射频同轴连接器知识培训[1]

镇江通达电子有限公司射频同轴连接器知识培训资料镇江通达电子有限公司地址：江苏镇江黄墟经济开发区电话：0511-8351150583516699传真：[phone]网址：：第1页共14页镇江通达电子有限公司射频同轴连接器知识培训资料（第一部分）1培训内容与目的：本培训资料重点阐述了射频同轴连接器（RF连接器）基本概念、产品结构、功能、用途及选择、产品优劣的辨别、射频电缆的选用等方面的知识，供给RF连接器的采购人员、技术人员及广大的客户参考。2RF连接器发展概况：RF连接器与其他电子元件相比发展史较短。1930年国际上出现了车载用的UHF连接器是最早的RF连接器。第二次世界大战期间，由于战争的需要，随着武器、雷达及微波通信的发展产生了N、C、BNC、TNC型等中小型系列。1958年后陆续出现了SMA、SMB、SMC、MCX、SSMA、SSMB等小型、微型产品。1964年制定了美国军用标准MIL-C-39012《射频同轴连接器总规范》。同年至1965年我国开始对RF连接器选型。1966年由四机部组织集中设计、确定和选用适应我国国情的产品和标准。从此，RF连接器开始向标准化、系列化、通用化方向发展。在这70多年的时间里。经过各国专家的共同努力，使RF连接器形成了独立完整的专业体系，成为电连接器家族中的重要组成部分，是同轴传输系统不可缺少的关键元件。美、英、法等国家的RF连接器研制技术处于领先地位，其设计、生产、测试、使用技术成龙配套。趋于完善不仅形成完整的标准体系，而且在原材料、辅助材料、检测系统、装配工具等方面已标准化，并进行专业化规模生产。新产品不断出现，如QMA、MMBX、等。部分产品申报了专利，产品的工作频率从3GHz发展到40GHz，有些产品已达到110GHz。我国从60年代开始由整机厂研制生产RF连接器，70年代开始由专业厂生产，按照自力更生方针，以集中设计的产品为主，80年代起采用了国际标准，研制生产国际通用系列产品，主要以国营和集体企业为主，后来陆续出现一些民营、合资、外资企业。到目前国内RF连接器生产厂家已有几百家，但规模都不大。有一些骨干厂家的生产手段、生产能力和水平已与国外不相上下。3RF连接器的结构及特点：3.1结构镇江通达电子有限公司射频同轴连接器知识培训资料镇江通达电子有限公司地址：江苏镇江黄墟经济开发区电话：0511-8351150583516699传真：[phone]网址：：第2页共14页RF连接器按接口形式分为三大类：一是螺纹式连接：如7/16型、N型、TNC型、SMA型等。由于采用螺纹连接，使插头与插座配合更加稳定、可靠。防振抗撞能力强。二是卡口式连接：如BNC型、C型、Q6型等。由于采用卡口连接，使用方便，连接不易松动、分离又很迅速，很多医疗设备、电子仪器使用。三是插入式连接：如SMB、SMZ、MCX等。其特点是有些采用了锁紧机构，大部分都是体积小、重量轻、结构紧凑。适用于系统对体积、重量有要求的仪器设备，特别适用抽屉式、排列式、积木式安装。3.2与电缆连接处结构通常RF连接器有两种使用形式：一是直接安装在仪器面板或印刷电路板上，另一种是连接射频同轴电缆作为电信号传输用。连接电缆处的结构也分为以下几种：a.内导体采用压接、外导体采用压接b.内导体采用焊接、外导体采用压接c.内导体采用压接、外导体采用焊接d.内导体采用焊接、外导体采用螺纹压紧e.内导体采用焊接、外导体采用螺纹压紧f.内导体采用压接、外导体采用螺纹压紧，等等总之RF连接器与电缆连接处的要求是连接可靠、反射要小，必须进行一定的补偿来保证性能。4RF连接器主要技术特性：RF连接器技术特性分为两大类：一是电器参数，二是机械环境参数。4.1电气参数：4.1.1.特性阻抗它是根据传输线理论，设定平行线路的导体是均匀的，而且长度无限长，其参数：R电阻（Ω/m）；L电感（H/m）；G电导（Ω-1/m）为常数值，则线路上的任意点电压和电流的比值Zο为定值，（我国根据多种因素，如：衰减、功率、耐压等，统一确定为50Ω和75Ω），该值称为特性阻抗或特定阻抗。特性阻抗的计算：近似公式：060lnDZdre=镇江通达电子有限公司射频同轴连接器知识培训资料镇江通达电子有限公司地址：江苏镇江黄墟经济开发区电话：0511-8351150583516699传真：[phone]网址：：第3页共14页精确公式：059.958600.0006lnDZdre±=式中Z0——理想同轴线的特性阻抗（Ω）εr——介质相对介电常数D——连接器外导体内径d——连接器内导体外径常用介质的介电常数：空气εr=1.000649聚四氟乙烯（PTFE）εr=2.02~2.05(常取2.02)聚乙烯（PE）εr=2.24聚苯乙烯（PS）εr=2.54超高频玻璃（7070#）εr=4~4.304.1.2.频率是指在单位时间内、线路信号振荡的次数，单位是Hz。通常用F或f表示。RF是RadioFrequency的缩写，即射频。它是一种能远距离传输的高频电磁波。RF技术已在无线通信领域中已广泛应用。RF连接器的频率分为工作频率和截止频率。截止频率是指连接器使用到这个频率会引起高次模型的出现，使能量急剧下降，电压驻波比显著劣化，所以连接器规定了它的工作频段。无线电频段划分波段名称频率名称波长范围频率范围毫米波极高频（EHF）10-1毫米30-3000KMHz厘米波超高频（SHF）10-1厘米3-30KMHz微波分米波特高频(UHF)10-1分米300-3000MHz米波（超短波）短波中波长波超长波极长波甚高频（VHF）高频（HF）中频（MF）低频(LF)甚低频（VLF）极低频（ELF）10-1米100-10米1000-100米10-1公里100-10公里长于100公里30-300MHz3-30MHz300-3000KHz30-300KHz3-30KHz＞3KHz镇江通达电子有限公司射频同轴连接器知识培训资料镇江通达电子有限公司地址：江苏镇江黄墟经济开发区电话：0511-8351150583516699传真：[phone]网址：：第4页共14页波长与频率关系：λ=Co/f式中λ——波长（cm/S）f——频率（MHz）Co——真空中光速（Co=299792458±1.2m/s≈3×105Km/s）例：f=1550MHz，问λ=？代入上式：λ=Co/f=3×105/1550=193.5mm=19.35cm4.1.3、电压驻波比V.S.W.RRF连接器在设计时规定了一定的电长度，在有限长度的线路中，特性阻抗Z0和负载阻抗ZR不相等时，从负载端有一部分电压和电流，被反射而回到电源侧的波，称为反射波；从电源到负载的电压和电流称为入射波。入射波和反射波的合成波，被称为驻波。驻波的电压最大值和最小值之比，称为电压驻波比。（亦可成为驻波系数）。在负载端，对于入射电压中可被反射的程度，我们成为反射系数。反射系数等于反射电压与入射电压之比：ϒ=VR/VI式中ϒ——反射系数VR——发射电压VI——入射电压电压驻波比电压驻波比与反射系数的关系：电压驻波比：1+||S=1-||ϒϒ反射系数：1-S=1+Sϒ例如：某电路中电压的反射系数为0.1求电压驻波比S=?1+|0.1|S=1-|0.1|=1.1/0.9=1.22当然电压驻波比是RF连接器的关键电气指标，越低越理想，但盲目地追求低驻波，会大大提高生产成本。镇江通达电子有限公司射频同轴连接器知识培训资料镇江通达电子有限公司地址：江苏镇江黄墟经济开发区电话：0511-8351150583516699传真：[phone]网址：：第5页共14页4.1.4、插入损耗IL是指由于RF连接器的引入导致线路上功率的损耗。定义为输出功率与输入功率之比。使连接器插损增大的因素很多，主要有：特性阻抗的不匹配、装配精度误差、配合端面间隙、轴线倾斜、横向偏移、偏心、加工精度及电镀等所造成。插入损耗可通过下列经验公式计算：0.07f•（GHz）………………dB(min)0.10f•(GHz)………………dB(max)例如：SMA型某产品，使用频率f=6GHz时，IL=?0.076×=0.17dB0.106×=0.25dB该产品在6GHz，插损在0.17~0.25dB之间。但应该通过批量检测，得到理想数据。如果是电缆组件应该加上或减去电缆线长的损耗。4.1.5、接触电阻RF连接器的接触电阻分为内导体之间和外导体之间的接触电阻。不管是内导体还是外导体，尽管镀层十分光滑，在显微镜下观察，它的接触表面都有微小的凸起部分。当一对接触件接触时，并不是整个接触面的接触，而是散布在接触面上的一些点的接触。因此，实际接触面必然小于理论接触面。两者往往差距很大，实际接触面可分为：一是真正金属与金属的接触，即那些金属凸起部分；二是通过接触界面的插合，摩擦了污染氧化膜面接触的部分。所以真正的接触电阻由下列部分组成：1集中电阻——电流通过实际接触面时，由于电流线收缩（或称集中），显示出来的电阻。2膜层电阻——接触表面膜层及其它污染物所构成的电阻叫膜层电阻，也称为界面电阻。3导体电阻——实际测量RF连接器接触电阻时，都是在接点的引出端进行，故实际测得的接触电阻，包括导体本身的电阻，因此实际测量的总接触电阻为：R=Rc+Rf+Rd(mΩ)式中：Rc——集中电阻Rf——膜层电阻Rd——导体电阻镇江通达电子有限公司射频同轴连接器知识培训资料镇江通达电子有限公司地址：江苏镇江黄墟经济开发区电话：0511-8351150583516699传真：[phone]网址：：第6页共14页当然，RF连接器内、外导体之间的接触电阻与其电镀、产品结构及检测方法有关。内导体之间的接触电阻大于外导体之间接触电阻。接触电阻数值越小愈好。一般单位为mΩ(毫欧)。4.1.6、绝缘电阻与耐压RF连接器的绝缘电阻应在内、外导体之间测量，试验电压为500V±50V（DC），通电1min后测量，其数值越大越好。根据连接器总规范规定，分1000MΩ、5000MΩ和10000MΩ三档，（按产品选用）。耐压是指连接器接上电缆以后能承受相关电压作用而无击穿或闪络现象。有额定电压（Ｕ）和试验电压（Ｅ）之分；在额定电压≤1KV时，E=3U。在额定电压≥1KV时，E=1.5U。4.1.7、三阶交调又称三阶互调、互调、交调失真。当两个信号频率f1和f2或多个信号频率，同时通过一个无源射频传输系统，由于传输系统非线性的影响，使基频信号之间，产生非线性的频率分量，这种现象称为交调或互调（IM），把非线性的频率分量称为交调产物（IMP）。如果这些IPM落在接收频带内，又足够强，则会形成对系统基波信号的干扰。这种干扰称为无源交调干扰（PIMI），或称为无源互调失真(PIMD)，如下式：fim=m