射頻同軸連接器、射頻電纜組件工程設(shè)計(jì)資料...doc

同軸傳輸線(xiàn)、同軸連接器、射頻電纜組件工程設(shè)計(jì)參考資料中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所 馬乃祉D：外導(dǎo)體內(nèi)徑d：內(nèi)導(dǎo)體外徑r：介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)r：介質(zhì)相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù)圖1表1 常用介質(zhì)材料的電性能參數(shù)（25、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）介質(zhì)材料常用標(biāo)記介電強(qiáng)度(伏/密耳)相對(duì)介電常數(shù)r(103Hz)正切損耗角tg(100MHZ)空氣air8010聚乙烯PE4802.3510-3交聯(lián)聚乙烯IMP7002.3510-3聚四氟乙烯TFE4802.05110-4氟化乙烯丙烯FEP5002.05210-4聚酰亞胺(改性)PI5603.42210-3聚丙烯(共聚)5006602.252.30510-4聚苯乙烯POLY5002.55510-4苯乙烯聚苯撐氧MPPO5002.7310-3聚苯撐硫/聚苯撐氧PPS/PPO6003.3310-3改性聚苯醚5002.64310-31、特性阻抗，Z0（毆姆）精確計(jì)算：2、單位長(zhǎng)度電容C、電感L（pF/英呎）（H/英呎） 1英呎=0.3048米3、理論截止頻率 fc（GHZ）c：截止波長(zhǎng)C0：真空中的光速，精確值為2997924581.2（米/秒）精確計(jì)算：表2 同軸傳輸線(xiàn)截止頻率與相近連接器對(duì)照表(50)公稱(chēng)尺寸同軸傳輸線(xiàn)外導(dǎo)體內(nèi)徑（Dmm）截止頻率（GHZ）相近的通用連接器連接器使用上限頻率 (GHZ)r=1r=1.5r=2r=2.05168.487.306.586.527/1661211.319.748.788.69UHF41112.3410.759.579.49HN61013.5711.6810.5310.44SC11816.9714.61213.1613.04BNC4719.3916.6915.0414.9NAPC-7186.520.8918.2016.2016.06TNC11622.6219.4817.5517.40ATNC18527.1523.3721.0620.88433.9429.2226.3226.10SMABMA26.53.538.7833.3930.0829.82APC-3.533345.2538.9635.134.79SSMA352.9246.4940.0336.0635.752.9、SMK（K）402.456.5648.7043.8843.492.450267.8858.4452.6552.161.8573.3863.1856.9256.421.85（V）651135.76116.89105.31104.381.0（M）110D/d2.3012.7753.24953.294、傳播速率 VP5、延時(shí) Tns（ns/英吋）6、駐波參數(shù)反射系數(shù) Reflection Coefficient （）反射損耗 Return Loss (dB) 電壓駐波比 VSWR（ROS） 表3 VSWR、Loss換算表VSWRLoss（dB）VSWRLoss（dB）17.39100.891311.08500.0282318.72420.794321.05150.0251325.84800.707931.04580.0224334.41940.631041.04070.0200343.56980.562351.03620.0178353.00950.501261.03220.0158362.61460.446771.02870.0141372.32290.398181.02550.0126382.09990.354891.02270.0112391.92500.3162101.02020.0100401.78490.2818111.01800.0089411.67090.2512121.01600.0079421.57690.2239131.01430.0071431.49850.1995141.01270.0063441.43260.1778151.01130.0056451.37670.1585161.01010.0050461.32900.1413171.00900.0045471.28800.1259181.00800.0040481.25280.1122191.00710.0035491.22220.1000201.00630.0032501.19570.0891211.00570.0028511.17260.0794221.00500.0025521.15240.0708231.00450.0022531.13470.0631241.00400.0020541.11920.0562251.00360.0018551.10550.0501261.00320.0016561.09350.0447271.00280.0014571.08290.0398281.00250.0013581.07360.0355291.00220.0011591.06530.0316301.00200.0010607、電流的趨膚深度 （m）電阻率： （cm）-1電導(dǎo)率： （cm）波 長(zhǎng)： （cm）表4 部分金屬的電導(dǎo)率金屬電導(dǎo)率滲透深度(100MHZ)銀6.2710563銅5.810566金4.110572鋁3.4710585黃銅1.510513黃銅或鈹銅1.3105148、同軸線(xiàn)的衰減 =1+2 （dB/cm）1（電阻損耗）= （dB/cm）1、2分別為外、內(nèi)導(dǎo)體的電阻率（cm）-1f：頻率（MHZ）2（介質(zhì)損耗）= （dB/cm）9、駐波系數(shù)對(duì)衰減的影響傳輸線(xiàn)端的負(fù)載的駐波系數(shù)本身增加了傳輸線(xiàn)的衰減2：傳輸線(xiàn)輸入端的反射系數(shù)1：負(fù)載的反射系數(shù)L：傳輸線(xiàn)長(zhǎng)度為L(zhǎng)時(shí)的衰減10、傳輸線(xiàn)內(nèi)外導(dǎo)體間的電場(chǎng) Ea（V/cm）同軸傳輸線(xiàn)內(nèi)外導(dǎo)體間，內(nèi)導(dǎo)體外表面的電場(chǎng)為最大 （V/cm）Um：內(nèi)外導(dǎo)體間的峰值電壓11、傳輸線(xiàn)的最大工作電壓 U（單位：伏特，50HZ有效值） E的值由絕緣材料的特性確定，單位（伏特/cm）表5絕緣材料E（V/cm）空氣30000空氣+聚四氟乙烯5000空氣+聚乙烯5000單層聚四氟乙烯40000單層聚乙烯5000012、同軸傳輸線(xiàn)的最大電暈強(qiáng)度 Pc 式中：U：最大工作電壓 （V，50HZ有效值）P1：同軸線(xiàn)內(nèi)空氣壓力P0：正常大氣壓P1/P0：只有一部分介質(zhì)是由干燥空氣時(shí)才考慮，否則為113、同軸傳輸線(xiàn)允許傳輸?shù)钠骄β?Pm （瓦）式中：0：外導(dǎo)體的熱擴(kuò)散系數(shù) （W/cm2）D：外導(dǎo)體（殼體）的外徑 （cm）：總衰減，最大可考慮乘1.08系數(shù) （dB/cm）k：反射的系數(shù) （頻率大于500MHZ時(shí)）0的值： 表6D（mm）0（W/cm2）100.17200.17400.12800.1114、傳輸功率 P （r設(shè)為1）同軸線(xiàn)的電壓駐波比（VSWR）為S時(shí)，傳輸最大平均功率Pmax15、介質(zhì)支撐設(shè)計(jì)公式（1）等效介電常數(shù)(e)的計(jì)算公式當(dāng)有2種或2種以上的介質(zhì)構(gòu)成的支撐件，則其等效介電常數(shù)的計(jì)算方法如下：a. 同軸分布的非單一介質(zhì) 圖2b. 基本對(duì)稱(chēng)分布的二種介質(zhì)1、2：二種介質(zhì)的介電常數(shù)V2：對(duì)應(yīng)2介質(zhì)的體積之和V總：二種介質(zhì)的總體積之和 圖3若2為空氣（即去除部分固體介質(zhì)材料）則（2）介質(zhì)支撐件的設(shè)計(jì)公式（見(jiàn)圖4）當(dāng)在均勻介質(zhì)的同軸線(xiàn)中，有限長(zhǎng)度的非相同介質(zhì)的支撐件會(huì)引起TEM波的激勵(lì)（高次模），影響同軸傳輸線(xiàn)的截止頻率和傳輸性能，但在射頻同軸連接器設(shè)計(jì)中，基本上不可避免地存在有限長(zhǎng)度非相同介質(zhì)支撐件（除半硬電纜直通型自由端連接器）。因此，設(shè)計(jì)、制造出優(yōu)良的介質(zhì)支撐件是保障連接器高性能的基礎(chǔ)。支撐件的厚度（B）a、BD1-d B2D D1是支撐件的外徑b、B引起高次模的關(guān)系式為 g：工作波長(zhǎng)； f：工作頻率支撐件外徑、內(nèi)孔徑計(jì)算（D1、d1）D1=2h+D注：h為支撐件外鑲槽的深度 圖4h0是設(shè)內(nèi)導(dǎo)體不變，則支撐件外鑲槽的深度支撐件端面補(bǔ)償?shù)挠?jì)算（、d2、D2）（共面補(bǔ)償）d2=11.2d 選取D2=0.851D 選取計(jì)算：a、 計(jì)算A-A截面等效介電常數(shù)eb、 計(jì)算等位參考面直徑Dc、 計(jì)算外導(dǎo)體直徑變化引起的不連續(xù)電容Cd1 內(nèi)導(dǎo)體直徑變化引起的不連續(xù)電容Cd2 不連續(xù)電容 k為修正系數(shù)，k=0.91d、注：具體計(jì)算應(yīng)注意量綱的統(tǒng)一 的計(jì)算值是一個(gè)參考值、應(yīng)進(jìn)行實(shí)測(cè)修正，也可直接用實(shí)驗(yàn)方法確定。制造公差應(yīng)盡可能小，但可在保證D1、d1和B的尺寸精度下，控制重量一致的方法。16、同軸變截面補(bǔ)償設(shè)計(jì)（1）臺(tái)階式變截面（錯(cuò)位補(bǔ)償） 介質(zhì)相同 r =1 時(shí) Z0=50 k=3.09Z0=60 k=2.90Z0=75 k=3.04 時(shí) （2）錐形變截面 介質(zhì)相同 r =11()2()abcd2采用小于12162大于16后，應(yīng)采取錐頂?shù)腻e(cuò)位，（虛線(xiàn)中的）。大直徑比的過(guò)渡時(shí)采用錐形過(guò)渡。優(yōu)于臺(tái)階式過(guò)渡。1156.64.30d11.86 D14.30 d21.86 D22206.83.22 d11.37 D13.22 d21.37 D2325112.58 d11.07 D12.58 d21.07 D243013.32.12 d10.865 D12.12 d20.865 D2（3）其它軸向過(guò)渡補(bǔ)償 Z0=50 Z0=50 （4）直角彎式過(guò)渡補(bǔ)償(值僅供參考、應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)或CAD進(jìn)行優(yōu)化)Z0=50 r =1 Z0=50 r =1Z0=5017、同軸傳輸線(xiàn)的電長(zhǎng)度 式中：f：工作頻率 （MHZ）L：傳輸線(xiàn)長(zhǎng)度 （英呎）18、相位溫度系數(shù) PTC（PPM/） 式中：T：溫度變化值 （）：以25為基準(zhǔn)的相位（電長(zhǎng)度）變化值 （度）0：絕對(duì)（總）相位（電長(zhǎng)度）19、射頻連接器的耐功率射頻連接器的耐功率（平均功率），在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和25、VSWR=1，可參照表7。頻率（GHz） （HT）=耐高溫介質(zhì)支撐墊圈 （FLH）=法國(guó)圣迭戈班公司注冊(cè)商標(biāo)：氟塑料 （HF）=高頻 （EF）=擴(kuò)頻（展寬頻率）20、影響射頻連接器傳輸功率的因素射頻連接器在實(shí)際使用中傳輸功率的大小,首先與傳輸波(連續(xù)波或脈沖波)有關(guān),同時(shí)和使用頻率、環(huán)境溫度、大氣壓力以及系統(tǒng)的匹配狀況；零件制造中的表面質(zhì)量、組裝中的潔凈、無(wú)污染等等因素有關(guān)。表8為部分連接器最大傳輸平均功率的實(shí)際使用參照表。P=PREFKfKcKsKhPREF：表7中選取的參考值Kf：使用頻率相關(guān)修正系數(shù)Kc：環(huán)境溫度相關(guān)修正系數(shù)Ks：反射匹配相關(guān)修正系數(shù)Kh：使用高度（氣壓）相關(guān)修正系數(shù)表8KfKcKsKhMCX0.96F-0.36Kf max=20SMBSMA3.55F-0.44Kf max=20BMAQMA1.5F-0.44Kf max=13TNC3.47F-0.5Kf max=20ATNC3.55F-0.44Kf max=20N3