Jako ważna część elementów pasywnych, złącza koncentryczne RF mają dobrą charakterystykę transmisji szerokopasmowej i wiele wygodnych metod łączenia, dlatego są szeroko stosowane w przyrządach testowych, systemach uzbrojenia, sprzęcie komunikacyjnym i innych produktach.Ponieważ zastosowanie złączy koncentrycznych RF przeniknęło do niemal wszystkich sektorów gospodarki narodowej, coraz większą uwagę zwraca się także na ich niezawodność.Analizowane są tryby awarii złączy koncentrycznych RF.
Po połączeniu pary złącz typu N powierzchnia styku (płaszczyzna odniesienia elektryczna i mechaniczna) przewodu zewnętrznego pary złączy jest dociskana do siebie poprzez naprężenie gwintu, tak aby uzyskać niewielką rezystancję styku (< 5 mΩ).Część szpilkową przewodu w bolcu wkłada się do otworu przewodu w gnieździe, a dobry kontakt elektryczny (rezystancja styku < 3 m Ω) jest utrzymywany pomiędzy dwoma wewnętrznymi przewodnikami u wylotu przewodu w gnieździe poprzez elastyczność ścianki kielicha.W tym momencie powierzchnia stopnia przewodu w trzpieniu i powierzchnia czołowa przewodu w gnieździe nie są mocno dociśnięte, ale występuje szczelina <0,1 mm, co ma istotny wpływ na parametry elektryczne i niezawodność złącze koncentryczne.Idealny stan połączenia pary złączy typu N można podsumować w następujący sposób: dobry kontakt przewodu zewnętrznego, dobry kontakt przewodu wewnętrznego, dobre podparcie wspornika dielektrycznego do przewodu wewnętrznego oraz prawidłowe przenoszenie naprężenia nici.Gdy powyższy stan połączenia ulegnie zmianie, złącze ulegnie awarii.Zacznijmy od tych punktów i przeanalizujmy zasadę awarii złącza, aby znaleźć właściwy sposób poprawy niezawodności złącza.
1. Awaria spowodowana złym stykiem przewodu zewnętrznego
Aby zapewnić ciągłość konstrukcji elektrycznych i mechanicznych, siły występujące pomiędzy powierzchniami stykowymi przewodów zewnętrznych są z reguły duże.Weźmy jako przykład złącze typu N, gdy moment dokręcania Mt tulei śrubowej wynosi standardowo 135N.cm, wzór Mt=KP0 × 10-3N.m (K jest współczynnikiem momentu dokręcającego, a tutaj K=0,12), nacisk osiowy P0 przewodu zewnętrznego można obliczyć na 712N.Jeśli wytrzymałość przewodu zewnętrznego jest słaba, może to spowodować poważne zużycie powierzchni czołowej przewodu zewnętrznego, a nawet deformację i zapadnięcie się.Na przykład grubość ścianki łączącej powierzchni końcowej zewnętrznego przewodu męskiego końca złącza SMA jest stosunkowo cienka, tylko 0,25 mm, a zastosowanym materiałem jest głównie mosiądz o słabej wytrzymałości, a moment obrotowy połączenia jest nieco duży , dlatego powierzchnia czołowa przyłącza może ulec odkształceniu na skutek nadmiernego wyciskania, co może spowodować uszkodzenie wewnętrznego przewodu lub wspornika dielektrycznego;Ponadto powierzchnia zewnętrznego przewodu złącza jest zwykle pokryta powłoką, a powłoka powierzchni czołowej przyłącza zostanie uszkodzona pod wpływem dużej siły styku, co spowoduje wzrost rezystancji styku pomiędzy zewnętrznymi przewodami i spadek przewodności elektrycznej wydajność złącza.Ponadto, jeśli złącze koncentryczne RF jest używane w trudnych warunkach, po pewnym czasie na powierzchni czołowej przewodu zewnętrznego osadzi się warstwa kurzu.Ta warstwa pyłu powoduje gwałtowny wzrost rezystancji styków pomiędzy zewnętrznymi przewodnikami, zwiększenie tłumienności wtrąceniowej złącza i zmniejszenie wskaźnika wydajności elektrycznej.
Środki usprawniające: aby uniknąć złego styku przewodu zewnętrznego spowodowanego odkształceniem lub nadmiernym zużyciem powierzchni czołowej przyłącza, z jednej strony możemy do obróbki przewodu zewnętrznego wybrać materiały o większej wytrzymałości, takie jak brąz lub stal nierdzewna;Z drugiej strony, grubość ścianki łączącej powierzchni końcowej przewodu zewnętrznego można również zwiększyć, aby zwiększyć powierzchnię styku, tak że nacisk na powierzchnię jednostkową łączącej powierzchni końcowej przewodu zewnętrznego zostanie zmniejszony, gdy ten sam przykładany jest moment łączący.Na przykład ulepszone złącze koncentryczne SMA (SuperSMA firmy SOUTHWEST Company w Stanach Zjednoczonych), średnica zewnętrzna jego nośnika średniego wynosi Φ 4,1 mm zmniejszona do Φ 3,9 mm, grubość ścianki powierzchni łączącej zewnętrznego przewodu jest odpowiednio zwiększona do 0,35 mm, co poprawia wytrzymałość mechaniczną, zwiększając w ten sposób niezawodność połączenia.Podczas przechowywania i używania złącza należy utrzymywać w czystości końcówkę łączącą przewodu zewnętrznego.Jeśli jest na nim kurz, wytrzyj go wacikiem nasączonym alkoholem.Należy pamiętać, że podczas szorowania nośnika mediów nie należy nasiąkać alkoholem, a złącza nie należy używać do czasu odparowania alkoholu, w przeciwnym razie impedancja złącza ulegnie zmianie na skutek zmieszania alkoholu.
2. Awaria spowodowana złym stykiem przewodu wewnętrznego
W porównaniu z przewodem zewnętrznym, przewodnik wewnętrzny o małych rozmiarach i słabej wytrzymałości z większym prawdopodobieństwem powoduje słaby kontakt i prowadzi do awarii złącza.Pomiędzy przewodnikami wewnętrznymi często stosuje się elastyczne połączenie, takie jak elastyczne połączenie gniazdowe, elastyczne połączenie z pazurami sprężynowymi, elastyczne połączenie mieszkowe itp. Wśród nich elastyczne połączenie gniazdo-szczelina ma prostą konstrukcję, niski koszt przetwarzania, wygodny montaż i najszersze zastosowanie zakres.
Środki udoskonalające: Możemy użyć siły włożenia i siły trzymania standardowego trzpienia i przewodu w gnieździe, aby zmierzyć, czy dopasowanie między gniazdem a bolcem jest rozsądne.Dla złączy typu N średnica Φ 1,6760+0,005 Siła włożenia przy dopasowaniu kołka standardowego do gniazda powinna wynosić ≤ 9N, natomiast kołek standardowy i przewód w gnieździe o średnicy Φ 1,6000-0,005 powinny mieć siłę trzymania ≥ 0,56N.Dlatego możemy przyjąć siłę wstawiania i siłę trzymania jako standard kontroli.Dostosowując wielkość i tolerancję gniazda i trzpienia, a także proces obróbki starzeniowej przewodu w gnieździe, siła włożenia i siła trzymania pomiędzy trzpieniem a gniazdem mieszczą się w odpowiednim zakresie.
3. Awaria spowodowana tym, że wspornik dielektryczny nie podtrzymuje dobrze przewodu wewnętrznego
Jako integralna część złącza koncentrycznego, wspornik dielektryczny odgrywa ważną rolę w podtrzymywaniu przewodu wewnętrznego i zapewnianiu względnej zależności położenia pomiędzy przewodami wewnętrznymi i zewnętrznymi.Wytrzymałość mechaniczna, współczynnik rozszerzalności cieplnej, stała dielektryczna, współczynnik strat, absorpcja wody i inne cechy materiału mają istotny wpływ na działanie złącza.Wystarczająca wytrzymałość mechaniczna jest najbardziej podstawowym wymaganiem dla nośnika dielektrycznego.Podczas użytkowania złącza wspornik dielektryczny powinien wytrzymać nacisk osiowy od przewodu wewnętrznego.Jeśli wytrzymałość mechaniczna nośnika dielektrycznego jest zbyt słaba, spowoduje to deformację lub nawet uszkodzenie podczas łączenia;Jeśli współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału jest zbyt duży, gdy temperatura zmienia się znacznie, nośnik dielektryczny może nadmiernie rozszerzyć się lub skurczyć, powodując poluzowanie, odpadnięcie lub odwrócenie osi przewodnika wewnętrznego od przewodnika zewnętrznego, a także spowodować rozmiar portu złącza do zmiany.Jednakże absorpcja wody, stała dielektryczna i współczynnik strat wpływają na parametry elektryczne złączy, takie jak tłumienność wtrąceniowa i współczynnik odbicia.
Środki udoskonalające: wybierz odpowiednie materiały do obróbki nośnika zgodnie z charakterystyką materiałów łączonych, takimi jak środowisko użytkowania i zakres częstotliwości roboczej złącza.
4. Awaria spowodowana nieprzeniesieniem naprężenia nici na przewód zewnętrzny
Najczęstszą formą tej awarii jest odpadnięcie tulei śrubowej, spowodowane głównie nierozsądną konstrukcją lub obróbką konstrukcji tulei śrubowej oraz słabą elastycznością pierścienia osadczego.
4.1 Nierozsądne projektowanie lub obróbka konstrukcji tulei śrubowej
4.1.1 Konstrukcja lub obróbka rowka pierścienia osadczego tulei śrubowej jest nieuzasadniona
(1) Rowek pierścienia osadczego jest za głęboki lub za płytki;
(2) Niewyraźny kąt na dole rowka;
(3) Fazowanie jest za duże.
4.1.2 Osiowa lub promieniowa grubość ścianki rowka pierścienia osadczego tulei śrubowej jest zbyt mała
4.2 Słaba elastyczność pierścienia osadczego
4.2.1 Konstrukcja pierścienia osadczego o promieniowej grubości jest nieuzasadniona
4.2.2 Nieuzasadnione starzenie się wzmocnienia pierścienia osadczego
4.2.3 Niewłaściwy dobór materiału pierścienia osadczego
4.2.4 Zewnętrzna faza pierścienia osadczego jest za duża.Ta forma awarii została opisana w wielu artykułach
Biorąc za przykład złącze koncentryczne typu N, analizowano kilka trybów awarii powszechnie stosowanego skręcanego złącza koncentrycznego RF.Różne tryby połączenia będą również prowadzić do różnych trybów awarii.Tylko poprzez dogłębną analizę odpowiedniego mechanizmu każdego trybu awarii możliwe jest znalezienie ulepszonej metody poprawy jego niezawodności, a następnie wspieranie rozwoju złączy koncentrycznych RF.
Czas publikacji: 05 lutego 2023 r