En tant qu'élément important des composants passifs, les connecteurs coaxiaux RF présentent de bonnes caractéristiques de transmission à large bande et une variété de méthodes de connexion pratiques. Ils sont donc largement utilisés dans les instruments de test, les systèmes d'armes, les équipements de communication et d'autres produits.Depuis que l'application des connecteurs coaxiaux RF a pénétré presque tous les secteurs de l'économie nationale, leur fiabilité a également attiré de plus en plus d'attention.Les modes de défaillance des connecteurs coaxiaux RF sont analysés.
Une fois la paire de connecteurs de type N connectée, la surface de contact (plan de référence électrique et mécanique) du conducteur extérieur de la paire de connecteurs est serrée l'une contre l'autre par la tension du filetage, de manière à obtenir une faible résistance de contact (< 5 mΩ).La partie broche du conducteur dans la broche est insérée dans le trou du conducteur dans la prise, et un bon contact électrique (résistance de contact <3 m Ω) est maintenu entre les deux conducteurs internes à l'embouchure du conducteur dans la prise à travers le élasticité de la paroi de la douille.À ce stade, la surface de marche du conducteur dans la broche et la face d'extrémité du conducteur dans la prise ne sont pas fermement pressées, mais il existe un écart de <0,1 mm, ce qui a un impact important sur les performances électriques et la fiabilité de le connecteur coaxial.L'état idéal de connexion de la paire de connecteurs de type N peut se résumer ainsi : bon contact du conducteur extérieur, bon contact du conducteur intérieur, bon maintien du support diélectrique au conducteur intérieur, et transmission correcte de la tension du fil.Une fois l’état de connexion ci-dessus modifié, le connecteur échouera.Commençons par ces points et analysons le principe de défaillance du connecteur pour trouver la bonne façon d'améliorer la fiabilité du connecteur.
1. Défaillance causée par un mauvais contact du conducteur extérieur
Afin d'assurer la continuité des structures électriques et mécaniques, les forces entre les surfaces de contact des conducteurs extérieurs sont généralement importantes.Prenons l'exemple du connecteur de type N, lorsque le couple de serrage Mt du manchon à vis est standard de 135N.cm, la formule Mt=KP0 × 10-3N.m (K est le coefficient de couple de serrage, et K = 0,12 ici), la pression axiale P0 du conducteur extérieur peut être calculée comme étant de 712N.Si la résistance du conducteur extérieur est faible, cela peut provoquer une usure importante de la face d'extrémité de connexion du conducteur extérieur, voire une déformation et un effondrement.Par exemple, l'épaisseur de paroi de la face d'extrémité de connexion du conducteur externe de l'extrémité mâle du connecteur SMA est relativement fine, seulement 0,25 mm, et le matériau utilisé est principalement du laiton, avec une faible résistance, et le couple de connexion est légèrement important. , de sorte que la face d'extrémité de connexion peut être déformée en raison d'une extrusion excessive, ce qui peut endommager le conducteur interne ou le support diélectrique ;De plus, la surface du conducteur extérieur du connecteur est généralement revêtue et le revêtement de la face d'extrémité de connexion sera endommagé par une force de contact importante, ce qui entraînera une augmentation de la résistance de contact entre les conducteurs extérieurs et une diminution de la tension électrique. performances du connecteur.De plus, si le connecteur coaxial RF est utilisé dans un environnement difficile, après un certain temps, une couche de poussière se déposera sur la face d'extrémité de connexion du conducteur extérieur.Cette couche de poussière provoque une forte augmentation de la résistance de contact entre les conducteurs extérieurs, une augmentation de la perte d'insertion du connecteur et une diminution de l'indice de performance électrique.
Mesures d'amélioration : pour éviter un mauvais contact du conducteur extérieur causé par une déformation ou une usure excessive de la face d'extrémité de connexion, d'une part, nous pouvons sélectionner des matériaux plus résistants pour traiter le conducteur extérieur, tels que le bronze ou l'acier inoxydable ;D'autre part, l'épaisseur de paroi de la face d'extrémité de connexion du conducteur externe peut également être augmentée pour augmenter la surface de contact, de sorte que la pression sur l'unité de surface de la face d'extrémité de connexion du conducteur externe sera réduite lorsque le même le couple de connexion est appliqué.Par exemple, un connecteur coaxial SMA amélioré (SuperSMA de la société SOUTHWEST aux États-Unis), le diamètre extérieur de son support moyen est de Φ 4,1 mm réduit à Φ 3,9 mm, l'épaisseur de paroi de la surface de connexion du conducteur extérieur est augmentée en conséquence. à 0,35 mm, et la résistance mécanique est améliorée, améliorant ainsi la fiabilité de la connexion.Lors du stockage et de l'utilisation du connecteur, gardez la face d'extrémité de connexion du conducteur extérieur propre.S'il y a de la poussière dessus, essuyez-le avec un coton imbibé d'alcool.Il convient de noter que l'alcool ne doit pas être trempé sur le support multimédia pendant le nettoyage et que le connecteur ne doit pas être utilisé tant que l'alcool n'est pas volatilisé, sinon l'impédance du connecteur changera en raison du mélange d'alcool.
2. Défaillance causée par un mauvais contact du conducteur interne
Comparé au conducteur externe, le conducteur interne de petite taille et de faible résistance est plus susceptible de provoquer un mauvais contact et d'entraîner une défaillance du connecteur.La connexion élastique est souvent utilisée entre les conducteurs internes, tels que la connexion élastique à fente pour douille, la connexion élastique à griffe à ressort, la connexion élastique à soufflet, etc. Parmi eux, la connexion élastique à fente-prise a une structure simple, un faible coût de traitement, un assemblage pratique et l'application la plus large. gamme.
Mesures d'amélioration : nous pouvons utiliser la force d'insertion et la force de rétention de la broche de calibre standard et du conducteur dans la prise pour mesurer si la correspondance entre la prise et la broche est raisonnable.Pour les connecteurs de type N, diamètre Φ 1,6760+0,005 La force d'insertion lorsque la broche de calibre standard est adaptée au jack doit être ≤ 9N, tandis que la broche de calibre standard et le conducteur de diamètre Φ 1,6000-0,005 dans la prise doivent avoir une force de rétention ≥ 0,56N.Par conséquent, nous pouvons prendre la force d’insertion et la force de rétention comme norme d’inspection.En ajustant la taille et la tolérance de la douille et de la broche, ainsi que le processus de traitement de vieillissement du conducteur dans la douille, la force d'insertion et la force de rétention entre la broche et la douille se situent dans une plage appropriée.
3. Défaillance causée par la défaillance du support diélectrique pour bien soutenir le conducteur interne
En tant que partie intégrante du connecteur coaxial, le support diélectrique joue un rôle important en soutenant le conducteur interne et en assurant la relation de position relative entre les conducteurs interne et externe.La résistance mécanique, le coefficient de dilatation thermique, la constante diélectrique, le facteur de perte, l'absorption d'eau et d'autres caractéristiques du matériau ont un impact important sur les performances du connecteur.Une résistance mécanique suffisante est la condition la plus fondamentale pour le support diélectrique.Lors de l'utilisation du connecteur, le support diélectrique doit supporter la pression axiale du conducteur interne.Si la tenue mécanique du support diélectrique est trop mauvaise, cela provoquera des déformations voire des dommages lors de l'interconnexion ;Si le coefficient de dilatation thermique du matériau est trop grand, lorsque la température change considérablement, le support diélectrique peut se dilater ou se rétrécir de manière excessive, provoquant le relâchement, la chute ou l'apparition d'un axe différent du conducteur externe, et provoquant également le taille du port du connecteur à modifier.Cependant, l'absorption d'eau, la constante diélectrique et le facteur de perte affectent les performances électriques des connecteurs telles que la perte d'insertion et le coefficient de réflexion.
Mesures d'amélioration : sélectionnez les matériaux appropriés pour traiter le support moyen en fonction des caractéristiques des matériaux combinés telles que l'environnement d'utilisation et la plage de fréquences de travail du connecteur.
4. Défaillance causée par une tension de fil non transmise au conducteur extérieur
La forme la plus courante de cette défaillance est la chute du manchon à vis, qui est principalement causée par la conception ou le traitement déraisonnable de la structure du manchon à vis et la mauvaise élasticité de l'anneau élastique.
4.1 Conception ou traitement déraisonnable de la structure du manchon à vis
4.1.1 La conception de la structure ou le traitement de la rainure du circlip du manchon à vis est déraisonnable
(1) La rainure du circlip est trop profonde ou trop peu profonde ;
(2) Angle peu clair au fond de la rainure ;
(3) Le chanfrein est trop grand.
4.1.2 L'épaisseur de la paroi axiale ou radiale de la rainure du circlip du manchon à vis est trop fine
4.2 Mauvaise élasticité du circlip
4.2.1 La conception de l'épaisseur radiale du circlip est déraisonnable
4.2.2 Renforcement dû au vieillissement déraisonnable du circlip
4.2.3 Mauvais choix du matériau du circlip
4.2.4 Le chanfrein du cercle extérieur de l'anneau élastique est trop grand.Cette forme d'échec a été décrite dans de nombreux articles
En prenant comme exemple le connecteur coaxial de type N, plusieurs modes de défaillance du connecteur coaxial RF à vis largement utilisé sont analysés.Différents modes de connexion entraîneront également différents modes de défaillance.Ce n'est que par une analyse approfondie du mécanisme correspondant à chaque mode de défaillance qu'il est possible de trouver une méthode améliorée pour améliorer sa fiabilité, puis de promouvoir le développement de connecteurs coaxiaux RF.
Heure de publication : 05 février 2023