Като важна част от пасивните компоненти, RF коаксиалните конектори имат добри характеристики на широколентово предаване и разнообразие от удобни методи за свързване, така че те се използват широко в тестови инструменти, оръжейни системи, комуникационно оборудване и други продукти.Тъй като приложението на RF коаксиални съединители е навлязло в почти всички сектори на националната икономика, тяхната надеждност също привлича все повече внимание.Анализирани са режимите на отказ на RF коаксиални конектори.
След свързване на двойката съединители тип N, контактната повърхност (електрическа и механична референтна равнина) на външния проводник на двойката съединители се затяга един срещу друг чрез напрежението на резбата, така че да се постигне малко контактно съпротивление (< 5m Ω).Щифтовата част на проводника в щифта се вкарва в отвора на проводника в гнездото и се поддържа добър електрически контакт (контактно съпротивление <3m Ω) между двата вътрешни проводника в устието на проводника в гнездото през еластичност на стената на гнездото.По това време повърхността на стъпалото на проводника в щифта и крайната страна на проводника в гнездото не са плътно притиснати, но има празнина от <0,1 mm, което оказва важно влияние върху електрическите характеристики и надеждността на коаксиалния конектор.Идеалното състояние на свързване на двойката конектори тип N може да се обобщи, както следва: добър контакт на външния проводник, добър контакт на вътрешния проводник, добра опора на диелектричната опора към вътрешния проводник и правилно предаване на опъна на нишката.След като състоянието на връзката по-горе се промени, конекторът ще се повреди.Нека започнем с тези точки и да анализираме принципа на отказ на конектора, за да намерим правилния начин за подобряване на надеждността на конектора.
1. Повреда, причинена от лош контакт на външния проводник
За да се осигури непрекъснатостта на електрическите и механичните структури, силите между контактните повърхности на външните проводници обикновено са големи.Вземете N-тип конектор като пример, когато моментът на затягане Mt на винтовата втулка е стандартен 135N.cm, формулата Mt=KP0 × 10-3N.m (K е коефициентът на въртящия момент на затягане и K=0,12 тук), аксиалното налягане P0 на външния проводник може да бъде изчислено на 712N.Ако здравината на външния проводник е слаба, това може да причини сериозно износване на свързващата крайна повърхност на външния проводник, дори деформация и срутване.Например, дебелината на стената на свързващата крайна повърхност на външния проводник на мъжкия край на SMA конектора е сравнително тънка, само 0,25 mm, а използваният материал е предимно месинг, със слаба якост и въртящият момент на свързване е малко по-голям , така че свързващата крайна повърхност може да се деформира поради прекомерно екструдиране, което може да повреди вътрешния проводник или диелектричната опора;В допълнение, повърхността на външния проводник на съединителя обикновено е покрита и покритието на свързващата крайна повърхност ще бъде повредено от голяма контактна сила, което води до увеличаване на контактното съпротивление между външните проводници и спад в електрическата производителност на съединителя.Освен това, ако RF коаксиалният конектор се използва в тежка среда, след определен период от време върху свързващата крайна повърхност на външния проводник ще се отложи слой прах.Този слой прах причинява рязко увеличаване на контактното съпротивление между външните проводници, загубата на вмъкване на конектора се увеличава и индексът на електрическа ефективност намалява.
Мерки за подобряване: за да се избегне лош контакт на външния проводник, причинен от деформация или прекомерно износване на свързващата крайна повърхност, от една страна, можем да изберем материали с по-висока якост за обработка на външния проводник, като бронз или неръждаема стомана;От друга страна, дебелината на стената на свързващата крайна повърхност на външния проводник също може да бъде увеличена, за да се увеличи контактната площ, така че налягането върху единичната площ на свързващата крайна повърхност на външния проводник да бъде намалено, когато същото се прилага свързващ въртящ момент.Например, подобрен SMA коаксиален конектор (SuperSMA на SOUTHWEST Company в Съединените щати), външният диаметър на неговата средна опора е Φ 4,1 mm, намален до Φ 3,9 mm, дебелината на стената на свързващата повърхност на външния проводник е съответно увеличена до 0,35 mm и механичната якост е подобрена, като по този начин се повишава надеждността на връзката.Когато съхранявате и използвате конектора, поддържайте свързващия край на външния проводник чист.Ако върху него има прах, избършете го с памучен тампон със спирт.Трябва да се отбележи, че опората за медия не трябва да се накисва с алкохол по време на търкане и конекторът не трябва да се използва, докато алкохолът не се изпари, в противен случай импедансът на конектора ще се промени поради смесването на алкохол.
2. Повреда, причинена от лош контакт на вътрешния проводник
В сравнение с външния проводник, вътрешният проводник с малък размер и слаба здравина е по-вероятно да причини лош контакт и да доведе до повреда на конектора.Еластичната връзка често се използва между вътрешните проводници, като еластична връзка с прорези на гнездо, еластична връзка с пружинни нокти, еластична връзка на силфон и др. Сред тях еластичната връзка на гнездо-слот има проста структура, ниска цена на обработка, удобен монтаж и най-широко приложение диапазон.
Мерки за подобрение: Можем да използваме силата на вмъкване и силата на задържане на щифта със стандартен габарит и проводника в гнездото, за да измерим дали съвпадението между гнездото и щифта е разумно.За конектори тип N, диаметър Φ 1,6760+0,005 Силата на вмъкване, когато щифтът със стандартен габарит е съчетан с жака, трябва да бъде ≤ 9N, докато щифтът със стандартен габарит Φ 1,6000-0,005 и проводникът в гнездото трябва да имат сила на задържане ≥ 0.56N.Следователно можем да приемем силата на вмъкване и силата на задържане като стандарт за проверка.Чрез регулиране на размера и толеранса на гнездото и щифта, както и процеса на стареене на проводника в гнездото, силата на вмъкване и силата на задържане между щифта и гнездото са в подходящ диапазон.
3. Повреда, причинена от повреда на диелектричната опора да поддържа добре вътрешния проводник
Като неразделна част от коаксиалния конектор, диелектричната опора играе важна роля в поддържането на вътрешния проводник и осигуряването на връзката на относителната позиция между вътрешния и външния проводник.Механичната якост, коефициентът на топлинно разширение, диелектричната константа, коефициентът на загуба, водопоглъщането и други характеристики на материала имат важно влияние върху работата на съединителя.Достатъчната механична якост е най-основното изискване за диелектричната опора.По време на използването на конектора диелектричната опора трябва да понася аксиалното налягане от вътрешния проводник.Ако механичната якост на диелектричната опора е твърде слаба, това ще причини деформация или дори повреда по време на взаимното свързване;Ако коефициентът на топлинно разширение на материала е твърде голям, когато температурата се промени значително, диелектричната опора може да се разшири или свие прекомерно, което води до разхлабване, падане на вътрешния проводник или да има различна ос от външния проводник, а също така причинява размерът на конекторния порт за промяна.Водопоглъщането, диелектричната константа и коефициентът на загуба обаче влияят върху електрическите характеристики на съединителите, като загуба на вмъкване и коефициент на отражение.
Мерки за подобрение: изберете подходящи материали за обработка на средната опора според характеристиките на комбинираните материали, като среда на използване и работен честотен диапазон на конектора.
4. Повреда, причинена от напрежението на резбата, което не се предава на външния проводник
Най-честата форма на тази повреда е падането на винтовата втулка, което се дължи главно на неразумния дизайн или обработка на структурата на винтовата втулка и лошата еластичност на фиксиращия пръстен.
4.1 Неразумно проектиране или обработка на структурата на винтовата втулка
4.1.1 Структурният дизайн или обработката на жлеба на пружинния пръстен на винтовата втулка е неразумна
(1) Жлебът на фиксиращия пръстен е твърде дълбок или твърде плитък;
(2) Неясен ъгъл на дъното на жлеба;
(3) Фаската е твърде голяма.
4.1.2 Дебелината на аксиалната или радиалната стена на жлеба на пружинния пръстен на втулката на винта е твърде тънка
4.2 Слаба еластичност на пружинния пръстен
4.2.1 Дизайнът на радиалната дебелина на пръстена е неразумен
4.2.2 Неразумно стареене укрепване на фиксиращия пръстен
4.2.3 Неправилен избор на материал за закопчаващ пръстен
4.2.4 Фаската на външния кръг на пружинния пръстен е твърде голяма.Тази форма на отказ е описана в много статии
Вземайки N-тип коаксиален конектор като пример, са анализирани няколко режима на повреда на винтово свързан RF коаксиален конектор, който е широко използван.Различните режими на свързване също ще доведат до различни режими на повреда.Само чрез задълбочен анализ на съответния механизъм на всеки режим на повреда е възможно да се намери подобрен метод за подобряване на неговата надеждност и след това да се насърчи развитието на RF коаксиални конектори.
Време на публикуване: 5 февруари 2023 г