射频同轴连接器、射频电缆组件工程设计资料
- 格式:doc
- 大小:1.75 MB
- 文档页数:13
射频同轴连接器射频电缆组件工程设计资料一、射频同轴连接器的工程设计资料:1.连接器选型:在进行射频同轴连接器的工程设计时,首先需要确定连接器的选型。
常见的射频连接器有BNC、N型、SMA型、TNC型等不同规格和型号的连接器。
选型要根据系统的工作频率、功率要求、连接方式等因素进行综合考虑。
2.频率范围:连接器的频率范围是衡量连接器性能的重要指标之一、不同型号和规格的连接器具有不同的频率范围,需要根据系统的工作频率来选择合适的连接器。
一般来说,频率范围越宽,连接器的性能越好。
3.插入损耗:连接器的插入损耗也是衡量连接器性能的重要指标之一、插入损耗是指信号在连接器中传输时损失的功率。
对于要求较低的应用,如低噪声接收系统,插入损耗要求较小;对于要求较高的应用,如高增益发射系统,插入损耗要求较大。
4.电压驻波比(VSWR):电压驻波比是指连接器的信号反射能力。
它是衡量射频传输线路匹配程度的重要指标。
一般来说,VSWR小于1.5的连接器能提供很好的信号传输特性。
5.材料和制造工艺:连接器的材料和制造工艺也会直接影响连接器的性能。
优质的材料能提供更好的机械性能和电性能。
精细的制造工艺能确保连接器的稳定性和可靠性。
二、射频电缆的工程设计资料:1.电缆选型:在进行射频电缆的工程设计时,首先需要确定电缆的选型。
常见的射频电缆有同轴电缆和平衡电缆两种类型。
同轴电缆适用于高频率和高速传输,而平衡电缆适用于低频率和长距离传输。
选型要根据系统的工作频率、功率要求、传输距离等因素进行综合考虑。
2.阻抗:射频电缆的阻抗要与系统的阻抗匹配,以确保信号的传输质量。
常见的阻抗有50欧姆和75欧姆两种,需要根据系统的工作频率和连接器的阻抗来选择合适的电缆。
3.衰减:射频电缆的衰减是指信号在电缆中传输过程中损失的功率。
衰减与电缆本身的特性有关,如电缆的长度、材料、直径等。
在设计中,需要根据系统的衰减要求选择合适的电缆。
4.电缆长度:电缆长度是射频电缆设计中需要考虑的要素之一、电缆长度会影响信号传输的延时,并且过长的电缆会增加信号的衰减。
相位可调同轴连接器的设计孟世乐【摘要】本文叙述了一种新型连接器——相位可调同轴连接器——的设计原理和设计方法。
该连接器突破原先的连接器长度固定不变的概念,利用一个调节螺套的调节带动连接器的内外导体同时伸缩,可获得0—9㎜的长度变化。
在18GHz时可调节的相位范围超过180°(±90°),调节的相位精度小于3°相位。
调节完成后,两个锁紧螺母使连接器的长度在振动条件下不产生变化。
这种新型连接器可以大大简化相控阵雷达,电子对抗系统及其他需进行相位控制的设备的相位匹配方法并可提高其相位匹配精度。
试验表明,该连接器具有稳定的电气和机械性能,达到了设计目标,可以在各种相位匹配系统中广泛应用。
一、引言在相控阵雷达及电子对抗的相位匹配系统中,要求电缆/连接器组件具有精确的电长度。
随着雷达工作频率的提高,相位匹配精度要求越来越高。
在X波段和Ku波段,这种精度控制变得特别困难。
雷达制造厂家在进行安装调试时要对电缆/连接器组件进行切割、安装及测试。
由于每次切割和安装都难以做到“恰到好处”,所以需进行多次反复才能大致达到要求,而且相位匹配精度也难以提高。
稍有不慎,便会因切割过量而使电缆报废。
对于多单元系统需逐一进行匹配,上述问题就变得更加突出。
使用相位可调同轴连接器不仅可以使上述问题大大简化,而且可以提高相位匹配的精度。
由于连接器的电长度具有一定的变化范围,因此,各匹配单元的电缆/连接器组件可根据分析计算一次切割安装完成,其需要调节的长度可通过调节连接器本身的长度进行补偿。
又由于连接器调节螺套每转一周其长度仅改变0.5㎜左右,所以各单元的相位匹配精度可以大大提高。
调节长度是设计者首先要考虑的问题。
调节长度△l与波长λ、介电常数ε及调节的相位△Q的关系由下式决定△Q=2π △l/λ(1)在Ku波段,要求在18GHz(λ=16.667㎜)时能调节180°相位,对于空气介质ε=1,调节长度△l为△l=△Qλ/2π=8.43(㎜)(2)所以,用于Ku波段的相位可调同轴连接器的调节长度应大于8.43㎜,一般选用9㎜。
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 OZ 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。
精品文档精品文档降低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。
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。
rf射频同轴连接器电路设计概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在无线通信系统中,射频(RF)同轴连接器电路设计是关键的组成部分。
它负责连接天线和设备之间的信号传输,并确保高质量的数据传输和通信质量。
因此,了解RF射频同轴连接器电路设计的原理、工作方式以及设计要点和考虑因素对于确保无线通信系统正常运行至关重要。
1.2 文章结构本文将从三个方面来介绍RF射频同轴连接器电路设计。
首先,在第2节中,我们将提供一般性的正文部分,其中包括有关无线通信系统的背景知识和相关原则。
然后,在第3节中,我们将深入探讨RF射频同轴连接器电路设计的重要性和应用领域,并详细介绍其基本原理和工作方式。
最后,在第4节中,我们将探讨设计这种连接器电路时需要考虑的关键要点和因素。
1.3 目的撰写本文旨在提供一个全面且清晰的概述,以帮助读者了解RF射频同轴连接器电路设计的重要性、原理、工作方式以及涉及其中的考虑因素。
通过阅读本文,读者将能够了解设计RF射频同轴连接器电路的要点,并为未来研究和实际应用提供基础知识。
通过深入研究并掌握这些核心概念,我们将进一步推动无线通信系统的发展和优化。
2. 正文正文部分将详细介绍RF射频同轴连接器电路设计的相关内容。
在进行电路设计时,我们需要考虑一系列因素,包括应用领域、基本原理和工作方式、设计要点以及考虑因素等。
首先,我们将介绍RF射频同轴连接器电路设计的重要性和应用领域。
RF射频同轴连接器广泛应用于无线通信系统、微波系统以及一些测量仪器中。
它们具有良好的屏蔽性能和高频传输特性,能够有效地提供稳定的信号传输,并且适合在复杂环境下使用。
接下来,我们将讨论RF射频同轴连接器电路设计的基本原理和工作方式。
在RF 射频同轴连接器中,内部导体通过同轴结构与外部导体隔开,并且被绝缘材料包裹。
这种结构可以减小功率损耗并保护信号免受外界干扰。
同时,连接器还使用螺纹或插入式插头来实现牢固可靠的物理连接。
然后,我们将探讨RF射频同轴连接器电路设计时需要考虑的要点和因素。
最新射频同轴连接器射频电缆组件工程设计资料汇编射频同轴连接器和射频电缆组件是通信领域中非常关键的元器件,用于连接各种射频设备,传输高频信号。
工程设计资料的汇编可以提供工程师们关于设计、选择和使用这些元器件的相关信息。
以下是一份包含最新射频同轴连接器和射频电缆组件工程设计资料的汇编,共计1200字以上。
一、射频同轴连接器1.射频同轴连接器的种类射频同轴连接器有许多不同的种类,包括SMA、SMB、SMC、BNC、TNC、N型、F型等。
每种连接器都有自己的特点和适用范围。
2.射频同轴连接器的参数和性能在选择射频同轴连接器时,需要考虑其频率范围、阻抗匹配、插入损耗、反射损耗、耐压电平等参数和性能指标。
这些参数和性能直接影响连接器的使用效果。
3.射频同轴连接器的安装和使用注意事项安装射频同轴连接器时,需要注意连接器的正确性和紧固度,以防止信号的干扰和泄漏。
此外,还应注意正确选择和使用正确的工具和配件。
4.射频同轴连接器的维护和保养射频同轴连接器在使用过程中需要进行定期的维护和保养,包括清洁连接器内部和外部,检查连接器的电气和机械性能等。
这样可以提高连接器的使用寿命和性能。
二、射频电缆组件1.射频电缆的参数和特性射频电缆有不同的参数和特性,包括阻抗、噪声系数、频率范围、损耗、屏蔽效果等。
选择合适的射频电缆对于信号传输和干扰抑制非常重要。
2.射频电缆连接器的种类和选择射频电缆连接器有很多种类,包括BNC、SMA、SMB、MCX、MMCX等。
不同类型的连接器适用于不同类型的射频电缆,选择合适的连接器可以提高连接的可靠性和性能。
3.射频电缆组件的布线和安装射频电缆组件的布线和安装需要考虑电缆的路径、长度、弯曲半径等因素,以确保信号的传输质量和连接的可靠性。
此外,还应注意电缆的固定和防护。
4.射频电缆组件的测试和调试在射频电缆组件安装完成后,需要进行测试和调试,包括连接器的电阻、滤波器的频率响应、信号衰减等。
这些测试和调试可以检查连接组件的性能,确保系统的正常工作。
同轴传输线、同轴连接器、射频电缆组件
工程设计参考资料
D :外导体内径 d :内导体外径 εr μr
1、特性阻抗,Z 0(殴姆)
d
D
d D Z r r
ln 60lg
138
0εε=≈
精确计算:d
D
Z r r ln 9584916.590εμ= 2、单位长度电容C 、电感L
d
D d D C r
r ln 95.16lg 354.7εε==
(pF/英呎)
d
D
d D L ln 0606.0lg
140.0==(μH/英呎) 1英呎=0.3048米 3、理论截止频率 f c
)
(85
.190)
(20
d D d D C C f r r c
C +≈
+≈
=
επελ(GH Z )
λc :截止波长
C 0:真空中的光速,精确值为299792458±1.2(米/秒) 精确计算:)
(765
.194)(041.20d D d D C f r r C +=
+=
επε 表2 同轴传输线截止频率与相近连接器对照表(50Ω)
4、传播速率 V P
1001
%⨯=
r
r P V με
5、延时 T ns
r ns T ε067.1=(ns/英吋)
6、驻波参数
反射系数 Reflection Coefficient (Γ) 反射损耗 Return Loss (dB) Γ
-=1lg 20Loss 电压驻波比 VSWR (ROS ) Γ
-Γ+=
11VSWR
表3 VSWR 、Γ、Loss 换算表
7、电流的趋肤深度 δ
σ
μλ
μπρδr r f 029
.0==
(μm ) 电阻率:ρ (Ω·cm )-1 电导率:ρ
σ1
=
(Ω·cm )
波 长:λ (cm )
8、同轴线的衰减 β
β=β1+β2 (dB/cm ) β1(电阻损耗)=
f d D Z )1
1(274.02
10ρρ+ (dB/cm ) ρ1、ρ2分别为外、内导体的电阻率(Ω·cm )-1 f :频率(MH Z ) β2(介质损耗)=
31091.0-••=f tg tg r r r r σεμσεμλ
π
(dB/cm ) 9、驻波系数对衰减的影响
传输线端的负载的驻波系数本身增加了传输线的衰减
L e β212-•Γ=Γ
Γ2:传输线输入端的反射系数 Γ1:负载的反射系数
βL :传输线长度为L 时的衰减 10、传输线内外导体间的电场 E a (V/cm )
同轴传输线内外导体间,内导体外表面的电场为最大
d
D d U
E m a ln
2•=
(V/cm )
U m :内外导体间的峰值电压
11、传输线的最大工作电压 U (单位:伏特,50H Z 有效值)
E d
D
d
U r a •=ln 2ε
E 的值由绝缘材料的特性确定,单位(伏特/cm )
表5
12c
2)()(
102P P
ROS Z U p C •⨯= 式中:U :最大工作电压 (V ,50H Z 有效值)
P 1:同轴线内空气压力 P 0:正常大气压
P 1/P 0:只有一部分介质是由干燥空气时才考虑,否则为1
13、同轴传输线允许传输的平均功率 P m
k
D p m ⨯'
⨯⨯=
βρ06.13 (瓦)
式中:ρ0:外导体的热扩散系数 (W/cm 2)
D ′:外导体(壳体)的外径 (cm )
β:总衰减,最大可考虑乘1.08系数 (dB/cm )
k :反射的系数 ROS
ROS k ++=21
2 (频率大于500MH Z 时)
ρ0的值: 表6
14、传输功率
d
D
V Z V I V P m r m
m m ln 12021212
02
ε=•=•= (μr 设为1)
同轴线的电压驻波比(VSWR )为S 时,传输最大平均功率P max
P S
P 1max =
15、介质支撑设计公式
(1)等效介电常数(εe )的计算公式
当有2种或2种以上的介质构成的支撑件,则其等效介电常数的计算方法如下:
a. 同轴分布的非单一介质
∑=-=
n
i i i i
n e D D d
D 11ln 1
ln
εε
b. 基本对称分布的二种介质
总
V V e 2
211)
(εεεε--= ε1、ε2:二种介质的介电常数 V 2:对应ε2介质的体积之和
V 总:二种介质的总体积之和 图3 若ε2为空气(即去除部分固体介质材料)则
总
孔V V e )
1(11--=εεε
(2)介质支撑件的设计公式(见图4)
当在均匀介质的同轴线中,有限长度的非相同介质的支撑件会引起TEM 波的激励(高次模),影响同轴传输线的截止频率和传输性能,但在射频同轴连接器设计中,基本上不可避免地存在有限长度非相同介质支撑件(除半硬电缆直通型自由端连接器)。
因此,设计、制造出优良的介质支撑件是保障连接器高性能的基础。
①支撑件的厚度(B )
a 、B <D 1-d B ≥2D D 1是支撑件的外径
b 、B 引起高次模的关系式为
⎥⎥
⎥⎥⎥
⎥⎦
⎤⎢⎢⎢
⎢
⎢⎢⎣
⎡⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛--⎪⎪⎭⎫
⎝⎛=-2
2
1111tan f f f f B c r r c g
εεπλ λg :工作波长; f :工作频率 ②支撑件外径、内孔径计算(D D 1=2h+D
)(125.025.060
00
D e
d h h r Z -•=≈ε注:h 为支撑件外镶槽的深度图4
h 0是设内导体不变,则支撑件外镶槽的深度
160
11)(0
-⨯=r Z e
D d ε
③支撑件端面补偿的计算(Δ、d 2、D 2)(共面补偿) d 2=1~1.2d 选取 D 2=0.85~1D 选取 计算Δ: a 、 计算A-A 截面等效介电常数εe b 、 计算等位参考面直径D ′
c 、
计算外导体直径变化引起的不连续电容C d1
内导体直径变化引起的不连续电容C d2 不连续电容k D C C C C C e d d d d d ⨯⨯'⨯⨯+⨯=
επ2
12
1
k 为修正系数,k=0.91 d 、1
11ln d D
C D e r d ⨯-⨯
=∆εε 注:具体计算应注意量纲的统一
Δ的计算值是一个参考值、应进行实测修正,也可直接用实验方法确定。
制造公差应尽可能小,但可在保证D 1、d 1和B 的尺寸精度下,控制重量一致的方法。
16、同轴变截面补偿设计 (1)台阶式变截面(错位补偿)
① 介质相同 εr =1
② 321<D D 时 2ln k D ≈∆ Z 0=50Ω k=3.09
Z 0=60Ω k=2.90
Z 0=75Ω k=3.04
1D 1D
17984
984⋅V p 式中:f :工作频率 (MH Z )
L :传输线长度 (英呎)
18、相位温度系数 PTC (PPM/℃)
T PPM PTC ∆=/
60
10⨯∆=
φφ
PPM
式中:△T :温度变化值 (℃)
△φ:以25℃为基准的相位(电长度)变化值(度)
φ0:绝对(总)相位(电长度)
19、射频连接器的耐功率
射频连接器的耐功率(平均功率),在标准大气压和25℃、VSWR=1,可参照表7。
频率(GHz)
(HT)=耐高温介质支撑垫圈
(FLH)=法国圣迭戈班公司注册商标:氟塑料
(HF)=高频
(EF)=扩频(展宽频率)
20、影响射频连接器传输功率的因素
射频连接器在实际使用中传输功率的大小,首先与传输波(连续波或脉冲波)有关,同时和使用频率、环境温度、大气压力以及系统的匹配状况;零件制造中的表面质量、组装中的洁净、无污染等等因素有关。
表8为部分连接器最大传输平均功率的实际使用参照表。
P′=P REF·K f·K c·K s·K h
P REF:表7中选取的参考值
K f:使用频率相关修正系数
K c:环境温度相关修正系数
K s:反射匹配相关修正系数
K h:使用高度(气压)相关修正系数
表8
REF Z
参考资料
1.《同轴式TEM模通用无源器件》郑兆翁 1983年人民邮电出版社2.《同轴连接器设计参考(汇集)》高频插头座集中设计组 1972年3.《RADIALL》资料 2003年
4.《Astrolab》资料 2003年
5.《微波工程手册》微波工程手册编译组 1972年。