射频同轴连接器、射频电缆组件工程设计材料

同轴传输线、同轴连接器、射频电缆组件工程设计参考资料中国电子科技集团公司第四十研究所 马乃祉D：外导体内径d：内导体外径r：介质相对介电常数r：介质相对导磁系数图1表1 常用介质材料的电性能参数（25、标准大气压）介质材料常用标记介电强度(伏/密耳)相对介电常数r(103Hz)正切损耗角tg(100MHZ)空气air8010聚乙烯PE4802.3510-3交联聚乙烯IMP7002.3510-3聚四氟乙烯TFE4802.05110-4氟化乙烯丙烯FEP5002.05210-4聚酰亚胺(改性)PI5603.42210-3聚丙烯(共聚)5006602.252.30510-4聚苯乙烯POLY5002.55510-4苯乙烯聚苯撑氧MPPO5002.7310-3聚苯撑硫/聚苯撑氧PPS/PPO6003.3310-3改性聚苯醚5002.64310-31、特性阻抗，Z0（殴姆）精确计算：2、单位长度电容C、电感L（pF/英呎）（H/英呎） 1英呎=0.3048米3、理论截止频率 fc（GHZ）c：截止波长C0：真空中的光速，精确值为2997924581.2（米/秒）精确计算：表2 同轴传输线截止频率与相近连接器对照表(50)公称尺寸同轴传输线外导体内径（Dmm）截止频率（GHZ）相近的通用连接器连接器使用上限频率 (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、传播速率 VP5、延时 Tns（ns/英吋）6、驻波参数反射系数 Reflection Coefficient （）反射损耗 Return Loss (dB) 电压驻波比 VSWR（ROS） 表3 VSWR、Loss换算表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、电流的趋肤深度 （m）电阻率： （cm）-1电导率： （cm）波 长： （cm）表4 部分金属的电导率金属电导率渗透深度(100MHZ)银6.2710563铜5.810566金4.110572铝3.4710585黄铜1.510513黄铜或铍铜1.3105148、同轴线的衰减 =1+2 （dB/cm）1（电阻损耗）= （dB/cm）1、2分别为外、内导体的电阻率（cm）-1f：频率（MHZ）2（介质损耗）= （dB/cm）9、驻波系数对衰减的影响传输线端的负载的驻波系数本身增加了传输线的衰减2：传输线输入端的反射系数1：负载的反射系数L：传输线长度为L时的衰减10、传输线内外导体间的电场 Ea（V/cm）同轴传输线内外导体间，内导体外表面的电场为最大 （V/cm）Um：内外导体间的峰值电压11、传输线的最大工作电压 U（单位：伏特，50HZ有效值） E的值由绝缘材料的特性确定，单位（伏特/cm）表5绝缘材料E（V/cm）空气30000空气+聚四氟乙烯5000空气+聚乙烯5000单层聚四氟乙烯40000单层聚乙烯5000012、同轴传输线的最大电晕强度 Pc 式中：U：最大工作电压 （V，50HZ有效值）P1：同轴线内空气压力P0：正常大气压P1/P0：只有一部分介质是由干燥空气时才考虑，否则为113、同轴传输线允许传输的平均功率 Pm （瓦）式中：0：外导体的热扩散系数 （W/cm2）D：外导体（壳体）的外径 （cm）：总衰减，最大可考虑乘1.08系数 （dB/cm）k：反射的系数 （频率大于500MHZ时）0的值： 表6D（mm）0（W/cm2）100.17200.17400.12800.1114、传输功率 P （r设为1）同轴线的电压驻波比（VSWR）为S时，传输最大平均功率Pmax15、介质支撑设计公式（1）等效介电常数(e)的计算公式当有2种或2种以上的介质构成的支撑件，则其等效介电常数的计算方法如下：a. 同轴分布的非单一介质 图2b. 基本对称分布的二种介质1、2：二种介质的介电常数V2：对应2介质的体积之和V总：二种介质的总体积之和 图3若2为空气（即去除部分固体介质材料）则（2）介质支撑件的设计公式（见图4）当在均匀介质的同轴线中，有限长度的非相同介质的支撑件会引起TEM波的激励（高次模），影响同轴传输线的截止频率和传输性能，但在射频同轴连接器设计中，基本上不可避免地存在有限长度非相同介质支撑件（除半硬电缆直通型自由端连接器）。因此，设计、制造出优良的介质支撑件是保障连接器高性能的基础。支撑件的厚度（B）a、BD1-d B2D D1是支撑件的外径b、B引起高次模的关系式为 g：工作波长； f：工作频率支撑件外径、内孔径计算（D1、d1）D1=2h+D注：h为支撑件外镶槽的深度 图4h0是设内导体不变，则支撑件外镶槽的深度支撑件端面补偿的计算（、d2、D2）（共面补偿）d2=11.2d 选取D2=0.851D 选取计算：a、 计算A-A截面等效介电常数eb、 计算等位参考面直径Dc、 计算外导体直径变化引起的不连续电容Cd1 内导体直径变化引起的不连续电容Cd2 不连续电容 k为修正系数，k=0.91d、注：具体计算应注意量纲的统一 的计算值是一个参考值、应进行实测修正，也可直接用实验方法确定。制造公差应尽可能小，但可在保证D1、d1和B的尺寸精度下，控制重量一致的方法。16、同轴变截面补偿设计（1）台阶式变截面（错位补偿） 介质相同 r =1 时 Z0=50 k=3.09Z0=60 k=2.90Z0=75 k=3.04 时 （2）锥形变截面 介质相同 r =11()2()abcd2采用小于12162大于16后，应采取锥顶的错位，（虚线中的）。大直径比的过渡时采用锥形过渡。优于台阶式过渡。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）其它轴向过渡补偿 Z0=50 Z0=50 （4）直角弯式过渡补偿(值仅供参考、应通过实验或CAD进行优化)Z0=50 r =1 Z0=50 r =1Z0=5017、同轴传输线的电长度 式中：f：工作频率 （MHZ）L：传输线长度 （英呎）18、相位温度系数 PTC（PPM/） 式中：T：温度变化值 （）：以25为基准的相位（电长度）变化值 （度）0：绝对（总）相位（电长度）19、射频连接器的耐功率射频连接器的耐功率（平均功率），在标准大气压和25、VSWR=1，可参照表7。频率（GHz） （HT）=耐高温介质支撑垫圈 （FLH）=法国圣迭戈班公司注册商标：氟塑料 （HF）=高频 （EF）=扩频（展宽频率）20、影响射频连接器传输功率的因素射频连接器在实际使用中传输功率的大小,首先与传输波(连续波或脉冲波)有关,同时和使用频率、环境温度、大气压力以及系统的匹配状况；零件制造中的表面质量、组装中的洁净、无污染等等因素有关。表8为部分连接器最大传输平均功率的实际使用参照表。P=PREFKfKcKsKhPREF：表7中选取的参考值Kf：使用频率相关修正系数Kc：环境温度相关修正系数Ks：反射匹配相关修正系数Kh：使用高度（气压）相关修正系数表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=20N3.47F-0.5Kf max=20HN4.47F-0.52Kf max=20SC3.47F-0.5Kf max=207/162.51F-0.46Kf max=15MCX、SMB PREF=100W（0.9GHZ时）参考资料1同轴式TEM模通用无源器件 郑兆翁 1983年 人民邮电出版社2同轴连接器设计参考（汇集） 高频插头座集中设计组 1972年3RADIALL资料 2003年4Astrolab资料 2003年5微波工程手册 微波工程手册编译组 1972年您好，欢迎您阅读我的文章，本WORD文档可编辑修改，也可以直接打印。阅读过后，希望您提出保贵的意见或建议。阅读和学习是一种非常好的习惯，坚持下去，让我们共同进步。