一、引言
早在1968年前，國外對N型直角同軸連接器(彎式L16同軸連接器結(jié)構(gòu)與之相同，僅相配螺紋為公制螺紋)的阻抗不連續(xù)的補(bǔ)償問題進(jìn)行了較多研究。對介質(zhì)表面電鍍銀作為彎式連接器的外導(dǎo)體的延續(xù);并通過實(shí)驗(yàn)最佳除去鍍銀層，實(shí)現(xiàn)彎角處阻抗不連續(xù)的補(bǔ)償。也有用電纜介質(zhì)芯子和金屬襯墊(或用導(dǎo)電微粒的環(huán)氧樹脂)作外導(dǎo)體的延續(xù)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)哪康摹Ｒ苍S是工藝制造問題，這種新型直角同軸連接器至今還沒有商品銷售。
1986年，國內(nèi)行業(yè)質(zhì)量評比，彎式L16型射頻同軸連接器的電壓駐波比，評比結(jié)果不好，大多數(shù)廠家均未達(dá)到部標(biāo)要求(在頻率達(dá)到10GHz，VSWR已大于1.5)。
如何解決這一問題，盡快生產(chǎn)出具有低電壓駐波比特性的彎式L16(或N型直角)型同軸連接器，目前還未見報(bào)導(dǎo)。本文介紹的關(guān)于彎式同軸連接器的補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法，是根據(jù)同軸傳輸線的原理，采用直角彎曲等直徑過渡;同時(shí)，應(yīng)用同軸線的特性阻抗與介質(zhì)占空比例有關(guān)的原理，通過最佳切割90°介質(zhì)尖角，實(shí)現(xiàn)阻抗連續(xù)，達(dá)到補(bǔ)償目的。并給出電壓駐波比測試的結(jié)果。
二、分析與改進(jìn)
1. 彎式L16型同軸連接器彎角處特性阻抗不連續(xù)的原因有：
(1)直角彎曲處采用內(nèi)導(dǎo)體直徑變細(xì)的方法彎曲過渡;特性阻抗在外導(dǎo)體內(nèi)徑不變的情況下，隨內(nèi)導(dǎo)體外徑的減小而升高。造成線上阻抗不連續(xù)。
(2)絕緣支撐(介質(zhì))直徑在90°彎角處其截面呈橢圓狀，長軸直徑加大，此處出現(xiàn)高阻抗，阻抗偏差大。根據(jù)公式
可以看出阻抗偏差△Z值越大，電壓駐波比也越大。
(3)彎式L16型同軸連接器存在一個(gè)最低截止頻率，根據(jù)公式截止頻率
它的單位為GHz。在彎角處該連接器的截止頻率為10.2GHz，低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測量頻率(11GHz)，當(dāng)測量頻率達(dá)11GHz時(shí)，電壓駐波比超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
2. 對阻抗不連續(xù)的補(bǔ)償方法有很多。根據(jù)文獻(xiàn)資料介紹有下列幾種方法：
Z=50Ω
D-外導(dǎo)體內(nèi)徑
d-內(nèi)導(dǎo)體外徑
Δ≈0.05D
圖1 彎頭外導(dǎo)體內(nèi)表面切割
Z=50Ω
D-外導(dǎo)體內(nèi)徑
d-內(nèi)導(dǎo)體外徑
Δ≈0.2D
圖2 彎頭內(nèi)導(dǎo)體彎角切割
圖3 用金屬襯墊(含金屬微粒環(huán)氧樹脂的)彎頭結(jié)構(gòu)
圖4 最佳除去鍍銀層的彎頭結(jié)構(gòu)
以上各種補(bǔ)償方法由于受到結(jié)構(gòu)和工藝條件限制，生產(chǎn)中還沒有見到應(yīng)用。
根據(jù)同軸線的設(shè)計(jì)原理，為消除彎式L16型同軸連接器彎角處阻抗不連續(xù)，現(xiàn)采用內(nèi)導(dǎo)體等直徑彎曲過渡，克服表面形狀突變;并利用特性阻抗公式
中特性阻抗與介質(zhì)占空比例有關(guān)的原理，在外導(dǎo)體內(nèi)徑D、內(nèi)導(dǎo)體外徑d不變的情況下，改變介質(zhì)(聚四氟乙烯介質(zhì))的總體積比例χ值，通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)選擇最佳χ值為0.42，實(shí)現(xiàn)彎角處特性阻抗連續(xù)。(圖5)
圖5 內(nèi)導(dǎo)體等直徑彎曲90°介質(zhì)切割結(jié)構(gòu)
三、試驗(yàn)結(jié)果與討論
取改進(jìn)前和改進(jìn)后(采取補(bǔ)償設(shè)計(jì))的彎式L16型射頻同軸連接器各4對，按SJ2331-81《射頻連接器電壓駐波比測試法》準(zhǔn)備樣品，進(jìn)行測試。測量數(shù)據(jù)和繪制的電壓駐波比與頻率關(guān)系曲線見表1、2和圖6、7。
從試驗(yàn)結(jié)果看出，采用內(nèi)導(dǎo)體等直徑彎曲過渡并對90°介質(zhì)尖角進(jìn)行最佳切割，使介質(zhì)占空比例達(dá)到阻抗連續(xù)的規(guī)定值從而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。
用掃頻測量法測得電壓駐波比值比傳統(tǒng)的點(diǎn)頻法測得的數(shù)據(jù)偏大。這是因?yàn)閽哳l法對帶電纜段的被測樣品，在測試時(shí)測試頻率的電長度因電纜長度不同而帶來誤差。點(diǎn)頻法測量可以校正測試頻率，克服電纜長度誤差影響，使測量結(jié)果能反映出被測樣品的實(shí)際情況。
表1 改進(jìn)前L16-JW5與L16-KF5電壓駐波比測量數(shù)據(jù)
(FS-系統(tǒng)剩余電壓駐波比)
表2 改進(jìn)后L16-JW5與L16-KF5電壓駐波比測量數(shù)據(jù)
注：使用的儀器及設(shè)備：XB28A標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。 XB—7標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。
XB—9A標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。 TC8D同軸測量線。
XFL—68信號發(fā)生器。 TC-35同軸測量線。
A-沒有補(bǔ)償?shù)臉悠?B-補(bǔ)償后的樣品
圖6 彎式L16射頻連接器補(bǔ)償前后點(diǎn)頻法測量電壓駐波比曲線
圖7
對L16-JW5與L16-KF5掃頻測量電壓駐波比用儀器、設(shè)備：
1、8757A 掃頻網(wǎng)絡(luò)分析儀
2、8350B 掃頻振蕩器
3、85027C 10MHz—18GHz電橋
4、8491B 10dB隔離器
四、結(jié)束語
經(jīng)過多次試驗(yàn)和小批量生產(chǎn)考驗(yàn)，關(guān)于彎式L16型射頻同軸連接器的特性阻抗不連續(xù)的補(bǔ)償，通過采用對內(nèi)導(dǎo)體等直徑直角彎曲過渡，并對90°介質(zhì)尖角進(jìn)行最佳切割可以實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)表明，這種補(bǔ)償可使彎式L16型同軸連接器在頻率達(dá)10GHz時(shí)，電壓駐波比(VSWR)不大于1.5。補(bǔ)償方法適合批量生產(chǎn)。
參文考獻(xiàn)
[1] ALEXANDER R. BRISHKA： A NOVEL ANGLE CONNECTOR. SEALECTRO CORPORATION MAMARONECK， N. Y. 10543.
[2] 張方英編《天線及饋電設(shè)備》北京科技教育出版社 1961.7.
[3]《無線電工程譯文》 1971.2.
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