ניתוח תקלות ושיפור של מחבר קואקסיאלי RF

כחלק חשוב של רכיבים פסיביים, למחברי RF קואקסיאליים מאפייני שידור טובים בפס רחב ומגוון שיטות חיבור נוחות, כך שהם נמצאים בשימוש נרחב במכשירי בדיקה, מערכות נשק, ציוד תקשורת ומוצרים אחרים.מאז היישום של מחברים קואקסיאליים RF חדר כמעט לכל מגזרי הכלכלה הלאומית, גם האמינות שלו משכה יותר ויותר תשומת לב.מצבי הכשל של מחברי RF קואקסיאליים מנותחים.

לאחר חיבור צמד המחברים מסוג N, משטח המגע (מישור ייחוס חשמלי ומכני) של המוליך החיצוני של זוג המחברים מהודק זה אל זה על ידי המתח של החוט, כדי להשיג התנגדות מגע קטנה (< 5m Ω).חלק הפין של המוליך בפין מוחדר לחור של המוליך בשקע, ומגע חשמלי טוב (התנגדות מגע <3m Ω) נשמר בין שני המוליכים הפנימיים בפתח המוליך בשקע דרך השקע. אלסטיות של דופן השקע.בשלב זה, משטח המדרגות של המוליך בפין ופני הקצה של המוליך בשקע אינם נלחצים בחוזקה, אך קיים פער של <0.1 מ"מ, שיש לו השפעה חשובה על הביצועים החשמליים והאמינות של המחבר הקואקסיאלי.ניתן לסכם את מצב החיבור האידיאלי של צמד המחברים מסוג N באופן הבא: מגע טוב של המוליך החיצוני, מגע טוב של המוליך הפנימי, תמיכה טובה של התמיכה הדיאלקטרית למוליך הפנימי, והעברת מתח נכונה של החוט.ברגע שסטטוס החיבור לעיל ישתנה, המחבר ייכשל.נתחיל בנקודות אלו וננתח את עקרון הכשל של המחבר כדי למצוא את הדרך הנכונה לשיפור אמינות המחבר.

1. כשל שנגרם ממגע לקוי של המוליך החיצוני

על מנת להבטיח את המשכיות של מבנים חשמליים ומכניים, הכוחות בין משטחי המגע של מוליכים חיצוניים הם בדרך כלל גדולים.קחו לדוגמה מחבר מסוג N, כאשר מומנט ההידוק Mt של שרוול הבורג הוא סטנדרטי 135N.ס"מ, הנוסחה Mt=KP0 × 10-3N.m (K הוא מקדם מומנט ההידוק, וכאן K=0.12), ניתן לחשב את הלחץ הצירי P0 של המוליך החיצוני להיות 712N.אם חוזק המוליך החיצוני ירוד, זה עלול לגרום לשחיקה רצינית של פני הקצה המחברים של המוליך החיצוני, אפילו לעיוות ולקריסה.לדוגמה, עובי הדופן של פני הקצה המחבר של המוליך החיצוני של הקצה הזכרי של מחבר SMA הוא דק יחסית, רק 0.25 מ"מ, והחומר המשמש הוא ברובו פליז, בעל חוזק חלש, ומומנט החיבור מעט גדול. , כך שפני הקצה המחבר עלולים להיות מעוותים עקב שחול מוגזם, שעלול לפגוע במוליך הפנימי או בתמיכה הדיאלקטרית;בנוסף, משטח המוליך החיצוני של המחבר לרוב מצופה, וציפוי הקצה המחבר ייפגע מכוח מגע גדול, וכתוצאה מכך עלייה בהתנגדות המגע בין המוליכים החיצוניים וירידה בחשמל. ביצועי המחבר.בנוסף, אם נעשה שימוש במחבר קואקסיאלי RF בסביבה קשה, לאחר פרק זמן מסוים, תושקע שכבת אבק על פני הקצה המחבר של המוליך החיצוני.שכבת אבק זו גורמת לעלייה חדה של התנגדות המגע בין המוליכים החיצוניים, אובדן ההחדרה של המחבר עולה, ואינדקס הביצועים החשמליים יורד.

אמצעי שיפור: כדי למנוע מגע רע של המוליך החיצוני שנגרם על ידי דפורמציה או בלאי מוגזם של פני הקצה המחבר, מצד אחד, אנו יכולים לבחור חומרים בעלי חוזק גבוה יותר לעיבוד המוליך החיצוני, כגון ברונזה או נירוסטה;מצד שני, ניתן להגדיל את עובי הדופן של קצה הקצה המחבר של המוליך החיצוני גם כדי להגדיל את שטח המגע, כך שהלחץ על שטח היחידה של קצה הקצה המחבר של המוליך החיצוני יקטן כאשר זהה. מופעל מומנט חיבור.לדוגמה, מחבר קואקסיאלי SMA משופר (SuperSMA של חברת SOUTHWEST בארצות הברית), הקוטר החיצוני של התמיכה הבינונית שלו הוא Φ 4.1 מ"מ מופחת ל- Φ 3.9 מ"מ, עובי הדופן של משטח החיבור של המוליך החיצוני גדל בהתאם. ל-0.35 מ"מ, והחוזק המכני משתפר, ובכך משפרים את האמינות של החיבור.בעת אחסון ושימוש במחבר, שמור על פן הקצה המחבר של המוליך החיצוני נקי.אם יש אבק על זה, נגב אותו עם צמר גפן אלכוהולי.יש לשים לב כי אין להשרות אלכוהול על תומך המדיה במהלך הקרצוף, ואין להשתמש במחבר עד שהאלכוהול מתנדף, אחרת העכבה של המחבר תשתנה עקב ערבוב האלכוהול.

2. כשל שנגרם ממגע לקוי של המוליך הפנימי

בהשוואה למוליך החיצוני, סביר יותר שהמוליך הפנימי בעל גודל קטן וחוזק ירוד יגרום למגע גרוע ולהוביל לכשל במחבר.לעתים קרובות נעשה שימוש בחיבור אלסטי בין מוליכים פנימיים, כגון חיבור אלסטי מחורץ שקע, חיבור אלסטי של טופר קפיץ, חיבור אלסטי מפוח וכו'. ביניהם, לחיבור אלסטי שקע-חריץ מבנה פשוט, עלות עיבוד נמוכה, הרכבה נוחה והיישום הרחב ביותר טווח.

אמצעי שיפור: נוכל להשתמש בכוח ההחדרה ובכוח השמירה של פין המדד הסטנדרטי והמוליך בשקע כדי למדוד אם ההתאמה בין השקע לפין סבירה.עבור מחברים מסוג N, קוטר Φ 1.6760+0.005 כוח ההחדרה כאשר פין המדד הסטנדרטי מותאם לשקע צריך להיות ≤ 9N, בעוד שלקוטר Φ 1.6000-0.005 פין המדד הסטנדרטי והמוליך בשקע יהיה כוח שמירה ≥ 0.56N.לכן, אנו יכולים לקחת את כוח ההחדרה וכוח השמירה כתקן בדיקה.על ידי התאמת הגודל והסבילות של השקע והסיכה, כמו גם תהליך טיפול ההזדקנות של המוליך בשקע, כוח ההחדרה וכוח ההחזקה בין הסיכה לשקע נמצאים בטווח מתאים.

3. כשל שנגרם כתוצאה מכשל של תמיכה דיאלקטרית לתמוך היטב במוליך הפנימי

כחלק בלתי נפרד מהמחבר הקואקסיאלי, תמיכה דיאלקטרית ממלאת תפקיד חשוב בתמיכה במוליך הפנימי ובהבטחת יחסי המיקום היחסיים בין המוליכים הפנימיים והחיצוניים.לחוזק המכני, מקדם ההתפשטות התרמית, הקבוע הדיאלקטרי, גורם ההפסד, ספיגת המים ומאפיינים אחרים של החומר יש השפעה חשובה על ביצועי המחבר.חוזק מכני מספיק הוא הדרישה הבסיסית ביותר לתמיכה הדיאלקטרית.במהלך השימוש במחבר, התמיכה הדיאלקטרית צריכה לשאת את הלחץ הצירי מהמוליך הפנימי.אם החוזק המכני של התמיכה הדיאלקטרית גרוע מדי, הוא יגרום לעיוות או אפילו נזק במהלך החיבור;אם מקדם ההתפשטות התרמית של החומר גדול מדי, כאשר הטמפרטורה משתנה מאוד, התמיכה הדיאלקטרית עלולה להתרחב או להתכווץ יתר על המידה, ולגרום למוליך הפנימי להתרופף, ליפול או לציר שונה מהמוליך החיצוני, וגם לגרום ל גודל יציאת המחבר לשינוי.עם זאת, ספיגת מים, קבוע דיאלקטרי ופקטור אובדן משפיעים על הביצועים החשמליים של מחברים כגון אובדן הכנסת ומקדם השתקפות.

אמצעי שיפור: בחר חומרים מתאימים לעיבוד תמיכת המדיום בהתאם למאפיינים של החומרים המשולבים כגון סביבת השימוש וטווח תדרי העבודה של המחבר.

4. כשל שנגרם כתוצאה ממתח חוט שלא מועבר למוליך החיצוני

הצורה הנפוצה ביותר של כשל זה היא נפילה של שרוול הבורג, אשר נגרמת בעיקר על ידי עיצוב או עיבוד בלתי הגיוני של מבנה שרוול הבורג והאלסטיות הירודה של טבעת ההצמדה.

4.1 עיצוב או עיבוד בלתי סביר של מבנה שרוול בורג

4.1.1 עיצוב המבנה או העיבוד של חריץ טבעת ההצמדה של שרוול הבורג אינו סביר

(1) חריץ טבעת ההצמדה עמוק מדי או רדוד מדי;

(2) זווית לא ברורה בתחתית החריץ;

(3) השיפוע גדול מדי.

4.1.2 עובי הדופן הצירי או הרדיאלי של חריץ טבעת ההצמדה של שרוול הבורג דק מדי

4.2 גמישות ירודה של טבעת ההצמדה

4.2.1 עיצוב העובי הרדיאלי של טבעת ההצמדה אינו סביר

4.2.2 חיזוק הזדקנות בלתי סבירה של טבעת הצמד

4.2.3 בחירת חומר לא נכונה של טבעת הצמד

4.2.4 שיפוע המעגל החיצוני של טבעת ההצמדה גדולה מדי.טופס כשל זה תואר במאמרים רבים

אם ניקח לדוגמה מחבר קואקסיאלי מסוג N, מנותחים מספר מצבי כשל של מחבר קואקסיאלי RF המחובר ברגים שנמצא בשימוש נרחב.מצבי חיבור שונים יובילו גם למצבי כשל שונים.רק על ידי ניתוח מעמיק של המנגנון התואם של כל מצב כשל, ניתן למצוא שיטה משופרת לשיפור האמינות שלו, ולאחר מכן לקדם את הפיתוח של מחברים קואקסיאליים RF.