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如何提高射频同轴连接器可靠性

2018年04月16日 18:31 次阅读

  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,其中包括军事、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。

如何提高射频同轴连接器可靠性

  (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。

  (2)接触不良

  接触不良常常导致信号时有时无,电性能时好时坏,这种现象在连接器使用中时有发生。原因有三:

  a.由于弹性处理时欠时效,零件硬度未达到图纸要求,所以在多次插拔后弹性逐渐松弛,接触压力明显下降,从而导致接触不良。

  b.发现少数批次有部分产品中插孔、插针超差,未达到图纸规定。例如,插针直径比图纸规定小了一点或插孔虽然已收口,但未达到图纸规定,尺寸略大了一些。当这种插针或插孔插合后,最容易产生接触不良(虽有接触力,但小于军标规定值)。

  c.插针、插孔使用时间过长,已严重磨损,这也是常见的现象。

  (3)锈蚀

  目前我国加工射频同轴连接器的材料,内导体大都采用铜合金加工后镀金或镀银,极少数也有镀镍,外导体大都是采用铜合金加工后镀镍或铬。与国外产品相比,我国产品大多数镀纯金,而国外镀金合金,所以国内产品耐磨性差,镍层有时发现起皮、剥落等,也容易引起氧化,特别是国内部分工厂为降低成本而采用导体镀银,又没有涂有效的防护氧化层,所以镀银表面极易氧化发黑,尤其在恶劣环境下使用,更加速了内、外导体表面严重氧化,导致接触电阻、插损激增,电接触失效。

  2.4电缆组件的失效

  电缆组件通常是由电缆连接器与高频电缆两部分组成,因此前面所讨论的射频同轴连接器的失效模式与机理同样完全适合于电缆组件。但电缆组件失效模式和机理又有别于一般的连接器,即电缆与电缆连接器尾端连接部产生失效也将导致整个电缆组件的失效。由于电缆连接尾部结构不同,其失效模式与机理也不同。目前国内、外常见的电缆组件有下面三种结构,即:

  (1)螺母压紧型:电缆连接器尾部与电缆屏蔽层采用螺母压紧方式进行连接

  (2)焊接型:电缆连接器尾端与电缆屏蔽层采用焊接方式进行连接

  (3)压接型:电缆连接器尾端与电缆屏蔽层采用专用压接工具在强大的压力作用下使金属套筒产生较大的塑性变形和塑性流动与连接器外导体进行连接

  综上所述,我们根据十年来射频同轴连接器及电缆组件研制、生产中常见的失效模式和机理进行了较详细的分析讨论。必须强调指出的是这些失效模式往往不是孤立的,而是相互间有密切联系的。

  若插针与插孔不接触或接触不良,不仅导致开路或接触电阻激增,同时也会导致插入损耗激增和反射失效。所以实际上任何一种失效都有可能导致连接器和整个组件失效。

  当然,除了上述失效模式外,还出现零件漏工序或尺寸错差及产生误装、漏装等一些偶然失效因子。例:不同电缆连接器有时内导体尺寸、形状完全相同,唯与电缆相配的孔径尺寸略有不同,加工时把图纸误配,检验时疏忽漏检,直到装配电缆时发现内导体孔径与电缆内导体尺寸不配而无法装配。这些特殊的、非常见的失效因子,在此不再详细讨论。

  三。狠抓设计、加工等环节,努力提高连接器的可靠性

  众所周知,高质量、高可靠的电子产品,不仅是设计出来的,而且是制造出来的。正如MIL-STD-785B指出,可靠性工程任务的焦点应当集中在对可靠性设计的缺陷、薄弱环节及工艺缺陷的预防、检测和纠正上。所以,只有狠抓设计、加工、使用等各个环节,才能不断提高产品的可靠性。

  3.1精心设计奠定了产品的可靠性

  设计是可靠性的基础。设计人员在设计时除保证连接器的电性能外,还应该同时考虑产品的可靠性,因为设计的缺陷对连接器的可靠性常常是带有批次性的,只有及时改进设计缺陷,产品可靠性才能得到不断提高。例:有一次在设计压接电缆连接器时,由于缺乏经验,设计的压接套筒与接头尾部间隙偏大,因而产生压接不足,抗拉力低,电缆组件使用了一段时间发现拉脱现象,这时立即分析原因,暂停装配,及时调整间隙,重新设计、加工了新套筒。改进后的套筒再未发生拉脱现象,从而提高电缆组件的可靠性。因此,一个好设计人员,应善于及时研究和解决可靠性设计缺陷和薄弱环节,把不可靠因素消灭在萌芽状态。

  3.2精心加工保证了产品的可靠性

  诚然,设计是可靠性的基础,那么精心加工同样是非常重要的环节,因为如果加工不当,即使有了一个好的设计图,同样得不到高性能、高可靠的产品。

  例如:几年前曾经加工过一小批SMA电缆连接器的插针,图纸规定的尺寸为φ0.930-0.02结果误加工成φ0.9800.02,检验时又漏检,个别用户装成电缆组件后与被连的SMA插座联接后把插针弄坏了找来,最后检验发现插针尺寸加大了。这样的差错虽偶有出现,但说明加工中加强对工艺缺陷的预防、检测是何等的重要。对防止失效、提高连接器可靠性有着重要的意义。

  3.3正确使用才能保持产品的可靠性

  任何一个产品都有一个规定的寿命或额定的承载能力,即使一个可靠性高的产品,由于没有正确使用或超过其额定的承载能力,同样可变成“不可靠”。例如,部分用户在连接连接器时,没有用力矩扳手,而采用通常的固定扳手联接,稍不注意力矩远远超过了额定破坏力矩值,致使连接器损坏,有些虽然未完全破坏,但是参考面产生严重变形而导致电性能大大下降。还有个别用户在超过电压额定值条件下使用,导致连接器介质击穿而失效。类似这样的例子还有许多,在此不一一例举。由此可以看到,即使是一个好产品,只有正确使用,才能避免人为失误,保持产品的高可靠性。

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伍尔特电子及其美国子公司伍尔特电子明康有限公司 (Wurth Electronics Midcom)...

发表于 2018-02-26 11:00 3923次阅读
伍尔特电子推最高等级的电感器、铝电解电容器和插塞...

fpc连接器怎么焊接的

FPC就是柔性印刷电路板,通俗讲就是用软性材料(可以折叠、弯曲的材料)做成的PCB连接器用于LCD显...

发表于 2018-02-26 10:34 363次阅读
fpc连接器怎么焊接的

5g射频连接器上市公司排名介绍

射频同轴连接器射频同轴连接器的命名方法型号命名射频同轴连接器的型号由主称代号和结构代号两部分组成,中...

发表于 2018-02-26 10:10 738次阅读
5g射频连接器上市公司排名介绍

电子连接器种类

连接器是一种电机系统,其可提供可分离的界面用以连接两个次电子系统,并且对于系统的运作不会产生不可接受...

发表于 2018-02-26 09:55 320次阅读
电子连接器种类

电子连接器的品质要求,一定要突出两个方面

电子连接器(也常被称为电路连接器,电连接器),将一个回路上的两个导体桥接起来,使得电流或者讯号可以从...

发表于 2018-02-26 09:31 350次阅读
电子连接器的品质要求,一定要突出两个方面

射频/微波PCB的信号注入设计与优化

将高频能量从同轴连接器传 递到印刷电路板(PCB)的过程通常被称为信号注入,它的特征难以描述。能量传...

发表于 2018-02-14 07:55 213次阅读
射频/微波PCB的信号注入设计与优化

展讯与RDA合并完成 紫光展锐进一步推进国际化布...

今年紫光展锐将强势杀入手机芯片市场,推出自主研发CPU和推进4G芯片与大陆的合作,据悉射频前端业务是...

发表于 2018-02-08 10:47 383次阅读
展讯与RDA合并完成 紫光展锐进一步推进国际化布...

UHF频段无源RFID读写器系统总体方案设计

该模块的设计目标是设计出一款通用的应用于915MHz的射频收发模块,与控制部分通过自定义的I/O接口...

发表于 2018-02-08 07:57 668次阅读
UHF频段无源RFID读写器系统总体方案设计

基于接收机的应用提出了一种混合式高动态范围AGC...

基于接收机的应用提出了一种混合式高动态范围AGC算法。该算法由射频前馈与中频反馈算法组成,借助现场可...

发表于 2018-02-07 13:49 851次阅读
基于接收机的应用提出了一种混合式高动态范围AGC...

赫联电子:全球顶级品牌连接器供应商

ELEXCON深圳国际电子展暨嵌入式系统展在深圳会展中心隆重举办。本次展会以“为智能物联提供创新”为...

发表于 2018-02-07 11:35 1875次阅读
赫联电子:全球顶级品牌连接器供应商

一文了解功分器核心及仿真设计

一个功分器设计实际上就变成了一个阻抗变换器的设计,阻抗变换器有非常多的实现方式:阶梯阻抗变换器/变压...

发表于 2018-02-05 11:06 2256次阅读
一文了解功分器核心及仿真设计

定向耦合器的基础知识解析

定向耦合器是一种极具使用价值的无源射频器件,其可从主传输路径中提取一小部分能量,并将其导向至一个或多...

发表于 2018-02-05 08:42 1643次阅读
定向耦合器的基础知识解析

电子技术在农业中的应用

虽然农业是世界上最古老和最原始的行业,但近年来它被现代技术完全改变了,尤其是电子技术。电子产品几乎在...

发表于 2018-02-02 10:27 1646次阅读
电子技术在农业中的应用

工业创新智造未来,连接器线缆及线束设备展7月相聚...

近年来,受益于下游汽车、电脑及周边、消费电子、数据通信等下游行业的持续发展,全球连接器市场需求持续增...

发表于 2018-01-30 17:01 286次阅读
工业创新智造未来,连接器线缆及线束设备展7月相聚...

TE(泰科)连接器种类及型号

TE(泰科)是全球连接和传感领域技术领军企业,2007年从Tyco International分离出...

发表于 2018-01-30 11:25 2058次阅读
TE(泰科)连接器种类及型号

向智能化仓储改进的原因以及其特点分析

仓储是企业物资流通供应链的一个重要环节,是现代物流的核心环节,在仓库管理活动过程中,会产生大量的仓储...

发表于 2018-01-29 17:07 1097次阅读
向智能化仓储改进的原因以及其特点分析

高通将携手产业链助力5G在2019年成为现实

在昨日举行的 “Qualcomm中国技术与合作峰会”上,Qualcomm总裁克里斯蒂安诺·阿蒙发表了...

发表于 2018-01-27 10:17 2280次阅读
高通将携手产业链助力5G在2019年成为现实

小米MIX2最全拆解:主板电路设计+全面屏+NF...

去年10月25号小米在北京工业大学发布了小米MIX,并提出“全面屏”概念。今年,小米又发布了其续作小...

发表于 2018-01-25 15:49 3650次阅读
小米MIX2最全拆解:主板电路设计+全面屏+NF...

TE Connectivity首次发布用于数据中...

中国上海—2018年1月25日—全球连接与传感领域领军企业 TE Connectivity(TE)今...

发表于 2018-01-25 11:16 5238次阅读
TE Connectivity首次发布用于数据中...

赫联2017业绩增速超30% 新增传感器代理

赫联(Heilind)是一家1974年成立于美国波士顿的授权分销商,也是北美最大的连接器分销商。成立...

发表于 2018-01-25 10:15 1624次阅读
赫联2017业绩增速超30% 新增传感器代理

基于STC89C52和IC射频卡设计的射频识别锁...

射频识别技术,主要是一种非接触式的自动识别技术,在其应用的过程当中,需要在电磁原理的基础上利用射频信...

发表于 2018-01-25 03:21 520次阅读
基于STC89C52和IC射频卡设计的射频识别锁...

如何在最终产品中调试天线及应用案例

文章使用简单的术语介绍了天线的设计情况,并推荐了两款经过测试的低成本PCB天线。

发表于 2018-01-23 09:40 2301次阅读
如何在最终产品中调试天线及应用案例

人工智能会给连接器行业带来什么变革

AI有可能改变连接器的制造方式以及由谁来制造连接器。对于电子工业的未来,尤其是连接器行业面临什么样的...

发表于 2018-01-22 20:16 3157次阅读
人工智能会给连接器行业带来什么变革

关于射频(RF)印刷电路板(PCB)设计和布局的...

本应用笔记提供关于射频(RF)印刷电路板(PCB)设计和布局的指导及建议,包括关于混合信号应用的一些...

发表于 2018-01-22 11:39 1538次阅读
关于射频(RF)印刷电路板(PCB)设计和布局的...

安森美半导体灵活、小巧、低功耗的USB Type...

随着技术的演进和人们对充电功率和数据传输速率的需求不断提高,USB Type-C应运而生。USB T...

发表于 2018-01-19 09:42 4418次阅读
安森美半导体灵活、小巧、低功耗的USB Type...

FFC连接器与FPC连接器的区别和常用类型

当今的连接器形式和结构是千变万化的,随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同,就有各种不同形式的连接...

发表于 2018-01-18 18:05 584次阅读
FFC连接器与FPC连接器的区别和常用类型

徐菲:对我国5G技术研发试验第三阶段规范进行了详...

在今日举行的“5G技术研发试验第三阶段规范发布会”上,IMT-2020(5G) 推进组5G试验工作组...

发表于 2018-01-17 10:48 1285次阅读
徐菲:对我国5G技术研发试验第三阶段规范进行了详...

ADI的24 GHz雷达系统级原型解决方案来实现...

ADI的新型24 GHz雷达产品提供出色的性能和高集成度,是小尺寸、低成本且易用的超低功耗解决方案,...

发表于 2018-01-05 10:03 1762次阅读
ADI的24 GHz雷达系统级原型解决方案来实现...

从射频(RF)测试技术角度探讨车用雷达的若干设计...

车用雷达是驾驶辅助系统的重要组成部分。其不仅提供驾驶人员舒适从而减少紧张感的驾驶环境,更为全面提高道...

发表于 2018-01-02 12:37 1413次阅读
从射频(RF)测试技术角度探讨车用雷达的若干设计...

射频功率放大器宽带匹配如何解决?这篇文章讲得够详...

在很多远程通信、雷达或测试系统中,要求发射机功放工作在非常宽的频率范围。例如,工作于多个倍频程甚至于...

发表于 2017-12-28 07:15 2984次阅读
射频功率放大器宽带匹配如何解决?这篇文章讲得够详...

详细剖析28V通用型GaN射频功率器件以及应用

产品概述 1.无内匹配设计,最大化产品的宽带特性和通用性。 2.依据芯片和封装的不同组合...

发表于 2017-12-27 11:20 1761次阅读
详细剖析28V通用型GaN射频功率器件以及应用

能让别墅更智能的家居控制系统整体解决方案

智能家居(英文:smart home, home automation)是以住宅为平台,利用综合布线...

发表于 2017-12-26 08:58 1952次阅读
能让别墅更智能的家居控制系统整体解决方案

西门子200PLC控制小车往复运动案例电路解析

在电气原理图转化为梯形图的过程中,真正实现了一一对应的关系,I0.0代表输入,所接的就是电气原理图里...

发表于 2017-12-22 07:45 3159次阅读
西门子200PLC控制小车往复运动案例电路解析

基于射频技术的汽车雷达设计探讨

汽车雷达技术方兴未艾。无论是现阶段之盲点侦测,还是发展中的自动驾驶控制,高性能、高可靠性、小巧及低成...

发表于 2017-12-16 05:49 333次阅读
基于射频技术的汽车雷达设计探讨

射频电容电感值的pF和nH级别详解

频率为0就是开路所以只要串电容不管电容值为何就是可以挡DC,再来由上述公式也知电容值越大其容抗越小亦...

发表于 2017-12-13 16:55 540次阅读
射频电容电感值的pF和nH级别详解

基于射频直放站系统的天线隔离度设计方案

直放站是移动通信中最重要的补充手段 移动通信的快速发展,需要建立大量的基站,特别是2001年联通公司...

发表于 2017-12-13 16:18 157次阅读
基于射频直放站系统的天线隔离度设计方案

高功率射频的超模压塑料封装技术解析

随着时间的推移,超模压射频功率晶体管将显著降低无线基站设备设计人员和网络运营商的成本。同时,它能够降...

发表于 2017-12-13 16:03 250次阅读
高功率射频的超模压塑料封装技术解析

射频放大器的数字预失真技术测量分析

随着数字预失真技术的深入应用,相应的数字预失真芯片也已经投入市场,用这些芯片可以构造出能实时监控输出...

发表于 2017-12-13 15:38 240次阅读
射频放大器的数字预失真技术测量分析

无线射频识别技术在畜牧业动物管理中的应用案例分析

在最近的10多年以来,全世界的动物疫情不断爆发,严重地打击了全世界特别是欧洲的畜牧业,引起了世界各国...

发表于 2017-12-13 15:12 240次阅读
无线射频识别技术在畜牧业动物管理中的应用案例分析

基于U2270B的射频识别系统天线设计分析

近年来,自动识别方法在服务领域、货物销售、后勤分配、商业、生产企业和材料流通等领域得到了快速的发展,...

发表于 2017-12-13 14:28 241次阅读
基于U2270B的射频识别系统天线设计分析

Cadence 公司的射频设计方案走向中国市场

Cadence Design Systems, Inc. 和中芯国际,11月共同宣布将 Cadenc...

发表于 2017-12-13 14:21 131次阅读
Cadence 公司的射频设计方案走向中国市场

安立首款TD-SCDMA网络仿真器改变了无线通信...

安立公司则作为TD-SCDMA测试先锋,于2004年推出对应TD-SCDMA射频性能评估的Trans...

发表于 2017-12-13 14:19 85次阅读
安立首款TD-SCDMA网络仿真器改变了无线通信...