射频连接器用开槽插孔的可靠性设计与制造

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1、射频连接器用开槽插孔的可靠性设计与制造射频连接器用开槽插孔的可靠性设计与制造$Z*e/d:a0Z+o2D(q%z&h3g&L!i0Y2u6"c)[/N3j*N(u4u/Q+B;g!R8M:

2、+{#M本文主要对射频同轴连接器用开槽插孔接触件的结构形式、常见的失效模式进行了简单论述；按悬臂梁对“指状”接触片进行建模分析，简单介绍了其强度设计步骤、开槽形式、简易收口方法所产生的缺陷以及应采用的合理的收口方法；介绍了开槽及收口等制造工艺环节中应注意的问题和方法。9S!?7x8W(]0n2A*I在射频同轴连接器中，插孔接触件的结构形式多种多样

3、，但在某些方面的要求是基本相同的，如：插入力和拔出力、接触电阻以及机械寿命符合相关标准的规定等。使用最多的还是开槽插孔接触件。产品系列、规格、使用条件不同，开槽插孔接触件的结构、规格(内、外径)、开槽数量、开槽宽度、开槽长度也不同。在结构上，开槽插孔接触件有直通形式(图1a)、锥形补偿形式(图1b)和“刷型”形式(图1c)等;在规格上，不同系列的射频同轴连接器，其插孔接触件规格基本不同；在开槽数量上，有2槽、4槽、6槽、8槽，还有3槽及其它开槽数。部分50Ω军用射频同轴连接器的开槽插孔接触件的情况见表1。!n.X9a:a"Q*j/I

4、射频同轴连接器的品种很多，出现失效的状况也千差万别，但从可靠性的角度来看，很多失效的机理和模式是相同的。航天203所的吴秉钧老师进行了总结、归纳为：连接失效；反射失效；电接触失效；污染失效。而在射频同轴连接器的电接触失效中，开槽插孔接触件起着至关重要的作用，尤其是在微小型射频同轴连接器中，射频同轴连接器的电接触失效大多数是由开槽插孔接触件结构、材料、工艺方法等不当或不过关而损坏引起的。开槽插孔接触件引起的产品失效及分析见表2。"{4J)~6I7w+I6X:L#,s%q4S'

5、:N在射频同轴连接器中，尤其是小型、微小型高性能微波连接

6、器中，开槽插孔接触件的地位举足轻重，一方面，插孔接触件的结构、外径尺寸与外接触件、绝缘介质一起，决定着射频同轴连接器的工作频率范围、阻抗、反射等主要电气性能指标；另一方面，插孔接触件的结构、开槽数量、开槽长度，又决定着插入力和拔出力、接触电阻、机械寿命等性能。1K9Y6K1{!Q#v/Y.V2}                0Y/Z"r:?/)p8l#R6K开槽插孔接触件设计8{9_7w5x'x&

7、9E'I渴望与实际3I0~*I&X-Q7X+q.T5~1N-^在确定插孔接触件时，渴望实现的最理想状态(见图2)为：在与插针插合时，

8、插拔平滑，对插针、插孔(镀层)损伤最小；与插针插合后，插针台阶面与插孔端面紧密接触、连续；插合后，插孔外径与插针柄部直径相同，阻抗连续、恒定。但在实际的设计、制造中，理想状态是很难或根本不可能实现的，例如，由于难免存在尺寸公差，插针台阶面与插孔端面紧密接触就很难实现，在实际设计时，为了避免插合时损坏开槽插孔接触件，往往故意留出间隙；同样由于尺寸公差的原因，插合后很难保证插孔外径与插针柄部直径相同，往往存在一定的锥度，见图3。因此在实际设计时，尺寸公差范围、锥度效应和开槽的影响等都是要考虑的因素。5L1R0!z)U3T"Y-k;H'

9、G0Z+b0b,G#G%Z:{开槽插孔接触件设计原理--接触片受力及变形分析!q9T6i;P+[9e#G8C4V插孔接触件开槽后，其“指状”接触片的受力和变形情况可按悬臂梁进行建模分析。下面就以开2槽的TNC插孔接触件为例进行分析。2l)f  d7Q-r%h  K截面形状及几何特性+^&o1T7c3o"Q5H%W9v插孔接触件开槽后，要进行收口处理，与插针插合后，其“指状”接触片发生弹性变形，变形量为(见图4中的右半部分，虚线所示为未插合时的插孔的轮廓线)，这样才能在接触部位产生正压力、形成可靠接触。1v6I;c0D,H3i截面形状

10、，如图4中的左半部分所示，该截面的几何特性为：(g$G4^)w7}"h3hh—从中性层到x轴的距离，单位为mm，可由公式(1)计算得到。3K!}&b5a4'D5CJ—惯性矩，单位为mm4，可按公式(2)进行计算。2U#}0F(j+F0w&q$U&O/J5oZ—截面模量，单位为mm3，可按公式(3)进行计算。3`2p)q6d%x6a%k:T  g7n%j1H/f2i#}$w建模分析*A(L5e"K%E,J$K;C根据插孔接触件的结构及插合时的接触部位的不同，建立以下三种模型。模型1，一端固定，均布载荷(图5)。模型2，一端固定，另一

11、端加载(图6)。模型3，一端固定，中间加载(图7)。这三种模型的最大受力及变形情况如表3所示。$l9b  B8f  [$k1G模型2与模型3相比，变形段的长度较大(L>L-a)。这样，在端部位移相同的情况下，施力点的转角较小，且变形更