射频同轴连接器设计理论基础
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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。
关于射频同轴连接器基本设计原则的探讨中国电子科技集团公司第四十研究所李明德摘要详细阐述了三项设计原则的来历和具体内容,分析了在应用中遇到的尴尬,因此,提出了预防无源交调(PIM)的设计原则,作为基本设计原则的补充。
关键词基本设计原则接触电阻无源交调(PIM)1引言提起射频同轴连接器基本设计原则,在我国射频连接器行业设计界,人们很快会联想到三项基本设计原则。
在我国,从上世纪七十年代在射频连接器行业“集中设计”开始,直到目前为止,整个行业人们对三项基本设计原则都记忆犹新,应用如初。
三项基本设计原则来源于上世纪六十年代,美国的通用无线电公司(General Radio Company)的T·E·Mackenzie和A·E·Sanderson两位IEEE 资深会员在IEEE会刊:《微波理论与技术》1966年1月号会刊上发表的题为“研制精密同轴标准和元件的一些基本设计原则”(Some Fundamental Design Principles for the Development of Precision Coaxial Standards and Components)长篇论文。
在此文中,首次提出了研制精密同轴标准和元件的三项基本设计原则。
虽然,此文是针对精密同轴标准和元件提出的,但是人们普遍地把这三项基本设计原则作为设计各种射频同轴连接器的设计指南。
从该论文发表至今,四十年过去了。
四十年来,随着科技的进步和发展,世界范围内的无线电行业和通信行业发生了翻天覆地的变化。
那么,人们不禁要问,三项基本设计原则是否过时了,目前还适用么?三项基本设计原则能否全面地指导各种用途的射频同轴连接器的设计?对三项基本设计原则是否需要进行修正和补充,如果需要修正和补充又该如何进行呢?其具体内容是什么?本文试图从这些方面对基本设计原则进行探讨。
2 三项基本设计原则的回顾对于三项基本设计原则,在我国上个世纪七十年代,在行业进行集中设计时,就把三项基本设计原则列为重要的设计参考之一,并普遍列出了它的具体内容。
学习好资料_____________________________________________射频传输线、连接元件和过渡元件简述第一节射频传输线__________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________射频同轴连接器的设计1970.12一、同轴传输线的特性阻抗1 同轴传输线的特性阻抗的一般公式射频同轴连接器由一段同轴传输线、连接机构绝缘支架组成。
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 =109Hz1.2 1Kg = 9.8N1.3 1in = 25.4mm1.4 1bf.in = 0.112985N.m1.5 1标准大气压= 101325 Pa1.6 电磁波真空中的速度Co=3×108m/s1.7 空气介质的相对介电常数εr空=11.8 聚四氟乙烯的相对介电常数:国内用εr=2.05IEC常用εr=2.011.9 空气介质的导磁率μ空= 11.10 常用铅黄铜(Hpb59-1)的密度= 8.4g/cm32、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。
射频连接器基础知识和设计要求射频连接器是用于连接射频设备的一种电子连接器。
它们在无线通信、微波技术、卫星通信、雷达等领域中起着至关重要的作用。
以下是关于射频连接器的基础知识和设计要求:1. 射频连接器的类型:常见的射频连接器类型有SMA、BNC、N型、TNC、SMB、MCX等。
不同类型的连接器应用于不同的频率范围和功率要求,因此在选择连接器时需要根据具体的应用需求进行合理的选择。
2. 频率范围:射频连接器的频率范围通常在几十MHz到几十GHz之间。
连接器的频率范围决定了它能够传输的信号频率范围。
在选择连接器时,应根据所需的频率范围来确定连接器的类型和规格。
3. 带宽:射频连接器的带宽是指连接器能够传输的信号频率范围。
带宽越宽,连接器能够传输的信号频率范围就越大。
在设计射频系统时,应根据系统的带宽需求来选择合适的连接器。
4. 插入损耗:射频连接器的插入损耗是指连接器引入的信号衰减。
插入损耗越低,连接器就能够更好地保持信号的强度和质量。
在设计射频系统时,应选择插入损耗较低的连接器来减小信号衰减。
5. 阻抗匹配:射频连接器和射频设备之间的阻抗匹配非常重要。
当连接器和设备之间的阻抗不匹配时,会导致信号的反射和损耗。
在设计射频系统时,应确保连接器和设备之间的阻抗匹配良好,以保证信号的传输质量。
6. 插拔次数:射频连接器的插拔次数是指连接器能够承受的插拔次数。
插拔次数越多,连接器的使用寿命就越长。
在选择连接器时,应根据具体的应用需求来确定连接器的插拔次数要求。
7. 环境适应性:射频连接器在各种环境条件下都应能够正常工作。
例如,它们应能够承受高温、低温、湿度、振动等条件。
在设计和选择连接器时,应考虑连接器的环境适应性,以确保连接器能够在各种环境下稳定可靠地工作。
总之,射频连接器的选择和设计应根据具体的应用需求来确定,考虑到频率范围、带宽、插入损耗、阻抗匹配、插拔次数和环境适应性等因素,以确保连接器能够满足系统的要求。
射频同轴连接器基础知识用于射频同轴馈线系统的连接器通称为射频同轴连接器在射频电路中,如要保持稳定的预定阻抗和电容,或需要屏蔽外界的电气干扰那就必需用同轴连接器来互联。
同轴连接器供通信和电子设备所配用射频传输线中连接射频同轴电缆,或同轴与微带,同轴与波导之间的连接。
它的插头部分常安装在电缆端头,插座部分常安装在设备固定单元上。
同轴连接器一般以同轴传输线的外导体内直径D的尺寸来命名,国际标准化委员会认可的同轴连接器主要有14mm、N型、7mm、3.5mm、2.92mm、2.4mm、1.85mm和1mm 等8种常见的同轴连接器。
此外还有SMA、SMB、SMC、SMP、QMA、BMA等分类。
14mm连接器是第一个被工程师认同的精密连接器,诞生于上世纪60年代,目前已经很少使用,由小型化的同轴连接器所替代。
N型同轴连接器主要用于微波测量仪器和电子设备对外接口,在仪器内部已由更小型化的的同轴连接器(例如SMA)取代。
7mm同轴连接器属于特殊的连接器,只有计量仪器和校准标准件还是用7mm的同轴连接器,其他场合已经很少使用。
SMA连接器则是应用最广泛的小型螺纹连接的同轴连接器、具有体积小,机械、电气性能优越,重量轻,频带宽等优点,使用频率可达24Ghz。
与3.5mm、2.92mm等连接器采用空气介质不同,SMA连接器的内外导体接触面上采用聚四氟乙烯进行填充。
常用的同轴连接器主要工作频率和外观如下所示:同轴连接器可以分为无极性同轴连接器和有极性同轴连接器两种。
无极性精密同轴连接器只有14mm和7mm两种,目前已很少使用。
常见射频同轴连接器极性分类如下图所示。
按照连接方式的不同,同轴连接器则可分为螺纹连接式、推入式、卡口式,主要特点射频连接器种类繁多,在进行芯片测试选型时要充分考虑电气性能指标、操作功能要求、端接形式、环境机械性能要求,来进行综合考虑。
目前公司已经搭建了40Ghz的测试平台,配合夹具设计、连接器选型,满足各类射频芯片的测试需求,欢迎各位同行好友来电咨询。
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。
目录第一章射频传输理论简介 (4)1.1.1 带宽 (4)1.2 射频线的结构和功能 (5)1.2.1射频传输线的种类 (5)1.2.2典型的射频线 (6)1.2.3射频线的电磁场 (6)1.2.4射频传输线中的电阻和电抗 (7)1.2.5当介质为空气时,能量波的传播速度为光速C: (8)1.2.6截止频率 (9)1.2.7波长和频率 (10)1.2.8传输速率 (10)1.3 反射 (11)1.3.1反射波 (12)1.3.2不同中断的反射 (12)1.3.3失配的定义 (13)1.3.4 RL,VSWR,Γ之间关系 (15)1.3.5两次以上的中断产生的确反射 (16)1.4 RF线的损耗、(射频传输线=RF线) (17)1.4.1损耗=10log(Power out)/(Power in) |dB| (17)1.4.2内、外导体、介质材料对损耗的影响。
(17)1.4.3护套 (18)1.5 趋肤效应 (19)1.6 无源互调(PIMI) (20)1.6.1说明 (21)第二章材料 (22)2.1 接触材料和表面处理 (22)2.1.1要求与设计 (22)2.2 基础材料 (26)2.2.1 紫铜 (26)2.2.2铍青铜 (26)2.2.3锡磷青铜 (27)2.2.4黄铜 (27)2.2.5不锈钢 (27)2.2.6铝合金 (27)2.3 镀层材料 (28)2.3.1 金 (28)2.3.2 银 (29)2.3.3 镍 (30)2.3.4 锡铅合金 (30)2.3.5 三元合金(铜—锡—锌合金) (30)12.4 塑料和橡胶 (31)2.4.1 PE(聚乙烯) (31)2.4.2 PTFE(聚四氟乙烯) (31)2.4.3 PFA (31)2.4.4 PEEK (Polyether-Etherketone) (32)2.4.5 PPO (32)2.4.6硅树脂橡胶 (32)第三章射频连接器设计 (33)3.1 功能和性能 (33)3.1.1电气性能 (33)3.2.2机械性能 (34)3.1.3环境性能 (35)3.2 同轴连接器设计 (35)3.2.1连接的种类 (35)3.2.2同轴连接器的组成 (36)3.2.3接触力 (40)3.3 连接机构 (43)3.3.1螺纹连接机构 (44)3.2.2卡口式连接机构 (44)3.3.3推入式连接 (44)3.3.4滑入式连接机构 (45)3.3.5推入自锁式连接 (45)3.4 固定 (45)3.4.1电缆内导体的固定 (46)3.4.2与电缆外导体的固定 (46)3.4.3面板固定 (48)3.3.4固定到印制板上 (49)3.4.5安装工具和指南 (49)3.5 同轴连接器的系列及电缆 (50)3.5.1同轴连接器的系列 (50)3.5.2同轴电缆 (50)3.5.3电缆的电气性能 (54)3.5.4电缆的类型和特征 (55)3.5.5微型连接器 (55)3.5.6超小型连接器 (56)3.5.7微型连接器 (59)3.5.8中等连接器 (60)3.5.9大型连接器 (62)3.5.10精度连接器 (62)3.5.11一体式和连接式适配器 (63)3.6 标准 (64)第四章测试和测量 (65)4.1 测量理论和方法..............................................................................错误!未定义书签。
.射频传输线、连接元件和过渡元件简述第一节射频传输线精品. 精品. 精品. 精品. 精品. 精品. 精品. 精品. 精品.精品射频同轴连接器的设计1970.12一、同轴传输线的特性阻抗1 同轴传输线的特性阻抗的一般公式射频同轴连接器由一段同轴传输线、连接机构绝缘支架组成。
所以,对同轴传输线的特性阻抗有一个比较全面的了解对射频同轴连接器的设计是非常重要的。
同轴传输线特性阻抗的一般公式:Cj G L j R Z ωω++='0 (1)上式中: Z o ¹—特性阻抗,欧姆R —每单位长度上导体的内部电阻,欧姆/米G —每单位长度上介质的电导,西门子/米L —每单位长度的电感,享/米C —每单位长度的电容,法/米ω=2πff —频率,赫当R=G=0时,公式(1)简化为:CL Z =0 (2) 在微波频率,导体的内部电感是很小的,每单位长度上的电感很接近于每单位长度上的外部电感:.精品dDL ln 21πμ=(3) 上式中:L —每单位长度的外部电感,享/米 μІ=μr μo — 介质的导磁率, 享/米 μr —介质的相对导磁率μo =4π×10-7—真空导磁率,享/米 D —外导体的内径 d —内导体的外径单位长度的电容可按下计算:dD C /ln 21πε=(4)上式中:C — 每单位长度电容,法/米ε1 =εr ε0—介质的介电常数,法/米 εr —— 介质的相对介电常数ε0 =1/C o 2μo —真空介电常数,法/米 C O —在真空中的光速C O =(2.997930±0.000003)×108,米/秒将公式(3)和(4)代入(2),并只考虑非磁性介质的情况(μr =1.000),可得到:dDZ rln00006.095860.590ε±=(5) 请注意,真空光速:001με=C真空导磁率μo 被任意地规定为严格等于4π×10-7享/米。
根据精确地进行的实验我们知道光速为299793000±300米/秒,因此,εo 并不严格等于1/36π×10-9,根据公式计算,εo 应为1/35.950336π×10-9。
公式(5)是同轴传输线特性阻抗的基本公式。
计算机械公差对同轴传输线特阻抗的影响是根据以上公式进行的。
当同轴传输线中填充有介质时,公式(5)分母中的εr 是该介质的相对介电常数。
几种经常遇到的绝缘介质的介电常数介绍如下:工业用聚乙烯,常用作电缆线的绝缘介质,在200C 时,εr =2.24;在-400C ~+400C 时,.精品εr =2.22~2.26。
聚苯乙烯的εr =2.540。
聚四氟乙烯的εr =2.02。
以上各种塑料绝缘介质,在生产过程中,其相对介电常数εr 会有一定的变化,例如,聚四氟乙烯的相对介电常数在最好的情况下可控制在0.25%的变化范围内。
在室温和标准大气压下,干燥空气的相对介电常数εr 为1.0005364。
若将空气介质当作真空情况,即取εr =1,则可能造成0.03%的误差。
2同轴传输线的机械公差对特性阻抗的影响。
根据公式(5),我们可以很容易地得到直径公差对特性阻抗的影响。
)(000ddD D Z K Z Z ∆-∆=∆ (6) 上式中:rK ε00006.095860.59±=ΔD—外导体内径的公差 Δd—内导体外径的公差直径公差的存在使特性阻抗偏离标准值,因而引起一定的驻波系数:1Z Z S ∆+= (7) 例如,为了将填充空气的7mm 同轴线用作阻抗标准,就要求达到0.2%(S=1.002)或更高的阻抗精度,这就要求外导体的内径公差小于0.012mm ,内导体的外径公差小于0.005mm 。
内导体相对于外导体的不同心度也会引起一定的特性阻抗误差。
若外径导体间的不同心度为e ,则每单位长度同轴线的电容为:12221124cosh 2--⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=Dd e d D C πε (8) 将arc cosh 展开成级数就可看出,当不同心度e 为一小量时,此级数的第一项起主要作用,其他各项可以忽略不计,因此得到:122204ln 2-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=Dd e d D C r επε (9) 公式(5)的另一种表达形式为:CC Z 001=(10).精品将公式(9)代入(10)可得:⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--≈2220041ln 21d De d D C Z r επε (11) 一完全同心的同轴线的特性阻抗为〔公式(5)〕:dDC Z r ln21000επε≈(12) 由于不同心度引起的特性阻抗变化为:⎪⎪⎭⎫⎝⎛--≈-=∆2220041ln 60d D e Z Z Z (13)将自然对数展成级数并略去不重要的项可得:⎪⎪⎭⎫⎝⎛--≈∆2220240d D e Z (14)对于标准特性阻抗为50Ω的同轴线,上式可简化如下:220296De Z -≈∆ (15)例如,在7mm 50Ω同轴传输线中,允许由不同心度产生的驻波系数为S ≤1.001, 则不同心度不应超过0.1mm 。
从公式(6)和(14),初看起来,由不同心度引起的特性阻抗变化比由直径公差引起的特性阻抗变化小得多。
但这并不意味着对不同心度可以忽视,恰巧相反,不同心度除了引起特性阻抗的变化外,还可能由于接头的相互连接部分不在同一直线上,使内导体插座歪斜,而引起很大的反射波,因此,对不同心度应引起足够的重视。
由机械加工的不完善,例如导体表面的光洁度,内外导体表面的椭圆度等,引起的同轴线特性阻抗公差是很小的,利用现代的机械加工工艺,能保证导体表面的光洁度和椭圆度在直径公差范围以内,因此,由此引起的特性阻抗变化可忽略不计。
一般同轴线的内外导体处在同样的温度下,并用同样的材料制成,则热膨胀的影响将为零,如果内外导体由两种不同材料制成,或内外导体不处在同一温度下,由于膨胀引起的内外导体直径的变化在直径公差范围以内,因而不会引起很大的误差。
但有一种情况要提请注意,即当导体内部有很大的温度梯度时,可能引起弯曲或严重破坏,这种情况是必须注意避免的。
二、精密同轴传输线的工作频率极限空气填充的精密同轴传输线的工作频率上限由TE 11模的截止频率决定。
也就是说,一般的同轴传输线总是工作在TEM 波,当出现第一阶高次模时,同轴传输线就不能使用了。
TE 11模的截止频率的近似式为:.精品r C D d f ε)/(8.1900+≈GHz (16)空气填充的精密同轴传输线的工作频率下限由导体的有限电导率决定。
用作同轴线导体的金属的有限电导率会引起一定的趋肤深度和一定的串联电阻,对于一干燥的空气填充的同轴线,公式(1)可以写成:Cj L j L j R Z ei i ωωω++='0 (17)上式中:R i —每单位长度的内部电阻,欧姆/米 L i —每单位长度的内部电感,享/米在高频段,趋肤深度很小,串联电阻R i 和串联电感ωL i 相等,也就是:R i +jωL i =R i +jR i =R i (1+j) (18)公式(17)变成:Cj j R L j Z i e ωω)1('0++=(19)将上式用二项式展开,可发现,只有展开的前二项对结果起重要影响。
忽略展开式中的第三项及以后各项可得到:⎥⎦⎤⎢⎣⎡++≈000)1(21'CZ j j R Z Z i ω (20)利用C=1/(C O Z O ),并经重新排列后得到:⎥⎦⎤⎢⎣⎡++≈00002)1(1'Z j j R C Z Z iω (21) 导体每单位平方的电阻为:μρπf R s =.精品其中:μ—导体的导磁率,享/米 ρ—导体的电阻率,欧姆/米 R i 可表示为:μρπππf D d R i ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=11(22)公式(20)可写成:⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫⎝⎛++≈)1(113021'00j D d f Z Z ρ (23)若允许的阻抗误差为A%。
则最低使用频率可导出如下:)100/('000A Z Z Z += (24))1(11302100/j D d f A -⎪⎭⎫⎝⎛+≈ρ (25) 只考虑公式(25)的绝对值,求介f 可得:2291110824.1⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯≈D d A f ρMHz (26) 式中:A----阻抗精度 %Ρ----导体的电阻率,欧姆/米 D----外导体的内径,毫米 d----内导体的外径,毫米因此,对于某一允许的阻抗误差,任一给定的同轴线都有一低频极限,若工作频率低于此极限,则阻抗误差将会超过允许值。
三、精密同轴连接器的基本设计原则下面叙述的三条基本设计原则。
不仅适用于精密同轴连接器的设计,而且也适用于所有精密同轴标准和元件的设计。
1、设计原则1在同轴线的每一长度单元上,尽可能地保持一致的特性阻抗。
在以往的许多同轴器件设计中,当遇到同轴内导体或外导体的阶梯,导体上的槽或内外导体在连接处出现的间隙时,常采用一段特性阻抗高于或低于标准特性阻抗的同轴线段进行补偿,这样的设计不能用在宽频带精密同轴器件上,同轴线中的槽、阶梯、间隙和内外导体直径的变化都会产生阻抗的不连续性,引起一定的反射波,利用引入某一些反射波来补偿另一此些反射波的方.法只能在较狭的频段内达到。
目前许多同轴器件的频带越来越宽,低频端可达到直流,高频端可达到第一阶高次模,(TE精品.11)的截止频率。
为了达到这种最佳的宽频带性能,在整个同轴器件的每一横截面上的特性阻抗应尽可能地保持等于标准特性阻抗。
2、设计原则2对于每一不可避免的阻抗不连续性,采用各自的共平面补偿。
阻抗的不连续性不是总能避免的。
例如。
同轴线的绝缘子是不得不采用的,在放绝缘子处,同轴线的内导体或外导体应要引入一定的阶梯,因而引起一定的阻抗不连续。
在这种情况下,为了达到最佳的性能,首先应使未补偿的不连续性达到最小,其次对于剩下的不连续性进行各自的共平面补偿。
共平面补偿就是在原来出现不连续的地方引进补偿。
这可以得到最佳的宽频带性能,在一般的实践中,对一集中的不连续性用改变一段较长同轴线段的特性阻抗来进行补偿,这样会限制频带宽度,所以是应该避免的。
3、设计原则3减小机械公差对电性能的影响。
在同轴器件中,导体尺寸的公差是不可避免的,但是经常由几个机械公差对一个导体的直径公差(一对接头连接后)取决于三个直径公差:开槽插孔的外径,开槽插孔的内孔直径,以及相连接的内导体插头的外径。
所以,这样的连接结构是不太理想的。
因而,应该使只有一个机械公差影响一电气上重要的尺寸,并且应使这一尺寸不受磨损,例如在下面例举的精密14mm及7mm接头中内导体的接触机构采用端面接触,因而内导体的直径只有取决于一个机械公差,并且电性能和接触磨损无关。