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[讨论] 連接器設計之我見

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金玉满堂

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发表于 2012-5-7 08:34:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
連接器設計之我見
連接器是一種連接電訊號的元件,它的體積相對于直方站系統或者天饋系統中無源器件體積要小,在其價格及技術含量上比無源器件有所不足。因國內外各電信運營商普遍採取外購形式,這樣促成了國內連接器行業更進一步的發展。
連接器在傳輸系統中起同軸傳輸作用,廣義上定位同軸連接器。它可以用傳輸線集總參數理論來分析,它的傳輸過程可以用電感電阻和電容作電路分析。但是針對連接器行業,連接器品種類別很多,各種結構千變萬化,現在依靠傳輸線理論分析很複雜繁瑣,而且運算結果不一定能符合實際,它的設計主要有幾種經驗公式來計算。當然經驗公式的推導很複雜,需要較高的微波理論基礎;下面首先介紹幾種公式的運用:
一.阻抗的計算   連接器同軸傳輸離不開絕緣介質的結構支撐,絕緣介質介電常數Σr 。

    常規絕緣介質介電常數2.02---2.05之間,計算時常取2.02
二.不連續電容補償
             D=d1 Ln(d/d1)/3.09    d/d1≤3
             D=d/8                d/d1>3
三.混合介質的介電常數
             見上文
四.共面補償尺寸
             缺

1.毫米波連接器通常是指工作波長在10mm以下的連接器,是一種超小型微波同軸連接器。它的特點是工作頻率高、結構尺寸小、精度要求高。由於連接器的結構尺寸與工作波長相接近,任何微小的變化都會給連接器的電氣性能帶來嚴重的影響,這就給連接器結構尺寸帶來了高精度的要求。尺寸小,精度高又給製造技術提出了更高的要求。
毫米波同軸連接器從廣義上講,它是一段同軸線,因此同軸線傳輸的基本理論在這裏也是適用的。但是它畢竟又不詳同軸線那樣簡單,由於結構上的需要,引進了絕緣子,內外導體直徑出現臺階。它不可能是一個均勻的同軸線,使電場傳輸特性發生了改變,另外由於製造上的原因,存在不可避免的誤差,使連接器的精度受到影響。這一系列問題是連接器理論需要解決的內容。有些可以通過理論分析與計算求的比較合理的設計參數,但是有些問題因數十分複雜,難以進行理論計算,就是計算也不一定準確,只有通過對典型結構的試驗,找出他們的規律性,用以指導連接器的理論設計。
2.連接器介面模型
毫米波連接器的插頭與插座相連接的介面設計是連接器的關鍵,它不僅影響到産品的互換性,而且直接影響到連接器的電氣性能。連接器的外導體在介面處緊密接觸,而陰陽導體在介面處可能出現間隙。毫米波同軸連接器內外導體間除很薄的支撐絕緣子外,全部由空氣介質填充,因此,連接器的介面可把它看成一段帶絕緣支撐的空氣同軸線。
連接器的介面實質是由介質填充和空氣填充相結合的一段同軸線,由於結構支撐的需要,內外導體在絕緣子厚度範圍常挖有不同深度的槽;又由於製造和安裝誤差的存在,內外導體直徑方向出現不均勻,在徑向存在一定的偏心,外導體接觸處不可避免地會出現一定的間隙,這樣一來同軸線就變得相當複雜,難以進行理論計算。現對模型理想化設計,分析不同因素對連接器的影響。
假設絕緣子厚度B爲有限,兩絕緣子間距離A足夠大,在內、外導體上挖槽深度和間隙都比較小,因此近似認爲是一段均勻同軸線。
3.截止波長(頻率)
均勻同軸線本身傳播的是電磁波(TEM),在理論上它沒有截止頻率的限制,工作頻帶極寬。但在已定尺寸的同軸線中,傳輸電磁波的頻率升高到一定程度後會在同軸線中激勵起高階模TM波TE波。這意味著對TEM波能量的損耗。爲了能在同軸線中抑制高次諧波的産生,人們把模的臨界波長作爲同軸線的截止波長,同軸線理論截止波長(頻率)計算近似公式爲:
f0=2c0/π√Σr (D+d)修正後 f0=2.014c0/π√Σr (D+d)

4.絕緣子
在均勻同軸線中引進介質絕緣子對同軸線傳輸特性影響很大。現分析絕緣子的一些參數:
1).絕緣子厚度, 在均勻同軸線中絕緣子的諧振頻率是絕緣子長度(厚度)及其介電常數的函數。在厚度B一定時,諧振頻率隨介電常數Σr的減小而升高。當絕緣子外徑一定時,諧振頻率隨絕緣子厚度B的減小而升高。由此看來,絕緣子厚度必須小於外導體直徑,而且厚度越薄越好。
2).絕緣子間距.  兩絕緣子之間距離A必須達到相當大,約A=2D,兩個絕緣子相互影響就較小,當A=3D以上時,相互影響就可以忽略了。對於單個同軸連接器來講,每個絕緣子必須離開基準面大約有1-1.5倍D的距離.
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家道殷实

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发表于 2019-8-8 13:00:36 | 显示全部楼层
完美,好学。谢谢
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