射频同轴连接器的失效原因分析及可靠性提高方法.docx

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1、射频同轴连接器的失效原因分析及可靠性提高方法 射频同轴连接器作为无源器件的一个重要组成部分，具有良好的宽带传输特性 及多种方便的连接方式，因而被广泛应用于测试仪器、武器系统、通讯设备等 产品当中。由于射频同轴连接器的应用几乎渗透到国民经济的各个部门，其可 靠性也越来越引起人们的关心和重视。本文针对射频同轴连接器失效模式进行 了分析，并就如何提高其可靠性进行了讨论。射频同轴连接器的品种虽然很多，但无论是螺纹连接型如：N型、SMA、3. 5mm,卡口连接型如：BNC、C,还是推入连接型如：SMB、SSMB、MCX其连接 原理大体相同。下面以N型连接器为例，就其失效形式及提高可靠性的方法展 开分析。

2、图0-1是N型连接器的结构示意图。N型连接器对连接好后，连接器对的外导体接触面（电气和机械基准面）依靠 螺纹的拉力相互顶紧，从而实现较小的接触电阻（V5niQ）。插针内导体的插针 部分插入插孔内导体的孔内，并通过插孔壁的弹性保持两个内导体在插孔内导 体的口部良好的电接触（接触电阻）。此时插针内导体的台阶面与插孔内 导体端面并未顶紧，而是留有0. Imm的间隙，这个间隙对同轴连接器的电气性 能和可靠性有重要影响。N型连接器对的理想连接状态可归纳为以下几点：外 导体的良好接触、内导体的良好接触、介质支撑对内导体的良好支撑、螺纹拉 力的正确传递。以上连接状态一旦发生改变将导致连接器的失效。下面我们就

3、 从这几个要点入手，对连接器的失效原理进行分析，从而找到提高连接器可靠 性的正确途径。1、外导体的不良接触导致的失效 为保证电气和机械结构的连续性，外导体接触面之间的力一般都很大。以N型 连接器为例，当螺套的拧紧力矩Mt为标准的135N. cm时，由公式Mt二KPOX 10- 3N.m（K为拧紧力矩系数，此处取KR.12）,可以计算出外导体受到的轴向压力 P0可达712N,如果外导体的强度较差，就有可能造成外导体连接端面磨损严重 甚至变形溃缩。例如SMA连接器阳头外导体连接端面的壁厚较薄，仅0.25mm, 所用材料多为黄铜，强度较弱，连接力矩稍大，连接端面就可能被过度挤压产 生变形，损坏内导体

4、或介质支撑；且连接器外导体的表面通常都有镀层，较大 的接触力会破坏掉连接端面的镀层，导致外导体之间的接触电阻增大，连接器 电气性能下降。另外如果射频同轴连接器的使用环境比较恶劣，一段时间后， 外导体的连接端面上就会沉积一层灰尘，这层灰尘使外导体之间的接触电阻激 增，连接器的插入损耗变大，电气性能指标下降。改进措施：要避免连接端面变形或过度磨损导致外导体不良接触，一方面我们 可以选用强度更高的材料来加工外导体，如青铜或不锈钢；另一方面也可以加 大外导体连接端面的壁厚，以增加接触面积，这样在施加同样连接力矩的情况 下，外导体连接端面单位面积上的压力就会减小。如一种改进型的SMA同轴连 接器（美国S

5、OUTHWEST公司的SuperSMA）,其介质支撑的外径由普通SMA的 0 4. 1mm减小为03. 9mm,外导体连接面的壁厚相应增大为0. 35mm,机械强度提 高，从而增强了连接的可靠性。在存放和使用连接器时要保持外导体连接端面 的清洁，如上面有灰尘，可用酒精棉球擦洗干净。需要注意的是擦洗时应避免 酒精浸到介质支撑上，且要等酒精挥发完毕后才能使用连接器，否则会因为酒 精的混入，引起连接器的阻抗改变。2、内导体的不良接触导致的失效相对于外导体，尺寸较小，强度较差的内导体更容易造成接触不良而导致连接 器失效。内导体之间多采用弹性连接方式，如插孔开槽式弹性连接、弹簧爪式弹性连 接，波纹管式弹

6、性连接等。其中插孔开槽式弹性连接结构简单，加工成本低 廉，装配方便，应用范围最为广泛。因而本文也将以此为例进行分析。2. 1、内导体固定不牢为了装配需要，在很多同轴连接器（如N型，3. 5mm）中常采用图2-1所示的结 构：内导体被在介质支撑处分为两截，然后用螺纹连接起来。但是由于内导体直径较小，装配时若不在螺纹连接处涂胶加以固定，那么内导 体连接强度是很差的，尤其是一些小型射频同轴连接器，如L85nini同轴连接器 内导体的直径仅为中0.804mni,其强度可想而知。因此，当连接器在多次连 接、断开，在扭力和拉力长期作用下，内导体螺纹可能就会松动、脱落，致使 连接失效。图2-2也是同轴连接器常用的结构之一（如辿）：内导体、介质支撑以及外 导体依靠胶粘剂固定在一起。这种结构如果在装配时涂胶量不够或胶的连接强 度不够，那么在使用过程中，涂胶处因受力可能发生断裂，就会造成内导体转 动或者轴向窜动，内导体之间不能形成良好的电接触，连接失效。