如何降低射频同轴连接器电压驻波比
式中:
B为绝缘支撑的厚度;
fc为空气同轴线的理论上限频率;
f为工作频率;
λg为工作频率的波长;
εr为绝缘支撑的相对介电常数。
2.3.3. 绝缘支撑在连接器的轴向位置
一对插合的连接器,其绝缘支撑在同轴线中的位置以距同轴线直径变化处的位置模型如下图所示:
图4.绝缘支撑在连接器中的轴向位置模型
图中L为两绝缘支撑之间的距离,l为绝缘支撑到基准面之间的距离L=2l;B为绝缘支撑的厚度,L1为绝缘支撑到外导体直径变化处的距离。同轴腔中的谐振不仅由绝缘支撑内部的场决定,而且外部的空间距离也有相当大的影响,即两个绝缘支撑之间的距离将影响谐振频率,当L≥2D时,绝缘支撑之间的相互影响可减至较小,而当L=3D时,绝缘支撑之间的相互影响完全可以忽略不计。绝缘支撑距外导体的直径变化处L1=D时,相互影响减至最小,而当L1=1.5D时相互影响可以忽略不计。因此当L的取值小于D时,往往影响到射频连接器的电压驻波比。
2.4 过渡设计
在连接器的结构设计中,由于界面不同或配接的电缆的直径不同,经常会遇到内、外导体直径的变化,产生不连续电容。为了补偿阶梯产生的不连续电容,需要采取一定的补偿方法,如果补偿过渡设计不当,会严重影响射频连接器的VSWR,对于过渡设计的结构,常用的结构如下:
2.4.1. 错位过渡
为了满足导体直径变化的需要,采用内、外导体错开一段距离的办法进行补偿,也有人称作阶梯补偿、直角补偿等。如图5所示:粗端内、外导体直径分别用d和D表示,细端内、外导体直径分别用d1和D1表示,错开的距离用a表示。
图5.错位补偿示意图
当<3时,
式中K是取决于特性阻抗的常数。
式中:当特性阻抗为50Ω时,K=3.09;
当特性阻抗为75Ω时,K=3.04。
当同轴线为固体介质同轴线时,
式中:K同上,εr为绝缘介质的相对介电常数。
当2<<5时,
空气同轴线
固体介质同轴线
2.4.2. 锥体过渡
锥体过渡形式如图6所示:
图6.锥体过渡结构图
锥体过渡又称渐变过渡,这段过渡段的阻抗可按下式计算:
对于空气介质段,则为:
以上适用时
2.4.3. 类中值过渡
在连接器直径很小的情况下,在两个特性阻抗截面之间可以进行补偿
当Z1<Zo和Z2>Zo
满足:
图7.类中值过渡结构图
2.5 表面粗糙度的影响
有资料显示,在大约0.381μm以下的表面粗糙度容易在电气上平均掉。但是一些观察表明,特性阻抗对表面粗糙度有依赖。当具有1.905μm的表面的内导体在7GHz时代替0.127μm粗糙度的内导体时,7/16英寸标准空气线的特性阻抗,发现有大于0.1%的差别,相当于特性阻抗的这样一个差别的导体直径的直接改变是大约5.08μm,然而内导体平均直径的实际差别低于0.508μm,虽然这个效应到目前为止尚无理论证明,但是可以测量的。并且应加以注意。
2.6 导体镀涂的影响
为了降低导体的电阻率,常对导体表面进行镀涂。但常常具有令人失望的结果。导体电阻率是重要的,因为它涉及到特性阻抗和传播速度的关系。同样也涉及到损耗的关系。在500MHz以上,导体电阻率对特性阻抗和传播速度的影响是二阶的,并且常常被忽略。由于电镀方法不同,使得镀银得到的导体电阻率有很大的改变。电镀槽中包含有工业光亮剂的镀银导体,所显示的电阻率,大约与黄铜一样。无工业光亮剂的镀银导体有很低的电阻率,脉冲电镀可以进一步降低电阻率。如图8所示:
图8.做为频率函数的导体电阻率的测量数据
2.7 装配不当带来的影响
在装配过程中,由于种种原因,会产生装配不当。在生产线上,检测VSWR指标时,也常会发现,因装配不当导致产品VSWR超标,常见的问题有:
a、零件位置颠倒、错乱、张冠李戴等;
b、零件前后方向颠倒,如绝缘支撑,数量或多或少;
c、零件砘粗变形,导致内、外导体直径变化,尤其是小型产品、卡环等;
d、零件端面碰伤,有划痕、压痕等;
e、装配中,异物进入连接器内部或多余物未清除干净;
f、电缆剥制尺寸不当等。
2.8 测试系统的缺陷带来的影响
所有的射频同轴连接器的驻波性能,都是通过测试仪器显示出来的,对驻波比性能的测试,不论采取那种方法(无误差识别测量法、双连接器法和有误差识别测量法)都需要应用标准试验连接器或转接器和标准负载、或称精密型转接器和精密负载。并要求,使用的测试用电缆应是优选严格精密的公差类型的。一般来说,这些测试用附件,都是与仪器配套的或说是原装的径标定的。但是在实际生产过程中,因各生产厂经济状况不同,或长期使用缺乏标定,或买的是二手仪器测试附件不配套来检等,往往存在一些缺陷,即测试系统的测试
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