射频连接器件现状

射频连接器件现状

同轴连接器出现于20世纪初。它最初用于超高频(UHF)无线传输,至今仍在使用。
直到20世纪60年代,采购射频(RF)连接器还很少考虑射频性能。当时制定了MIL-C
-39012规范来规定性能标准及接口控制标准以保证连接器产品的互配性。同轴连
接器这一主要军用规范取代了众多其它同轴连接器规范如MIL-C-71(N)及MIL-C-3
6-08(BNC),因为在这些规范里没有规定RF性能而仅给出了径向接口参数。这些连
接器大多是陆军及海军图纸规定的UG-型,该图纸提供了完整的尺寸且可根据图纸
制造,但很少为创新或设计改进留余地。MIL-C-39012规范规定了相对于基准面的
接口以及诸如频率范围、驻波系数(VSWR)、插入损耗等许多RF性能范围以及全部
的机械及环境要求。这样就给制造商对内部结构设计进行创新留有很大空间。
由于MIL-C-39012主要覆盖了电缆连接器,因而制定了MIL-A-55339(覆盖系列内部
及系列之间的转接器)及MIL-C-83517(它包括微带连接器和条式连接器)以及规范
其他款式的同轴连接器的RF性能。MIL-A-55339及MIL-C-83517均沿袭了MIL-C390
12,且要求制造商取得受到认可的供应商资格。MIL-A-55339取代了MIL-A-27434规
范中的大部分。
由于数据总线要求的极大推动,三同轴及双同轴连接器的使用日益增长且规范化,
所以对MIL-C-3655做了修改,该规范覆盖了双同轴BNC、TNC及UHF型连接器。MIL-
C-49142规范是20世纪80年代制订发布的,它覆盖了类似用途的三同轴连接器。
20世纪80年代,为集中统一各类RF连接器接口,一个新MIL-STD规范 — MIL-STD-3
48诞生。它考虑到了与其它连接器接口的一致性并为其作了规定。像BMZ、BMA、
BMB、75ohmBNC及TNCA型接口均可在此查到。故没有发布正式的单篇规范。
尽管MIL-C-39012规范已沿用20多年,但至今仍未做改动。这些年为使技术跟进RF
工业一直承受着挑战。20世纪60年代末70年代初OSM型小型微波同轴连接器被命名
为SMA(亚小型A系列)且与SMB(超小型B系列)及SMC(超小型C系列)一同被增补进军
用规范。SMA连接器规定用于较高频率:柔性电缆品种可变化到12.4GHz,半硬式电
缆连接器可达18GHz。随着越来越多的系统工作频率超过11GHz,显然需要制定更高
频率的N及TNC型连接器。
为适应更高频率、更精密连接器的需要,国防电子器材供应中心(DESC)制定了新的
军用规范。业已发布的MIL-C-36规定了更高水平的性能。该规范中最初连接器系
列是Blind Mate(盲插)型,TNC A(18GHzTNC)型及毫米波连接器。
虽然HN接口标准已作了修改且已纳入MIL-STD-348、LC MIL-C-3650及LTMil-C-26
637中,但许多旧的连接器规范现在仍在使用。
军方要求
显而易见,军方是微波连接器工业创新及新标准产生的主要推动力。例如,快速维
修,改变外形以及提高组装效率的军方要求已产生了对高可靠、高性能、高频盲插
连接器的需求。由于模块式设计中采用了积木式方法,因而最大限度地减少了供系
统互连用的同轴电缆的用量。该款连接器已在电子对抗、相控阵列、自动检测设
备(ATE)及电子战中得到广泛认可。新计划中的大功率盲插连接器的研制则尚在努
力完成阶段。
盲插概念使组装变得灵活,且增加了系统设计的公差,但它确实提出了新的研究领
域。这当中有:要安装的连接器的数量、面板承受弯曲的刚性、插合力、簧片负载
的形成、为提高经济性需要的公差放宽以及相位的重复性。
美国政府已研制出基于毫米波频率(超过30GHz)的国防电子系统。卫星通讯(MIL
Star)、智能化武器、多级火箭发射系统及相控阵列均是毫米波频率应用的领域。
在这些计划中同轴电缆及连接器的使用得到极大的促进。同轴与波导相比重量更
轻、尺寸更小、互连简易,但造成的损耗也增大;两方面权衡,前者较后者更重要。
目前有大量适合频率超过30GHz的同轴连接器可以使用:
●(SSMA),(可用到40GHz)
● 3.5mm,(可用到34GHz)为测试端口连接器且与SMA兼容。
● 已扩展频率的SMA(可用到44GHz)与SMA兼容。
商业要求
随着国防费用的减少,将有更多的国防技术得到开发并向商用领域的转移。国防技
术在诸如计算机、电信、汽车、医疗及消费领域的相关产业内正得到越来越多的
应用。
计算机
由于连接器的微波频率范围正在扩展,数字电路也将以更快的速率运行。为充分达
到诸如ECL(发射极耦合逻辑)等各类逻辑内所达的(运行)速度,对优质阻抗匹配接
触件的要求在增加,阻抗失配可导致脉冲衰减及时钟误触发那样的严重问题。上升
时间为200微微秒的ECL脉冲允许衰减2%,即要求电压驻波比(VSWR)为1.03+0.01f,
截止频率为25GHz。这一性能接近于SMA型连接器(1.02+0.005f(GHz))所要求的性
能。要达到最佳的速度及最小程度的脉冲衰减就必需有微波型连接器。为满足计
算机对高密度组装的需要,盲插连接器能够适应多接触件排列的安装。性能得到改
善的阻抗匹配为75ohm及50ohm的接触件也在这些应用领域得到推广。
电信
随着无线通讯,蜂窝电话技术及高频广播技术的出现,连接器制造商们面对的需要
是提供性能更好、成本更低的器件。这些部门已推动了表面安装RF连接器及SMT技
术的发展。现在众多RF连接器制造商均能提供这些技术。投入实际应用的75ohm连
接器在这些产业内还将有更大用途。这其中的部分原因是75ohm阻抗使得衰减变得
更低。供高密度组装使用的小型化匹配阻抗同轴接触件的应用也将得到带动。
汽车
汽车行业正在研究先进的雷达技术并将其应用于各种防撞装置。已应用于货用及
公共汽车行业中的车辆定位及监视技术受到他们的关注。现在供汽车使用的商用
GPS(全球卫星定位关系)已经推广应用。随着主要向无连接器系统推进,在众多类
似的这些系统中体积和成本是关键因素。SMT技术在本行业有良好的应用前景。
结论
鉴于国防电子器材供应中心(DESC)适应最新技术且将这些技术要求纳入现存或新
的规范里,所以在现存技术向商业应用调整的同时,RF连接器工业必须跟上这些最
新技术。