蚀性好，适宜应用于多种野外环境。

接触件选用锡青铜表面镀银，内导体也镀银该为降低接触电阻，但外导体锥形接触套为避免电化腐蚀表面镀镍。

连接器接口符合有关标准，如L27，L16，N等接口，由用户和系统需要而定。

连接器还配有绳夹和螺旋扣等附件，这是考虑到电缆架空时纵向拉力较大，用这些附件使拉力转移到电缆上的钢丝绳上，使连接器不受拉力，同时可把自身重力也较移到钢丝绳上，增加了连接器的稳定性和可靠性。

6. 结论

本设计的漏泄电缆两种连接器经多次反复试验，结构上多次改进，积十多年发展和使用经验，又加以大批量的实际现场安装和使用，证明上述结构设计较合理的，可靠的，符合我国实际使用情况，达到了预定目的，已受到各种场合中的考验。

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抗射频辐射干扰连接器的结构设计

王言平

【摘 要】射频辐射干扰是电磁干扰的一种，降低其影响的主要手段是采用接地屏蔽等，文章论述的抗射频辐射干扰连接器，具有一个专门的完整屏蔽层，且体积小、接触可靠、寿命长。

【关键词】抗辐射干扰 连接器 结构设计 可靠性 电子设备

1 引言

随着社会的发展及科学技术的进步，人类使用的电子设备越来越多。电子设备的小型化、低功耗、多功能、高可靠亦越来越受到重视。作为电子设备必不可少的连接器也要求小型化、高可靠。电子设备的使用频率越来越高，密度越来越大，仪器设备之间的相互干扰、相互影响也不可避免。如何减少干扰带来的影响。已成为电子产品结构设计时必须考虑的问题。电磁干扰的主要模式有传导干扰、辐射干扰。干扰源主要有脉冲电路、开关电路及工业设备工作时产生的“污染”等。传导干扰通过设备的信号进出通道进入设备，干扰设备的正常工作，辐射干扰主要通过设备的收发端口，裸露部分感应进入设备，干扰设备的正常工作。降低传导干扰主要靠采用各种各样的滤波，以消除差模共模干扰的信号幅度。克服辐射干扰主要采用接地屏蔽等。

抗射频辐射干扰连接器的种类很多，采用的屏蔽方法也很多。比如：常用的射频同轴连接器，它的外导体就具有抗射频辐射干扰的性能，只是不够精密而已，因为外导体同时也是传递信号的一个通路。抗射频辐射干扰连接器的结构，严格地讲不允许有对空间开放的间隙或孔洞等。由于辐射干扰无处不在，只要间隙合适总有一个频率的信号可以感应进去或辐射出来成为干扰信号。早期的抗干扰三同轴连接器为了能够实现快速分离，均采用卡口式连接方式，卡槽暴露在外，有存在对空间开放的间隙或孔洞的可能。随着电子设备可靠性的提高，对抗射频辐射干扰的要求也越来越严酷，这种结构已经不适用了。本文介绍一种新型的高可靠抗射频辐射干扰连接器的结构设计。

1—外壳；2—接触簧；3—连接套； 4—半拉垫圈；5—波纹簧垫圈。 图1 连接器结构示意图

2 结构设计

抗射频辐射干扰连接器结构示意见图1。连接器的弹性元件采用铍铜合金，表面镀金，并经过特殊导电润滑剂处理以增加其抗环境的使用能力、耐插拔及延长使用寿命的能力。

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外壳采用具有韧性的黄铜材料，以保证与连接套过盈压配时不会开裂；表面镀暗镍少氢，而不致在滚铆时脱皮以影响连接器的外观质量等。由于连接器的体积小、结构紧密、可靠性要求高，细小零件的加工均采用精密加工，保证其严格的尺寸公差及形位公差。另外，连接器的插孔插针细长，直径仅为0.5mm，若采用一般的黄铜加工，则其刚度不够，必须采用铍铜合金并经时效处理，以强化其强度。

连接器的导电部分有三层：第一层为中心导体，第二层为中间导体，第三层为外导体（即屏蔽层）。三层之间用介质材料填充。以下论述中心导体、介质系统、屏蔽系统的结构特点。

2.1 中心导体连接系统的结构设计 2.1.1 插针（图2）

图2 插针

我们知道，一个机械构件必须有足够的承载能力，具体地讲就是要有足够的强度、必要的刚度和足够的稳定性等。若其强度不够则易发生断裂；若刚度不够则易发生弯曲；若稳定性不够则会破坏其故有的平衡，造成其不能稳定工作。对插针而言，其稳定性由与其共同使用的绝缘子过盈压配保证，而其强度、刚度则由其材料及截面尺寸等保证。对于一种特定的连接器，其插针的截面尺寸是一定的，因此选择材料就很重要了。若选用一般黄铜，则插针不被镦粗的许用压力p为

p=A3ζ[1] 式中 A—插针的截面积；

2

ζ—普通黄铜的抗压强度，ζ=400N/mm。 p=78.5N

插针的抗弯曲力f为

f?????d32?L3[1] ?????0.532?33

?1.7(N)若选用铍铜合金，则 ρ=255N，f=5.5N

采用铍铜合金并经时效处理后，插针的强度、刚度都有大幅度的提高，但仍然是不理想的。因此，插针成形后必须妥善保管，以使其不受大于5.5N的力而发生弯曲变形。

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2.1.2 插孔（图3）

插孔属细长件，其长度直径比值约为27，外径为0.8mm，开槽孔内径为0.5mm，与插针配合时要求其插拔力为4.5N。若采用一般的插孔形式[图3(a)]，很难达到这个要求，同时它也说明连接器内导体系统正好插合的可靠性较低。若将插孔设计成图3（b）的形式，则其正好插合的可靠性将有所提高。比如：将图3（a）形式的插孔与插针插合的概率即可靠性定为T1，则图3（b）形式插孔与插针插合的概率为

T?

图3 插孔

同时dl小于0.5mm，插孔的过盈插配也有利于提高插拔力、减少接触电阻。 2.2 介质系统的结构设计

根据用户要求及使用环境，连接器的中心导体与中间导体之间的耐压为1200Vd.c.，中间导体与外导体之间的耐压为500Vd.c.，从图1可知中心导体与中间导体的间隙仅为0.5mm。若以空气作介质，则中心导体与中间导体之间的耐压在室温下要达到1500Vd.c.是不可能的，因此必须填满介质。介质选用聚四氟乙烯，由其制成的绝缘支撑壁厚最小处仅为0.3mm，其耐压高达9kV，远远超出要求。对绝缘支撑的配合面注意保持清洁并紧压，以减少或杜绝空气间隙；绝缘支撑之间尽量采用插配，而不采用平面接触，以增加爬电距离，提高连接器的耐压。

2.3 屏蔽系统的结构设计

2.3.1 屏蔽层电接触系统的结构设计

在体积较大的连接器的屏蔽层电接触系统设计中，一般将弹性件与外壳做成一体，或分成两个零件，在装配时压铆成一体。本文所述的连接器如采用这种结构是不合适的，因为它太小，太精密，使用接触簧连接屏蔽层具有接触面大、弹性好的特点。 2.3.2 屏蔽层机械连接系统的结构设计

连接器的电连接必须以机械机构的连接作保证，否则其导体的弹性接触再好也是无用

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0.60.522?T1?1.44T1

的。常用的机械连接机构有螺纹锁紧、卡口锁紧等。从提高连接器的抗射频辐射干扰的能力来考虑，选用螺纹锁紧比较合适；从提高连接器的使用性能来考虑，选用卡口锁紧比较合适，因为它易于实现快速分离，但其屏蔽性能较差。本文所述的连接器采用卡口锁紧机构，但这种卡口锁紧机构与一般的卡口锁紧机构不同。它的连接套过盈地与外壳压配在一起，在完成机械连接的同时，进一步屏蔽有可能从接触簧槽缝中泄漏或干扰。

根据用户要求，连接器的机械连接机构必须能承受最小为444.8N的轴向拉力，持续1 min，而不被拉脱或变形。连接套与外壳压配成一体，外壳在一对半拉垫圈的支撑下与连接器的壳体滚铆在一起。只要连接套与外壳不松脱、半拉垫圈与连接器的壳体不松脱、外壳的滚铆量足够大，达到这个力的要求是可能的。 2.3.2.1 校核半拉垫圈不会弯曲

半拉垫圈精确地卡入连接器壳体的槽中，卡入深度为0.5mm。槽的底径为5.7mm，外径为6.7mm。444.8N的力是通过波纹簧垫圈以两点作用于半拉垫圈，如果半拉垫圈变形或弯曲，整个连接机构就会脱落。通过受力分析可见，半拉垫圈的厚度为0.5mm时，最大受力点的应力（详见文献[2]）为

2

ζ=437N/mm

2

对于一般黄铜，ζ最大为500N/mm，近似于临界状态，应将半拉垫圈的厚度改为0.8mm，

2

ζ约为170N/mm.

2.3.2.2 校核连接套与外壳过盈压配

连接套的外径为9.7mm，内径为7.8mm，过盈段长为3.5mm，外壳的外径为11.5mm，材料选用黄铜，摩擦系数取0.25，当仅发生弹性变形时，过盈量为0.003mm，过盈压入力为1305.6N(详见文献[2])。实际设计时将过盈量定为0.008mm，使连接套与外壳压配时不仅产生弹性变形，而且产生塑性变形。因此，其抗拔出力远大于444.8N，且为了安全起见，连接套与外壳过盈后还设计有台阶，台阶的过盈量为0.15mm，宽度为0.3mm，所以其设计应力是合格的。

2.3.2.3 波纹簧垫圈的弹性设计

444.8N的力通过外壳滚铆作用在波纹簧上，然后再传到半拉垫圈上，连接机构在力撤除后应能弹性返回，即力所产生的变形必须在波纹簧垫圈的弹性范围之内。

波纹簧垫圈的外径为9.4mm，内径为6.7mm，厚度为1.0mm，根据公式

?1?ph2?A1[2]

式中 p—波纹簧受到的力； h—波纹簧的厚度；

A1—波纹簧的系数，查表得A1=1.1。

22

取p=222.4N,则ζ=244.6N/mm；对锡磷青铜ζ为590N/mm，显然，波纹簧处在弹性变形范围之内。原设h为0.5mm，应改为1.0mm。 3 测试与结果

根据以上设计方案设计制造的连接器，经国家计量局认可的试验室按有关标准严格试验，连接器的所有技术指标完全满足设计要求，经测试，连接器的连接机构在444.8N的轴向力作用1 min后，其界面尺寸未发生变化，更没有发生松脱现象，连接器的中心导体与

132

中间导体的耐压达1500Vd.c.，中间导体与外导体的耐压达700Vd.c.；插拔力也达到指标要求；连接器经500次插配未发现技术指标变化。1993年，该产品顺利通过电子工业部组织的产品鉴定。 4 结论

以上论述了抗射频辐射干扰连接器的结构设计思想及方法。该类连接器在国外应用较多，随着国内仪器设备水平的提高，它的应用将会越来越普遍。设计这种抗射频辐射干扰连接器时，由于其在保证一定电性能指标的情况下对机械参数要求较高，必须进行机械应力校核；电参数的设计必须进行计算，耐压要求较高时，由于其尺寸较小，必须采用增加爬电距离的技术以满足要求。在测试同轴连接器的屏蔽效率时，标准的试验夹具就是一个这样的连接器，可见其抗射频辐射干扰的性能不同一般，另外，此种连接器在自动控制系统中也有一定的用途，它专门提供一个接地通路，将各模块的接地连到一起达到去耦的目的。

参考文献

1．苏翼林，材料力学，北京，高等教育出版社，1980

2．王言平，射频连接器电缆夹紧机构的探讨，机电元件，1994，14（4），16

3．机械设计手册，上册，第一分册，第二版，北京，化学工业出版社，1982，145

UCB14射频盲插连接器的结构设计

王言平

【摘 要】论述了UCB14型射频盲插连接器的结构设计，并指出浮动机构是实现射频连接器盲插的根本措施，盲插连接器的组合使用对机架等有应力要求。

【关键词】射频连接器；盲插；应力校核；结构设计

1 概述

射频连接器是众多连接器系列中的一种。它的主要特征是连接器传输的信号为射频信号，主要技术指标为电压驻波比、插入损耗等。射频盲插连接器是射频连接器的一种特例。它的机械连接方式为快速盲插式，使用性能优良且可以用盲插来实现其射频性能，因此使用性好。

普通射频连接器尤其是工作在微波频段的射频连接器对其界面尺寸的精确度要求很高，例如N型连接器，插针与插孔的轴向不到位值如果为0.10mm（图1），在18GHz时其驻波比将达到1.2；机械连接是螺纹连接且必须用力矩扳手扳紧，但过紧过松又将影响其射频性能，因而对连接要求较高，且螺纹连接使用不方便，还要留有旋紧螺纹安装位置，安装体积大，不适合快速安装，即使用性不好。

133

图1 插针插孔插合图

常见射频连接器可靠连接的力矩值见表1。

表1 连接器的力矩值 连接器型号 力矩值N2m 黄铜 0.90～1.35 N 型 不锈钢 2.14～2.37 TNC型 2.14～2.37 3.5(SMA)型 0.79～1.13 SSMA 0.79～0.90 普通射频连接器也有快速插拔型的结构，比如BNC型，它的插拔相对方便。动作相对简单，但这是以牺牲微波性能为代价的。同样内外直径的机构采用BNC式机械连接机构，其工作频率仅达到4GHz（驻波比为1.3）；而采用螺纹连接，其工作频率就达到11GHz（驻波比为1.3）。

现在的军用民用电子装备大量采用框架机构。这种结构好处较多，首先是体积小，其次是维护方便，标准化程度高，一般为19英寸标准框架；如某个单元损坏，将相应的“抽屉”抽出，换上备用“抽屉”即可。这种装备机构尤其适用于雷达等系统中，可以做到快速、机动、转场快、战斗力强，而使用的射频连接器也由普通的射频连接器逐步改成射频盲插型连接器。军用射频盲插连接器发展较快，但品种较少，常见的有BMA等。本文介绍一种使用性更好、功率更大的UCB14型射频盲插连接器的结构设计。 2 连接器的结构设计

图2是UCB14型盲插射频连接器结构示意图，图2（a）UCB14型盲目插射频连接器的径向浮动示意图，图2（b）是UCB14型盲插射频连接器轴向浮动示意图。由图2（c）可以发现盲插射频连接器主要由浮动机构、射频连接器机构组合而成。其中射频连接器为插拔式标准射频连接器，浮动机构由支撑外壳及浮动弹簧组成。轴向不到位（浮动）最大误差：δAmax=1.27mm，径向不到位（浮动）最大误差： δRmax=1.02mm，即UCB14型盲插连接器在轴向不到位值达1.27mm、径向不到位值达1.02mm时仍能保证达到原来的射频性能！

图2 UCB14型盲插射频连接器结构

134

Ac为轴向不到位误差最大时，两个安装板之间的间距； Ao为轴向不到位误差最小时，两个安装板之间的间距； Ao=Ac+δAmax 2.1 浮动机构用弹簧的结构设计

弹簧选用材料为65Mn，弹簧丝直径φ2.2mm，间距6.5mm，中径φ18.2mm，自由长度30mm，左旋，热处理后表面镀镍，它的力学特性满足图3的要求。

图3 弹簧受力图

2.2 射频连接器的结构设计

此种盲插射频连接器是盲插射频连接器家族中较大的一种，其常规理论截止频率为：

fc?192(D?d)?r?7.3(GHz)

式中，D为外导体内径，14.2mm；d为内导体外径，4.4mm；εr为介质介电常数，2.02。 产品的主要性能指标电压驻波比VSWR=1.06+0.01f。在7.3GHz时，其最大驻波比VSWR=1.14，在全部TEM波频段内要求如此高，这是相当苛刻的。图4是两个N/UCB14型转接器测试状态的电气原理图。

本转接器采用多节梯补偿，每一处台阶补偿间距在0.6～0.8mm之间，太大太小均不行。1处采用了一个锥面过渡补偿，从电磁场理论可以理解为消除了电磁场的反射。2处采用了复合介质实现高阻补偿。理论计算数据如下：7.3GHz以F，VSWR≤1.14。用8753E网络分析仪，将转接器连成对进行测试，测试数据基本同上。

图4 电气原理图

135

2.3 使用要求

盲插连接器的优良电性能的保证是依靠先弹簧的支撑来实现的，图2（b）中的Ac是指安装板间距的最小尺寸，或者说是尺寸链计算时，Ac的下偏差为零，上偏差可以按设备精度尽量放大但不能超过1.2mm。

图5 机箱面板及其变形示意

无论是否超过1.2mm，连接器快速插拔的巨大力量将对安装机架的面板造成变形，甚至断裂。因此此系列快速插拔连接器的使用，尤其是成组、成排或成列安装，对机架的材料、厚度等提出了严格要求，否则会影响连接器的微波性能，严重的会造成机架损坏。下面以5个连接器并排使用为例，校核机箱板的强度。机箱面板的形状如图5所示，材料选

22

用AIAgSi0.5合金，许用压力强度Rr=160N/mm，弹性模量E=70 000 N/mm。从图3中可知δA max时每个连接器对机箱面板的作用力约为154N。

5个连接器同时对机箱面板作用力F为：

F=53154=770（N）

式中，L为面板的长度，100mm；W为面板的宽度，12.7mm；t为面板的厚度，6.35mm。 惯性矩I为： I?Wt123?271.0(mm)

4面板沿力F方向的位移D为： D?FL348EI?0.85(mm)

面板所受的内部应力ζ为： ??3FL2Wt2?225.7(N/mm)

2为了保证面板的安全使用，ζ必须小于材料的许用应力Rr，而应力校核的结果是ζ＞Rr，超出材料极限是不合适的。

136

如果面板的厚度t由6.35mm改为9mm，则D=0.297mm，ζ=80.2N/mm＜Rr，使用是安全的。 3 结论

经过以上的论述，可见连接器的电气指标能满足设计要求，结构是合理的；盲插结构能够实现其轴向、径向浮动公差。目前经批量生产供用户使用，用户较满意。连接器的组合使用，要注意其应力影响，不然的话将造成安装环境的破坏，当然也不可能实现连接器的正确使用。

2

弯式L16射频同轴连接器的补偿设计方法的探讨

韦开河

【摘 要】本文是对降低弯式L16射频同轴连接器电压驻波比问题的探讨。介绍一种弯式补偿设计方法，通过测量对比与生产实践，这一方法正确、可行，并适合于批量生产。 一、概述

一九八六年的全国行业质量评比，弯式L16射频同轴连接器的电压驻波比，评比结果不好，大多数厂家均未达到部标规定。

为提高L16全系列产品的电性能，解决弯式产品在频率0～10，000MHz（兆赫）范围内，电压驻波比大于1.5的问题，必须采取补偿方法实现阻抗连续。以此来降低弯式射频连接器的电压驻波比。实践证明，所要介绍的补偿方法是成功有效的。并适合于工厂批量生产。 二、分析

（一）原生产的弯式L16射频连接器的内导体设计成针—针整体弯曲，在90°弯角处采用细针过渡，并通过插孔内导体与电缆芯线端接。其零件形状见图1、2。

图1 针-针 内导体 图2 与电缆芯线端接的插孔内导体

（二）原生产的弯式L16射频连接器的介质支撑是由两件带有45°斜角（铣切加工而成）的聚四氟乙烯绝缘子组成。其零件形状见图3、4。

137

图3 介质支撑（1） 图4 介质支撑（2）

（三）结构分析计算：

如图5所示，原弯式连接器内部结构设计采用细针过渡和45°绝缘介质支撑弯角（90°）过渡，在过渡部分内导体各段直径发生变化，介质支撑在45°交界处厚度增加，连接器的同轴性受到明显破坏。

图5 改进弯式L16射频同轴连接器内部结构图

1．在A-A截面，特性阻抗和截止频率：

1特性阻抗 Z?601nD ○O?Od式中：ε0—空气介电常数为1 D—外导体内径φ7mm d—内导体外径φ3.04mm 代入 ZO?60?1n2截止频率 ○

138

73.04?50.04(欧姆)

f0?190.8?0(D?d)?190.87?3.04=19.0039（千兆赫）

2．在B-B截面、特性阻抗和截止频率： 1特性阻抗 Z?60?1nD ○Or?rd式中：εr—聚四氟乙烯介电常数2.05 D—外导体内径φ10mm d—内导体外径φ3.04mm 代入 ZOr?2截止频率 ○

f0?190.8?190.82.05(10?3.04)602.05?1n103.04?49.96(?)

?0(D?d)=10.23（千兆赫）

3．在弯角过渡C-C截面处： 1特性阻抗 Z?601nD ○Or?d?式中：?—等效介电常数 D—φ10mm d′—φ1.7mm

1nDd??1dd???1?r?1?nDd?01n

?1.7

1103.041n?1n2.053.041.7601.61101.7?83.78(欧姆)

1n10 =1.61 代入： ZOr?2截止频率 ○

1n 139

f0?190.8?(D?d?)?190.81.61(10?1.7)=12.848（千兆赫）

4．在弯角45°D-D交界截面处： 1特性阻抗 Z?601nD ○o?rd?式中：D—截面椭圆长轴为14.14mm，短轴为10mm； d′截面椭圆长轴为2.4mm，短轴为1.7mm

图5a 连接器45°交界截面图

图中表明，同轴线截面发生变化，特性阻抗可按两导体间部分为空气，部分为绝缘物质时进行计算：

特性阻抗 Zor?60[1?x(?r?1)]1nDd?

式中：εr—为2.05 D—为φ10（mm） d′—为1.7(mm)

X—同轴线内部介质所占体积和内部体积的比为0.656 代入：Zor?60[1?0.656?(2.05?1)]1n101.7=62.88（欧姆）

交界面处因介质支撑截面成椭圆状，连续性受到破坏。根据有关资料介绍：“通常，同轴线中的不连续，是截面变化或介电常数的变化引起的，而反射系数（或电压驻波比）与同轴线不连续几何尺寸成正比，由于当分布参数C′L′和特性阻抗保持不变时，畸变场

140

越大，产生反射系数越大。值得注意的是，不连续性形状的微小变化会引起反射曲线的显著变化，经常出现的三种曲线特征形状，如图所示：

图5b 被补偿不连续性的反射系数特性曲线

在高频时，按曲线3进行补偿可以得到低得多的反射系数，亦即带宽宽得多。在此意义上，形式3的补偿可以认为是最佳的。（摘自《无线电工程译文》，1971.2）。

综上所述，作者认为弯式L16射频连接器原设计结构，在频率0～10，000MHz范围内，电压驻波比大于1.5超过标准规定的原因，不外乎就是内导体截面变化、转角处介质支撑变厚、阻抗不连续；加上工作频率接近该连接器的截止频率10.230千兆赫的缘故。

改进设计，采用补偿方法，实现阻抗连续把弯式连接器的电压驻波比降低到符合部标准和国际电工委员会IEC标准规定。

三、设计改进

为消除弯式L16射频连接器内导体针—针90°弯角细针过渡处截面变化大、阻抗不连续现象。需将针—针内导体改成等直径针—孔内导体90°弯曲过渡，介质支撑在45°交界尖角处，采取切割直角补偿方法，改变介质支撑空间比例，通过计算与实验确定切割量，实现直角弯曲处阻抗连续，达到反射系数最小（驻波比最小）的目的。

（一）改进后的针—孔内导体及与电缆芯线端接的插针内导体如图6、7。

图6 针—孔内导体

图7 与电缆芯线端接的插针内导体

141

（二）改进后的介质支撑，通过计算和实验，切割直角弯曲交界处尖端部分，保持介质支撑截面近乎相等，通过切割改变介质支撑物质的空间比例，从而实现阻抗连续。切割后介质支撑零件形状如图8、9。图中圆弧R用单面刀片手工削成。

图8 介质支撑（1） 图9 介质支撑（2）

（三）分析计算

改进后的弯式射频连接器内部结构采用等直径90°弯曲过渡，介质支撑面近似相等，实现了同轴线截面变化平滑过渡的要求。其内部结构形状见图10。

图10 改进后弯式L16射频同轴连接器内部结构示意图

各截面特性阻抗计算情况如下： 1．A-A截面 特性阻抗

Z0r?601nDd?602.05?1n103.04?50.03(欧姆)

?r2．45°交界面B-B截面： 特性阻抗

142

Zor?60[1?x(?r?1)]?1nDd

式中：D=φ10mm d=φ3.04mm

X—同轴线局部介质所占体积与内部全部体积的比约为0.42 Zor?

图10a 连接器45°交界截面图

从计算结果看出，各段特性阻抗连续，过渡平滑，消除了截面跃变和介质支撑变化大的现象。

四、测量对比

现将改进前和改进后的弯式L16射频连接器各取4对，按中华人民共和国电子工业部部颁标准SJ2331-81《射频连接器电压驻波比测试方法》准备样品，进行测试。

测量数据和绘制的电压驻波比与频率关系曲线附后。

图11 弯式L16射频连接器电压驻波比与频率关系 曲线1为改进前所测数据 曲线2为改进后所测数据

143

60[1?0.42?(2.05?1)]1n103.04=49.6（欧姆）

使用的仪器及设备ZB28A标准信号发生器，XB-7标准信号发生器，XFL-6B信号

发生器，调配器，XB-9A标准信号发生器，TC8D同轴测量线，TC35同轴测量线。 通过随机抽样、多次测量、并经全面例行试验，改进后的产品，电压驻波比在频率0～10,000兆赫范围内小于1.5，完全符合部标和国际电工委员会IEC标准的规定，结论合格。

表1 改进前L16-JW5与L16-KF5电压驻波比测量记录（频率单位：千兆赫）1988.6.7 VSWR F 10.06 Fz°样品号 =1.02 1 2 3 4 1.70 1.70 1.50 1.65 1.70 1.80 1.85 1.80 1.55 1.65 1.70 1.65 2.30 2.30 2.20 2.20 2.20 2.00 2.20 2.30 2.00 >2 >2 >2 1.50 1.55 1.62 1.45 1.55 1.53 1.50 1.45 1.27 1.28 1.28 1.30 1.20 1.18 1.20 1.19 1.14 1.5 1.14 1.16 9.1 1.02 8.01 1.02 7.12 1.025 6.07 1.02 5.05 1.02 4.05 2.98 1.925 1.02 0.99 1.02 0.5 1.02 1.015 1.015 表2 改进前L16-JW5与L16-KF5电压驻波比测量记录（频率单位：千兆赫）1989.11.6 VSWR F 样品号 1 2 3 4 10.06 Fz°=1.05 1.5 1.24 1.45 1.36 1.18 1.31 1.17 1.09 1.42 1.34 1.40 1.36 1.22 1.11 1.14 1.22 1.16 1.19 1.10 1.20 1.42 1.34 1.40 1.36 1.09 1.08 1.15 1.20 1.12 1.08 1.09 1.11 1.21 1.26 1.27 1.18 1.08 1.11 1.10 1.18 1.08 1.09 1.09 1.13 898 1.02 8.04 1.02 7.08 1.03 6.04 1.01 5.07 1.025 4.0 1.025 3.005 1.03 2.003 1.02 1.02 1.02 0.5 1.02 五、结束语 弯式L16射频连接器的内导体，采用等直径弯角过渡，并对介质支撑进行直角切割补偿（不采用一般介绍的对内导体弯角处切割的方法），实现阻抗连续，达到降低电压驻波比的目的。这一方法对解决弯式L16产品的生产；为研制、生产微波传输设备的厂家提供理想的弯式接口元件，无疑是有益的。

现将这一弯式补偿设计方法介绍给大家，供选用和参考。

本方法在研制、测量过程中得到我厂不少同志的通力合作。深表感谢。

144

射频连接器电缆夹紧机构的探讨

王言平

【摘 要】论述了射频连接器三种常见电缆的夹紧结构。从电性能、机械性能及使用性能等方面分析了它们的各自特点，指出了它们的不同的使用环境，从而给射频连接器的设计者提供了某种指导，并介绍了一种新的电缆夹紧机构。

【关键词】射频连接器 电缆夹紧机构 可靠性 1 引言

射频连接器是将电缆与设备、设备与设备、电缆与电缆连接起来以供射频信号顺利通过的一种连接器。这种连接器不同于低频连接器，它在将信号连通的同时还要求必须反射最小，衰减最小。影响射频连接器反射系数的主要因素可以分为连接器的结构设计、电缆性能两部分。而当连接器结构设计合理、电缆性能优良时，电缆与连接器的连接即电缆夹紧机构的合理性便是影响射频连接器电性能指标的主要因素了，电缆夹紧机构的合理性包括电气设计原理的科学性、使用场合的适应性、性能价格比的优越性等。电缆的种类很多，夹紧的形式也很多。下面就我所曾经用过的一般软电缆的夹紧机构、皱纹软电缆的夹紧机构、半硬电缆的夹紧机构等三种类型进行讨论。由于配接半硬电缆的SMA型连接器通常采用焊接机构，使用性不好，讨论的目的就是设计出一种为这类连接器使用的新的电缆夹紧机构。

2 三种常见电缆的夹紧机构 2.1 一般软电缆的夹紧机构

这类夹紧机构主要用于N型、BNC型、SMA型等配接柔软电缆的连接器。它们的生产历史久远，要求高。其主要电性能参数反射系数在很宽频带内，要求很低。比如SMA型连接器，国际电工委员会（IEC）标准要求在12.4GHz的频率范围内反射系数最大值不能超过0.23。这类电缆的夹紧机构主要有夹接、压接（外导体与电缆的连接方式），结构如图1、2所示。

图1 夹接

145

图2 压接

这类夹紧机构要求电缆的尺寸与连接器的尺寸一致。不一致时必须采取相应的补偿。内导体采用焊接方式，它的零件较多，比如SMA型（夹接）的就有5～6个，结构复杂，成本高。

2.2 皱纹软电缆的夹紧机构

F22、F40、L27Q等连接器是使用这类夹紧机构的典型代表，它们的使用频段窄，性能要求高。L27Q使用频率1GHz，反射系数为0.07，它们与电缆的连接方式特别，为螺纹连接，配接皱纹电缆，如图3所示。

图3 螺纹连接

这种连接机构电气接触可靠，机械夹紧牢固，结构简单。 2.3 半硬电缆的夹紧机构

半硬电缆的外导体是一个刚性的金属外壳。半硬电缆与连接器的连接可以是焊接（使用性不好），也可以是夹接的。CATV中的500系列连接器使用的竹节电缆（TRL-OGY）可以看作是一种半硬电缆，它的夹接机构如图4所示。

图4 夹接

146

该种结构在夹紧电缆内导体时，连接器的内导体在尺寸上发生了变化，影响了特性阻抗的连续性，进而影响了电性能，但结构简单，使用性能好。 2.4 性能比较（见表1）

表1 3种夹紧机构性能比较

项 目 使用频率 反射系数 屏蔽效率 抗电缆拉伸力 装配工具 结构 类 别 1（SMA） 0～12.4GHz 0.23 90dB 90N 焊接工具 复杂 2（L27Q） 0～1GHz 0.02 — 900N 装配钳 简单 3（500） 0～1GHz 0.09 — 300N 装配钳 简单 通过以上分析可以发现电性能最好的是第1种，机械性能最好的是第2种，而使用性能最好的是第3种，仅用一把装配钳即可完成电缆的装配。 3 一种新的夹紧机构

能否设计出一种电性能、机械性能良好，使用方便的夹紧机构呢？图5即是为配接半硬电缆的SMA-J33型射频连接器设计的一种非焊接的夹紧机构。这种连接器过去均采用焊接机构。图6是压套的零件图。

图5 新夹紧机构

图6 压套

3.1 夹紧原理

147

整个夹紧机构由外壳和压套组成。装配时，装配钳将压套过盈压入外壳，当压套到位后，外壳的倒角将压套的端尖内折刺入电缆的外导体（铜皮），形成一种倒刺机构。这种机构与过盈配合产生的相互压紧的装配压力一起保证电缆不被从外壳中拉脱，压套的外表面加工有直纹，压入外壳后，电缆不会发生径向转动。 3.2 结构设计

这种机构的关键在于压套与外壳过盈量的设计、压套表面直纹的设计等。实验表明，当直纹深度为0.03mm时，夹紧机构的抗电缆扭转矩能满足产品技术标准的要求。压套与外壳的最小过盈量△1=0.02mm时，夹紧机构的抗电缆拉伸力为254.4N，大于180N，也能满足标准的要求，验证计算如下：

计算时把外壳看成是仅受内压的厚壁圆筒，根据《材料力学》的计算公式，当内侧微量面仅发生弹性变形时，装配压力P0为

p0??b?(A?B)2?A222

式中 A—外壳的外半径； B—外壳的内半径。

Po装配压力时的最大弹性变形量为 ?2?po?2?B?(A?C)E?(A?B)?(B?C)2222322

式中 C—压套的内半径。

△1＜△2，外壳仅处于弹性变形状态，装配压入力为 F=Po3μ32π3B3H 式中 μ—黄铜的摩擦系数，0.2～0.3； H—压套与外壳过盈段的长度。

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设计时材料选用铅黄铜，ζb=450MN/m，E=105 GN/m，A、B、C、H取：H=1.0mm，A=2.5mm，B=2.0mm，C=1.8mm。

则

Po=81MN/m2；

△2=0.023mm＞△1; F=254.2N＞180N

3.3 试验结果与讨论

取4只SMA-J33型连接器分别采用焊接及新夹紧机构与一段150mm的SFT-50-3半硬电缆相连接，然后测试其屏蔽效率、反射系数、抗电缆拉抻力。试验结果见表2。

表2 新夹紧机构与焊接机构性能比较 项目 频率范围 屏蔽效率 反射系数

标准要求 0～18GHz 90dB 0.14 148

新夹紧机构 0～18GHz 96dB 0.10 焊接机构 0～18GHz 96dB 0.14 抗电缆拉伸力 使用性 180N — 300N 良好 180N 差 新夹紧机构的抗电缆拉伸力试验值为300N，大于理论计算值254.4N。这是由于摩擦系数有一定的取值范围；其次，电缆装配时将压套过盈压入外壳，必将引起材料的冷作硬化，计算的是压入力，测试的是拔出力，显然拔出力大于压入力；第三，压套端尖刺入电缆外皮的深浅也是影响连接器抗电缆拉伸力大小的主要因素之一。

本例在选取过盈量时，使外壳仅发生完全弹性变形。虽然，此时连接器的抗电缆拉伸力已能满足标准要求，但在实际应用时还是要使△1适当地大于△2，即压套压入外壳时，外壳不仅产生弹性变形，而且产生部分塑性变形，提高连接器的抗电缆拉伸力，从而提高连接器的可靠性。

从表2中还可以看出，使用新夹紧机构的连接器其电性能有所改善；使用装配钳即可完成装配，使用性好；结构也较简单。即它兼有以上三种机构的优点。 3 结论

综上所述，射频连接器的电缆夹紧机构各有优缺点，使用时需具体问题具体分析。对于半硬电缆，采用新夹紧机构，虽有不少优点，又可野外更换，但一般不具可维修性，且工艺水平要求较高；采用焊接时又不可野外更换；采用图4夹紧机构，对于对使用频率较高的射频连接器又不现实。对于一般软电缆，当使用频率较高时，建议采用图1、图2的夹紧机构为好。

总之，新的夹紧机构将是连接器与半硬电缆连接夹紧机构的发展方向之一。

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