毫米波同轴连接器的结构与特性
刘洪扬
【摘要】随着毫米波技术的发展与应用，电子设备不断向小型化发展，迫切需要研制毫米波同轴连接器已势在必行。本文对国外自70年代中期发展的3.5mm连接器直到90年代初发展到1.0mm连接器的产品结构、设计要点和产品性能作了比较详细的论述，并指出了在我国发展毫米波同轴连接器今后研究工作的重点。
【关键词】毫米波连接器结构性能
一、前言
同轴线和同轴连接器是应用较早的一种元件。早期认为它的应用范围适合分米直到10厘米波段(即300MHz～3GHz)，当波长再短时会出现传输功率容量小，衰减大，制造困难等一系列的缺点。因此，早期在厘米波段中同轴线几乎完全被波导所代替。由于技术上的困难，同轴系统被认为是不能应用到毫米波系统上。这主要还是同轴电缆插入损耗大，当工作频率升高以后有高次杂模出现，使其无法传播电磁信号。另一方面在一对同轴连接器接头处也会产生较强的电磁波辐射，会造成很大的电磁干扰。正因为这些原因，就使得同轴线及其连接器无法广泛应用到毫米波频段。很长一个时期内毫米波主要靠波导来传输。但是波导频带较窄，甚至在某些情况下，在所给定的频带内，在其边缘还会出现重叠的现象。由于同轴系统能够传输从直流到超高频频谱的电磁波信号，并且同轴器件具有体积小、重量轻、使用同轴器件组装的系统具有不受物理位置限制等一系列优点，因此又一直吸引着各国的同轴器件专家们去克服同轴系统存在的这些固有的困难。
自第二次世界大战结束到90年代初，同轴连接器的性能没有重要的改进。SMA是当时使用频率最高的一种小型同轴连接器，工作频率到22GHz、60～70年代重点是发展精密同轴连接器，如14、7、3.5(mm)精密连接器。精密同轴连接器的研制成功是同轴连接器技术发展史上的一项重大成就。它使同轴线电压驻波比的测量精度由百分之几提高到千分之几。这对毫米波连接器技术的发展起了很大的影响。
随着各种新型微波器件的出现，很多电子系统的传输功率不再像电子管时代那样高，再加上精密测量技术的发展和精密机械加工技术的进步，近十几年来，毫米波同轴连接器技术有了突飞猛进的发展。
毫米波连接器通常是指工作频率在30GHz以上(波长10mm以下)的同轴连接器。在70年代中期由美国Hewlett-Packard公司和Amphenol公司推出的3.5mm同轴连接器是最早的一种毫米波同轴连接器，它的工作频率达33GHz。以后很多公司都又相继开发出很多新型毫米波同轴连接器，详见表1。进入90年代，Hewlett-Packard公司宣布他们研制成1.0mm 同轴连接器，最高工作频率达110GHz。它是当前毫米波连接器中最小的一种，内导体直径大致为0.43mm(50Ω时)，要保证较高的尺寸精度，这么小的尺寸在机械加工中已有很大的困难。
295
296
这些新开发的毫米波同轴连接器有几个明显的特点。首先是连接器的工作频率尽量接近相同规格空气同轴线的截止频率。1989年
10月颁布的IEEE287修正草案中规定的各种传输线的频率范围如表2所示。这就决定了连接器内部尽量采用空气同轴式结构，对不可避免的介质支撑(绝缘子)和内导体结构带来的影响要设法降低。其次是内导体几乎都采用针孔式(有极性)结构，这是因为在小尺寸的情况下采用平面接点(无极性)会造成很多困难，因此，IEEE287新标准草案中规定允许使用有极性的内、外导体结构，但必须要保证连接的性能与连接器配对连接无关，发展的事实证明，这一要求是能够实现的。再其次就是新发展的产品都保持了和以前相关产品有良好的兼容性，像K 型能保持与3.5，SMA 的配对，V 型能保持与1.85，2.4的配对。
应用场合不同对毫米波同轴连接器的要求也不相同，例如：仪表上使用的连接器在装成大系统以前，反复连接的次数很少，可重复性和坚固性就考虑很少，重点考虑的是成本和体积大小；在系统和仪器中使用的连接器，要求多次插拔，因此可重复性和坚固性就成了头等重要的事情，其次才考虑成本；作为校准标准的场合需要有较高的测量精度，对使用的连接器要求有更高水平的坚固性、可重复性和尺寸精度。根据这些使用场合的不同，毫米波同轴连接器通常被分成三个等级，即生产级、仪器级和计量级。不同等级产品的主性能和关键零件的公差是不相同的，但保持产品的精密性、坚固性和耐久性是三个等级都需要的。
2.4mm
连接器是第一个实现三个等级齐备的连接器，不同的性能要求如表3所示。
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二、毫米波同轴连接器的基本结构
毫米波同轴连接器的结构虽然有各式各样，但是它们的基本作用有两个，即联接和转换。联接同轴线用的连接器在配对以后应当成为坚固无反射互联。转接器是作为一个接口，用于连接器与微波电路之间的转换。这些转换通常是方式变换，如：同轴线——微带，同轴线——波导等，不过有的转换还是相当复杂的，尤其是在很高的频率下方式变换也不是一件容易的事。图1和图2是毫米波同轴连接器的典型结构图。图1是联接同轴线用的连接器，它由插头和插座两部分组成。图2是一个转换插座，图的左面是转换面，通过其它附件实现与微波电路的连接；图的右面是配合面，它是一个标准的接口能与相应的连接器配接。
图1 毫米波同轴连接器
图2 毫米波同轴转换插座
毫米波同轴连接器在内外导体之间除两个绝缘支撑子(绝缘子)以外全部由空气介质填充。这就避免了用固体介质填充时所带来的问题，例如：空气隙的长度难以得到控制，并且还会随温度而变化；传输线阻抗不稳定，因它取决于固体介质的电常数和尺寸。另外采用空气介质对用户也有利，因为连接器的特性阻抗能够通过内、外导体尺寸(d 、D)两个简单物理量的测量就能判定。由空气介质填充的连接器性能比较稳定，在任意配对的情况下其性能都非常相近，获得了较高的重复性能。
毫米波同轴连接器的基准面选在阴阳外导体的结合处，结构上要保证在这个地方能形成紧密的接触，无缝隙存在。中心导体的连接是由阴接触件(插孔)夹持住阳接触件(插针)而形成。其中插孔是关键，它直接影响到连接器的精度、可重复性、耐久性以及高频性能。多少年来，人们都在研究与探索能有一个比较理想的插孔结构。在实践中认识到一个好的插孔应当具有与插针的接触面积大、接触压力小、插拔力低以及弹性爪要有足够的弹性，并且在安装上要确保与插针的同轴性。在毫米波同轴连接器中一般都采用四槽式插孔，但是计量级连接器对性能稳定性、可重复性和阻抗精度要求都特别高，常常采用无槽式插孔。
插针插孔的接触状态对连接器的性能有很大的影响，要使一对连接器配对后能达到最佳的匹配状态，阴、阳中心导体应当完全接触在一起，使他们之间没有间隙存在即G=0，因为任何间隙都将引起一个串联电感而出现不匹配。由于这个理由，一个理想连接器的中心接触件的接触端面到基准面的公差应当是±0，即g=0。事实上，理想状态是不可能的，但是中心导体的接触间隙又是有害的，所以要求连接器中心导体到基准面的公差(g)应当为零或者是一个允许的很小的负数。
在毫米波同轴连接器中为了固定内、外导体，常常使用介质绝缘子来作支撑。在均匀同轴线中引进了绝缘子对同轴线的传输特性将发生很大的影响、由于内、外导体直径的变化以及介电常数的不同，将直接影响到特性阻抗的变化，设计不当将会产生严重的反射。另一方面，在均匀同轴线中有限长绝缘子会引起振荡激励作用，使得同轴传输线的截止频率受到约束而下降，并且还会使高频电场传输不稳定。研究表明，采用挖空绝缘子的方法能有效地降低绝缘子的介电常数，从而达到可以增加绝缘子宽度(B)的目的；两个绝缘子之间的距离A还必须达到相当大的值，约为A=2D时，两者的相互影响才能到最小，当距离增大到A=3D以上时，相互影响就可以忽略了。对于单个同轴连接器来说，绝缘子必须离开基准面大约要有1～1.5倍D的距离(=A/2)。
连接器的接口不但影响到产品间的互换，而且还影响到产品性能。连接器的坚固性和抗滥用能力主要取决于其接口结构。目前IEEE287新标准仍在制定中，这里先把一些公司生产的针孔式毫米波连接器接口尺寸列于图3和表4供参考。不同资料中的数据略有出入，本文略加统一与圆整。
三、典型毫米波连接器的特性
1、SMA连接器
SMA连接器的工作频率到22GHz，它不是一个毫米波连接器，但是它对毫米波连接器的发展有很大的影响，因此很有必要先对它作个介绍。
SMA是由Bendix公司在50年代末期为半硬同轴电缆而设计的。它的配合空间用聚四氟乙烯介质填充，结构比较简单。这种连接器当初并没有打算长久使用，更没有作为一个精密连接器来考虑，因此它只是一个普通系统用的连接器。在当时情况下，由于它的体积小，能在较高频率下工作，很快得到了普及，甚至到后来发展出更新一代毫米波同轴连接器时不得不考虑与他的兼容。可是由于它先天性不足，也为后来发展小型同轴连接器带来了一些限制。SMA存在的主要问题是精度不高，不适合测试设备的需要；其次是外导体的壁比较薄，内导体插孔又是两槽结构，在使用中非常容易被磨损和发生损坏故障；再其次是使用频率不高，不能适应工作频率带达40GHz以上系统的需求。
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图3 毫米波同轴连接器接口
由于SMA 存在这些缺陷，一些制造商就开发了一批能与SMA 兼容的连接器，主要型号有3.5mm ，WSMA 以及后来发展的2.92mm ，MPC3，KMC 和WMP4等。这些连接器克服了SMA 的局限性，在结构上与SMA 也不相同，就外导体的接触面积讲，新开发的连接器都大大加强(见表5)，提高了连接器的坚固性。
2、 3.5mm 连接器
在60年代中期，美国商业部为了小型精密同轴连接器的标准化成立了一个联合工业研究会(JIRC)，经过努力于1972年提出一个民用产品标准，空气传输线的尺寸缩小到3.5mm ，无模工作状态下的频率扩展到36GHz 。随后推出一种与它相匹配的3.5mm 鸳鸯连接器(头
座相同)。但由于它的精密度高，价格昂贵，阻碍了把它作为一个通用连接器而广泛使用。由于形势的需要，Hewlett-Packard等公司研制出一种高精度，价格比较便宜的3.5mm连接器，配合空间由空气介质填充，内导体插孔采用无槽结构，实际上是在有槽插孔外面加上一个无槽的保护套。额定工作频率达33GHz。它在两个绝缘子之间选择了足够大的距离为0.50时(12.27mm)，为D的3.5倍。
3.5mm连接器能与SMA兼容，能进行无损地对接。在SMA工作频段范围内，3.5mm 连接器的电压驻波比特性与SMA相近。3.5mm连接器最初设计是作为一种低成本，企图能代替SMA，但是它未能及时形成批量以达到提前降低成本的目的，结果使得3.5mm连接器的价格偏高，这就是3.5mm连接器未能代替SMA的原因。3.5mm连接器由于它的精密性和良好的耐磨性，特别适用于测试设备上。
3、2.92mm连接器
2.92mm连接器在结构上
3.5mm与连接器相似，只不过是更小一些，允许工作频率到46GHz其内导体尺寸与SMA相同为0.05英寸(1.27mm)。2.92mm连接器最早是Maury Microwave公司研制出来的(MPC-3型)。由其他公司研制的这类连接器还有K型、KMC型、WMP4型等。
K型连接器是在1983年由Wiltron公司研制出来的，它能与SMA、3.5mm、WSMA 连接器兼容。K型连接器的心脏是它的过渡器，它用一个玻璃绝缘子实现同轴连接器到微带电路的刚性过渡，这就保证在更换连接器或维修时不会损伤电路。
毫米波同轴连接器的可靠性受到插拔力、外导体强度、配接时的应力消除情况及配接时同心度的影响。K型连接在这些方面都具有良好的性能。在正常情况下，K型连接器的插拔力为0.5磅(2.22N)而SMA是它的三倍。K型外导体的壁厚是SMA的四倍(见表5)，其可靠性相当于SMA的30倍，这一点已被试验所证实。试验表明，K型连接器经一万次插拔后，其电气性能几乎没有什么变化。它特别适合于系统和测试仪器上使用。
4、2.4mm连接器
2.4mm同轴连接器的研制成功标志着毫米波连接器发展走上一个新的台阶。在它前面发展的一系列小型同轴连接器在结构上作了不少改进，但是在连接器的坚固性和可重复性方面仍然改进得不够。这就使得仪器和校准标准方面出现一连串的问题，因为这些地方需要有更高的对准性、坚固性和可重复性。
在以前开发的小型连接器由于受到要与SMA兼容的限制而影响了连接器的性能，例如，当与SMA配合时，由于SMA尺寸公差范围非常之大，能偶然发生阴中心导体(插孔)外径增大的故障，并且高频覆盖能力较小，中心接触体也很脆弱(易断)。这就迫切需要研制一种新型同轴连接器，要求无模工作到50GHz，坚固性和可重复性高并具有抗偶然故障的能力。在这样一个新的要求下，Hewlett-Packard，Omni Spectra、Amphenal等公司相继开发出一代新型小型2.4mm连接器。
2.4mm连接器配合空间使用空气介质填充，达到低损耗。中心导体支撑采用高性能绝缘子，其上面的补偿孔是不通孔，能防止污物进入连接器的内部。两个绝缘子之间有足够大的距离，使互相影响减至最小。中心导体插孔采用四槽结构(用于生产级和仪器级)和无槽结构(用于计量级)。它的外形很像SMA，APC-
3.5，为了不致于发生与这些连接器发生偶然配合，所以连接器的连接螺纹采用公制M7×0.75。为了保护插孔不被损坏，在插针接触插孔前外导体已配合到50%以上。
300
2.4mm连接器在DC～50GHz整个范围内都具有良好的性能，反射损耗都小于SMA、APC-
3.5、K型连接器，结构具有很高的可重复性。2.4mm连接器能适用于很宽的领域，是第一个具备有生产级、仪器级和计量级三个等级的产品。
5、1.85和1.0mm连接器
美国Hewlett-Packard公司是一个从事电子设备和元件的制造公司，它在毫米波连接器研制中一直处于领先地位。在1986年欧洲微波会议上他们又首次推出1.85mm的连接器，使工作频率扩展到65GHz。后来Wittron公司经过改进，并于1989年1月宣称在360型网络分析仪中使用了1.85mm(V型)连接器，并能同2.4mm连接器兼容。V型连接器的结构形式与K型相同，只不过尺寸更小一些。它与微波电路的连接也是用一个过渡器——玻璃绝缘子，其中心导体的直径只有9密耳(0.23mm)。
进入90年代，Hewlett-Packard公司宣布他们又研制成功1.0mm连接器，这是目前世界上最小的毫米波连接器，内导体直径约为0.43mm(50Ω)，最高工作频率达110GHz。
四、结束语
毫米波同轴连接器发展的时间虽然不长，但是发展速度相当快，目前已基本形成系列。这主要是由于它的频带宽、尺寸小、重量轻、耐用性和可重复性好、成本低以及能与较低频率的连接器兼容等一系列的优点，使其应用领域越来越广泛。甚至目前国际上已出现用同轴系统去代替毫米波波导系统的新趋势。2.4mm连接器是一个划时代的连接器，它摆脱了SMA的束缚，结构更加合理，电性能和机械性能都优于前者，而且价格也较低廉，据称它将最终取代现已广泛使用的SMA连接器。
毫米波连接器用于使用频率很高，结构尺寸太小，给电气、机械方面带来了一系列的新问题，我们需要对它的设计理论、测试方法、细微精密加工技术、标准化及应用领域等方面作深入的研究，以利推动我国毫米波连接器的大发展。
参考文献
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毫米波同轴连接器理论计算
刘洪扬
【摘要】毫米波同轴连接器的结构在理论上把它看成为由介质填充和空气填充相结合而成的一段同轴传输线。在理想化假设后，运用同轴传输理论对毫米波连接器的特性阻抗、尺寸及公差、绝缘子厚度及介电常数的计算作了详细论述。并对3.5，2.92，2.4，1.85，1.0mm连接器的主要参数进行了计算。
【关键词】毫米波连接器设计理论
一、前言
毫米波同轴连接器通常是指工作波长在10mm以下的连接器，是一种超小型微波同轴连接器。它的特点是工作频率高、结构尺寸小、精度要求高。由于连接器的结构尺寸与工作波长相接近，任何微小的变化都会给连接器的电气性能带来严重的影响，这就给连接器结构尺寸带来了高精度的要求。尺寸小，精度高又给制造技术提出了更高的要求。
毫米波同轴连接器从广义上讲，它是一段同轴线，因此同轴线传输的基本理论在这里也是适用的。但是它必竞又不像同轴线那样简单，由于结构上的需要，引进了绝缘子，内外导体直径出现了台阶。它不可能是一个均匀的同轴线，使电场传输特性发生了改变，另外由于制造上的原因，存在不可避免的误差，使连接器的精度受到影响。这一系列的问题就是连接器理论设计需要解决的内容。有些可以通过理论分析与计算求得比较合理的设计参数，但是有些问题因素十分复杂，难以进行理论计算，就是计算也不一定准确，只有通过对典型结构的实验，找出它们的规律性，用以指导连接器的理论设计。
二、连接器接口模型
毫米波同轴连接器的插头和插座相连接的接口设计是连接器的关键，它不仅影响到产品的互换性，而且直接影响到连接器的电气性能。连接器的外导体在接口处必须保证紧密接触，而阴阳内导体在接口处就可能出现间隙。毫米波同轴连接器内外导体之间除很薄的支撑绝缘子外，全部由空气介质填充，因此，连接器的接口可把它看成为一段带绝缘支撑的空气同轴线，其接口模型如图1所示。D是外导体的内径，d是内导体的外径，dg是内导体插针直径，A是两个绝缘支撑子(简称绝缘子)之间的距离，B是绝缘子的厚度，G是阴阳内导体接触端面可能出现的间隙。
连接器接口实质上是由介质填充和空气填充相结合而成的一段同轴线。由于结构支撑的需要，内、外导体在绝缘子厚度范围内常挖有不同深度的槽；又由于制造和安装误差的存在，内、外导体直径在长度方向会出现不均匀，在径向存在一定的偏心度以及内导体接触处不可避免地会出现一定的间隙。这样一来这段同轴线就变得相当复杂，难以进行理论计算。为了分析方便起见，我们先对连接器接口模型作理想化假设，进行分析计算，然后再逐一分析这些不同情况的影响，设法避免或降低这些因素对连接器的影响。
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图1 毫米波同轴连接器接口模型
假设绝缘子厚度B 为有限，两绝缘子之间的距离A 足够大，在内、外导体上的挖槽深度和间隙G 都比较小，因此毫米波同轴连接器接口模型图1在理论上把它近似地看成为一段均匀的同轴线，即认为在整个范围内，内、外导体的直径没有变化，全部为空气介质填充。
1、 D 与d 的计算
理想同轴线的特性阻抗公式为：
Z 0=
d
D
r ln 12C 00επμ (1)
式中：真空导磁率 μ0 = 4π×10-7享/米
光速 C 0 = 299,792,458±1.2米/秒
空气相对介电常数 εr =1.000649 在23℃, 50%温度和101.3KPa 大气压力时的计算值。代入有关参数后得：
Z 0=
d D
r
ln 0.0000159.95850ε± (2) 由此求得50Ω空气同轴线外、内直径比值为：
D/d=2.3029 (3)
根据IEEE287修正案规定的尺寸D 计算出50Ω毫米波同轴连接器内导体尺寸d 列于表1。
304
注：LPC=实验室精度连接器
GPC=普通精度连接器
连接器内、外导体直径的偏差会引起一个阻抗误差△Z ，使得同轴线失配而产生反射。在均匀同轴线中电压驻波比的公式为
V SWR =L
L
T -1T 1+
T L =
L 0
L Z Z Z -Z +
式中Z L 和T L 分别为负载阻抗和负载反射系数。若Z L =Z 0+△Z ，由阻抗误差所引起的电压驻波比可表示为：
V SWR =1+
Z ?Z
(4) 式中△Z/ Z 0称做为阻抗精度，它是根据不同使用场合的要求确定的。IEEE287修正案中规定了实验室精度连接器(LPC)和普通精度连接器(GPC)的阻抗精度值列于表1中。
在实际连接器中，D ，d 不可能保持不变，由于固定绝缘子或连接电路转换的需要，使连接器中一段尺寸变为D 1和d 1，介电常数变为εr1，为了保持良好的传输特性，应根据阻抗一致性原则设计D 1和d 1的尺寸。对于50Ω空气同轴线中在用εr1介质填充段的直径关系为：
D 1/d 1=1n -1(0.834
r r εε/1) (5)
式中εr 为空气的相对介电常数。 2、 截止波长(或频率)
均匀同轴线本身传播的是电磁波(TEM 波)，在理论上它没有截止频率的限制，工作频带极宽。但是在已定尺寸的同轴线中，传输电磁波的频率升高到一定程度后会在同轴线中激励起高阶模即TM 波和TE 波。这意味着对TEM 波能量的损耗。一次谐波H 11(TE 11)模的临界波长最长，为了能在同轴线中抑制高次谐波的产生，人们就H 11模的临界波长作为同轴线的截止波长、同轴线理论截止波长(频率)计算的近似公式为：
λ
C ≈2
)
(d D r
+πε (6)
或 c f =C 0/λ0≈
d)
(D 20
+r C επ
在实践中发现按(6)式计算出的截止频率略为偏低了一些，对于50Ω的空气线来讲大约要低于H 11模时的2%，几乎接近H 21模。美国“微波手册”中提出一个1.0205的修正系数，修正后的截止频率计算公式为：
c f ≈
d)
(D 041.20
+r C επ (7)
为了保证同轴线只能传输TEM 波，它的最高工作频率要低于H 11模的截止频率，通常要低15%左右，频率非常高时，低的比例还要更大一些。各种毫米波同轴连接器(50Ω)的理论截止频率和最高工作频率列于表1中。
305
三、允许的机械公差
1、 内、外导体直径的公差
同轴连接器的内、外导体的直径在制造过程中不可避免地要出现一些偏差，假设用△d ，△D 表示d 、D 的偏差，由它引起的特性阻抗相对偏差为：
0Z ?Z =???
???-?d d D
D Z K 0 式中： K=59.95850/
r ε
对于一个50Ω的同轴连接器，如果εr ≈1，K ≈60，由此得到：
0Z ?Z ≈??
? ???-?d d D D 2.1 (8)
当连接器的阻抗精度△Z/Z 0和△d 给定时，按(8)式求得D 的公差为： ?
??
?
???+Z ?Z =?d d 2.11D D 0 (9) 2、 内、外导体的偏心度e
连接器内、外导体的横截面由于制造或装配的原因会出现不同心，假设偏心度为e ，如图2所示。由于偏心度e 的作用，改变了同轴线单位长度的电容，所产生的阻抗误差为：
图2 d 和D 的偏心度
222
22224041ln 60d D e d D e --≈???
? ??--≈?Z (10)
式中负号（－）表示特性阻抗变小。
对于一个50Ω的连接器、其阻抗误差为：
22
D
-296e =?Z (11)
220D
-5.92e =Z ?Z (12) 当给定连接器的阻抗精度和D 值，最大允许的偏心度为：
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е= 0.4/D
Z ?Z
(13) 如果内导体直径d 的公差按IT6级公差，在实验室精度时，毫米波同轴连接器允许的机械公差按公式(9)、(13)计算出的结果列于表2中。△D 计算出的公差值不太符合标准，可按相近的公差等级选定△D 的公差，△D 括号中的数值为IT8级公差值。
3、 内导体轴向间隙G
同轴连接器配对连接后，希望插头和插座两者的内、外导体在轴向实现紧密的接触，因为任何间隙的存在都会对传输特性产生不利的影响。但是由于机械结构上的原因，要达到两者都能紧密接触是困难的。通常设计成让外导体的端面紧密接触而无间隙，允许内导体的接触端有微小的间隙。在这个间隙区内，内导体的直径变小，形成一小段高阻抗传输线，引起了同轴线固有电感和电容的变化并出现了不连续电容。这个电感和电容要进行理论计算是相当复杂的，并且也不一定能算得很准确。通过对间隙G 对传输特性的影响的研究认识到，在间隙范围不太大的情况下，由间隙G 所引引的电压驻波比增量△S 有下列关系：
???
?
??--+=?ωπωπεN dg N d fG r ln 025.0S (14)
式中f 是频率——GHz; G 是间隙宽度——mm; εr 是填充介质的介电常数；d 和dg 是
直径——mm; ωr 是插孔开槽宽度——mm ；N 是开槽数目。
毫米波同轴连接器通常由空气填充，εr =1，由间隙G 所引引的电压驻波比增量为：
?
??
?
??--+=?ωπωπN dg N d fG ln 025.0S (15) 当一个连接器的电压驻波比指标给定时，允许的最大间隙为：
???
???
???? ??--?≤ωπωπN dg N d f ln /S 40G (16)
举例：一个2.4mm 的同轴连接器，设f =50GHz ，d=1.042mm ，dg=0.511mm ，ω=0.2mm ，N=4，当要求电压驻波比S ≤1.2时，可认为△S=+0.20，把各参数代式(16)求得G ≤0.14mm 。
对于单个连接器而言，内导体接触面到基准面的误差为0～0.07mm 。
四、绝缘子
在均匀同轴线中引进了介质绝缘子对同轴线传输特性将发生很大的影响。由于在绝缘
307
子范围内d 和D 的尺寸发生变化，介电常数也不同，这将直接影响到特性阻抗的变化，设计不当将会产生严重的反射。这一点如果按阻抗一致性原则，用式(5)精确计算出变化后的尺寸d 1和D 1，这种影响会减到最小。另一方面在均匀同轴线中有限绝缘子会起振荡激励作用使同轴传输线的截止频率受到约束而下降，并且还会使高频电场传输不稳定。
早在60年代中期，美国的Bussey 和Beatty 两人就提出了均匀同轴线中有限绝缘子的谐振理论。他们研究了单个绝缘子和一对绝缘子系统的有关问题。后来又有不少学者作了进一步研究，不但确认了他们的实验结果，而且又作了很多补充。下面将应用这些理论来解决毫米波连接器设计中的有关问题。 1、 绝缘子厚度
在均匀同轴线中绝缘子的谐振频率是绝缘子长度(厚度)及其介电常数的函数。在厚度B 一定时，谐振频率随介电常数εr 的减小而升高；在εr 一定时，谐振频率随绝缘子厚度B 的减小而升高。当B 趋近于零时，就成为一个空气同轴线，其谐振频率由它的截止频率所决定，这时波在空气中能稳定传输而不发生谐振。而当B 接近外导体直径D 时，由于绝缘子谐振作用使得同轴线中的电磁波传播极不稳定，并使同轴线的截止频率受到约束而下降。由此看来，绝缘子厚度必须小于外导体的直径(B ＜D)，而且厚度越薄越好。
在同轴线中不发生H 10(TE 10)高次模时，绝缘子厚度B 的关系式为：
B=??
???
??
????
????
????? ??--???
? ??-22
1
111tan f f f f c r r c g εεπλ (17) 式中：λg 为同轴线的工作波长；f 为工作频率；c f 是截止频率；εr 为绝缘子的相对
介电常数。
2、 绝缘子间距
一对同轴连接器插合连接后，绝缘子在同轴线中的位置模型如图3所示。A 表示两个绝缘子之间的距离，A 1表示一个绝缘子一面到同轴线直径发生突变的平面之间的距离。 绝缘子谐振不但是由一个绝缘子的电场所决定而且外部空间的影响也很重要。在A 空间两个绝缘子的电场会互相作用而影响到他们的谐振条件。在A 空间也会产生寄生振荡电场使谐振频率受到约束而下降。经对他们谐振特性研究表明：两个绝缘子之间的距离A 必须达到相当大的值，约为A=2D 间，两个绝缘子的相互影响就较小，到A=3D 以上时，相互影响就可以忽略了。对于单个同轴连接器来说，每个绝缘子必须离开基准面大约要有1～1.5倍D 的距离，例如3.5mm 连接器大约要有3.5～5.25mm 的距离；A 1对谐振频率的影响与前面两个绝缘子时的情况相似，只不过这里相当于单个同轴连接器的情况，当A 1=D 时，谐振频率与A 1就没有什么依赖性，A 1再增大影响也就不大，到A 1=1.5D 以上影响就可以忽略不计了。
308
图3 绝缘子位置模型
在连接器设计中，绝缘子间距应满足下列条件：
A ≥2D (18)
A 1≥D (19)
3、 低介电常数绝缘子
同轴线要达到稳定传输而不发生振荡，希望绝缘子的厚度越薄越好。但是由于结构上机械支撑的需要，绝缘子的厚度又不能做得太薄，否则会影响内导体的稳固性和直线度，不仅会影响到高频传输特性，而且还会直接影响到阴阳内导体的插配，增加磨损，降低寿命。从实现良好的支撑作用出发，又希望绝缘子厚一些好。从绝缘厚度关系式(17)可以看出，在同轴线结构确定的情况下，要得到较厚的绝缘子只有设法降低绝缘子的介电常数ε。
多少年来，尽管研制成不少低介电常数的新材料，很遗憾，至今还没有找到一种介电常数能小于2的射频绝缘材料。众所周知，空气的介电常数最低为1，非常有可能用空气混合的电介质来降低介电常数。发泡电介质就是一种，如发泡聚苯乙烯有可能使介电常数非常接近1这个期望值。但是已经证明，它在其它方面不合适，其缺点是在批产品中的一致性和重复性太差，并且机械强度也不够。于是人们放弃了这种混合的尝试，采用整体绝缘子上挖空的办法即去掉部分介质材料。实际上，它是一种用空气与介质材料组合的绝缘子。就绝缘子整体效应而言，起到了降低绝缘子介电常数的作用。我们称做为等效(或平均)介电常数r ε，其计算公式为：
r ε=εP+εr (1 – P) (20)
P=V S /V t
式中：εr 为固体介质材料的介电常数；ε为空气的介电常数；V S 为绝缘子中固体介质材料的体积；V t 为绝缘子的总体积。
假设空气介电常数ε=1，则上式可表示为：
r ε=1+(εr – 1)P (21) 或： r ε=εr –(εr -1)V i /V t (22) 式中V i 为绝缘子被挖空部分的体积。
在毫米波同轴连接器中采用的低介电常数绝缘子的结构形式如图4所示。图4(a)是一种有六个不通孔的绝缘子，用聚四氟乙烯材料制成时，其等效介电常数能降到2以下，曾
见到r =1.66的报导。由于是不通孔，可以防止污物分入连接器内部。这种结构为K型和2.4mm同轴连接器所采用；图4(b)是一种四轮辐星形状绝缘子，外圈是一个金属环，内部带有四个槽，用四个绝缘薄片嵌入槽中实现对内导体的支撑，这种结构能更有效地降低绝缘子的等效介电常数，为2.92mm连接器所采用。
图4 低介电常数绝缘子
两种低介电常数绝缘子中，六孔式的效果要差一些，因为它只能去掉很少部分介质材料。而星形绝缘子的效果就比较好，绝缘材料被去掉的扇形部分几乎直到内导体，形成较大的空间，平行的电力线大部分能顺利通过绝缘子或在直角处能就近绕道通过。因此，星形绝缘子能得到较低的等效介电常数。
五、结束语
毫米波同轴连接器中除两个绝缘子外全部由空气介质填充，受环境条件影响较小，其性能主要决定于连接器本身的结构设计。在设计中只要能对各种参数进行精确的理论计算，就一定能获得高性能的连接器。绝缘子对连接器电气性能有重要的影响，采用挖空介质的方法能有效地降低其等效介电常数，提高谐振频率，增加厚度。不足之处是增加了制造上的难度，对加工技术提出了更高的要求。
参考文献
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[2] BRUNO O WEIHSCHEL,Errors in Coaxial Air Line Standards Due to Skin Effect the Microwave Journal,November 1990,pp.131~143
[3] William W.Ofelied,Comparing Miniature Coaxial Connectors,MZCROWA VES &RF, September 1995,P.172
[4] H.NEBUBAUER and F.R.HUBER, Highter Modes in Coaxial RF Lines ,the Microwave Journae Lune 1969,PP.57-66
[5] Andrew Alford ,Highter Modes in Insulating Beads,the Microwave Journal,MARCH 1990,PP.146~156
309
310
毫米波连接器绝缘支撑轴向位置的理论计算
王言平
【摘要】 本文论述了绝缘支撑激发的高阶模，以及如何降低高阶模对毫米波同轴连接器电气性能的影响等。通过理论分析计算得到了绝缘支撑到连接器机械电气参考面最小距离的计算公式。
【关键词】 毫米波连接器 高阶模 绝缘支撑位置
1 引 言
毫米波同轴连接器必不可少地要使用绝缘支撑。根据电磁场理论，任何给定尺寸的绝缘支撑都会激发一定频率的高阶模。毫米波同轴连接器的使用频率接近其空气介质时的上限截止频率，绝缘支撑激发的高阶模频率往往落在使用频率的范围之内。高阶模的产生表示传输能量的损耗，反映在同轴连接器上即影响了连接器的电压驻波比，插入损耗，使用频率范围等电气性能。
绝缘支撑是毫米波同轴连接器的必备零件，但它会产生高阶模。以下的分析可见，激发高阶模的最高频率仍低于其空气介质时的上限截止频率，即高阶模的传输在空气介质段呈指数衰减，不可能传输得很远。因此，在设计连接器时，只要保证绝缘支撑距离连接器的机械电气参考面的距离足够远，就能避免配对连接器绝缘支撑之间可能引起的共振，从而降低高阶模对毫米波同轴连接器电气性能的影响，提高毫米波同轴连接器的电气性能。
2 绝缘支撑激发高阶模
同轴线中可能激发的高阶模为TE 11模，本文以TE 01模为基本，但得出的结果是适用所有TE 模的。为了分析方便假定介质或空气的损耗是零或小到可以忽略不计。
同轴线中TE 01模的电场由下式给出：
()()()()[]a K N a K J a K N r K J e r
K C
E c c c c j c r 1112
·
·'-'-=θωμ
(1) ()()()()[]r K N a K J a K N r K J e K jC
E c c c c j c
''-''=111·
·θθωμ
(2) 式中：C 是常数，ω是角频率，μ是磁导率，c K 是特征值，r 是半径，J 1是第一阶第一类贝塞尔函数，J 1′是J 1的导数，N 1是第一阶第二类贝塞尔函数，N 1′是N 1的导数。
轴向电流密度：
TE
r
z Z E i =
(3) 而λ
λg
Z Z TE
·= (4)
311
ωεσμω
j j Z +=
σ≈0 ε
μ
=
Z (5) 其中：Z 为媒质波阻抗，Z TE 为TE 模的波阻抗，ε为介电常数，σ为媒质电导率，λ为真空波长，λg 为波导波长。
TE 01模时，式(1)中的e j θ应为cos θ,式(2)中的e j θ
应为sin θ，内外导体之间的电压：
?
=
b
a
dr Er Vm · (6)
a 为内导体的外半径，
b 为外导体的内半径。
轴向正的电流密度：
TE
b Z E iz θ
cos ?=
轴向正的电流：
?+
-=22
·I π
πχθd i z
λ
λg
b
z E Iz ··2=
(7)
其中：b E =r E |r =b
如果绝缘支撑激发高阶模，则绝缘支撑表面谐振，即从绝缘支撑表面向空气介质段看去的阻抗Z air ，与向绝缘支撑本身看去的Z bead 共轭。如附图所示。
2
02
01·2-1·2???
? ??-=
???
? ??==
f f E V f f Z E V I V Z c b
m
c b
m
z m air εμ
当c f ＞f 时，Z air 为虚数：
312
2
00
1··2???
? ??-=f f E V j
Z c b
m
air εμ (8)
Z bead 应当是一个负虚数，即向绝缘支撑看去等效接一个长为x 的开路段。
bead Z =- j ·m Z ·ctg(2πχ
λg
)
2
11··2···2???
? ??-==
f f E V Z E V Z c r b
m g b m m εεμλλε
ε
εεε (9)
Z air 与Z bcad 在数值上相等，于是：
?
???
?????
? ?
?-
=-???
? ??εε
ελπεεμε
μ
g c r c x ctg f f f f 2·11122
令：0μ=εμ得：
1·
11·222
-???
?
?????? ??-=?
???
??f f f f x ctg c c r r g εελπε (10) 其中：εr =
εεr
为媒介质的相对介电常数。 ελg 为介质中的波导波长。 f 为激发高阶模的频率。
c f 为TE 01模的下限截止频率。
绝缘支撑谐振时，绝缘支撑两个表面均谐振，x 即为绝缘支撑厚度的一半。同理求得TM 模时：
2
r 2
1-
1·1-2???
? ?????
? ??=???
?
??f f f f x ctg c r c g εελπε (11)
由公式(10)(11)可知，给定尺寸x ，介电常数为εr 的绝缘支撑就会有一个频率为f 的高
313
阶模与之对应。
3 绝缘支撑轴向位置的确定
由以上分析可知，只有当f ＜c f 时，谐振才有可能发生，同时此高阶模在空气介质段
呈指数衰减传输。对于TE 11波同轴线可以等效为长边为π(a+b)，短边为(b －a)的矩形波导，高阶模的电场：
E=A ·z
e ?Γ- (12)
其中：A 为E 的振幅值，Γ为实数，Z 表示绝缘支撑到连接器机械电气参考面的距离。 当ΓZ=4时， E |ΓΖ＝4=A
e
-4 =0.018A
即衰减到A 的1.8%，可以认为高阶模已经衰减殆尽，亦即绝缘支撑到参考面的距离Z 满足
ΓZ=4时，可以忽略高阶模对毫米波连接器电性能的影响。
对于TE 11模：
002
2
3b)(a 102εμωππ-??
????+?=Γ
0022
3b)(a 1024
Z εμωππ-??
????+?=
(13) 其中：ω为角频率，μ0为真空磁导率，ε0为真空介电常数。
例如：K 型连接器 2b=2.92mm ，2a=1.27mm ，绝缘支撑宽度2χ=5mm ，介电常数εr =2.02，则c f =45.6GHz ，绝缘支撑激发高阶模的最高频率为f =44.278GHz ，则Γ=0.53，Z=7.5mm
6.22Z
≈b
4 结 论
毫米波同轴连接器的绝缘支撑距离机械电气参考面的最小间距必须大于连接器外导体内径的两倍。这个结论在过去设计精密型连接器时已应用过并且得到实践验证，可以预见在毫米波连接器的结构设计时，它仍然是正确的。
参考文献
[1] 谢处方 林为干著《电磁场与电磁波》 [2] 《微波技术基础》，成电二系教研室编；
[3] Andrew Aeford. “Hlgher Modes in Insulating Bead ”,Microwave Journal,March,1990 P146、148、154、158
K 型连接器的研制
陈肇扬王新恩
【摘要】本文简述近年来国外关于毫米波同轴器件的研制动态，着重叙述我所在研制毫米波同轴连接器过程中，主要考虑的几个问题；设计方案的确定；K型连接器样品的测试数据、分析及存在的问题。
一、引言
随着微波技术的不断发展，使同轴元器件向毫米波段迈进，而且，由于同轴本身的性质，如它尺寸小、重量轻、频带宽、可弯曲、成本低，特别是它的耐用性、可修复性及与现有较低频率系统的兼容性，使同轴元器件在毫米波段上的应用，具有越来越广阔的前景。
八十年代以来，美国几个主要厂家着手研制毫米波段上应用的同轴元器件。如Hp公司、Amphnol公司、Omni公司共同研制出2.4mm连接器、转接器、终端负载；Kevlin公司研制的KMC-SL系列连接器；Wiltron公司的K型连接器、K型同轴至微带过渡器及外导体直径为0.118英寸的半刚性同轴电缆，在1989年的IEEE－MTT展览会上，新泽西州微波研究和开发公司宣布一种带宽为1～65GHz的同轴耦合器。据报导，美国的制造商已开始将同轴元器件的使用频率推向110GHz。
我们于1988年开始研制在毫米波段上应用的同轴连接器及电缆(外导体外径为Φ3半刚性同轴电缆)，1990年3月我们将研制出的试样送交航天部计量所进行电压驻波比测试，其性能与美国进口的同类产品相当。下面我们主要阐述K型连接器的研制情况。
二、研制过程中着重考虑的几个问题
1、K型与SMA兼容时，截止频率问题
由于本课题是为国家某重点工程配套而研制的，用户提出毫米波段上应用的同轴连接器须与SMA兼容，这说明连接形式和头部配合尺寸必须与SMA一样。众所周知，SMA 连接器的最高使用频率只能到24GHz，因为理论上的TE11模发生在25GHz。于是，K型连接器就不能简单地采用SMA的内、外导体尺寸及介质支撑过渡段。所以，在设计时，首先要考虑连接器的截止频率问题。此截止频率通常规定为在同轴线的空气介质段中，可能传播的TE11模(高于TEM模的第一个高次模)时的频率，根据截止频率的估算公式λc=(D+d) /2(D、d分别为外导体内径，内导体外径、ε0为空气的介电常数)可反推出连接π×
器的内、外导体尺寸，使所设计的连接器能满足使用频率范围的要求。
2、介质支撑和过渡段的考虑
目前，聚四氟乙烯(F4)是射频同轴连接器中常用的介质支撑材料，但是，对K型连接器来说，由于截止频率的限制至少到40GHz，其介质支撑的厚度l(或称轴向上的长度)就受到较大的限制。我们知道，在连接器中，只有当介质支撑的有效电长度相当短，使得不发生TE11模谐振，那末，TEM模和TE11模之间的相互作用是微弱的。根据“雷达设计手册”给出的经验公式，可估算出介质支撑的厚度l是相当薄的，若用F4料来支撑，其机械强度是不够的。因此，必须考虑选用其他的介质支撑材料。在选择时，除考虑其介电常数、损耗外，还必须考虑到介质材料的冷流、抗压强度、热膨胀等性能。
同样，要研制良好电气性能的连接器，对过渡段的设计也是相当重要的。一般地说，精密的同轴连接器是不能由除空气外的其他介质做成的，所以，对K型连接器来说，不但
314
常见射频同轴连接器大全 射频信号有自己的特点，所以传输信号需要特别的媒介，而相应连接器也很特殊，这里主要介绍常见的射频同轴连接器（RF COAXIAL CONNECTOR），符合标准GB11316-89、IEC169、MIL-C-31012等标准。 一、常见的同轴连接器及主要性能对照表： 除上述连接器以外，还有MINI BNC、SL16、C3、CC4(1.0/2.3)、SMZ(BT-43)、MIM等连接器，但主要是一些公司的型号。 二、常见同轴连接器的选择： BNC是卡口式，多用于低于4GHz的射频连接，广泛用于仪器仪表及计算机互联 TNC是螺纹连接，尺寸等方面类似BNC，工作频率可达11GHz，螺纹式适合振动环境 SMA是螺纹连接，应用最广泛，阻抗有50和75欧姆两种，50欧姆时配软电缆使用频率低于12.4Ghz，配半刚性电缆最高到26.5GHz SMB体积小于SMA，为插入自锁结构，用于快速连接，常用于数字通讯，是L9的换代品，50欧姆可到4GHz，75欧姆到2GHz SMC为螺纹连接，其他类似SMB，有更宽的频率范围，常用于军事或高振动环境 N型连接器为螺纹式，以空气为绝缘材料，造价低，频率可达11GHz，常用于测试仪器上，有50和75欧姆两种 MCX和MMCX连接器体积小，用于密集型连接 BMA用于频率达18GHz的低功率微波系统的盲插连接 每种连接器都有军标和商业标准，军标按MIL-C-39012制造，全铜零件、聚四氟乙烯绝缘、内外镀金，性能最可靠，但造价较高。 商业标准设计则使用廉价材料，如黄铜铸体、聚丙烯绝缘、银镀层等，可靠性就差一些。连接器材料有黄铜、铍铜和不锈钢，中心导体一般镀金，保证低电阻和耐腐蚀。军标要求在
一射频同轴连接器型号命名方法 1 插头和插座的定义： 插头------具有连接机构的主动部分即螺母或卡口连接套的连接器，一般玮自由连接器。 插座------与插头相配连接的连接器，一般为固定连接器。 2 型号一般命名方法： ①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。 ②射频连接器的主称由产品技术标准作出具体规定。 ③射频连接器的结构形成代号有下表所示部分组成： 表示一端为插针接触件，另一端为插孔接触件，阻抗为75的N型系列内转接器。 表示一端为N型插针接触件，另一端为BNC插孔接触件，阻抗为50的系列间转接器。 注： ①插头装插针，插座装插孔的系列，结构形式代号中插头和插座代号(表中序号（1）不标。插座装插针的系列，用括号中的代号。 ②注有＃号者，仅在面板插头中使用。 ③SMB(50)和SSMB型的结构形式代号基本按SMB型技术标准规定，有数字代号和电缆编号组成，此处略。 3射频连接器的型号组成示例： （1）SMA－JW5，TNC－JW5 表示SMA型及TNC型弯式非密封射频插头，插头内导体为插针接触件，配用SYV －50－3电缆。 （2）N－50KFD,SMA－KFD 表示法兰安装，阻抗为50的N和SMA型微带射频插座，内导体为插孔接触件。（3）SMA－KE，SMB－75KHD 表示直接焊接在线路板上的阻抗为50的SMA微带插孔连接器及阻抗为75的SMB 插孔连接器。
（4）转接器和阻抗转接器的型号组成方法，以插头或插座型号型为基础派生，一般采用下列形式： ①转接器的型号，其类型代号部分用连接器主称代号（系列内转接器）及分数形式（系列间转接器）表示。 如：N－75JK ②阻抗转接器的型号，其型号或结构形式代号用分数形式表示： 如：N－50J/75K 表示一端为50的插头，另一端为75的插座，两端均为“N“型的阻抗转接器。 4射频同轴连接器 根据射频连接器的定义，他是传输线的一个部分借助与它，可以使传输系统的元件（电缆）接上和脱开，它与电力连接器不同，电力连接器用于低频（一般为60赫兹）的电气信号，而射频连接器是用于传输射频能量，其频率范围很宽，可达18x109赫兹、秒（18GHz）甚至更高。射频连接器的典型用途包括先进的雷达，车船通信，数据传输系统及航空航天设备。 同轴连接器的基本结构包括：中心导体（阳性和阴性的中心接触件）；然后，外面是介电材料，或称绝缘体，如像在电缆中一样；最后是外接触件。这个外面部分起着如同电缆外屏蔽层一样的功能，即传输信号，作为屏蔽或电路的接地元件。
射频连接器是什么_射频连接器分类与规格介绍 一、射频连接器简介射频连接器与同轴电缆、微带线或其它射频传输线连接，以实现传输线电气连接、分离或不同类型传输线转接的原件。属于机电一体化产品，起桥梁作用。 射频同轴连接器的型号由主称代号和结构代号两部分组成，中间用短横线-隔开。主称代号射频连接器的主称代号采用国际上通用的主称代号，具体产品的不同结构形式的命名由详细规范作出具体规定。结构形式代号射频连接器的结构。 二、射频连接器的分类1）按连接界面结构分为： 卡口式（内卡口、外卡口）：BNC 螺纹式（右旋螺纹、左螺）：L29（7/16），N，F，TNC，SMA，SMC，SSMA，SSMB，FME，L9（1.6/5.6），7mm，3.5mm，2.4mm，K（2.92mm），1.85mm，1mm; 推入式（直插式、自锁式）：SMB，SSMB，MCX，MMCX，SMP，SMI，BMA，SAA; 法兰连接式： 2）按尺寸大小分类： 标准型：UHF，N，7/16，7mm； 小型：BNC，TNC; 超小型：SMA，SMB，SMC，MCX，BMA，SAA，3.5mm; 微型：SSMA，SSMB，MMCX，2.4mm，K（2.92mm），1.85mm，1mm; 三、射频连接器主要规格阻抗：几乎所有的射频连接器和电缆被标准化为50的阻抗。唯一的例外普遍是75系统通常用于有线电视安装。它也是重要的射频同轴电缆连接器具有相匹配的电缆的特性阻抗。如果不是这样，一个不连续性被引入和损失可能导致。VSWR（电压驻波比）：在理想情况下应该是团结，良好的设计和实施能保持VSWR低于1.2在感兴趣的范围内。
常见射频同轴连接器大全
常见射频同轴连接器大全 射频信号有自己的特点，所以传输信号需要特别的媒介，而相应连接器也很特殊，这里主要介绍常见的射频同轴连接器（RF COAXIAL CONNECTOR），符合标准GB11316-89、IEC169、MIL-C-31012等标准。 一、常见的同轴连接器及主要性能对照表： 除上述连接器以外，还有MINI BNC、SL16、C3、CC4(1.0/2.3)、SMZ(BT-43)、MIM等连接器，但主要是一些公司的型号。 二、常见同轴连接器的选择： BNC是卡口式，多用于低于4GHz的射频连接，广泛用于仪器仪表及计算机互联 TNC是螺纹连接，尺寸等方面类似BNC，工作频率可达11GHz，螺纹式适合振动环境 SMA是螺纹连接，应用最广泛，阻抗有50和75欧姆两种，50欧姆时配软电缆使用频率低于12.4Ghz，配半刚性电缆最高到26.5GHz SMB体积小于SMA，为插入自锁结构，用于快速连接，常用于数字通讯，是L9的换代品，50欧姆可到4GHz，75欧姆到2GHz SMC为螺纹连接，其他类似SMB，有更宽的频率范围，常用于军事或高振动环境 N型连接器为螺纹式，以空气为绝缘材料，造价低，频率可达11GHz，常用于测试仪器上，有50和75欧姆两种 MCX和MMCX连接器体积小，用于密集型连接 BMA用于频率达18GHz的低功率微波系统的盲插连接 每种连接器都有军标和商业标准，军标按MIL-C-39012制造，全铜零件、聚四氟乙烯绝缘、内外镀金，性能最可靠，但造价较高。 商业标准设计则使用廉价材料，如黄铜铸体、聚丙烯绝缘、银镀层等，可靠性就差一些。 连接器材料有黄铜、铍铜和不锈钢，中心导体一般镀金，保证低电阻和耐腐蚀。军标要求在SMA和SMB 上镀金，在N、TNC及BNC上镀银，因为银易氧化，用户更喜欢镀镍。 绝缘材料有聚四氟乙烯、聚丙烯及韧化聚苯乙烯，其中聚四氟乙烯绝缘性能最好，但成本较高。 三、常用连接器的性能列表：
频段划分_射频同轴连接器分类及说用 一.频段的字母表示： 自第二次世界大战以来，雷达系统工程师就使用简短的字母来描述雷达工作的波段。并且这种使用方法一直沿用到今天，而且对于从事相关行业人来说已经成为一个常识。使用这种字母来表示频段的主要原因是：方便、保密和直观（根据字母就可知系统相关特性）。根据IEEE 521-2002标准，雷达频段字母命名和ITU（国际电信联盟）命名对比如下表所示：
二.同轴连接器发展概况及相关标准 1射频连接器的发展概况： 1.1.1939年出现的UHF连接器是最早的RF连接器； 1.2.二战期间随着雷达、电台和微波通信的发展产生了N,C,BNC,TNC等中型系; 1.3.1958年后，随着整机设备的小型化，出出现了SMA,SMB,SMC等小型化产品； 1.4.1964年制定了美国军用标准MIL-C-39012《射频同轴连接器总规范》； 1.5.七十年代末，毫米波连接器出现； 1.6.九十年代初，HP公司推出频率高达110GHz的1.0mm连接器，并用于其仪器设备中； 1.7.九十年代出现表面贴装射频同轴连接器并大量用于手机产品中； 2我国射频同轴连连接器的发展： 2.1我国从五十年代开始由整机厂研制RF连接器； 2.2六十年代末组建专业工厂，开始了专业化生产； 2.3一九七二年国家组织集中设计，使国产的RF连接器是自成系统，只能在国内使用， 产品标准水平低，且不能与国际通用产品对接互换； 2.4八十年代起开始采用国际标准，根据IEC169和MIL-C-39012，颁布了GB11313和 GJB681，使射频同轴连接器的生产和使用逐步与国际接轨; 2.5经过几十年的努力，目前通用RF连接器的整体水平与国外差距不大，但精密连接器 的设计和生产与国外仍有较大差距； 3射频连接器的标准体系； 3.1美军标及其他它先进标准: 美国是世界上最大的通用型RF连接器制造和消费国，其水平也是一流的，因此美国军用标准MIL-C-39012被认为是RF连接器的最高标准； 3.2IEC标准： IEC是指导性标准，不是强制性标准，因此很少被直接应用； 4其它先进标准： 德国的DIN、英国BS,日本JIS； 这些国家的标准大都是参照或等同美军标制订的有些国家甚至直接应用美军标，而不再另行制订标准；值得一提的是，德国在某些专用新型连接器方面也有一些优势，例如：DIN47223的7/16（L29）系列、DIN47297的SAA系列及DIN41626的DSA系列等。这些系列产品在通信领域应用较广泛，德国的标准和产品已得到全世界的认可，但美国尚未相应标准出现。
射频同轴连接器特性阻抗的计算 文章介绍了射频同轴连接器特性阻抗的计算方法之一，快速简便的获得阻抗值，方便采购与检验等环节。 标签：同轴连接器；射频转接器；特性阻抗；阻抗匹配 1 前言 微波技术在新世纪得到更广泛的发展，作为微波技术的重要器件射频同轴连接器显得至关重要，选择匹配的连接器可以提高系统的性能。而作为选择连接器的重要因素，阻抗匹配显得很重要，了解和掌握阻抗的计算方法可以一定程度的保证器件选择、产品进货检验等。 2 射频同轴连接器简介 用于射频同轴馈线系统的连接器通称为射频同轴连接器。 射频同轴连接器按连接方式分类为：螺纹式连接器，卡口式连接器，推入式连接器，推入锁紧式连接器。 常用的射频同轴连接器有SMA型、SMB型、SSMB型、N型、BNC型、TNC型等。 射频同轴连接器电气性能方面包括特性阻抗、耐压、最高工作频率等因素，特性阻抗是连接器与传输系统及电缆的阻抗匹配，是选择射频同轴连接器的主要指标，阻抗不匹配会导致系统性能的很大下降。通过计算的阻抗来选择匹配的连接器，方便采购、检验及设计。利用射频同轴连接器的结构尺寸计算其阻抗值的方法，快速简便。 3 射频同轴连接器特性阻抗的计算 射频同轴连接器的特性阻抗主要依据其外导体的内直径和内导体的外直径以及和填充的介质共同决定的。如图1所示 3.3 实例2 BNC 型连接器的特性阻抗： BNC 型连接器使用于低功率，按特性阻抗分为50Ω和75Ω两种。不同于其它类型连接器的特点是50Ω与75Ω的内导体与外导体的尺寸一样，构成特性阻抗不同的区别在是否填充介质，也就是说有一种阻抗的连接器的填充是空气。75Ω特性阻抗的连接器没有填充介质，即空气介质（εr=1）。50Ω特性阻抗的在
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；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。 通用主称代号说明： N型外导体内径为7mm(0.276英寸)、特性阻抗50Ω(75Ω)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50Ω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50Ω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50Ω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50Ω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50Ω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50Ω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50Ω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50Ω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50Ω的螺纹式(两种型号有不同类型连接螺纹)射频同轴连接器 APC7型外导体内径为7mm(0.276英寸)、特性阻抗50Ω的精密中型射频同轴连 接器。(IEC457-2) APC3.5型外导体内径为3.5mm(0.138英寸)、特性阻抗50Ω的螺纹式射频同轴 连接器。(IEC169-23) K型外导体内径为2.92mm(0.115英寸)、特性阻抗50Ω的螺纹式射频同轴连接器。 OS-50型外导体内径为2.4mm(0.095英寸)、特性阻抗50Ω的螺纹式射频同轴连接器。 F型特性阻抗75Ω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75Ω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。 有L27,L29等，按螺纹尺寸分 通用射频连接器的结构形式代号由下表所示部分组成： 标准顺序分类特征代号标志内容；插头插座；面板电缆 1插头或插座插头：T插座：Z（T）/（Z）
射频同轴连接器结构及选择 射频同轴连接器的选择既要考虑性能要求又要考虑经济因素，性能必须满足系统电气设备的要求经济上须符合价值工程要求。在选择连接器原则上应考虑以下四方面连接器接口(SMA、SMB、BNC等) 电气性能、电缆及电缆装接端接形式(PC板、电缆、面板等) 机械构造及镀层(军用、商用) 1、连接器接口连接器接口通常由它的应用所决定，但同时要满足电气和机械性能要求。BMA型连接器用于频率达18GHz的低功率微波系统的盲插连接。 BNC型连接器采用卡口式连接多用于频率低于4GHz的射频连接，广泛用于网络系统、仪器仪表及电脑互连领域。 TNC除了螺口外其界面与BNC相仿在11GHz仍能使用在振动条件下性能优良。 SMA螺口连接器广泛应用于航空、雷达、微波通讯、数字通信等军用民用领域。其阻抗有50配用软电缆时使用频率低于12.4GHz 配用半刚性电缆时最高使用频率达26.5GHz，75在数字通信上应用前景广阔。 SMB体积小于SMA，为插入自锁结构，便于快速连接，最典型的应用是数字通信是L9的换代产品商业50N满足4GHz，75用于2GHz。 SMC与SMB相仿因有螺口保证了更强的机械性能及更宽的频率范围主要用于军事或高振动环境。 N型螺口连接器用空气作绝缘材料造价低，阻抗为50及75，频率可达11GHz通常用于区域网络，媒体传播和测试仪器上。 RFCN提供的MCX、MMCX系列连接器体积小，接触可靠，是满足密集型、小型化的首选产品，有其广泛的应用前景。 2、电气性能、电缆及电缆装接A.阻抗： 连接器应与系统及电缆的阻抗相匹配，应注意到不是所有连接器接口都符合50或75的阻抗，阻抗不匹配会导致系统性能下降。 B.电压：
射频同轴连接器技术简介 一、射频连接器发展概况·1939年出现的UHF连接器是最早的RF连接器;·二战期 间,随着雷达、电台和微波通信的发展,产生了N、C、BNC、TNC等中型系列;·1958年后,随着整机设备的小型化,出现了SMA、SMB、SMC等小型化产品;·1964年制定了美国军用标准MIL-C-39012《射频同轴连接器总规范》·七十年代末,毫米波连接器出现；·九十年代初,HP公司推出频率高达110GHz的1.0mm连接器,并用于其仪器设备中;·九十年代出现表现贴装射频同轴连接器,并大量用于手机产品中。我国射频同轴连接器的发展·我国从五十年代开始由整机厂研制RF连接器;·六十年代组建专业工厂,开始了专业化生产;·一九七二年国家组织集中设计,使国产的RF连接器自成体系,只能在国内使用,产品标准水平低,且不能与国际通用产品对接互换；·八十年代起开始采用国际标准,根据IEC169和MIL-C-39012,颁布了GB11313和GJB681,使射频同轴连接器的生产和使用逐步与国际接轨；·经过十几年的努力,目前通用R连接器的整 体水平与国外差距不大,但精密连接器的设计与生产跟国外仍有较大差距。二、射频连接器的标准体系美军标美国是世界上最大的通用型RF连接器制造和消费国, 其技术水平也是一流的因此美国军用标准MLC39012被认为是RF连接器的最高标准。其它先进国家的标准有德国DIN、英国BS、日本JIS和IEC标准等。这些国家或国际标准大都是参照或等同美军标制订的,有些国家或公司甚至直接应用美军标。IEC标准IEC标准是指导性标准,不是强制性标准,因此很少被直接引用;值得一提的是德国在某些专用新型连接器方面也有一些优势,例如:DIN47223、7/16(L29)系列、DIN47297、SAA系列、DIN41626、DSA系列,这些系列产品在通信领域应用较广泛,德国的标准和产品已得到全世界认可,但美国尚无这些标准出现。我国现行标准我国现行通用RF同轴连接器标准分两部分,一部分是军用标准(GJB681、GB680、GJB976及其详细规范)。另一部分是民用产品标准,按IEC169-1制定的GB11313。·不论是国军标还是国标,基本上都是照搬国外先进标准制订的,主要指标不折不扣搬过来,因此,可 以说我们现行标准与国际接轨,且指标和技术水平与国际先进水平同步。三、射频连接器基本概念及技术特点1、RF连接器的定义通常装接在电缆上或安装在仪 器上的一种元件,作为实现传输线电气连接或分离的元件。它属于机电一体化产品。简单地讲它主要起桥梁作用。 2、连接器的分类连接器种类繁多,根据技术特性的不同,按频率划分为音频（Audio）、视频（Vidio）、射频（Radio）、光纤( fribre optic)四大类。频率范围如下:Audio---20KHz 以下Vidio----30MHz~500MHz以下Radio----500MHz ~300GHzFibre-----167THz ~375THz 其中应用在Radio波段的连接器称作RF连接器。工程中常用的波段划分如下(单位 GHz):3、RF连接器的分类1)按端接方式分为连接器MIL-C-39012(GJB681)转接器MIL-A-55339(GJB680)微带与带状线ML-C-83517(GJB976) 2)按连接方式分为:卡口式(内卡口、外卡口)螺纹式(右旋螺纹、左旋螺纹)推入式(直插式、带止动式、自锁式)3)按功能分为:通用型(2级)精密型(0级、1级)专用型（耐辐照、耐高压、防水等)多功能型(含有滤波、调相位、混频、衰减、检波、限幅等)
射频同轴连接器基本知识 1、单位换算和一些常数： 1.1 1GHz=103MHz =106KHz =109Hz 1.2 1Kg = 9.8N 1.3 1in = 25.4mm 1.4 1bf.in = 0.112985N.m 1.5 1标准大气压= 101325 Pa 1.6 电磁波真空中的速度Co=3×108m/s 1.7 空气介质的相对介电常数εr空=1 1.8 聚四氟乙烯的相对介电常数：国内用εr= 2.05IEC常用εr=2.01 1.9 空气介质的导磁率μ空= 1 1.10 常用铅黄铜（Hpb59-1）的密度= 8.4g/cm3 2、请写出下面名词的定义： 2.1电接触——各个导电件处于紧密地机械接触状态，对两个方向的电流能提供低电阻通路； 2.2接触件——元件内的导电体，它与对应的导电件相插合提供电通路（提供电接触）： 2.3弹性接触件——能对插合的零件产生压力具有弹性的接触件； 2.4连接器——通常装接在电缆或设备上，供传输线系统电连接可分离元件（转接器除外） 2.5转接器——连接两根带有不能直接插合连接器传输线的两端口装置；
2.6无极性连接器——能与本身等同的连接器相插合的连接器； 2.7类型——表征连接器对的与结构和尺寸有关的具体插合面和锁紧机构的术语； 2.8品种——表示同一类型的具体型式、形状以及组合。例如：自由端连接器和固定连接器，直式连接器和直角连接器，同类型内直角和直角转换器； 2.9规格——表示品种在特定细节方面的变化，如电缆入口处尺寸的变化； 2.10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。 3、产品基本知识和性能： 3.1请分别写出7/16型、N型和SMA型连接器的连接螺纹，并解释螺纹标识中每个字母及数学所表示的含义（对于公制螺纹请说明是粗牙普通螺纹还是细牙普通螺纹） 7/16型——M29×1.5表示标称直径为29mm(1.141in)，螺距为1.5mm(0.059in)的公制螺纹，该螺纹为细牙普通螺纹。 N型——5/8-24UNEF-2，表示该螺纹标称直径为5/8英寸，每英寸牙数为24，UNEF表示为超细压螺纹系列。2为精度等级，A为外螺纹，B为内螺纹。 SMA型——1/4-36UNS-2，表示该螺纹标称直径为1/4英寸，每英寸牙数为36，UNS表示为特种螺纹系列。2为精度等级，A为外螺纹，B为内螺纹。 3.2请分别写出7/16型、N型、SMA型三种产品的工作频率范围、并写出他们所有用到的特性阻抗和工作温度范围：
降低LQ型射频连接器电压驻波比的研究 李明德 【摘要】 LQ型射频密封连接器，主要用在大、中功率米波电视天馈系统连接电缆传输电视信号。其电压驻波比(VSWR)在0～1GHz频率范围内为1.07～1.10，不能满足分米波电视的要求。本文对目前国内流行的LQ型连接器的双支撑、外衬式、内衬式三种基本结构，做了具体分析。找出了多支撑、多阶梯、多介质是影响VSWR的主要因素，并进行了改进。新设计的LQ型连接器，不仅保持了原有各种性能，且大大降低了VSWR，使在0～1GHz频率范围内，VSWR为1.03～1.05，满足了分米波电视天馈系统的需要，达到了目前国际上同类产品的水平。 一、引言 LQ型射频密封连接器，主要用在大、中功率米波电视天馈系统连接主、分馈电缆传输电视信号，或用于其它通信设备。连接器上备有充气孔，供电缆充入干燥空气或惰性气体，达到密封防潮保持电气性能的目的。特性阻抗分为50Ω和75Ω两种。为了满足广播电视事业发展的需要，在七十年代末和八十年代初我国陆续研制了一系列米波段LQ型射频密封连接器，至今仍在使用。其主要电气性能如表1。 随着广播电视事业的发展，迫切需要发展我国的分米波彩色电视系统，使其接近或达到目前国际上同类产品水平。对于射频密封连接器，分米波段与米波段的主要区别是适用频率范围不同，对VSWR的要求不同，其它性能两者类同。分米波电视天馈系统对射频密封连接器的要求是在0～1GHz频率范围内，电缆组件具有低VSWR性能，即短段电缆(约50cm)配接一对连接器和一对测试用转接器，其VSWR≤1.05。米波段LQ型连接器VSWR 最低才达1.07，显然不符合要求。但是其螺纹连接的接口型式，由于连接方便、接触可靠、性能稳定，仍为一种比较好的连接结构形式，在国外也广为采用。对此，如何降低LQ型连接器的VSWR，使其满足分米波电视天馈系统的要求，成为必须解决的主要问题。 分米波密封连接器，由于工作频率的提高，精确地进行设计是必要的，要降低VSWR，按照射频连接器的设计原则应满足以下要求： 1. 保持特性阻抗的均匀性。即在同轴传输线的每一个横截面上，尽可能地保持特性阻抗等于标称阻抗，例如50Ω。 2. 尽量保证阻抗的连续性。对于每一个不可避免的特性阻抗的不连续，都要进行补偿。 3. 尽量缩短同轴传输腔体的“尺寸链”。以减少机械公差对电气性能的影响。 184
正文 本文主要对射频同轴连接器、电缆组件的失效模式和机理进行了分析，并对如何提高射频同轴连接器、电缆组件的可靠性进行了较详细的讨论。 一.引言 随着科学技术的迅猛发展，电子设备的应用范围也日益广泛，几乎渗透到国民经济的各个部门，其中包括军事、公安、通讯、医疗等各个领域，所以电子设备的可靠性越来越引起人们的关心和重视。而接插件、继电器等电接触元件是电子设备中使用最多的元件之一。据不完全统计，一台电子计算机、雷达或一架飞机，其接点数都数以万计，而电子设备的可靠性与所用元件的数量、质量有着极为密切的关系。特别是在串联结构的电子设备中，任何一个元件、器件或节点的失效都有可能导致局部或各个系统的失效。本文侧重对射频同轴连接器、电缆组件的失效模式和机理进行了分析，并对如何提高其可靠性进行了较详细的讨论。 二.射频同轴连接器、电缆组件的失效模式及机理 目前国内、外使用的射频同轴连接器的品种虽很多，但从连接类型来分主要有以下三种： (1)螺纹连接型：如：APC-7、N、TNC、SMA、SMC、L27、L16、L12、L8、L6等射频同轴连接器。这种连接形式的连接器具有可靠性高、屏蔽效果好等特点，所以应用也最为广泛。 (2)卡口连接型：如：BNC、C、Q9、Q6等射频同轴连接器。这种连接器具有连接方便、快捷等特点，也是国际上应用最早的射频连接器连接形式。 (3)推入连接型：如：SMB、SSMB、MCX等，这种连接形式的连接器具有结构简单、紧凑、体积小、易于小型化等特点。 虽然连接器品种很多，但是从可靠性的角度来分析，许多问题是相同的。本文侧重对目前应用最广泛、品种最多螺纹连接型的射频同轴连接器的失效模式和机理进行分析。根据我们十余年的实践，常见的主要失效模式有以下几种。 2.1连接失效 (1)连接螺母脱落 在日常生活中，部分用户反映有时出现连接螺母脱落现象，致使影响正常工作，特别是小型连接器，如SM A、SMC、L6出现会更多些，经我们分析大致有下列原因造成： a.设计人员选材不当，为降低成本，误用非弹性的黄铜座卡环材料，使螺母易脱落。 b.加工时，螺母安装卡环的沟槽槽深不够，所以连接时稍加力矩螺母即脱落。
常见射频同轴连接器 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
常见射频同轴连接器大全 射频信号有自己的特点，所以传输信号需要特别的媒介，而相应连接器也很特殊，这里主要介绍常见的射频同轴连接器（RF COAXIAL CONNECTOR），符合标准GB11316- 89、IEC169、MIL-C-31012等标准。 一、常见的同轴连接器及主要性能对照表： 除上述连接器以外，还有MINI BNC、SL16、C3、CC4、SMZ(BT-43)、MIM等连接器，但主要是一些公司的型号。 二、常见同轴连接器的选择： BNC是卡口式，多用于低于4GHz的射频连接，广泛用于仪器仪表及计算机互联 TNC是螺纹连接，尺寸等方面类似BNC，工作频率可达11GHz，螺纹式适合振动环境SMA是螺纹连接，应用最广泛，阻抗有50和75欧姆两种，50欧姆时配软电缆使用频率低于，配半刚性电缆最高到 SMB体积小于SMA，为插入自锁结构，用于快速连接，常用于数字通讯，是L9的换代品，50欧姆可到4GHz，75欧姆到2GHz SMC为螺纹连接，其他类似SMB，有更宽的频率范围，常用于军事或高振动环境 N型连接器为螺纹式，以空气为绝缘材料，造价低，频率可达11GHz，常用于测试仪器上，有50和75欧姆两种 MCX和MMCX连接器体积小，用于密集型连接 BMA用于频率达18GHz的低功率微波系统的盲插连接 每种连接器都有军标和商业标准，军标按MIL-C-39012制造，全铜零件、聚四氟乙烯绝缘、内外镀金，性能最可靠，但造价较高。
毫米波同轴连接器的结构与特性 刘洪扬 【摘要】随着毫米波技术的发展与应用，电子设备不断向小型化发展，迫切需要研制毫米波同轴连接器已势在必行。本文对国外自70年代中期发展的3.5mm连接器直到90年代初发展到1.0mm连接器的产品结构、设计要点和产品性能作了比较详细的论述，并指出了在我国发展毫米波同轴连接器今后研究工作的重点。 【关键词】毫米波连接器结构性能 一、前言 同轴线和同轴连接器是应用较早的一种元件。早期认为它的应用范围适合分米直到10厘米波段(即300MHz～3GHz)，当波长再短时会出现传输功率容量小，衰减大，制造困难等一系列的缺点。因此，早期在厘米波段中同轴线几乎完全被波导所代替。由于技术上的困难，同轴系统被认为是不能应用到毫米波系统上。这主要还是同轴电缆插入损耗大，当工作频率升高以后有高次杂模出现，使其无法传播电磁信号。另一方面在一对同轴连接器接头处也会产生较强的电磁波辐射，会造成很大的电磁干扰。正因为这些原因，就使得同轴线及其连接器无法广泛应用到毫米波频段。很长一个时期内毫米波主要靠波导来传输。但是波导频带较窄，甚至在某些情况下，在所给定的频带内，在其边缘还会出现重叠的现象。由于同轴系统能够传输从直流到超高频频谱的电磁波信号，并且同轴器件具有体积小、重量轻、使用同轴器件组装的系统具有不受物理位置限制等一系列优点，因此又一直吸引着各国的同轴器件专家们去克服同轴系统存在的这些固有的困难。 自第二次世界大战结束到90年代初，同轴连接器的性能没有重要的改进。SMA是当时使用频率最高的一种小型同轴连接器，工作频率到22GHz、60～70年代重点是发展精密同轴连接器，如14、7、3.5(mm)精密连接器。精密同轴连接器的研制成功是同轴连接器技术发展史上的一项重大成就。它使同轴线电压驻波比的测量精度由百分之几提高到千分之几。这对毫米波连接器技术的发展起了很大的影响。 随着各种新型微波器件的出现，很多电子系统的传输功率不再像电子管时代那样高，再加上精密测量技术的发展和精密机械加工技术的进步，近十几年来，毫米波同轴连接器技术有了突飞猛进的发展。 毫米波连接器通常是指工作频率在30GHz以上(波长10mm以下)的同轴连接器。在70年代中期由美国Hewlett-Packard公司和Amphenol公司推出的3.5mm同轴连接器是最早的一种毫米波同轴连接器，它的工作频率达33GHz。以后很多公司都又相继开发出很多新型毫米波同轴连接器，详见表1。进入90年代，Hewlett-Packard公司宣布他们研制成1.0mm 同轴连接器，最高工作频率达110GHz。它是当前毫米波连接器中最小的一种，内导体直径大致为0.43mm(50Ω时)，要保证较高的尺寸精度，这么小的尺寸在机械加工中已有很大的困难。 295
77 射频同轴转接器的设计 吴秉钧 韩梅英 1 前言 八十年代初，根据型号任务要求，我们在国内最先开展了红七信标机和地面设备用OSM （即SMA ）射频同轴连接器的研制任务。经过课题组全体同志数年努力和反复改进，使连接器的各项机电性能接近和达到国外同类产品水平，八九年获部科技进步二等奖。十余年来，我们根据市场需求，不断开发新产品，到目前为止，已开发了APC-7、N 、L16、SMA 、TNC 、BNC 、SMB 、SMC 、K 、2.4mm 、MCX 等系列连接器、转接器、精密电缆组件及部分微波元件近五百种，除满足型号任务需要外，还提供给国内外近百个单位使用。由于SMA 射频连接器的研制成功和广泛应用，许多用户为解决部件性能测试，提出了SMA 与SMA 、N 型、APC-7等系列内和系列间转接器的要求，所以我们首先开展了SMA 与SMA 及N 型转接器的研制和设计，十几年来历经四次改进提高，不仅在电性能，而且在机械性能，特别是可靠性方面都有很大提高。随着产品质量的提高，用户的需求也不断增加。因此决定先对下列六种转接器进行设计定型，其中包括SMA 系列内转接器两种，SMA 与N 型系列间转接器四种，它们是：SMA-50JJ 、SMA-50KK 、N/SMA-50JJ 、N/SMA-50JK 、N/SMA-50KJ 、N/SMA-50KK 。 2 射频同轴转接器设计 2.1 设计原理 射频同轴连接器、转接器作为同轴传输线的连接元件，对其最基本的要求是与传输线特性阻抗的良好匹配，以减小能量的反射，所以在同轴连接器、转接器的设计中，必须遵循下列三条原则，这关系着连接器、转接器电性能优劣的关键所在。 2.1.1 在同轴传输线方向上尽可能保持一致的特性阻抗 通常同轴传输系统是一个阻抗连续分布并保持不变的系统，如果由于同轴转接器的引入使传输系统在该处的阻抗发生变化，则会影响系统的性能。 当转接器特性阻抗偏离传输系统的特性阻抗时，而引起的转接器电压驻波比变化为 O O Z Z VSWR ?+ =1 式中：△Z O 为特性阻抗的偏离值 Z O 为特性阻抗 2.1.2 不连续性的共面补偿 连接器或转接器的设计中，为了固定内、外导体的相对位置，必须要加介质支撑。由于绝缘支撑的介入，使该处的介电常数发生变化，所以不可避免地要对内、外导体进行切割，引起不连续电容，使得本来较为均匀的传输线变得不均匀。若设计不当，将会产生严重的反射，还会激发高次模，影响整个传输线或转接器的性能，因此，必须十分重视绝缘支撑的设计。但是，射频同轴转接器的宽带补偿是一个很复杂的问题，它涉及到所采用的设计方案和结构是否合理，选用的介质性能等，它也是连接器和转接器设计的关键所在，补偿的好坏直接影响到其电性能，特别是在N 到SMA 不同系列间转接器的设计，由于尺寸
IEC1141-1992《射频同轴连接器的上限频率》 1 范围 本技术报告介绍了关于测定射频同轴连接器的绝缘支撑、连接器和连接器对的一阶可能的高次模（非TEM）的两种测量方法。 一种方法是传输测量技术而另一种是自动反射测量技术。 两种技术已用于测定各种同轴连接器的谐振。两种测试技术得出的结果本报告均已包括。 本报告给出了关于7mm、3.5mm、2.9mm、2.4mm、2.0mm、SMA和N型同轴连接器的谐振频率曲线，并附加了参考文献论文。 2 传输测量技术 本文介绍了一种传输测量技术和一测试线路用于测量同轴系统的高次模，该技术应用专用的测试装置研究同轴连接器中的谐振状况。在精密地测量模谐振中的一个决定因素很大程度上取决于试验装置配置中信号源和检波器的良好隔离。测试线路是一个在输入和检测端用圆锥形方式过渡的完全同轴电路排列。在圆锥形过渡和测试端口之间采用了专用的衰减器衬垫。（细节可以从瑞士PTT得知）。 图1和图2示出了用于测试绝缘支撑或连接器对的传输测试线路和一个推广的测试夹具。一个可调电抗螺钉放置在接近测试端口作为模激励器。测试夹具（见图2）中用的典型衰减器在其外同轴导体中为吸收性的元件。这种电路排列预防在试验中的绝缘支撑/连接器的组合件和检波器与输入端之间的任何模的相互影响。 为了确立标准条件，应当用在测试端口连接在一起的标准空气线进行小规模试验，而可调电抗螺钉处于完全退回的状态。在这样条件下，未发现同轴线中有模变（非TEM）。当可调电抗螺钉插入7mm试验配置的同轴线中一个小的增量时，谐振模频率出现在同轴线的理论上的一阶高次模（TE11）频率处，即19.5GHz。增大螺钉电抗会导致加在同轴空气线上的电抗的谐振频率的降低，要迫使试验中的绝缘支撑或连接器产生它们的谐振，以上做法是必须要求的。 为了更精确地确定试验条件，受试绝缘支撑的插入点与电抗螺钉之间的距离“A”约为同轴系统外径的1.5～2.5倍。在某些情况下可以在试验中绝缘支撑的每边都安装螺钉以消除与连接器连接机构的机械干扰。在小直径连接器的情况下，即2.4mm、2mm等等，可钻通连接器壳体上的联接螺母的小孔以实现上述条件。 在用7mm同轴连接器对进行测量中，采用建议的螺钉直径，为产生一个可见的同轴线谐振峰值（特性曲线I，图3）或一个可见的单绝缘支撑的谐振峰值（特性曲线II，图3），必需的插入深度对应的反射系数r≈0.2和≈0.3。为了避免特性曲线的不真实，邻近的吸收器或衰减器应属于壁有损耗型式的，其同轴尺寸与进行试验的同轴系统尺寸相等。 521