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耐功率射频同轴连接器的设计
作者:吕沅远多卉卉孙路嘉来源:《中国科技博览》2017年第13期
摘要本文主要介绍了耐功率射频同轴连接器的研制,重点阐述了从理论设计到工艺加工、成品包装等过程中对连接器耐受功率的保障,并对研制过程中如何解决关键问题和技术攻关做了具体论述。
关键词大功率;射频同轴连接器;可靠性设计。
中图分类号:TN925文献标识码:A文章编号:1009914X(2017)13013801
1引言
随着广播、雷达等无线发射系统的发展,要想提升系统的发射距离,务必要提高系统的发射功率。射频同轴连接器作为整个微波系统的一部分,同样需要能够承受大功率能力的传输要求。
2连接器功率的影响因素
连接器功率主要影响因素有:连接器内外导体直径及材料、接触可靠性、绝缘介质的材料选择、内外导体间的耐电压、连接器的反射系数、使用的工作频率、工作温度、海拔高度等。经综合分析,产品的设计方案主要以产品的耐受功率理论设计、接触可靠性设计和抗击穿能力的设计四个部分为重点。
3耐功率连接器的可靠性设计
31产品的耐受功率理论设计
为达到产品的耐功率要求,连接器设计结构时应从以下几方面进行考虑,以保证耐功率满足要求。
(1)功率的设计保障
射频连接器的功率承受能力与使用环境是密切相关的。根据《ESASCC3402射频连接器通用规范》中对连接器功率与温度的参数降额曲线和功率与海拔高度(压力)的参数降额曲线图1可查,不同温度和高度(压力)条件下的功率减额系数。
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考虑到连接器的趋肤效应,随着频率的增高和内导体压力的增加,衰减常数会增大,当连接器结构反射系数为Γ时,功率的电压驻波比降额为理想状态下的,反射系数越大,则功率越小。反射系数的增加会使产品的电压驻波比增大,根据电压驻波比与反射系数的对应公式2可通过电压驻波比值求得相应的反射系数。
32接触可靠性设计
大功率射频连接器持续在高频高电压条件下工作时,接触电阻的存在会引起接触对的温度变化。温度升高又使接触件受热蠕变,使弹性接触件的弹性变小。同时,接触件发热会使绝缘体受热变形引起反射增大。因此,在设计大功率连接器时,弹性接触件需要选择弹性好且耐温高的材料保证其接触可靠性。
33抗击穿能力的设计
耐功率连接器的另一研制重点是抗击穿能力设计。
连接器的内部结构设计中,传输段全部采用聚四氟乙烯介质填充,不设置空气介质段,可以减少空气击穿,提高介质耐电压,并有效r