射频同轴连接器、射频电缆组件工程方案设计资料...doc

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1、|Drd同轴传输线、同轴连接器、射频电缆组件 工程设计参考资料中国电子科技集团公司第四十研究所 马乃祉D：外导体内径d：内导体外径 r：介质相对介电常数 r：介质相对导磁系数图 1表 1 常用介质材料的电性能参数（25、标准大气压）介质材料 常用标记 介电强度(伏 /密耳) 相对介电常数 r(10 3Hz) 正切损耗角tg(100MHZ)空气 air 80 1 0聚乙烯 PE 480 2.3 510-3交联聚乙烯 IMP 700 2.3 510-3聚四氟乙烯 TFE 480 2.05 110-4氟化乙烯丙烯 FEP 500 2.05 210-4聚酰亚胺(改性) PI 560 3.42 210-

2、3聚丙烯(共聚) 500660 2.252.30 510-4聚苯乙烯 POLY 500 2.55 510-4苯乙烯聚苯撑氧 MPPO 500 2.7 310-3聚苯撑硫/聚苯撑氧 PPS/PPO 600 3.3 310-3改性聚苯醚 500 2.64 310-31、特性阻抗，Z 0（殴姆） dDdrrln6lg380精确计算： Zrl95841.02、单位长度电容 C、电感 L（pF/英呎）dDrrln95.16lg34.7|（H/英呎） 1 英呎=0.3048 米dDdLln06.lg14.03、理论截止频率 f c（GH Z）)(85.90)(200 ddCrrcC c：截止波长C0：真空

3、中的光速，精确值为 2997924581.2（米/ 秒）精确计算： )(765.194)(04.2dDdCf rrC表 2 同轴传输线截止频率与相近连接器对照表(50)截止频率（ GHZ）公称尺寸同轴传输线外导体内径（Dmm） r=1 r=1.5 r=2 r=2.05相近的通用连接器连接器使用上限频率 (GHZ)16 8.48 7.30 6.58 6.52 7/16 612 11.31 9.74 8.78 8.69 UHF 411 12.34 10.75 9.57 9.49 HN 610 13.57 11.68 10.53 10.44 SC 118 16.97 14.612 13.16 13.

4、04 BNC 47 19.39 16.69 15.04 14.9 NAPC-7 186.5 20.89 18.20 16.20 16.06 TNC 116 22.62 19.48 17.55 17.40 ATNC 185 27.15 23.37 21.06 20.884 33.94 29.22 26.32 26.10 SMABMA 26.53.5 38.78 33.39 30.08 29.82 APC-3.5 333 45.25 38.96 35.1 34.79 SSMA 352.92 46.49 40.03 36.06 35.75 2.9、SMK（ K） 402.4 56.56 48.70

5、43.88 43.49 2.4 502 67.88 58.44 52.65 52.161.85 73.38 63.18 56.92 56.42 1.85（V ） 651 135.76 116.89 105.31 104.38 1.0（M） 110D/d 2.301 2.775 3.2495 3.29|4、传播速率 V P 10%rP5、延时 T ns（ns/英吋）rns067.16、驻波参数反射系数 Reflection Coefficient （）反射损耗 Return Loss (dB) 1lg20Los电压驻波比 VSWR（ROS ） VSWR表 3 VSWR、Loss 换算表VSWR

6、Loss（dB ） VSWR Loss（dB）17.3910 0.8913 1 1.0850 0.0282 318.7242 0.7943 2 1.0515 0.0251 325.8480 0.7079 3 1.0458 0.0224 334.4194 0.6310 4 1.0407 0.0200 343.5698 0.5623 5 1.0362 0.0178 353.0095 0.5012 6 1.0322 0.0158 362.6146 0.4467 7 1.0287 0.0141 372.3229 0.3981 8 1.0255 0.0126 382.0999 0.3548 9 1.02

7、27 0.0112 391.9250 0.3162 10 1.0202 0.0100 401.7849 0.2818 11 1.0180 0.0089 411.6709 0.2512 12 1.0160 0.0079 421.5769 0.2239 13 1.0143 0.0071 431.4985 0.1995 14 1.0127 0.0063 441.4326 0.1778 15 1.0113 0.0056 451.3767 0.1585 16 1.0101 0.0050 461.3290 0.1413 17 1.0090 0.0045 471.2880 0.1259 18 1.0080

8、0.0040 481.2528 0.1122 19 1.0071 0.0035 491.2222 0.1000 20 1.0063 0.0032 501.1957 0.0891 21 1.0057 0.0028 511.1726 0.0794 22 1.0050 0.0025 521.1524 0.0708 23 1.0045 0.0022 53|1.1347 0.0631 24 1.0040 0.0020 541.1192 0.0562 25 1.0036 0.0018 551.1055 0.0501 26 1.0032 0.0016 561.0935 0.0447 27 1.0028 0.

9、0014 571.0829 0.0398 28 1.0025 0.0013 581.0736 0.0355 29 1.0022 0.0011 591.0653 0.0316 30 1.0020 0.0010 607、电流的趋肤深度 （m）rrf029.电阻率： （cm） -1电导率： （cm）1波 长： （cm）表 4 部分金属的电导率金属 电导率 渗透深度(100MH Z)银 6.27105 63铜 5.8105 66金 4.1105 72铝 3.47105 85黄铜 1.510 5 13黄铜或铍铜 1.310 5 148、同轴线的衰减 = 1+ 2 （dB/cm） 1（电阻损耗）= （dB

10、/cm）fdDZ)1(74.02 1、 2 分别为外、内导体的电阻率（cm） -1f：频率（MH Z） 2（介质损耗）= （dB/cm）31091.0ftgtgrr 9、驻波系数对衰减的影响传输线端的负载的驻波系数本身增加了传输线的衰减|Le212 2：传输线输入端的反射系数 1：负载的反射系数 L：传输线长度为 L 时的衰减10、传输线内外导体间的电场 E a（V/cm）同轴传输线内外导体间，内导体外表面的电场为最大（V/cm）dDUmaln2Um：内外导体间的峰值电压11、传输线的最大工作电压 U（单位：伏特，50H Z有效值）EdDraln2E 的值由绝缘材料的特性确定，单位（伏特/cm

11、）表 5绝缘材料 E（V/cm）空气 30000空气+聚四氟乙烯 5000空气+聚乙烯 5000单层聚四氟乙烯 40000单层聚乙烯 5000012、同轴传输线的最大电晕强度 P c2)(0102PROSZUpC式中：U：最大工作电压 （V，50H Z有效值）P1：同轴线内空气压力P0：正常大气压P1/P0：只有一部分介质是由干燥空气时才考虑，否则为 1|iD-1dn13、同轴传输线允许传输的平均功率 P m （瓦）kDpm06.13式中： 0：外导体的热扩散系数 （W/cm 2）D：外导体（壳体）的外径 （cm）：总衰减，最大可考虑乘 1.08 系数 （dB/cm）k：反射的系数 （频率大于

12、 500MHZ 时）ROSk21 0 的值： 表 6D（mm） 0（W/cm 2）10 0.1720 0.1740 0.1280 0.1114、传输功率 P （ r 设为 1）dDVZIVmrmmln12021同轴线的电压驻波比（VSWR）为 S 时，传输最大平均功率 PmaxPS1max15、介质支撑设计公式 （1）等效介电常数( e)的计算公式当有 2 种或 2 种以上的介质构成的支撑件，则其等效介电常数的计算方法如下： a. 同轴分布的非单一介质 niieDd11l图 2|21rBDdh012b. 基本对称分布的二种介质 总Ve21)( 1、 2：二种介质的介电常数V2：对应 2 介质的

13、体积之和V 总 ：二种介质的总体积之和 图 3若 2 为空气（即去除部分固体介质材料）则 总孔Ve)1(1（2）介质支撑件的设计公式（见图 4）当在均匀介质的同轴线中，有限长度的非相同介质的支撑件会引起TEM 波的激励（高次模），影响同轴传输线的截止频率和传输性能，但在射频同轴连接器设计中，基本上不可避免地存在有限长度非相同介质支撑件（除半硬电缆直通型自由端连接器）。因此，设计、制造出优良的介质支撑件是保障连接器高性能的基础。支撑件的厚度（B）a、BD 1-d B2D D 1是支撑件的外径b、B 引起高次模的关系式为g：工作波长； f：工作频率221tanffcrrcg支撑件外径、内孔径计算（

14、D 1、d 1）D1=2h+D )(125.0. 60edhrZ注：h 为支撑件外镶槽的深度 图 4|D21dh0是设内导体不变，则支撑件外镶槽的深度 161)(0rZeDd支撑件端面补偿的计算（、d 2、D 2）（共面补偿）d2=11.2d 选取D2=0.851D 选取计算 ：a、 计算 A-A 截面等效介电常数 eb、 计算等位参考面直径 Dc、 计算外导体直径变化引起的不连续电容 Cd1 内导体直径变化引起的不连续电容 Cd2 不连续电容 kCedd 21 k 为修正系数，k=0.91d、 11lndDerd注：具体计算应注意量纲的统一 的计算值是一个参考值、应进行实测修正，也可直接用实

15、验方法确定。制造公差应尽可能小，但可在保证 D1、d 1和 B 的尺寸精度下，控制重量一致的方法。16、同轴变截面补偿设计（1）台阶式变截面（错位补偿） 介质相同 r =1 时 321D21lnkZ0=50 k=3.09Z0=60 k=2.90|dcbaD212d2D1r2Z0=75 k=3.04 时 521D81（2）锥形变截面 2ln601tgtZ介质相同 r =1 1() 2() a b c d1 15 6.6 4.30d1 1.86 D1 4.30 d2 1.86 D22 20 6.8 3.22 d1 1.37 D1 3.22 d2 1.37 D23 25 11 2.58 d1 1.0

16、7 D1 2.58 d2 1.07 D24 30 13.3 2.12 d1 0.865 D1 2.12 d2 0.865 D2 2 采用小于 1216 2 大于 16后，应采取 锥顶的错位，（虚线中的 ）。大直径比的过渡时采用锥形过渡。优于台阶式过渡。（3）其它轴向过渡补偿Z0=50 Z0=50 82D rD82|D45rD（4）直角弯式过渡补偿( 值仅供参考、应通过实验或 CAD 进行优化)Z0=50 r =1 D5.Z0=50 r =1 D2.Z0=50 rD6.17、同轴传输线的电长度 984360984360LfVfLp式中：f：工作频率 （MH Z）L：传输线长度 （英呎）18、相位温度系数 PTC（PPM/）TPMTC/601