一、射頻連接器發(fā)展概況

·1939年出現(xiàn)的UHF連接器是最早的RF連接器;

·二戰(zhàn)期間,隨著雷達(dá)、電臺和微波通信的發(fā)展,產(chǎn)生了N、C、BNC、TNC等中型系列;

·1958年后,隨著整機(jī)設(shè)備的小型化,出現(xiàn)了SMA、SMB、SMC等小型化產(chǎn)品;

·1964年制定了美國軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-C-39012《射頻同軸連接器總規(guī)范》

·七十年代末,毫米波連接器出現(xiàn)；

·九十年代初,HP公司推出頻率高達(dá)110GHz的1.0mm連接器,并用于其儀器設(shè)備中;

·九十年代出現(xiàn)表現(xiàn)貼裝射頻同軸連接器,并大量用于手機(jī)產(chǎn)品中。

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我國射頻同軸連接器的發(fā)展

·我國從五十年代開始由整機(jī)廠研制RF連接器;

·六十年代組建專業(yè)工廠,開始了專業(yè)化生產(chǎn);

·一九七二年國家組織集中設(shè)計,使國產(chǎn)的RF連接器自成體系,只能在國內(nèi)使用,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)水平低,且不能與國際通用產(chǎn)品對接互換；

·八十年代起開始采用國際標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)IEC169和MIL-C-39012,頒布了GB11313和GJB681,使射頻同軸連接器的生產(chǎn)和使用逐步與國際接軌；

·經(jīng)過十幾年的努力,目前通用R連接器的整體水平與國外差距不大,但精密連接器的設(shè)計與

生產(chǎn)跟國外仍有較大差距。

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二、射頻連接器的標(biāo)準(zhǔn)體系

美軍標(biāo)

美國是世界上最大的通用型RF連接器制造和消費國,其技術(shù)水平也是一流的因此美國軍用標(biāo)準(zhǔn)MLC39012被認(rèn)為是RF連接器的最高標(biāo)準(zhǔn)。

其它先進(jìn)國家的標(biāo)準(zhǔn)有德國DIN、英國BS、日本JIS和IEC標(biāo)準(zhǔn)等。這些國家或國際標(biāo)準(zhǔn)大都是參照或等同美軍標(biāo)制訂的,有些國家或公司甚至直接應(yīng)用美軍標(biāo)。

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IEC標(biāo)準(zhǔn)

IEC標(biāo)準(zhǔn)是指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn),不是強制性標(biāo)準(zhǔn),因此很少被直接引用;值得一提的是德國在某些專用新型連接器方面也有一些優(yōu)勢,例如:DIN47223、7/16(L29)系列、DIN47297、SAA系列、DIN41626、DSA系列,這些系列產(chǎn)品在通信領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛,德國的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品已得到全世界認(rèn)可,但美國尚無這些標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)。

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我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)

我國現(xiàn)行通用RF同軸連接器標(biāo)準(zhǔn)分兩部分,一部分是軍用標(biāo)準(zhǔn)(GJB681、GB680、GJB976及其詳細(xì)規(guī)范)。另一部分是民用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),按IEC169-1制定的GB11313。

·不論是國軍標(biāo)還是國標(biāo),基本上都是照搬國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)制訂的,主要指標(biāo)不折不扣搬過來,因此,可以說我們現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌,且指標(biāo)和技術(shù)水平與國際先進(jìn)水平同步。

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三、射頻連接器基本概念及技術(shù)特點

1、RF連接器的定義

通常裝接在電纜上或安裝在儀器上的一種元件,作為實現(xiàn)傳輸線電氣連接或分離的元件。它屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品。簡單地講它主要起橋梁作用。

2、連接器的分類

連接器種類繁多,根據(jù)技術(shù)特性的不同,按頻率劃分為音頻（Audio）、視頻（Vidio）、射頻（Radio）、光纖( fribre optic)四大類。頻率范圍如下:

Audio---20KHz以下

Vidio----30MHz~500MHz以下

Radio----500MHz ~300GHz

Fibre-----167THz ~375THz

其中應(yīng)用在 Radio波段的連接器稱作RF連接器。

3、RF連接器的分類

1)按端接方式分為

連接器MIL-C-39012(GJB681)

轉(zhuǎn)接器MIL-A-55339(GJB680)

微帶與帶狀線ML-C-83517(GJB976)

2)按連接方式分為:

卡口式(內(nèi)卡口、外卡口)

螺紋式(右旋螺紋、左旋螺紋)

推入式(直插式、帶止動式、自鎖式)

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3)按功能分為:

通用型(2級)

精密型(0級、1級)

專用型（耐輻照、耐高壓、防水等)

多功能型(含有濾波、調(diào)相位、混頻、衰減、檢波、限幅等)

4)按尺寸大小分為:

標(biāo)準(zhǔn)型(N、UHF、C..)

小型(BNG、TNG...)

超小型(SMA、SMB、SMC、MCX、BMA、SAA...)

微型(SSMA、SSMB、MMGX....)

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四、射頻連接器主要指標(biāo)

(一)電氣方面

1、特性阻抗 ?特性阻抗(Zo)是RF連接器十分重要的基本參數(shù),它直接影響電壓駐波比、工作頻帶、插入損耗等指標(biāo)。特性阻抗計算公式

2、工作頻帶設(shè)計 ? RF連接器的工作模式是TEM波,其下限截止頻率為零；H11模的截止頻率就是同軸線的上限工作頻率。公式為:

3、接觸電阻

RF連接器的接觸電阻是指接觸點的電阻一般在毫歐級,數(shù)值應(yīng)盡量小。它主要考核接觸件的機(jī)械性能,測量時應(yīng)去除體電阻、焊點電阻的影響。

4、絕緣電阻

主要考核介質(zhì)材料特性、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)劣及裝配過程中零件表面是否清潔。絕緣性能差會產(chǎn)生漏電流,輕則產(chǎn)生噪聲,嚴(yán)重時無法有效傳輸信號。?

5、介質(zhì)耐壓

介質(zhì)耐壓考核的對象與絕緣電阻差不多,但介質(zhì)耐壓一旦不合格,危害性很大,它可以使連接器或整機(jī)系統(tǒng)直接發(fā)熱或燒毀。所以介質(zhì)耐壓指標(biāo)不過關(guān)是RF連接器的致命缺陷。

6、射頻高電位耐壓

一般測試頻率為5~7.5MHz,而不是介質(zhì)耐壓的50Hz,在這一頻率時介質(zhì)承受電壓能力是不同的。它的主要目的是考核連接器耐受高頻電壓的能力。?

7、電暈電平

進(jìn)行這項試驗,是為了考核連接器在低氣壓條件下耐受空氣電離產(chǎn)生電暈的能力。因為電暈引起持續(xù)的放電,會導(dǎo)致連接器破壞。

8、射頻泄漏

隨著整機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展,對信號傳輸質(zhì)量要求愈來愈高,因此,射頻泄漏指標(biāo)顯得特別重要。該指標(biāo)具有雙重作用,一方面大的射頻泄漏將造成能量傳輸損失，另一方面,凡是頻泄漏性能差的產(chǎn)品,其抗干擾能力也很差。防止射頻泄漏著重應(yīng)從連接機(jī)構(gòu)、電纜裝接機(jī)構(gòu)和電纜選擇幾方面考慮。通常測試頻率為2～3GHz,要求指標(biāo)為60～90dB。?

9、射頻插入損耗

插入損耗是傳輸系統(tǒng)的一項重要指標(biāo),但實際中連接器的損耗與電纜相比是非常小的，可以忽略不計。例如2GHz時,SMA連接器的插損耗僅為0.03dB,而SYV-50-3的插入損耗則達(dá)0.8dB/m。

10、電壓駐波比(VSWR)

VSWR定義為傳輸線上電壓(電流)最大幅值最小幅值之比,是RF連接器最重要的電氣指標(biāo),是衡量RF連接器性能優(yōu)劣的主要依據(jù)。

對于電纜連接器來說,設(shè)計師應(yīng)從連接器、電纜及裝接方法三方面系統(tǒng)地考慮VSWR,無論哪一方面有缺陷,電纜組件的VSWR都不可能很好,也就是提醒設(shè)計和使用人員不應(yīng)局限在連接器內(nèi)研究電纜連接器的VSWR。

1、嚙合力與分離力

主要考核陽連接器插拔手感,螺紋式連接器用嚙合力矩檢驗(如SMA:0.23Nm);卡口式用力矩和力檢驗；推入式用力檢驗,(如SMB最大嚙合力62.3N,最小分離力8.9N)。

2、連接機(jī)構(gòu)的耐力矩

這項指標(biāo)僅適用于螺紋式連接器,主要目的是檢驗連接機(jī)構(gòu)的強度,對于小型螺紋連接器要達(dá)到指標(biāo)比較困難,需從連接機(jī)構(gòu)的材料、加工工藝及裝過程嚴(yán)格控制。

3、插合特性

插合特性主要是通過機(jī)械方法檢查彈性插孔的彈性,其性能優(yōu)劣與接觸電阻和連接器耐久性有直接聯(lián)系。

4、中心接觸件固定性

無論哪種連接器,其中心接觸件都要同電纜芯線、微帶或其它導(dǎo)體連接。連接器使用時中心接觸件將受到軸向推拉力和力矩的作用,如果中心接觸件固定不好,將導(dǎo)致尾部連接點

受力過大而松脫或斷裂。

5、電纜保持力

驗證連接器的電纜裝接是否有效可靠。

6、連接機(jī)構(gòu)保持力

當(dāng)連接器承受規(guī)定的軸向力時,連接機(jī)構(gòu)不應(yīng)松脫。

(三)環(huán)境方面

1、密封性

防水密封:低壓時防止水或潮氣進(jìn)入。

氣密封：有特定漏率指標(biāo)，連接器需采用玻璃或陶瓷燒結(jié),產(chǎn)品的電性能指標(biāo)比常規(guī)

產(chǎn)品低。

2、振動

防止連接器在振動環(huán)境條件下,出現(xiàn)瞬斷或外觀機(jī)械損傷。

3、沖擊

檢驗連接器抗沖擊能力,防止連接器在運輸、現(xiàn)場工作或不經(jīng)心處置而造成損環(huán)。

4、溫度沖擊

通過這項試驗,確定連接器在高溫到低溫過程中耐沖擊的能力。溫度沖擊可能造成灌封部位出現(xiàn)脫落、開裂、絕緣性能下降、不良外殼裂開等。

5、耐濕(防潮)

進(jìn)行耐濕試驗的目的是為了評價連接器及其材料承受高溫、高熱條件引起的老化效應(yīng)。耐濕性差的連接器的主要表現(xiàn)是介質(zhì)耐壓、絕緣電阻下降,表面老化甚至開裂。

6、鹽霧(腐蝕)

這項試驗主要模擬沿海工作環(huán)境條件下,連接器抗銹蝕能力,實際主要是檢驗鍍層質(zhì)量。

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(四)材料方面

1、彈性材料

按GJB要求,除非另有規(guī)定,中心接觸件的彈性零件應(yīng)采用鈹青銅制成。

2、絕緣材料

一般產(chǎn)品選用聚四氟乙烯(TFE),精密型連接器采用交鏈聚苯乙烯,氣密封連接器除外。

3、殼體材料

按美軍標(biāo)規(guī)定RＦ連接器殼體可用黃銅、磷、銅、鋁、無磁易切不銹鋼和鈹青銅五種材料。這里要特別注意在軍標(biāo)中規(guī)定連接器殼體材料的導(dǎo)磁率要小于2．0,這就是我們不能采用一般鋼材作過連接器殼體的原因。

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(五)化學(xué)方面

１、不相容金屬

彼此之間可能產(chǎn)生電動勢耦合的不相容金屬不應(yīng)相互接觸裝配和使用,以防產(chǎn)生千擾信

號及電化學(xué)腐蝕。

2、電鍍

要控制鍍層的厚度、致密性和與金屬底層的結(jié)合力。

所有鍍金件不得采用鍍銀底層,因為銀在特定條件下會產(chǎn)生化學(xué)遷移。

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五、常用射頻連接器介紹

1、標(biāo)準(zhǔn)型(N、C系列)

(1)N系列

是為滿足二戰(zhàn)急需研制的最早的微波系列。主要歸功于Paul、Neil,因此叫“N＂系列。它采用螺紋對接互換,工作頻率0~11GHz,可配接3~12mm軟、半柔和半剛性電纜。

(2)C系列

是Conｃel?研制成功的,它采用內(nèi)卡口方式連接,內(nèi)部公稱尺寸,工作頻率等與N系列相

同,但沒有N系列通用。

2、小型(BNC、TNC系列)

(1)BNC系列

是Neill和 Concel共同研制的 Bayonet(外卡口)連接器,因而簡稱“BNC”。其工作頻

率0～4GHz,最大特點是連接方便,一般通過連接卡套旋轉(zhuǎn)不到一圈即可連接好。適用于頻繁

連接與分離的場合,是最通用而又便宜的產(chǎn)品。尤其在儀器儀表、網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)信鼠領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

(2)TNC系列

是BNC的螺紋式變形,又稱螺紋式BNC,其工作頻率達(dá)11GHz,抗振性好,軍用較多。

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3、超小型(SMA、SMB、SMC、MCX、BMA、SAA)

(1)SMA系列( Subminiature A)

SMA是1958年由美國?Bend ix公司的?James　Cheal發(fā)明的,工作頻率0~18GHz

(2)SMB系列

SMB是一種帶止動件的推入式連接器,體積小、插拔方便、抗振性好、占用空間小,廣

泛應(yīng)用于工作頻率在0～4GHz的通信設(shè)備、儀器儀表和導(dǎo)航系統(tǒng)。

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(3)SMC系列

是SMB的螺紋式變形,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸與SMB相同,工作頻率0~11GHz,通常用于雷達(dá)、

導(dǎo)航等軍用設(shè)備。

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(4)MCX系列(IEC1169-36)

其基本功能與SMB類同,但體積比SMB小1/3,有替代SMB的趨勢。

(5)BMA系列(IEC1169-33)

又稱盲插連接器,其固定插座在軸向和徑向均有一定的浮動量,可實現(xiàn)積木式、模塊化整

機(jī)系統(tǒng),快速盲插更換,主要用于軍用產(chǎn)品和A通信設(shè)備。

工作頻率0~22GHz。內(nèi)部公稱尺寸及配用電纜與SMA相同。

(6)SAA系列(DIN47297)

是一種推入自鎖式連接器,有50Ω 和75Ω兩種。國內(nèi)目前在程控交換機(jī)、光端機(jī)等通信系統(tǒng)大量應(yīng)用。

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4、微型(SSMA、SSMB、MMCX系列)

(1)SSMA系列

結(jié)構(gòu)特點與SMA相似,但體積更小,工作頻率可達(dá)40GHz,是目前通用的標(biāo)準(zhǔn)毫米波連接器。

(2)SSMB系列

結(jié)構(gòu)特點與SMB相似,體積更小巧,在軍用電臺中普遍采用。

(3)MMCX系列

是國外近年來才出現(xiàn)的一種新型推入式連接器,也是目前應(yīng)用中最小的一種連接器。

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5、表面貼裝型(SMT)

表面貼裝型RF連接器國內(nèi)剛開始應(yīng)用,目前還無正式國際標(biāo)準(zhǔn)。

6、75Ω 系列同軸連接器

主要有BNC、L9、SAA、SMB、SMC、F型等系列,用于民用通信系統(tǒng)及儀器儀表行業(yè)。

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六、連接器的選擇與使用

選擇適當(dāng)?shù)腞Ｆ連接器建議從以下幾個方面綜合考慮,逐一淘汰,最后優(yōu)選出所需的產(chǎn)品。

1、按使用要求選出特性阻抗,工作頻率符合要求的RF連接器。

2、按傳輸功率大小、插入損耗、屏蔽要求選擇適當(dāng)?shù)腞F連接器和適配的電纜。

3、結(jié)合使用空間大小,插拔頻繁程度及使用環(huán)境確定RF連接器的連接方式。

4、根據(jù)使用空間確定固定方式(法蘭、螺母、焊接)。

5、確定電纜端接方。

6、根據(jù)使用要求確定連接器外形尺寸。

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使用者必須熟悉所選定產(chǎn)品的性能,嚴(yán)格按額定條件使用,任何超負(fù)荷的使用都有可能

導(dǎo)致RF連接器失效。對于電纜連接器來說,應(yīng)特別注意電纜的裝接,應(yīng)按供應(yīng)商提供的組裝說明進(jìn)行裝接,如果裝接不當(dāng),即便電纜與連接器性能很好,組件性能也有可能很差。