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射频同轴连接器与电缆组件的失效分析

作者:admin

发布时间:2023-07-19

点击量:240

一.引言

随着科学技术的迅猛发展,电子设备的应用范围也日益广泛,几乎渗透到国民经济的各个部门,其中包括公安、通讯、医疗等各个领域,所以电子设备的可靠性越来越引起人们的关心和重视。而接插件、继电器等电接触元件是电子设备中使用最多的元件之一。据不完全统计,一台电子计算机、雷达或一架飞机,其接点数都数以万计,而电子设备的可靠性与所用元件的数量、质量有着极为密切的关系。特别是在串联结构的电子设备中,任何一个元件、器件或节点的失效都有可能导致局部或各个系统的失效。本文侧重对射频同轴连接器、电缆组件的失效模式和机理进行了分析,并对如何提高其可靠性进行了较详细的讨论。

二.射频同轴连接器、电缆组件的失效模式及机理

目前国内、外使用的射频同轴连接器的品种虽很多,但从连接类型来分主要有以下三种:

(1)螺纹连接型:如:APC-7、N、TNC、SMA、SMC、L27、L16、L12、L8、L6等射频同轴连接器。这种连接形式的连接器具有可靠性高、屏蔽效果好等特点,所以应用也最为广泛。

(2)卡口连接型:如:BNC、C、Q9、Q6等射频同轴连接器。这种连接器具有连接方便、快捷等特点,也是国际上应用最早的射频连接器连接形式。

(3)推入连接型:如:SMB、SSMB、MCX等,这种连接形式的连接器具有结构简单、紧凑、体积小、易于小型化等特点。

虽然连接器品种很多,但是从可靠性的角度来分析,许多问题是相同的。本文侧重对目前应用最广泛、品种最多螺纹连接型的射频同轴连接器的失效模式和机理进行分析。根据我们十余年的实践,常见的主要失效模式有以下几种。

2.1连接失效

(1)连接螺母脱落

在日常生活中,部分用户反映有时出现连接螺母脱落现象,致使影响正常工作,特别是小型连接器,如SMA、SMC、L6出现会更多些,经我们分析大致有下列原因造成:

a.设计人员选材不当,为降低成本,误用非弹性的黄铜座卡环材料,使螺母易脱落。

b.加工时,螺母安装卡环的沟槽槽深不够,所以连接时稍加力矩螺母即脱落。

c.虽然材料选择正确,但工艺不稳定,铍青铜弹性处理未达到图纸规定硬度值,卡环无弹性,导致螺母脱落。

d.使用人员在测试时,没有力矩扳手,而使用普通扳手来拧紧螺母,使拧紧力矩大大超过军标规定值,所以螺母(卡环)遭到损坏而脱落。

(2)配对失误

自改革开放以来,我国进口仪器不断增多,经常碰到用户反映,他们把市场上买到的Q9的电缆头误认为是国际上通用的BNC电缆头。因其形状和BNC电缆头完全一样,只是尺寸稍有差别,所以与进口仪器BNC不能兼容,这些现象也屡见不鲜。

(3)内导体松动或脱落

有些设计人员在内导体介质支撑处把内导体分为两体,然后用螺纹连接起来。但是对小型射频同轴连接器而言,内导体本身尺寸是Φ1~2mm,在内导体上加工螺纹,若不在螺纹连接处涂以导电胶,那么内导体连接强度是很差的。因此,当连接器在多次连接,在扭力和拉力长期作用下,内导体螺纹松动、脱落,致使连接失效。

2.2反射失效

(1)反射增大

任何一种连接器都有一定的使用寿命。以SMA连接器为例,美军标和我国军标规定其寿命为500次。这是因为当连接器经长期使用,反复插拔超过500次后,插针、插孔已造成不同程度的磨损,接触已不是最佳状态,所以在使用时,反射可能急剧增加。许多用户较多的从经济角度考虑,把应报废的连接器仍然使用。这种做法是不可取的。因为超过使用寿命的连接器性能已明显下降,苦不及时更换新的连接器是难以保证测试精度和数据的可信度。

(2)开路

在以往的工作中发现个别用户把N型50Ω插头误连到N型75Ω插座上。由于50Ω的插针直径远大于75Ω的插孔尺寸,致使插孔尺寸超过弹性极限,不能恢复到原来尺寸。别人再次使用发现开路,原来75Ω插座的插孔已损坏。

(3)短路

 在过去我们测试密封连接器时,发现少数连接器电压驻波比很大,个别的全反射。经反复仔细检查,此密封连接在焊接内导体时,焊锡流到玻璃绝缘子表面,造成全部或局部短路,使性能不合格。

2.3电接触失效

(1)插针、插孔不接触

通常插孔零件材料应选用铍青铜或锡磷青铜做成,但有极少数生产厂为降低成本用59-1黄铜作插孔,因而插拔一、两次后插孔处于涨口状态,当再次连接插针、插孔时根本不接触。当然在我们工作中,即使都选用铍青铜作弹性件,但是由于在工作中检验不严,将铣槽后未收口的个别零件混入收口合格零件中,进行弹性处理并镀金,装配时又未发现,所以导致连接时不接触。直到测试时,才发现驻波很大,甚至全反射。经仔细检查,才发现将不合格插孔装在产品中。