Будучи важливою частиною пасивних компонентів, радіочастотні коаксіальні з’єднувачі мають хороші характеристики широкосмугової передачі та різноманітні зручні методи підключення, тому вони широко використовуються в тестових приладах, системах зброї, комунікаційному обладнанні та інших продуктах.З тих пір, як застосування коаксіальних роз'ємів РЧ проникло майже в усі сектори національної економіки, їх надійність також привертає все більше уваги.Проаналізовано види відмов ВЧ коаксіальних з’єднувачів.
Після з’єднання пари з’єднувачів N-типу контактна поверхня (електрична та механічна опорна площина) зовнішнього провідника пари з’єднувачів натягується одна на одну за допомогою натягу нитки, щоб досягти невеликого контактного опору (< 5м Ом).Штирькова частина провідника в штирі вставляється в отвір провідника в розетці, і між двома внутрішніми провідниками в гирлі провідника в розетці підтримується хороший електричний контакт (контактний опір <3 м Ом). еластичність стінки розетки.У цей час східчаста поверхня провідника в штирі та торець провідника в розетці не щільно притиснуті, але є зазор <0,1 мм, що має важливий вплив на електричні характеристики та надійність коаксіальний роз’єм.Ідеальний стан з’єднання пари конекторів N-типу можна підсумувати таким чином: хороший контакт зовнішнього провідника, хороший контакт внутрішнього провідника, хороша опора діелектричної опори на внутрішній провідник і правильна передача натягу нитки.Щойно наведений вище статус підключення зміниться, з’єднувач вийде з ладу.Давайте почнемо з цих моментів і проаналізуємо принцип відмови роз’єму, щоб знайти правильний спосіб підвищити надійність роз’єму.
1. Поломка, викликана поганим контактом зовнішнього провідника
Щоб забезпечити безперервність електричних і механічних структур, сили між контактними поверхнями зовнішніх провідників, як правило, великі.Візьмемо для прикладу з’єднувач N-типу, коли момент затягування Mt гвинтової втулки становить стандартне 135 Н.см, формула Mt=KP0 × 10-3N.м (K — коефіцієнт моменту затягування, тут K=0,12), осьовий тиск P0 зовнішнього провідника може бути розрахований як 712 Н.Якщо міцність зовнішнього провідника низька, це може призвести до серйозного зносу з’єднувальної торцевої поверхні зовнішнього провідника, навіть до деформації та руйнування.Наприклад, товщина стінки з’єднувального торця зовнішнього провідника штифтового кінця роз’єму SMA відносно тонка, лише 0,25 мм, а матеріал, який використовується, переважно латунь, із слабкою міцністю, а крутний момент підключення дещо великий , тому з’єднувальна торцева поверхня може бути деформована через надмірне видавлювання, що може пошкодити внутрішній провідник або діелектричну опору;Крім того, поверхня зовнішнього провідника роз’єму зазвичай має покриття, а покриття з’єднувального торця буде пошкоджено великою контактною силою, що призведе до збільшення контактного опору між зовнішніми провідниками та зниження електричного струму. продуктивність роз'єму.Крім того, якщо радіочастотний коаксіальний з’єднувач використовується в суворих умовах, через деякий час на з’єднувальному торці зовнішнього провідника буде осідати шар пилу.Цей шар пилу призводить до різкого збільшення контактного опору між зовнішніми провідниками, збільшення внесених втрат роз’єму та зниження індексу електричних характеристик.
Заходи з удосконалення: щоб уникнути поганого контакту зовнішнього провідника, спричиненого деформацією або надмірним зносом з’єднувальної торцевої поверхні, з одного боку, ми можемо вибрати матеріали з більшою міцністю для обробки зовнішнього провідника, такі як бронза або нержавіюча сталь;З іншого боку, товщину стінки з’єднувального торця зовнішнього провідника також можна збільшити, щоб збільшити площу контакту, так що тиск на одиницю площі з’єднувального торця зовнішнього провідника буде зменшено, коли той самий прикладається з’єднувальний момент.Наприклад, покращений коаксіальний роз’єм SMA (SuperSMA компанії SOUTHWEST у Сполучених Штатах), зовнішній діаметр його середньої опори становить Φ 4,1 мм, зменшений до Φ 3,9 мм, товщина стінки з’єднувальної поверхні зовнішнього провідника відповідно збільшена. до 0,35 мм, а механічна міцність покращена, таким чином підвищуючи надійність з’єднання.При зберіганні та використанні роз’єму слідкуйте за чистотою з’єднувального торця зовнішнього провідника.Якщо на ньому є пил, протріть його спиртовою ваткою.Слід зазначити, що під час чищення не можна змочувати опору носія спиртом, а роз’єм не можна використовувати, доки спирт не випарується, інакше через змішування спирту імпеданс роз’єму зміниться.
2. Поломка, викликана поганим контактом внутрішнього провідника
Порівняно із зовнішнім провідником, внутрішній провідник невеликого розміру та низької міцності, швидше за все, спричинить поганий контакт і призведе до поломки роз’єму.Пружне з’єднання часто використовується між внутрішніми провідниками, наприклад еластичне з’єднання з розеткою, еластичне з’єднання з пружинним кігтем, еластичне з’єднання сильфона тощо. Серед них еластичне з’єднання з розеткою має просту структуру, низьку вартість обробки, зручне складання та найширше застосування. діапазон.
Заходи з удосконалення: ми можемо використовувати силу вставлення та силу утримання штиря стандартного калібру та провідника в гнізді, щоб визначити, чи відповідність між гніздом і штифтом є розумною.Для роз’ємів N-типу діаметр Φ 1,6760+0,005 Сила вставлення, коли штифт стандартного калібру збігається з гніздом, має становити ≤ 9 Н, тоді як штифт стандартного калібру Φ 1,6000-0,005 і провідник у гнізді мають утримувати силу ≥ 0,56N.Таким чином, ми можемо прийняти силу введення та силу утримання як стандарт перевірки.Завдяки регулюванню розміру та допуску розетки та штифта, а також процесу старіння провідника в розетці зусилля вставлення та сила утримання між штифтом та розеткою знаходяться в належному діапазоні.
3. Відмова, спричинена несправністю діелектричної опори для підтримки внутрішнього провідника
Будучи невід’ємною частиною коаксіального з’єднувача, діелектрична опора відіграє важливу роль у підтримці внутрішнього провідника та забезпеченні співвідношення між внутрішнім і зовнішнім провідниками.Механічна міцність, коефіцієнт теплового розширення, діелектрична проникність, коефіцієнт втрат, водопоглинання та інші характеристики матеріалу мають важливий вплив на продуктивність з’єднувача.Основною вимогою до діелектричної опори є достатня механічна міцність.Під час використання роз’єму діелектрична опора повинна нести осьовий тиск від внутрішнього провідника.Якщо механічна міцність діелектричної основи занадто низька, це спричинить деформацію або навіть пошкодження під час з’єднання;Якщо коефіцієнт теплового розширення матеріалу занадто великий, коли температура сильно змінюється, діелектрична підкладка може надмірно розширюватися або стискатися, внаслідок чого внутрішній провідник послаблюється, відпадає або має іншу вісь від зовнішнього провідника, а також спричиняє розмір порту роз’єму, який потрібно змінити.Однак водопоглинання, діелектрична проникність і коефіцієнт втрат впливають на електричні характеристики з’єднувачів, такі як внесені втрати та коефіцієнт відбиття.
Заходи з удосконалення: виберіть відповідні матеріали для обробки опори середовища відповідно до характеристик комбінованих матеріалів, таких як середовище використання та діапазон робочих частот з’єднувача.
4. Поломка, спричинена тим, що натяг нитки не передається на зовнішній провідник
Найпоширенішою формою цієї несправності є падіння гвинтової втулки, що в основному спричинено нерозумною конструкцією або обробкою конструкції гвинтової втулки та поганою еластичністю стопорного кільця.
4.1 Необґрунтована конструкція або обробка конструкції гвинтової втулки
4.1.1 Конструкція конструкції або обробка канавки стопорного кільця гвинтової втулки є необґрунтованою
(1) Канавка стопорного кільця занадто глибока або занадто дрібна;
(2) Нечіткий кут у нижній частині канавки;
(3) Фаска занадто велика.
4.1.2 Осьова або радіальна товщина стінки канавки стопорного кільця гвинтової втулки занадто мала
4.2 Погана еластичність стопорного кільця
4.2.1 Радіальна товщина конструкції стопорного кільця є необґрунтованою
4.2.2 Необґрунтоване старіння посилення стопорного кільця
4.2.3 Неправильний вибір матеріалу стопорного кільця
4.2.4 Фаска зовнішнього кола стопорного кільця занадто велика.Ця форма відмови була описана в багатьох статтях
На прикладі коаксіального роз’єму N-типу проаналізовано кілька видів несправності гвинтового коаксіального роз’єму ВЧ, який широко використовується.Різні режими підключення також призведуть до різних режимів збою.Лише шляхом поглибленого аналізу відповідного механізму кожного режиму відмови можна знайти вдосконалений метод підвищення його надійності, а потім сприяти розробці радіочастотних коаксіальних з’єднувачів.
Час публікації: 05 лютого 2023 р