介質切割法在射頻同軸連接器中的應用VIP

介質切割法在射頻同軸連接器中的應用一、引言用于各種寬帶微波通信設備的同軸連接器，通過縮小內、外導體直徑來擴展工作頻率范圍的辦法，已不能滿足要求。近幾年來，國外有文章報導，用改變同軸連接器內絕緣支撐的介質體積比例[1]，減小它的有效介電常數(shù)，用這種辦法進行寬頻帶絕緣支撐、寬頻帶耐高溫及耐輻照絕緣支撐與毫米波段絕緣支撐的設計。本文提出的“介質切割法”的原理、阻抗不連續(xù)的補償?shù)睦碚撘罁?jù)，以及應用計算和實驗測量曲線，在生產中得到驗證，可供參考。二、原理介質切割法是應用同軸傳輸線中，有絕緣支撐的介質的有效介電常數(shù)與其體積比例有關，支撐段的截止頻率與等效介電常數(shù)成反比的特性[2]，減小介質(固體介質)支撐的占空比例，可以獲得較小的等效介電常數(shù)值。從而達到拓寬工作頻率范圍的目的。同理，固體介質絕緣支撐體積比例的改變，影響著支撐段的特性阻抗。最佳切割(設計)，可以使阻抗不連續(xù)部分變得平滑，得到補償[3]。三、應用與計算介質切割法用于射頻同軸連接器中介質絕緣支撐的設計。公式：表明，同軸線的外導體內直徑D與內導體外直徑d已定，將絕緣支撐切割成與空氣介質混合使用，獲得較小的(接近于空氣的)等效介電常數(shù)ε。實現(xiàn)、提高截止頻率fc(或縮小λc)的目的。應用介質切割法最佳切割(設計)不同形狀的絕緣支撐，其等效介電常數(shù)的計算見表1。表1

不同形狀的絕緣支撐等效介電常數(shù)計算表

續(xù)表11.寬頻帶耐高溫、耐輻照絕緣支撐的切割(設計)耐高溫、耐輻照絕緣支撐，通常采用熔凝硅、康寧玻璃1723#等材料，這類材料介電常數(shù)ε偏高(ε=3.78)。這將使支撐段的截止頻率變低。在保證有足夠機械強度的前提下，應盡量減少支撐材料。用介質切割法設計支撐呈星形或輪輻形。截止頻率達到12GHz時，電壓駐波比＜1.3。2.寬帶絕緣支撐的切割(設計)新開發(fā)的特性阻抗為75Ω的1.6/5.6系列同軸連接器，在反射系數(shù)r≤0.1時，最大工作頻率為1GHz。應用介質切割法原理，“支撐”設計呈星形。在基本結構相同的情況，r≤0.1的條件下，頻率達到10GHz。支撐形狀見表1序號6所示。3.毫米波段絕緣支撐的切割(設計)毫米波段的同軸連接器，截止頻率高達40GHz以上?！爸巍狈纸缑嫔?，反射盡可能小。全固體介質支撐，不能滿足要求，應用介質切割法，最佳切割(設計)絕緣支撐，能獲得理想的效果。公式：，在介質材料選定時，改變(切割)介質體積比例(即固體介質挖孔體積V孔/總體積)可獲得需要的等效介電常數(shù)ε值。支撐厚度L≤λc/4，取L=1.5mm，反射最小。毫米波段支撐形狀見表1序號4所示。4.直角連接器絕緣支撐的切割(設計)直角連接器的絕緣支撐，通常采用兩件帶45°斜角的絕緣支撐，對接成90°角過渡。彎角處固體介質增厚，阻抗增加，破壞了連接器特性阻抗的連續(xù)。用介質切割法，最佳切割支撐尖角處介質，使阻抗平滑過渡，反射減小，提高尖角處截止頻率，獲得低的電壓駐波比。直角連接器的絕緣支撐的最佳切割(設計)形狀見表1序號5所示。四、結果與討論寬帶耐高溫、耐輻照同軸連接器的絕緣支撐，用介質切割法切割(設計)成星形或輪輻形支撐，將康寧玻璃類介質的介電常數(shù)ε(等于3.78，變換成等效介電常數(shù)1.93計算值)。該值的降低，使支撐段的截止頻率達到12GHz，電壓駐波比S≤1.3。新開發(fā)的1.6/5.6系列寬帶同軸連接器的絕緣支撐，用介質切割法切割(設計)，將最大工作頻率達1GHz，反射系數(shù)≤0.1的第二代產品，進而發(fā)展為最大工作頻率達10GHz，反射系數(shù)≤0.1的第三代產品。毫米波段K型連接器的研制，應用介質切割法切割(設計)的輪轂形絕緣支撐，將SMA型同軸連接器的截止頻率由24GHz，提高到40GHz。直角同軸連接器，用介質切割法切割(設計)彎角支撐，使彎角處阻抗變得平滑、連續(xù)，得到補償。這些絕緣支撐的切割(設計)，因制造和測量工作的限制，本文只能給出兩種典型結構的同軸連接器的電壓駐波比與頻率關系曲線，加以說明。見圖1(a)和(b)所示。

五、結論介質切割法的提出，對最佳切割(設計)各種寬頻帶同軸連接器的絕緣支撐，提高支撐段的截止頻率，拓寬射頻同軸連接器的工作頻率范圍，補償因設計和制造出現(xiàn)的阻抗不連續(xù)，提供了手段。切割方法可以采用模具壓制或機械切割。[1]陳肇揚、王新恩：“K型連接器的研制”《連接器與開關1990首屆年會論文集》

[2]北京七五O信箱：《有關寬頻帶高溫及抗輻射射頻同軸連接器的研究》