N类射频连接器的失效原因分析及可靠性改进方法
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N类射频连接器的失效原因分析及可靠性改进方法
2019-08-16
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作为被动器件的重要组成部分,N型射频连接器它具有良好的宽带传输特性和多种便捷的连接方式,因此广泛应用于测试仪器、武器系统、通信设备等产品中。随着应用范围的扩大,N型射频连接器该系统几乎渗透到国民经济的各个领域,其可靠性越来越受到关注。本文研究了该系统的失效模式。N型射频连接器对它进行了分析,并探讨了如何提高其可靠性。

N RF connectors

当N型射频连接器对连接良好时,N型射频连接器对的外导体接触面(电气和机械基准面)在螺纹的拉力作用下拧紧,从而实现较小的接触电阻(<5mΩ)。针脚内导体的针脚部分插入针脚内导体的孔中,并通过针脚壁的弹性保持两个内导体之间良好的电接触(接触电阻3mΩ)。此时,针脚内导体的台阶面和端面并未拧紧,而是存在0.1mm的间隙,这对连接器的电气性能和可靠性有重要影响。N型射频连接器理想的连接状态N型射频连接器连接器的成对连接可概括如下:外导体接触良好、内导体接触良好、介质支撑对内导体支撑良好以及线张力传递正确。一旦上述连接状态发生变化,连接器就会失效。接下来,我们将从这些要点入手,分析其失效原理。N型射频连接器以便找到提高可靠性的正确方法N型射频连接器


1. 外部导体接触不良导致的故障


为了确保电气和机械结构的连续性,外部导体接触面之间的作用力通常非常大。N型射频连接器例如,当螺钉的拧紧力矩为135N·cm时,可利用公式Mt=KP*10⁻³N·m(K为拧紧力矩系数,K=0.12)计算得出外导体的轴向压力P₀可达712N。若外导体强度较差,可能导致外导体连接端面严重磨损,甚至变形和断裂。例如,SMA连接器的外导体壁厚较薄,仅为0.25mm,且大多采用黄铜等强度较低的材料,连接力矩稍大。SMA连接器的端面可能因过度挤压而变形,进而损坏内导体或介质支撑层。此外,连接器外导体表面通常有涂层,较大的接触力会导致涂层破裂。连接端面涂层的失效会导致外导体间接触电阻增大,进而降低连接器的电气性能。此外,如果射频同轴连接器在不良环境下使用,一段时间后,外导体的连接端会沉积一层灰尘,导致外导体之间的接触电阻急剧增加,连接器的插入损耗增加,电气性能指标下降。


改进措施:为避免因连接端面变形或过度磨损导致外导体接触不良,一方面,可选择强度更高的材料加工外导体,例如青铜或不锈钢;另一方面,也可增加外导体连接端面的壁厚,增大接触面积,从而在施加相同连接力矩的情况下,降低外导体连接端面的单位面积压力。例如,改进后的连接端面可有效防止因变形或过度磨损导致的接触不良。N型射频连接器将SMA的介质支撑体外径从4.1mm减小到3.9mm,并相应地将连接面外导体的壁厚增加到0.35mm,从而增强了机械强度,提高了连接的可靠性。存放和使用连接器时,应保持外导体连接端面的清洁。如有灰尘,可用酒精棉球擦拭。注意擦拭时酒精不应浸入介质支撑体内部,且在酒精完全挥发前不得使用连接器,否则酒精混入介质会改变连接器的阻抗。


2. 内导体接触不良导致的故障


与外导体相比,尺寸较小、强度较低的内导体更容易导致接触不良,进而造成故障。N型射频连接器

弹性连接常用于内导体之间,例如开槽弹性连接、弹簧爪弹性连接、波纹管弹性连接等。其中,开槽弹性连接具有结构简单、加工成本低、装配方便、应用广泛等优点。因此,本文将以开槽弹性连接为例进行分析。


2.1. 内部导体固定不牢


为了组装目的,许多N型射频连接器:内导体在介质支撑处分为两部分,然后用线连接起来。


然而,由于内导体直径较小,如果螺纹连接处未用胶水固定,则内导体的连接强度非常差,特别是对于一些小型N型射频连接器,例如内导体直径仅为0.804毫米的1.85毫米同轴连接器,其强度可想而知。因此,当N型射频连接器多次插拔后,在长期的扭转和拉力作用下,内导体螺纹可能会松动脱落,导致连接失效。

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