如何降低射频同轴连接器电压驻波比

1、引言

射频同轴连接器是无线电电子系统、电子设备和仪器仪表中不可缺少又是非常关键的机电元件。它既起到机械连接作用，又要保证电磁信号和电磁能量顺利传输。VSWR是衡量射频同轴连接器电气性能优劣的关键电气参数。VSWR实质上是传输线（射频同轴连接器）传输系统特性阻抗均匀程度和反射大小的反映，它也反映了该连接器在电子系统中与系统是否匹配和匹配程度。因此，射频同轴连接器VSWR性能的好环，直接影响到应用射频连接器的系统的性能。因而在射频连接器产品标准和应用射频同轴连接器时，都对其VSWR性能提出了明确的要求。由于以上原因，射频同轴连接器的VSWR问题对设计者、生产厂和用户来说，都是非常重视和关注的问题。如何降低射频同轴连接器的VSWR，一直是设计者探讨的主题。

随着科学技术的进步，电子工业和通信事业的迅速发展，射频同轴连接器的应用范围在不断扩大，应用的工作频率在不断拓宽，对射频同轴连接器的VSWR性能要求也越来越高；新产品需要进行低VSWR设计，老产品的VSWR性能不能满足目前使用要求，需要改进，在生产过程中产品的VSWR性能常有超标问题，这些都存在如何降低连接器的VSWR问题。例如，在移动通信行业，最初，第1代（1G）移动通信要求射频同轴连接器，频率范围在0~1GHz，VSWR≤1.05，发展到第2代(2G)，频率范围拓宽到0~2GHz，VSWR≤1.08，目前发展到第3代(3G)，4代（4G），频率范围拓宽到0~2.5GHz或0~3GHz，而VSWR≤1.08或VSWR≤1.10，这样，就要求设计者，不断改进设计，降低射频同轴连接器的VSWR，才能满足移动通信事业发展的需要。

射频同轴连接器的VSWR性能，虽然经过数十年的发展实践，存在着一些进行低VSWR设计的理论和经验，但生产出来的产品VSWR性能是否能满足设计要求，必须要经过对产品进行VSWR测试，依靠测试数据来验证。这就要求测试系统具有比产品级性能更好的测量级的转接器、连接器和负载。测量级或说精密级的产品其特征和标志主要是更低的VSWR，这样，精密级产品的设计，更存在着如何降低产品的VSWR问题。

由上可见，降低射频连接器的VSWR，是满足科技发展、工作实践和现实生产过程的需要，具有提高生产效率和提高生产效益的巨大现实意义。本文试图从分析影响射频连接器VSWR的因素入手，探讨在新产品设计、老产品改进和生产过程中如何降低射频连接器VSWR的途径和措施，以满足实际需要。

2、影响射频同轴连接器VSWR的因素

任何一种射频同轴连接器，都需要经过设计、生产加工、装配、测试检验诸过程，才能成为合格产品，供安装使用。在这些形成合格产品的过程中，都涉到产品的VSWR，即都与产品的VSWR有关，因而都可能存在影响产品的VSWR的因素。

2.1 设计时，应用射频连接器基本设计三原则不当带来的影响。

研制宽带精密同轴元件的三项基本设计原则，不仅适用于精密同轴连接器，同样，也适用于具有VSWR要求的所有射频同轴连接器。因而，三项基本设计原则是目前进行设计时必须遵守的原则。三项基本设计原则的要点是：

2.1.1. 设计原则1；

• 在连接器的每一个横截面上尽可能保持一个恒定的特性阻抗。例如：50Ω。
• 应用一段特性阻抗高于和低于标称阻抗的传输线，对导体上的阶梯、槽或间隙进行补偿，限制了宽带性能，不能应用到宽带精密元件上。

2.1.2. 设计原则2；

• 阻抗不连续是不可避免的；
• 对于每个阻抗不连续，都要进行补偿；
• 为获得最好的性能，首先应把未补偿的不连续减至最小；
• 其次对剩余的阻抗不连续，应进行补偿（引入一个单独的共面补偿）；
• 改变阻抗的做法，限制了带宽，不适合宽带设计。

2.1.3. 设计原则3；

• 同轴元件中导体的尺寸公差总是不可避免的；
• 把电气性能对机械公差的依赖减至最小。例如：易磨损，碰伤处。

这三项基本设计原则，虽然人所共知，但应用起来，由于种种原因，经常会出现一些偏差，或顾此失彼，出现一些这样或那样的问题。一些例子如：

图1. 三项基本设计原则应用不当示例

在图1图a中，为固定内导体，防旋转或窜动，常在内导体上设置1处或2处倒刺，或在内导体上滚上直纹、网纹，使内导体局部外径增大，而在相对应的外导体上来做补偿，致使倒刺或滚花处阻抗不连续。不符合基本设计原则1和2；
在图1图b中，在内、外导体直径变化处，产生不连续电容，需要进行补偿，但常常被忽略，这不符合基本设计原则2；
如图c在绝缘支撑的结构设计中，在设计中虽然注意进行共面补偿，但决定补偿好环的重要尺寸δ，常常选择不当，因而补偿不当；
如图d，因结构工艺需要，常常需要在内导体或外导体上开孔，孔径φ影响了该处的特性阻抗，但常被忽略，引起阻抗不均匀；
如图e和图f，有些产品因结构需要，收口处正是机械电气基准面或在基准面处设置压环，用来固定绝缘支撑，这种情况不符合设计原则3。