射频连接器的基本结构及产品介绍.pdf

MSN： shin_JiJason JiLOL 射频射频射频射频连接器的基本结构及产品介绍连接器的基本结构及产品介绍连接器的基本结构及产品介绍连接器的基本结构及产品介绍 典型型号典型型号典型型号典型型号： N 型：外导体内径为7mm(0.276英寸)、特性阻抗50(75)的螺纹式射频同轴连接器。(IEC169-16) BNC 型：外导体内径为6.5mm(0.256英寸)、特性阻抗50的卡口锁定式射频同轴连接器。(IEC169-8) TNC 型：外导体内径为6.5mm(0.256英寸)、特性阻抗50的螺纹式射频同轴连接器。(IEC169-17) SMA 型：外导体内径为4.13mm(0.163英寸)、特性阻抗50的螺纹式射频同轴连接器。(IEC169-15) SMB 型：外导体内径为3mm(0.12英寸)、特性阻抗50的推入锁定式射频同轴连接器。(IEC169-10) SMC 型：外导体内径为3mm(0.12英寸)、特性阻抗50的螺纹式射频同轴连接器。(IEC169-9) SSMA 型：外导体内径为2.79mm(0.11英寸)、特性阻抗50的螺纹式射频同轴连接器。(IEC169-18) SSMB 型：外导体内径为2.08mm(0.082英寸)、特性阻抗50的推入锁定式射频同轴连接器。(IEC169-19) SSMC 型：外导体内径为2.08mm(0.082英寸)、特性阻抗50的螺纹式射频同轴连接器。(IEC169-20) SC 型（SC-A 和 SC-B 型）：外导体内径为9.5mm(0.374英寸)、特性阻抗50的螺纹式(两种型号有不同类型连 接螺纹)射频同轴连接器。(IEC169-21) APC7型：外导体内径为7mm(0.276英寸)、特性阻抗50的精密中型射频同轴连接器。(IEC457-2) APC3.5型（3.5mm）：外导体内径为3.5mm(0.138英寸)、特性阻抗50的螺纹式射频同轴连接器。(IEC169-23 K 型（2.92mm）：外导体内径为2.92mm(0.115英寸)、特性阻抗50的螺纹式射频同轴连接器。 OS-50型（2.4mm）：外导体内径为2.4mm(0.095英寸)、特性阻抗50的螺纹式射频同轴连接器。 F 型：特性阻抗75的电缆分配系统中使用的螺纹式射频同轴连接器。(IEC169-24) E 型：特性阻抗75的电缆分配系统中使用的螺纹式射频同轴连接器。(IEC169-27) L 型：公制螺纹式射频同轴连接器，螺纹连接尺寸在“L”后用阿拉伯数字表示。 注注注注：通常所指的通常所指的通常所指的通常所指的2.92mm,3.5mm,2.4mm，都是指的是连接器外导体内径都是指的是连接器外导体内径都是指的是连接器外导体内径都是指的是连接器外导体内径。 连接器的基本结构件连接器的基本结构件连接器的基本结构件连接器的基本结构件有接触件；绝缘体；外壳（视品种而定）；附件。 1接触件（contacts） 是连接器完成电连接功能的核心零件。一般由阳性接触件和阴性接触件组成接触 对，通过阴、阳接触件的插合完成电连接。 阳性接触件为刚性零件，其形状为圆柱形（圆插针）、方柱形（方插针）或扁平形（插片）。阳性接触件 一般由黄铜、磷青铜制成。 阴性接触件即插孔，是接触对的关键零件，它依靠弹性结构在与插针插合时发生弹性变形而产生弹性力与 阳性接触件形成紧密接触，完成连接。插孔的结构种类很多，有圆筒型（劈槽、缩口）、音叉型、悬臂梁型 （纵向开槽）、折迭型（纵向开槽，9字形）、盒形（方插孔）以及双曲面线簧插孔等。 2绝缘体 绝缘体也常称为基座（base）或安装板（insert），它的作用是使接触件按所需要的位置和间 距排列，并保证接触件之间和接触件与外壳之间的绝缘性能。良好的绝缘电阻、耐电压性能以及易加工性是选 择绝缘材料加工成绝缘体的基本要求。 3壳体 也称外壳（shell），是连接器的外罩，它为内装的绝缘安装板和插针提供机械保护，并提供插 头和插座插合时的对准，进而将连接器固定到设备上。 4附件 附件分结构附件和安装附件。结构附件如卡圈、定位键、定位销、导向销、联接环、电缆夹、密 封圈、密封垫等。安装附件如螺钉、螺母、螺杆、弹簧圈等。附件大都有标准件和通用件。 射频连接器的选择射频连接器的选择射频连接器的选择射频连接器的选择 一.连接器常用术语 1. 连接器：通常装接在电缆或设备上，供传输线系统电连接的可分离元件（转接器除外）。 2. 射频连接器：是在射频范围内使用的连接器。 MSN： shin_JiJason JiLOL 3. 视频：频率范围在3HZ30MHZ 之间的无线电波。 4. 射频：频率范围在3千 HZ3000GHZ 之间的无线电波。 5. 高频：频率范围在3MHZ30MHZ 之间的无线电波。 6. 同轴：内导体具有介质支撑，结构上能在测量中采用频率范围内得到最小的内反射系数。 7. 三同轴：由具有公共轴线并且相互绝缘的三层同心导体组成的传输线。 8. 等级：连接器在机械和电气精密度方面特别是在规定的反射系数方面的水平。 9. 通用连接器（2级）：采用最宽的容许尺寸偏差（公差）制造，但仍能保证最低限度的规定性能和互配性的 一种连接器。 注：反射系数的要求可规定，也可以不规定。 10.高性能连接器（1级）：按频率变化来规定反射系数极限值的一种连接器，通常所规定的尺寸公差不比相应 的2级连接器严格，但是需要保证连接器满足反射系数的要求时，制造厂有责任选择较严的公差。 11.标准试验连接器(0级)：用来对1级和2级连接器进行反射系数测量的一种精密制造的具体类型连接器，对测 量结果引起的误差可以忽略不计。 注：标准试验连接器通常是不同类型间转接器的一部分，而转接器与精密连接器连接构成测试设备的一部分。 12.密封 12.1密封连接器：具有能满足规定的气体，潮气或液体密封性要求的连接器。 12.2隔障密封：防止与气体、潮气或液体沿着轴向进入连接器壳体内部的密封。 12.3面板密封：防止气体、潮气或液体通过安装孔进入固定或转接器壳体与面板之间的密封。 注：密封件通常作为独立产品提供。 12.4插合面密封：防止气体、潮气或液体进入一对插合连接器界面处的密封。 12.5气密封：满足 IEC60068-2-17基本环境试验规程 第2部分：试验-试验 Q：密封中试验 Qk 规定要求的 密封。 射频同轴连接器发展趋势射频同轴连接器发展趋势射频同轴连接器发展趋势射频同轴连接器发展趋势 自从1930年 UHF 系列连接器出现至今，射频同轴连接器发展的历史仅有短短的几十年，但因其具备良好的宽带 传输特性及多种方便的连接方式，使其在通信设备、武器系统、仪器仪表及家电产品中的运用越来越广泛。随 着整机系统的不断发展和生产工艺技术的不断进步，射频同轴连接器也在不断发展，新的品种层出不穷。通过 对国外部分专业杂志有关信息的分析整理，结合本人多年从事连接器产品设计开发的经验，认为在今后一段时 间里射频同轴连接器将会向以下几个方向发展： 一、 小型化、微型化 整机系统的小型化不仅能使整机实现多功能、便携等特点，而且能大幅度降低材料成本、运输成本及自身能 耗，尤其对航空航天产品，还能大幅度降低发射成本。元器件的小型化、微型化是整机系统小型化的前题，只 有采用小型化元器件，才能实现高密度安装，才能节省出更多的空间。 前些年出现的 SSMB 系列射频同轴连接器产品因其具有小巧、紧凑的结构和快速插拔的连接特性，被大量用于 便携式电台、导弹等军事产品中；近几年又出现了1.0/2.3（SAA）自锁式连接器及 MMCX、SMP（2.4mm 插入式 连接器）等连接器新品种，均为小型化、微型化产品，广泛用于新一代通信设备当中。这些产品均能实现很高 的安装密度，以 MMCX 系列连接器与大家非常熟悉的 SMA 系列产品做比较，其印制板直式插座的实际占用面积 分别为3.53.5=12.25mm2和0.259.32=68.4mm2（其中9.3为 SMA 螺套的包络外径）。 二、 高频率 为了得到更宽的信道空间、实现更高的数据传输速率，整机系统工作频率在不断提高。武汉邮电科学院研制的 新一代光端机中部分同轴传输微波信号频率已达12GHz 以上，军用通讯系统工作频率更是早已跨入毫米波段， 国内武器系统的研究也早已从8mm 波段转向了3mm 波段。目前国家正在着手研制频率上限高达50110GHz 的毫 米波射频同轴连接器。 美国的 HP 公司早在九十年代初就推出了频率高达110GHz 的1.0mm 射频同轴连接器，并在其微波测试仪器中有 小批量应用；其它国际知名的大公司也都有不同品种的毫米波射频同轴连接器推出，如 AMP 公司的 APC2.4、 APC3.5系列，OMNI 公司的 OSSP 系列及 SMP（普通型026.5GHz，精密型040GHz）系列、K 系列、V 系列 （1.85mm）等等，其中3.5mm、2.4mm、K 型及 SMP 系列均已形成大批量生产，广泛用于通信设备、测试仪器及 武器系统中。 三、 表面贴装 在 SMT（表面贴装）技术出现的短短十几年来，整机行业装配自动化程度显著提高，产品成本大幅度降低，这 也促使元器件行业从传统的管脚式封装向片式化表面贴装器件（SMD）过渡，SMD 的出现也被称做是电子学的 第四次革命。据 Fleck Research 统计，2000年全球片式化表面贴装元器件产量达7000亿只，占元器件总产量 的70%。 MSN： shin_JiJason JiLOL 目前，很多系列的低频表面贴装印制板连接器已开始大量生产使用，而表面贴装射频同轴连接器因其结构及工 作状态下受力等特殊要求，仅在手机等用户终端产品中有批量使用，生产厂家也相当有限。但随着 SMT 技术的 不断发展，表面贴装将会成为小型连接器与微带、印制板连接的主流方式。 四、 多功能化 多功能化是元器件的一个发展方向，射频同轴连接器也不例外。新型的连接器除了起电连接的作用以外，还兼 有滤波、移相、衰减、检波、混频等功能。带有滤波功能的 DC Block 射频同轴连接器在国外许多整机系统中 已有大量使用；SMD 系列的衰减、检波连接器在国内配线架设备中已有大量使用；1/4波长带通防雷连接器亦 是在天馈系统中被大量使用的新型多功能连接器。 多功能射频同轴连接器的使用能够最大限度地简化整机设备结构，提高系统抗干扰能力，今后几年中将会有更 多品种的多功能射频同轴连接器被开发使用。 五、 高性能、大功率 为适应信息高速公路的发展需要，通信设备要求达到高传输速率、高信噪比，这就需要系统中各种元器件均达 到很高的电气性能指标。新一代通信系统大功率、多信道传输的特点又对射频同轴连接器 EMC（电磁干扰）性 能指标提出了新的要求，国际电工委员会（IEC）已制订了同轴连接器无源交调性能指标的测试标准，该项 指标将成为大功率射频同轴连接器的基本电性能指标。 总之，射频同轴连接器将随着整机系统的发展而迅速发展，并在更多领域替代波导及其它微波器件，成为微波 传输领域不可缺少的关键元器件。 毫米波同轴连接器发展概况 尽管目前国际上已推出毫米波连接器品种很多，例如：1.9mm、APC3.5、K 型、2.4mm 无几极性毫米波连接器。 在这些毫米波连接器中，1.9mm 连接器虽然频率能到50GHz 以上，但因可靠性差而未能推广应用；而无极性毫 米波接头由于尺寸太小，制造极为困难也未能得到广泛应用；APC3.5是70年代中期由美国 HP 和 Amphenol 公 司最早推出的实用的具有优良电性能的毫米波同轴连接器，得到了广泛的应用，但是由于其不能工作到8mm 整 个频段，且制造成本昂贵，从而限制了这种连接器的广泛应用和进一步发展。因而广大的微波工程师期望着能 推出性能象 APC3.5，频带能覆盖整个8mm 频段的毫米波连接器。 1 1 1 1K K K K 型连接器型连接器型连接器型连接器 1983年，Wiltron 公司 William.Old.Field 高级工程师在总结和克服先前推出的毫米波连接器的基础上，研制 出一种新型的 K 型连接器。它能在 DC-46GHz 频带范围内使用，具有良好的电性能，且能与现在已广泛使用的 SMA 连接器兼容，而且很快地被广大制造商认可，且成为目前国际上应用最为广泛的毫米波接头之一，其重要 特点如下： （1） 在46GHz 以下使用时，具有优良的电性能，在18GHz 以下使用时，电性能则优于 SMA 接头。 （2） 与现存 SMA 和 APC-3.5接头在电和机械性能上能兼容。 （3） 装配技术与 SMA 接头相类似，WILTRON 公司还研制 K 型接头系列整套装配工具，不仅保证了接头的装配 精度，而且使接头的装配工作比较容易完成。 （4） 高的工作可靠性，由于 K 型接头在插孔开了4个槽、弹性较好，而插入力仅0.5磅（2.224N），所以 K 型 接头内导体磨损可大大降低，而可靠性则提高约12倍，同时 K 型接头导体壁厚比 SMA 接头厚4倍从而使 K 型接 头连接器可靠性比 SMA 接头提高了约30倍。 （5） 可用 HP 和 Wiltron 公司推出的毫米波网络分析仪对 K 型接头全面测试其反射和传输特性参数。 （6） 价格较低 2 2 2 22.4mm2.4mm2.4mm2.4mm 连接器连接器连接器连接器 几乎与此同时，美国 HP 公司的一些专家提出一种新设想，完全摆脱了目前广泛应用的 SMA 连接器的限制，并 为新研制的2.4连接器确定了以下主要目标。 （1） 到50GHz 时不产生高次模； （2） 到50GHz 具有高性能的界面； （3） 耐用性、重复性好，并且抗损坏性好； （4） 性能应优于目前广泛应用的 SMA 连接器，APC3.5连接器水平； （5） 与 APC3.5连接器具有同样严格的公差； （6） 与现有的连接器相比，在价格上更有竞争力； （7） 在正常操作时，不损坏插孔接触头； （8） 采用米制设计。 3 3 3 3K K K K 型与型与型与型与2.4mm2.4mm2.4mm2.4mm 毫米波连接器比较毫米波连接器比较毫米波连接器比较毫米波连接器比较 上面我们详?傅囟訩型和2.4mm 两种毫米波同轴连接器特点进行了介绍，不难看出，由于 K 型连接器其工作频 率高（DC-46GHz），它与 SMA 及 AP3.5连接器兼容性好，性能指标优越，可靠性高，性价比好（目前在美国市 场 K 型连接器的价格是 SMA 连接器的1.2-1.5倍；但仅为 AP3.5连接器价格的1/2甚至1/3）等一系列优点，使 其在美国毫米波工业界得到最广泛的应用，正是由于 K 型连接器独特的性能，极好的经济价值，在我们考察的 MSN： shin_JiJason JiLOL Maury Microwave 公司推出的 MPC3和 Bruno Weinschel 公司推出的 WPM-4等均属于该种形式的连接器，据不完 全统计，美国目前至少已有10个公司生产 K 型接头或带有 K 型接头的毫米波同轴元件，较 HP 公司推出的2.4mm 连接器得到了更广泛的应用。 4 4 4 4法国与俄罗斯连接器的研制法国与俄罗斯连接器的研制法国与俄罗斯连接器的研制法国与俄罗斯连接器的研制 据报道，法国 Radiall 公司也推出2.92mm 连接器，但也是在美国的子公司 Radiaall Inc.研制生产出来的。由 此可见，K 型连接器在美国连接器行业中所处的地位。 此外，前苏联由于军事上的需要，在毫米波同轴连接器方面发展很快，据1993年9月上旬俄罗斯在我国举办的 展览会上了解到，他们也以研制出2.4mm 连接器，可惜未见带来样品。这说明俄罗斯在毫米波同轴连接器和元 件方面紧步美国后尘，但美国仍就处于遥遥领先地位。 5.5.5.5. 2.92mm2.92mm2.92mm2.92mm 与与与与2.4mm2.4mm2.4mm2.4mm 小型同轴连接器标准的制订小型同轴连接器标准的制订小型同轴连接器标准的制订小型同轴连接器标准的制订 目前，我国已收到 NBS（美国国家标准局）和 IEC（国际电工委员会）有关2.92mm 与 2.4mm 超小型同轴连接 器标准草案，但是据有关资料报道，IEC 以多数票赞成 Wiatron 公司建议的将有关的 K 型同轴连接器标准作为 2.92mm 同轴连接器的 IEC 标准。与此同时，DESC（美国国防电子设备供应中心）也正在作最终的工作，积极 采纳 Wiltron 公司的建议，将把有关 K 型同轴连接器的标准扩充到射频同轴连接器美军标 MIL-C -39012中。 尽管上述两种连接器各有优缺点，从国防发展动态和从我们考察目前在美国的应用情况看，2.92mm 连接器较 2.4mm 连接器应用更改广泛，因此我们认为2.92mm 连接器应作为我国当前优先发展的毫米波同轴连接器系列。 导线连接器相关知识介绍 现代汽车由于电控器件的不断增多，其连接导线的数量也不可避免地呈增大趋势，为保证导线连接的正确性和 可靠性，导线连接器起到了非常重要的作用。 导线连接器是一个连有线束的插座，所有传感的接线端子都使用专用接口，控制电脑 ECU 和外部所有部件的连 接都是通过 ECU 上的连接器，而线束中信号的转接使用的也是线连接器。可以这样认为，在电控汽车中，控制 电脑 ECU 是控制中枢，线束是控制系统的神经网络，那么，导线连接器则是电路线束的中继站。然而，连接器 除具有安装方便，接线准确之外，在使用中也时常出现故障，而最为常见的故障则为接触不良从而导致“网 络”信号传输的中断，直接影响着电控汽车良好性能的正常发挥。 导线及连接器断路 导线及连接器断路故障，可能是由于导线使用中折断，连接器接触不良，连接器端子松脱造成的。 由于导线在中间断开的故障是很罕见的，大都是在连接器处断开，因此，检查时应着重仔细检查传感器和连接 顺处的导线，是否有松脱和接触不良。 由接触不良而引起的连接器断路故障，常是由于连接器端于锈蚀，外界脏污进入端子或连接插座，从而造成接 触压力降低。此时，只要把连接器拆下，再重新装插上，以改变它的连接状况，使其恢复正常接触即可。 导线及连接器短路故障 导线及连接器的故障也可能是由于线束与车身(地线)之间或在有关开关内部短路所造成的。检查前应首先看在 车身的导线连接器固定是否牢靠，然后便可按下列步骤进行测试。 (1)检查电线通断 首先拆下控制电脑 ECU 和传感器两侧的导线连接器，再测量连接器相应端子间的电阻。如电阻值不大于1欧 姆，则说明电线正常，以便进行下一步检查。在测量导线电阻时，最好在垂直和水平两个方向轻轻摇动导线以 提高测量的准确性，同时注意，对大多数导线连接器、万用表表棒应从连接器的后端插入，但是对于装有防水 套的防水型连接器表棒就不能从后端插入，因为在插入时稍不小心便会使端子变形。 (2)短路的电阻值检查 首先拆下控制电脑 ECU 和传感器两侧的导线连接器，再测量两侧连接器各端子与车身间的电阻值。测量时，表 棒一端搭铁接车身，另一端要分别在两侧导线连接器上进行测量，如果电阻值大于1欧姆则说明该电线与车身 无短路故障。 连接器外观及接触压力检查 MSN： shin_JiJason JiLOL 首先应逐一拆下各导线连接器，检查连接器端子上有无锈触和脏污，对锈蚀和脏污应清理。然后检查端子片是 否松动或损坏，端子固定是否牢靠，在轻轻拉动时端子应无松动现象。反之，如果在哪一个座孔中的插头端子 拔出时比其它座孔容易，则该座孔可能在使用中会引起接触不良的故障。 检查时的注意事项 (1)连接器的检查必须在点火锁关闭的状态下进行，否则会因自感而烧坏有关机件。 (2)拆下导线连接器时，要注意松开锁紧弹簧或按下锁扣，不可硬拉硬拽，装复时，应将连接器插到底并锁 止。 (3)对于防水型连接器在拆下检测时，应注意小心取下皮套，安装时防水套应到位，否则，可能因水进入连接 器而导致电路故障。 (4)在用万用表检查连接器时，表棒插入时不可对端子用力过大，以防因端片变形而引起插接的接触不良。 注注注注：通常所指的通常所指的通常所指的通常所指的2.92mm,3.5mm,2.4mm，都是指的是连接器导体内径都是指的是连接器导体内径都是指的是连接器导体内径都是指的是连接器导体内径。 附注附注附注附注 1： 连接器命名方法连接器命名方法连接器命名方法连接器命名方法 通用射频连接器的型号由主称代号和结构形式代号两部分组成，中间用短横线“-”隔开。其它需说明的情况 可在详细轨范中作出规定，并用短横线与结构形式代号隔开。 通用射频连接器的主称代号采用国内、外通用的主称代号。特殊产品的主称代号由详细规范做出具体规定。 （一）、通用主称代号及说明 N 型：外导体内径为 7mm(0.276 英寸)、特性阻抗 50(75)的螺纹式射频同轴连接器。(IEC169-16) BNC 型：外导体内径为 6.5mm(0.256 英寸)、特性阻抗 50的卡口锁定式射频同轴连接器。(IEC169-8) TNC 型：外导体内径为 6.5mm(0.256 英寸)、特性阻抗 50的螺纹式射频同轴连接器。(IEC169-17) SMA 型：外导体内径为 4.13mm(0.163 英寸)、特性阻抗 50的螺纹式射频同轴连接器。(IEC169-15) SMB 型：外导体内径为 3mm(0.12 英寸)、特性阻抗 50的推入锁定式射频同轴连接器。(IEC169-10) SMC 型：外导体内径为 3mm(0.12 英寸)、特