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《sma射頻同軸連接器設計和計算》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、SMA直角轉接器的設計陳肇揚，王新恩【摘要】本文主要是通過幾年來對SMA直角轉接器的研制情況總結，闡述其設計原理，提出過渡模式，總結出一個經(jīng)驗公式，并簡單地介紹一下一些特殊工藝及性能特征。一、前言在微波同軸連接器系列中，直角轉接器是一種必不可少的元件，隨著我國電子工業(yè)的不斷發(fā)展，引進設備的日益增多，對微波同軸元器件提出高精度、小型化的要求。近幾年來我們開始研制SMA型射頻同軸連接器系列，到目前為止，已有數(shù)十個品種、規(guī)格、本文主要是介紹SMA直角轉接器的研制情況，闡述它的設計原理、設想它的過渡模式，總結出一個經(jīng)驗公式，并簡要地介紹在制造過程中的一些特殊工藝及
2、SMA直角轉接器的主要性能特征。二、設計原理眾所周知，當微波訊號，從同軸線傳輸?shù)街苯寝D彎處時，從場論的觀點來看，必定產(chǎn)生畸變，這主要是因為直角轉彎處可以看成為由二段同軸線直角相交而成，它的電力線分布如圖1所示。顯然，在直角轉彎處，場是不均勻的。而我們的目的是，當TEM波傳輸?shù)街苯寝D彎處時，具有低的輸入反射，要求不產(chǎn)生高次諧波。但在這樣的過渡段中，傳輸?shù)牟ㄒ巡辉偈羌兊腡EM波，可能激發(fā)出高階模。儲藏了電抗性能量，在直角轉彎處呈現(xiàn)一個電抗。在設計過程中，要是沒有考慮到這一點，就可能使直角轉接器的性能變壞。圖1當然，若用耦合波理論來解決這個問題也是可以的。那就必
3、須找到一個適當?shù)姆植己瘮?shù)，使它僅僅在要求的給定頻率范圍之中，反射系數(shù)總小于某一個給定的極大值。但是，對于工程技術人員來說，即使尋找出這個分布函數(shù)，要加工出符合這個分布函數(shù)邊界條件的零件是很不容易的事。因此，我們認為，用尋找適當?shù)姆植己瘮?shù)方法來解決直角過渡問題似乎太煩雜，也沒有必要。我們覺得，用物理概念來解決似乎比較方便一點。即只要找出一個適當?shù)姆椒?，以補償過渡段中不可避免存在的不連續(xù)電容所引起的電抗，達到整個傳輸段在要求的給定頻率范圍之內(nèi)，反射系數(shù)總小于某一個給定的極大值。根據(jù)這個設想，我們擬就高阻抗補償模式來解決直角過渡問題。它的原理就象串聯(lián)一個電感，以
4、補償不連續(xù)電容，達到減少反射系數(shù)的目的，使研制出的SMA直角轉接器符合設計的要求。183雖然擬用高阻抗補償模式，可就補償方法來說，有多種多樣，以往在研制較大型的直角轉接器時，如L16，L27，L36等直角轉接器，一般是將直角轉彎處的內(nèi)導體切割為一個45°的斜角，如圖2所示。這個切割量的多少，只能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)來最后確定。這種補償方法也可以達到比較滿意的結果，因而，就目前情況來說，它不失為一種比較方便的補償方法。圖2然而，對于SMA直角轉接器，其內(nèi)導體直徑只有1.27mm，若要采用切割內(nèi)導體為45°斜角的方法，在工藝上就難以實現(xiàn)，況且由于尺寸小，所產(chǎn)生的相對誤
5、差就大，使性能的一致性受到影響。因此，我們設想在直角轉彎處的一側(即在一段同軸線與另一段同軸線交匯的直角轉彎處一側)，提高阻抗的辦法來補償，如圖3所示。圖3在試驗時，我們將其補償阻抗分別取為58Ω,54Ω和50Ω三種情況進行對比試驗，經(jīng)測驗表明特性阻抗為54Ω的補償，在整個給定的頻率范圍內(nèi)(2～18GHz)的電壓駐波比是符合設計要求的，基本上達到美軍標MIL-A-55339/2中規(guī)定的電壓駐波比公式=1.05+0.01f(GHz)的標準，請看下列實際測試數(shù)據(jù)及實測曲線附圖1,2。電壓駐波比(最大值)表補償段阻抗0～6GHz6～12.4GHz12.4～18G
6、Hz58Ω1.171.321.3254Ω1.091.221.2550Ω1.131.241.50183183經(jīng)過多次試驗論證，可以得出這樣結論，當一段同軸傳輸線直角地過渡到另一段同軸傳輸線時，只要將其中一段同軸傳輸線在直角交匯處將其阻抗提高為原來的特性阻抗的1.08倍亦可。其經(jīng)驗公式可寫為(為同軸傳輸線的特性阻抗)三、特殊材料及其特殊工藝1.因為我們研制的SMA直角轉接器，其頭部尺寸完全符合美軍標MIL-C-39012的要求，所以，它的插針段的外導體壁厚僅0.25mm，故必須采用機械強度較好的金屬材料。為了便于加工，我們選用易切不銹鋼材料(1Cr18Ni1o
7、S)。2.整體外殼的加工。由于可將SMA直角轉接器看成為二段同軸傳輸線直角相交，所以，為方便加工，我們按設計要求，分別加工出兩個同軸傳輸線段外導體，而后，應用銀焊方法將它焊接成直角相交型。為保證同軸度和垂直度，在焊接時，應用特制的工夾具。3.內(nèi)導體的裝接。SMA直角轉接器的內(nèi)導體分別由二個聚四氟乙烯絕緣子支撐著，而二根內(nèi)導體在直角轉彎處用錫焊連接。為了便于錫焊，在整個轉接器的外殼殼體的一側開一個焊接工藝孔，待內(nèi)導體焊接完畢，再用蓋板將工藝孔封住。幾年來，我們研制的SMA直角轉接器，經(jīng)過全面的例行試驗，各項性能已基本上達到美軍標MIL-A-55339/A的規(guī)
8、定。并已廣泛地被應用到通訊導航、微波儀器等設備中，經(jīng)多家用戶的使用
