Como parte importante de los componentes pasivos, los conectores coaxiales de RF tienen buenas características de transmisión de banda ancha y una variedad de métodos de conexión convenientes, por lo que se usan ampliamente en instrumentos de prueba, sistemas de armas, equipos de comunicación y otros productos.Dado que la aplicación de conectores coaxiales de RF ha penetrado en casi todos los sectores de la economía nacional, su fiabilidad también ha atraído cada vez más atención.Se analizan los modos de falla de los conectores coaxiales de RF.
Después de conectar el par de conectores tipo N, la superficie de contacto (plano de referencia eléctrico y mecánico) del conductor exterior del par de conectores se aprieta entre sí mediante la tensión del hilo, para lograr una pequeña resistencia de contacto (< 5mΩ).La parte del pin del conductor en el pin se inserta en el orificio del conductor en el zócalo, y se mantiene un buen contacto eléctrico (resistencia de contacto <3 m Ω) entre los dos conductores internos en la boca del conductor en el zócalo a través del elasticidad de la pared del zócalo.En este momento, la superficie de paso del conductor en el pin y la cara del extremo del conductor en el zócalo no están presionadas firmemente, pero hay un espacio de <0,1 mm, lo que tiene un impacto importante en el rendimiento eléctrico y la confiabilidad del el conector coaxial.El estado ideal de conexión del par de conectores tipo N se puede resumir en: buen contacto del conductor exterior, buen contacto del conductor interior, buen apoyo del soporte dieléctrico al conductor interior y correcta transmisión de la tensión del hilo.Una vez que cambie el estado de la conexión anterior, el conector fallará.Comencemos con estos puntos y analicemos el principio de falla del conector para encontrar la forma correcta de mejorar la confiabilidad del conector.
1. Fallo causado por un mal contacto del conductor exterior.
Para garantizar la continuidad de las estructuras eléctricas y mecánicas, las fuerzas entre las superficies de contacto de los conductores externos son generalmente grandes.Tomemos como ejemplo el conector tipo N, cuando el par de apriete Mt del manguito del tornillo es estándar de 135 N.cm, la fórmula Mt=KP0 × 10-3N.m (K es el coeficiente de par de apriete, y aquí K = 0,12), la presión axial P0 del conductor exterior se puede calcular en 712 N.Si la resistencia del conductor exterior es deficiente, puede provocar un desgaste grave de la cara del extremo de conexión del conductor exterior, incluso deformación y colapso.Por ejemplo, el espesor de la pared de la cara del extremo de conexión del conductor externo del extremo macho del conector SMA es relativamente delgado, solo 0,25 mm, y el material utilizado es principalmente latón, con una resistencia débil y el par de conexión es ligeramente grande. , por lo que la cara del extremo de conexión puede deformarse debido a una extrusión excesiva, que puede dañar el conductor interno o el soporte dieléctrico;Además, la superficie del conductor exterior del conector suele estar recubierta y el revestimiento de la cara del extremo de conexión se dañará si se aplica una gran fuerza de contacto, lo que dará como resultado un aumento de la resistencia de contacto entre los conductores exteriores y una disminución de la tensión eléctrica. rendimiento del conector.Además, si el conector coaxial de RF se utiliza en un entorno hostil, después de un período de tiempo, se depositará una capa de polvo en la cara del extremo de conexión del conductor exterior.Esta capa de polvo hace que la resistencia de contacto entre los conductores externos aumente drásticamente, la pérdida de inserción del conector aumente y el índice de rendimiento eléctrico disminuya.
Medidas de mejora: para evitar un mal contacto del conductor exterior causado por deformación o desgaste excesivo de la cara del extremo de conexión, por un lado, podemos seleccionar materiales con mayor resistencia para procesar el conductor exterior, como bronce o acero inoxidable;Por otro lado, el espesor de pared de la cara del extremo de conexión del conductor exterior también se puede aumentar para aumentar el área de contacto, de modo que la presión sobre el área unitaria de la cara del extremo de conexión del conductor exterior se reducirá cuando el mismo se aplica el par de conexión.Por ejemplo, un conector coaxial SMA mejorado (SuperSMA de SOUTHWEST Company en los Estados Unidos), el diámetro exterior de su soporte medio se reduce de Φ 4,1 mm a Φ 3,9 mm, el espesor de pared de la superficie de conexión del conductor exterior aumenta correspondientemente. a 0,35 mm, y se mejora la resistencia mecánica, mejorando así la confiabilidad de la conexión.Al almacenar y utilizar el conector, mantenga limpia la cara del extremo de conexión del conductor exterior.Si tiene polvo, límpielo con un algodón con alcohol.Cabe señalar que no se debe empapar alcohol en el soporte del medio durante el lavado y que el conector no se debe utilizar hasta que el alcohol se volatilice; de lo contrario, la impedancia del conector cambiará debido a la mezcla de alcohol.
2. Falla causada por mal contacto del conductor interno.
En comparación con el conductor exterior, el conductor interior de tamaño pequeño y poca resistencia tiene más probabilidades de provocar un contacto deficiente y provocar fallos en el conector.La conexión elástica se utiliza a menudo entre conductores internos, como la conexión elástica ranurada, la conexión elástica con garra de resorte, la conexión elástica de fuelle, etc. Entre ellas, la conexión elástica ranura-zócalo tiene una estructura simple, un bajo costo de procesamiento, un montaje conveniente y la aplicación más amplia. rango.
Medidas de mejora: podemos utilizar la fuerza de inserción y la fuerza de retención del pasador de calibre estándar y el conductor en el zócalo para medir si la coincidencia entre el zócalo y el pasador es razonable.Para conectores tipo N, diámetro Φ 1,6760+0,005. La fuerza de inserción cuando el pasador de calibre estándar coincide con el conector debe ser ≤ 9N, mientras que el pasador de calibre estándar y el conductor de diámetro Φ 1,6000-0,005 en el enchufe deben tener una fuerza de retención ≥ 0,56 N.Por lo tanto, podemos tomar la fuerza de inserción y la fuerza de retención como estándar de inspección.Al ajustar el tamaño y la tolerancia del casquillo y el pasador, así como el proceso de tratamiento de envejecimiento del conductor en el casquillo, la fuerza de inserción y la fuerza de retención entre el pasador y el casquillo están en un rango adecuado.
3. Falla causada por falla del soporte dieléctrico para soportar bien el conductor interno.
Como parte integral del conector coaxial, el soporte dieléctrico juega un papel importante al soportar el conductor interno y garantizar la relación de posición relativa entre los conductores interno y externo.La resistencia mecánica, el coeficiente de expansión térmica, la constante dieléctrica, el factor de pérdida, la absorción de agua y otras características del material tienen un impacto importante en el rendimiento del conector.Una resistencia mecánica suficiente es el requisito más básico para el soporte dieléctrico.Durante el uso del conector, el soporte dieléctrico debe soportar la presión axial del conductor interno.Si la resistencia mecánica del soporte dieléctrico es demasiado pobre, provocará deformaciones o incluso daños durante la interconexión;Si el coeficiente de expansión térmica del material es demasiado grande, cuando la temperatura cambia mucho, el soporte dieléctrico puede expandirse o contraerse excesivamente, provocando que el conductor interno se afloje, se caiga o tenga un eje diferente al del conductor externo, y también provoca que el conductor interno se afloje, se caiga o tenga un eje diferente al del conductor externo. cambie el tamaño del puerto del conector.Sin embargo, la absorción de agua, la constante dieléctrica y el factor de pérdida afectan el rendimiento eléctrico de los conectores, como la pérdida de inserción y el coeficiente de reflexión.
Medidas de mejora: seleccionar materiales apropiados para procesar el soporte del medio de acuerdo con las características de los materiales combinados, como el entorno de uso y el rango de frecuencia de trabajo del conector.
4. Falla causada por tensión del hilo no transmitida al conductor exterior.
La forma más común de este fallo es la caída del manguito del tornillo, que se debe principalmente al diseño o procesamiento irrazonable de la estructura del manguito del tornillo y a la mala elasticidad del anillo de retención.
4.1 Diseño o procesamiento irrazonable de la estructura del manguito de tornillo
4.1.1 El diseño de la estructura o el procesamiento de la ranura del anillo elástico del manguito del tornillo no es razonable
(1) La ranura del anillo elástico es demasiado profunda o demasiado poco profunda;
(2) Ángulo poco claro en la parte inferior de la ranura;
(3) El chaflán es demasiado grande.
4.1.2 El espesor de pared axial o radial de la ranura del anillo elástico del manguito del tornillo es demasiado delgado
4.2 Mala elasticidad del anillo elástico
4.2.1 El diseño de espesor radial del anillo elástico no es razonable
4.2.2 Fortalecimiento irrazonable del anillo elástico por envejecimiento
4.2.3 Selección inadecuada del material del anillo elástico
4.2.4 El chaflán del círculo exterior del anillo elástico es demasiado grande.Esta forma de fracaso se ha descrito en muchos artículos.
Tomando como ejemplo el conector coaxial tipo N, se analizan varios modos de falla del conector coaxial RF atornillado que se usa ampliamente.Diferentes modos de conexión también conducirán a diferentes modos de falla.Sólo mediante un análisis en profundidad del mecanismo correspondiente de cada modo de falla, es posible encontrar un método mejorado para mejorar su confiabilidad y luego promover el desarrollo de conectores coaxiales de RF.
Hora de publicación: 05-feb-2023