同轴电连接器设计要点及计算

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1、万方数据学术论文Il肌冒SHULI．jVWEN文章编号：1009—8119(2008)01-0046—03摘要介绍了同轴电连接器的设计要点。在加深同轴电连接器认识的基础上进行设计、计算并举例说明。关键词不连续电容，介电常数，特性阻抗，临界波，反射系数，电压驻波比同轴电连接器的设计。通常要求在最宽的频段内其输入端的反射系数最J．I、。而其长度最短并达到阻抗匹配的目的，还要有最简单的几何形状，三者之间达到满意的结合(过渡形状要求简单，不仅是加工制造上的需要，也是理论分析所设理想条件(传输线>所要求的)。所以，在同轴电连接器的设计中，需要合适的连接器过渡端的几何形状

2、，以便能用尽可能短的连接器，在尽可能宽的频段内达到最佳的匹配。但经过特性阻抗计算，要求连接器最短而反射系数又最小。这两者之间是相互矛盾的。因此，在设计中只能根据具体情况，在矛盾中寻求比较满意的结果。l设计要点1．1不连续电容■耍小在同轴电连接器的设计中，为了把导体和绝缘体固定在壳体(外导体)内部，在内导体的外表面和壳体的内表面无论如何都会产生机械的不连续段(见图1)。这种结构上的不连续变化就会产生不连续性电容(见图2)。不连续电容干扰电磁波正常传播。不连续电容的大小与机械段不连续的大小成比例。小的不连续段引起的反射图l同轴电连接器不连续部分cd。Gd2内导体不

3、连续电容CD。CD2外导体不连续电容图2同轴电连接器等效电路46l军民两用技术与产品2008·1较小，对于精密同轴电连接器来说，如果把不连续电容控制在0．02pF以下，同时采取结构上的补偿。不连续电容带来的影响是可以忽略的。因此，在设计时要尽量避免不连接阶梯的出现，或控制阶梯变化量在较小的范围。1．2介质支撑的选择①选择高频性能好，介质损耗低，耐热性能高的绝缘材料。②不同形状的绝缘支撑等效介电常数也不同．应尽量采用表l所列的介质支撑。以降低介电常数6。表1物质的介电常数表(几种高频连接器与电容器常用材料)物质介电常数8物质介电常数￡真空l天然胶2．4—2．7金

4、属∞普通玻璃5～7空气1．00059未2．5—3．7纸2．0～2．5二氧化钛90—170纤维板5．0—7．0漆布及绝缘油布2．O一3．5云母5．7～7．O尼龙3．6硬橡胶2．5—2．8硅橡胶3—3．6聚苯乙烯2．6氯丁胶9．0聚四氟乙烯2．1丁基橡胶2．3聚氯乙烯5—7聚酯薄膜3．1聚化乙丙烯泡沫聚乙烯1．3一1．82．1FEP变压器油2．2四氟乙烯2．6聚乙烯2．3—2．41．3特性阻抗受匹配同轴线特性阻抗计算公式为：z=j韭．LIl旦、／id特性阳抗是同轴电连接器的重要参数之一。设计同轴电连接器时，一是要考虑使其内部不连接段之间的特性阻抗相匹配；二是要考虑

5、使其与相配的同轴电缆的特性阻抗相匹配。否则，将会造成严重的反射，使电压驻波比增大(VSWR)。一般情况下，电压驻波比主要是连接器与电缆的连接部位和阴阳两部分的连接部位所造成的。这在结构上万方数据是不可避免的。由特性阻抗公式看出，如果同轴线路中任何一点的8值和D／d值不变化，就能做到每处阻抗相匹配．不会引起反射。同轴电连接器的外导体和内导体的连接都应设计成端面连接，原则上不应有对接间隙。间隙是产生反射波的原因。要尽量减小这种接触间隙，其最大不能超过0．05mmo电缆连接部位的反射及反射的大小．涉及到电缆的连接技术。当把电缆芯线与连接器内部导体连接时，必须将电缆绝

6、缘体切断面紧贴内导体的端面，如图3(a)所示。而图3(b)、(c)的连接不正确，这两种不正确连接使介电常数e发生变化而导致阻抗z匹配引起反射。电缆绝缘体内导体。J_。。。。。‘。。。。。。。。。。’——J，1．，、l(a)内导体正确安装电缆绝缘体内导体(b)内导体不正确安装电缆绝缘体内导体(c)内导体不正确安装图3内导体与电缆安装位置当电缆的外导体安装在连接器上。理想的结果是使电缆外导体的每一根编制线都与连接器的外导体直接接触好。如有未接触好的部分，就会使外导体产生断开现象。这种断开会使O／d值发生变化，引起反射，电缆与连接器外导体的连接采用压接形式较为理想。

7、1．4同轴电连接器截面尺寸的选择在同轴线路中，只希望传输电磁波为单一波形。不希望产生高次波。因此，对波长有限制。k：婴．粤(1)二V8k为临界波。使用波长入≯k若D、d不能满足k的要求。则必须重新调整D和d。2设计计算2．1计算内外导体尺寸根据同轴线特性阻抗计算公式：Z=旦．IJl旦、／8dXUESHI"LI。VWEN[学求论文对于精密同轴电连接器的特性阻抗容差不能大于±lfl。Z为特性阻抗。是设计给定的；￡为绝缘材料介电常数(可查表)；d为内导线外径。可根据选配的电缆芯线尺寸、焊锡孔确定：D为外导体内径。可根据公式(3)计算。D和d的公差不能大于±0．02r

8、am，D和d确定后可代入公式(1)验证