Como uma parte importante dos componentes passivos, os conectores coaxiais RF têm boas características de transmissão de banda larga e uma variedade de métodos de conexão convenientes, por isso são amplamente utilizados em instrumentos de teste, sistemas de armas, equipamentos de comunicação e outros produtos.Como a aplicação de conectores coaxiais RF penetrou em quase todos os setores da economia nacional, sua confiabilidade também atraiu cada vez mais atenção.Os modos de falha dos conectores coaxiais RF são analisados.
Depois que o par de conectores tipo N é conectado, a superfície de contato (plano de referência elétrica e mecânica) do condutor externo do par de conectores é apertada entre si pela tensão da rosca, de modo a obter uma pequena resistência de contato (< 5mΩ).A parte do pino do condutor no pino é inserida no orifício do condutor no soquete, e um bom contato elétrico (resistência de contato <3m Ω) é mantido entre os dois condutores internos na boca do condutor no soquete através do elasticidade da parede do soquete.Neste momento, a superfície do degrau do condutor no pino e a face final do condutor no soquete não estão firmemente pressionadas, mas há uma folga de <0,1 mm, o que tem um impacto importante no desempenho elétrico e na confiabilidade do o conector coaxial.O estado de conexão ideal do par de conectores tipo N pode ser resumido da seguinte forma: bom contato do condutor externo, bom contato do condutor interno, bom suporte do suporte dielétrico ao condutor interno e transmissão correta da tensão do fio.Assim que o status da conexão acima for alterado, o conector falhará.Vamos começar com esses pontos e analisar o princípio de falha do conector para encontrar a maneira correta de melhorar a confiabilidade do conector.
1. Falha causada por mau contato do condutor externo
Para garantir a continuidade das estruturas elétricas e mecânicas, as forças entre as superfícies de contato dos condutores externos são geralmente grandes.Tomemos como exemplo o conector tipo N, quando o torque de aperto Mt da luva do parafuso é padrão 135N.cm, a fórmula Mt=KP0 × 10-3N.m (K é o coeficiente de torque de aperto e K = 0,12 aqui), a pressão axial P0 do condutor externo pode ser calculada como 712N.Se a resistência do condutor externo for fraca, poderá causar sério desgaste da face final de conexão do condutor externo, até mesmo deformação e colapso.Por exemplo, a espessura da parede da face final de conexão do condutor externo da extremidade macho do conector SMA é relativamente fina, apenas 0,25 mm, e o material usado é principalmente latão, com resistência fraca, e o torque de conexão é ligeiramente grande , portanto a face final de conexão pode ser deformada devido à extrusão excessiva, o que pode danificar o condutor interno ou o suporte dielétrico;Além disso, a superfície do condutor externo do conector é geralmente revestida, e o revestimento da face final de conexão será danificado pela grande força de contato, resultando em um aumento na resistência de contato entre os condutores externos e um declínio na resistência elétrica. desempenho do conector.Além disso, se o conector coaxial RF for usado em um ambiente hostil, após um período de tempo, uma camada de poeira será depositada na face final de conexão do condutor externo.Essa camada de poeira faz com que a resistência de contato entre os condutores externos aumente acentuadamente, a perda de inserção do conector aumente e o índice de desempenho elétrico diminua.
Medidas de melhoria: para evitar mau contato do condutor externo causado por deformação ou desgaste excessivo da face final de conexão, por um lado, podemos selecionar materiais com maior resistência para processar o condutor externo, como bronze ou aço inoxidável;Por outro lado, a espessura da parede da face final de conexão do condutor externo também pode ser aumentada para aumentar a área de contato, de modo que a pressão na área unitária da face final de conexão do condutor externo seja reduzida quando o mesmo o torque de conexão é aplicado.Por exemplo, um conector coaxial SMA aprimorado (SuperSMA da SOUTHWEST Company nos Estados Unidos), o diâmetro externo de seu suporte médio é Φ 4,1 mm reduzido para Φ 3,9 mm, a espessura da parede da superfície de conexão do condutor externo é correspondentemente aumentada para 0,35 mm, e a resistência mecânica é melhorada, aumentando assim a confiabilidade da conexão.Ao armazenar e usar o conector, mantenha limpa a face da extremidade de conexão do condutor externo.Se houver poeira, limpe-o com algodão embebido em álcool.Deve-se observar que o suporte da mídia não deve ser embebido em álcool durante a lavagem, e o conector não deve ser usado até que o álcool esteja volatilizado, caso contrário a impedância do conector mudará devido à mistura do álcool.
2. Falha causada por mau contato do condutor interno
Comparado com o condutor externo, o condutor interno com tamanho pequeno e baixa resistência tem maior probabilidade de causar mau contato e levar à falha do conector.A conexão elástica é frequentemente usada entre condutores internos, como conexão elástica com fenda de soquete, conexão elástica de garra de mola, conexão elástica de fole, etc. Entre eles, a conexão elástica soquete-ranhura tem estrutura simples, baixo custo de processamento, montagem conveniente e a mais ampla aplicação faixa.
Medidas de melhoria: Podemos usar a força de inserção e a força de retenção do pino de bitola padrão e do condutor no soquete para medir se a correspondência entre o soquete e o pino é razoável.Para conectores tipo N, diâmetro Φ 1,6760+0,005 A força de inserção quando o pino de bitola padrão é combinado com o conector deve ser ≤ 9N, enquanto o diâmetro Φ 1,6000-0,005 do pino de bitola padrão e condutor no soquete deve ter uma força de retenção ≥ 0,56N.Portanto, podemos considerar a força de inserção e a força de retenção como padrão de inspeção.Ao ajustar o tamanho e a tolerância do soquete e do pino, bem como o processo de tratamento de envelhecimento do condutor no soquete, a força de inserção e a força de retenção entre o pino e o soquete ficam na faixa adequada.
3. Falha causada por falha do suporte dielétrico em suportar bem o condutor interno
Como parte integrante do conector coaxial, o suporte dielétrico desempenha um papel importante no suporte do condutor interno e na garantia da relação de posição relativa entre os condutores interno e externo.A resistência mecânica, coeficiente de expansão térmica, constante dielétrica, fator de perda, absorção de água e outras características do material têm um impacto importante no desempenho do conector.Resistência mecânica suficiente é o requisito mais básico para o suporte dielétrico.Durante a utilização do conector, o suporte dielétrico deve suportar a pressão axial do condutor interno.Se a resistência mecânica do suporte dielétrico for muito baixa, poderá causar deformações ou até mesmo danos durante a interligação;Se o coeficiente de expansão térmica do material for muito grande, quando a temperatura muda muito, o suporte dielétrico pode expandir ou encolher excessivamente, fazendo com que o condutor interno se solte, caia ou tenha um eixo diferente do condutor externo, e também causando o tamanho da porta do conector a ser alterado.No entanto, a absorção de água, a constante dielétrica e o fator de perda afetam o desempenho elétrico dos conectores, como perda de inserção e coeficiente de reflexão.
Medidas de melhoria: selecione materiais apropriados para processar o suporte médio de acordo com as características dos materiais combinados, como o ambiente de uso e a faixa de frequência de trabalho do conector.
4. Falha causada pela tensão da linha não transmitida ao condutor externo
A forma mais comum dessa falha é a queda da bucha do parafuso, que é causada principalmente pelo projeto ou processamento irracional da estrutura da bucha do parafuso e pela baixa elasticidade do anel elástico.
4.1 Projeto ou processamento irracional da estrutura da luva do parafuso
4.1.1 O projeto da estrutura ou processamento da ranhura do anel elástico da luva do parafuso não é razoável
(1) A ranhura do anel elástico é muito profunda ou muito rasa;
(2) Ângulo pouco claro na parte inferior da ranhura;
(3) O chanfro é muito grande.
4.1.2 A espessura da parede axial ou radial da ranhura do anel elástico da luva do parafuso é muito fina
4.2 Fraca elasticidade do anel elástico
4.2.1 O projeto da espessura radial do anel elástico não é razoável
4.2.2 Reforço por envelhecimento excessivo do anel elástico
4.2.3 Seleção inadequada de material do anel elástico
4.2.4 O chanfro do círculo externo do anel elástico é muito grande.Esta forma de falha foi descrita em muitos artigos
Tomando o conector coaxial tipo N como exemplo, são analisados vários modos de falha do conector coaxial RF conectado por parafuso, que é amplamente utilizado.Diferentes modos de conexão também levarão a diferentes modos de falha.Somente por meio de uma análise aprofundada do mecanismo correspondente de cada modo de falha, é possível encontrar um método aprimorado para melhorar sua confiabilidade e, então, promover o desenvolvimento de conectores coaxiais de RF.
Horário da postagem: 05 de fevereiro de 2023