高性能tncj型射频同轴终端负载的设计

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1、高性能TNC/J型射频同轴终端负载的设计中国电子科技集团公司第四十研究所乔长海李传龙摘要：基于同轴传输线的基本理论，对使用频率达18GHz的高性能TNC/J型射频同轴终端负载进行了设计。简述了该产品主要结构的设计方法，提出了一些设计时应注意解决的问题，进行了产品性能测试。关键词：高性能射频同轴终端负载设计1、引言射频同轴终端负载在无线电设备、电子仪器以及各种微波装备中得到了广泛的应用，在系统中，对空置的备用信道和测试端口进行阻抗匹配，既保证了信号的阻抗匹配，又大大减少了空置端口信号泄漏、系统间的相互干扰，是射频传输系统的重要组成部分之一，其性能

2、的好环，将直接影响到整个系统的综合性能。随着科学技术的进步，装备、仪器等系统技术水平的提高，射频同轴终端负载在各类军、民用装备中的应用也越来越广泛，同时装备对射频同轴终端负载的电性能要求、环境适应性等方面的要求也越来越高（比如：在尽可能宽的频带内，具有最佳的电气性能；在严酷的环境中可靠工作等），这为射频同轴终端负载向高性能、高可靠方向的快速发展提供了需求条件。TNC系列射频同轴终端负载是一种特性阻抗为50Ω、螺纹连接（7/16-28UNEF）、外导体内径为6.5mm的射频同轴元件。其优点是螺纹连接能实现牢固、可靠的连接与配合，在冲击、振动等恶劣

3、条件下，具有优良的性能稳定性。近年来，随着系统性能扩展的要求，TNC系列射频同轴连接器的技术水平获得了很大的突破，使用频率已经拓展到18GHz，电性能及耐环境适应性能也得到较大改善。同样也对TNC型接口的射频同轴终端负载提出了高性能要求。本文介绍的高性能TNC/J型射频同轴终端负载，就是为满足某些设备的需求而进行研制生产的。2、该产品的主要性能指标1)工作频率范围：DC～18GHz；2)特性阻抗：50Ω；3)温度范围：-65℃～165℃；4)电压驻波比：≤1.20；5)功率：1W；81)连接机构耐力矩：1.69N·m，min；2)非磁性材料的导

4、磁率：μ＜2.0；3)中心接触件固定性：轴向力≥26.7N；4)耐盐雾：48h；5)连接器耐久性：500次。3、设计原理由于高性能TNC/J型射频同轴终端负载是一种特殊的射频同轴连接器，因此其主要的设计依据仍然采用同轴传输线的基本理论：················（1）其中：ZO-----同轴传输线的特性阻抗（Ω）D------外导体内径（mm）d------内导体外径（mm）εr----介质相对介电常数同时，在设计过程中还要遵循以下三条原则：（1）在同轴线内部保持一致的特性阻抗。通常同轴传输系统是一个阻抗连续分布并保持不变的系统，如果阻抗

5、发生变化，则会影响系统的性能。因此为了获得最佳的宽带性能，在同轴线的每一个横截面上，都必须尽可能地使特性阻抗等于标称值（本产品为50Ω）。（2）对于每一处不可避免的阻抗不连续，应采取补偿。在实际工程应用中，理想均匀的同轴传输线是不存在的，由于结构或其它原因，总是要变化同轴线的截面尺寸，因此在同轴传输线内，阻抗的不连续性总是不可避免的。所以在设计同轴连接器时，首先应将未补偿时的不连续性控制在最小，其次对这些不连续应采取适当的措施，进行处理，以获得高性能的产品。（3）尽量减小机械公差对电性能的影响。在同轴器件的制造过程中，导体、介质的尺寸公差（包括

6、轴向公差、径向公差、形位公差及表面质量等）总是存在的。在设计时应将可能影响电性能的尺寸公差数减小到最少，且尺寸公差应控制的合理的范围内（统筹考虑产品性能、加工工艺性、生产成本等因素）。在制造过程中应保证设计要求的精度等级，并尽量保证零件尺寸的一致性，以利于得到高性能、高可靠的产品。84、结构设计与相关计算4.1界面结构TNC系列射频同轴连接器的界面结构已经比较成熟，在IEC60169系列标准和MIL-C-39012系列标准中做出了详细规定：有插针接触件连接器界面、插孔接触件连接器界面；有0级、2级连接器界面；有使用频率为11GHz连接器界面、使

7、用频率为18GHz连接器界面。本产品采用GJB5246-2004《射频连接器界面》中的TNCA系列插针接触件连接器界面，其中外接触件采取不开槽结构，以利于保证其主要性能指标-----宽带条件下的电压驻波比性能，界面结构见图1。图1界面尺寸4.2扩频设计对于任何一种射频同轴连接器来说，最关键的尺寸为外导体的内径尺寸，该尺寸与内导体的外径尺寸、介质尺寸一起决定了该连接器的特性阻抗和截止频率。也就是说，射频同轴连接器的结构形式决定了其截止频率，并可通过以下公式进行计算：·············（2）其中：fc——连接器的截止频率（GHz）C0——电

8、磁波在真空中的传播速度（3×108m/s）D——连接器外导体内径（mm）d——连接器内导体外径（mm）εr——绝缘介质的相对介电常数由公式（2）可以看