射频同轴连接器射频电缆组件工程资料.docx
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射频同轴连接器射频电缆组件工程资料
同轴传输线、同轴连接器、射频电缆组件
工程设计参考资料
中国电子科技集团公司第四十研究所马乃祉
D：
外导体内径
d：
内导体外径
εr：
介质相对介电常数
μr：
介质相对导磁系数
图1
表1常用介质材料地电性能参数（25℃、标准大气压）
介质材料
常用标记
介电强度（伏/密耳）
相对介电常数εr（103Hz）
正切损耗角tgδ（100MHZ）
空气
air
80
1
0
聚乙烯
PE
480
2.3
5×10-3
交联聚乙烯
IMP
700
2.3
5×10-3
聚四氟乙烯
TFE
480
2.05
1×10-4
氟化乙烯丙烯
FEP
500
2.05
2×10-4
聚酰亚胺（改性）
PI
560
3.42
2×10-3
聚丙烯（共聚）
500～660
2.25～2.30
5×10-4
聚苯乙烯
POLY
500
2.55
5×10-4
苯乙烯聚苯撑氧
MPPO
500
2.7
3×10-3
聚苯撑硫/聚苯撑氧
PPS/PPO
600
3.3
3×10-3
改性聚苯醚
500
2.64
3×10-3
1、特性阻抗，Z0（殴姆）
精确计算：
2、单位长度电容C、电感L
（pF/英呎）
（μH/英呎）1英呎=0.3048M
3、理论截止频率fc
（GHZ）
λc：
截止波长
C0：
真空中地光速，精确值为299792458±1.2（M/秒）
精确计算：
表2同轴传输线截止频率与相近连接器对照表（50Ω）
公称尺寸同轴传输线外导体内径（Dmm）
截止频率（GHZ）
相近地通用连接器
连接器使用上限频率（GHZ）
εr=1
εr=1.5
εr=2
εr=2.05
16
8.48
7.30
6.58
6.52
7/16
6
12
11.31
9.74
8.78
8.69
UHF
4
11
12.34
10.75
9.57
9.49
HN
6
10
13.57
11.68
10.53
10.44
SC
11
8
16.97
14.612
13.16
13.04
BNC
4
7
19.39
16.69
15.04
14.9
N
APC-7
18
6.5
20.89
18.20
16.20
16.06
TNC
11
6
22.62
19.48
17.55
17.40
ATNC
18
5
27.15
23.37
21.06
20.88
4
33.94
29.22
26.32
26.10
SMA
BMA
26.5
3.5
38.78
33.39
30.08
29.82
APC-3.5
33
3
45.25
38.96
35.1
34.79
SSMA
35
2.92
46.49
40.03
36.06
35.75
2.9、SMK（K）
40
2.4
56.56
48.70
43.88
43.49
2.4
50
2
67.88
58.44
52.65
52.16
1.85
73.38
63.18
56.92
56.42
1.85（V）
65
1
135.76
116.89
105.31
104.38
1.0（M）
110
D/d
2.301
2.775
3.2495
3.29
4、传播速率VP
5、延时Tns
（ns/英吋）
6、驻波参数
反射系数ReflectionCoefficient（Γ）
反射损耗ReturnLoss（dB）
电压驻波比VSWR（ROS）
表3VSWR、Γ、Loss换算表
VSWR
Γ
Loss（dB）
VSWR
Γ
Loss（dB）
17.3910
0.8913
1
1.0850
0.0282
31
8.7242
0.7943
2
1.0515
0.0251
32
5.8480
0.7079
3
1.0458
0.0224
33
4.4194
0.6310
4
1.0407
0.0200
34
3.5698
0.5623
5
1.0362
0.0178
35
3.0095
0.5012
6
1.0322
0.0158
36
2.6146
0.4467
7
1.0287
0.0141
37
2.3229
0.3981
8
1.0255
0.0126
38
2.0999
0.3548
9
1.0227
0.0112
39
1.9250
0.3162
10
1.0202
0.0100
40
1.7849
0.2818
11
1.0180
0.0089
41
1.6709
0.2512
12
1.0160
0.0079
42
1.5769
0.2239
13
1.0143
0.0071
43
1.4985
0.1995
14
1.0127
0.0063
44
1.4326
0.1778
15
1.0113
0.0056
45
1.3767
0.1585
16
1.0101
0.0050
46
1.3290
0.1413
17
1.0090
0.0045
47
1.2880
0.1259
18
1.0080
0.0040
48
1.2528
0.1122
19
1.0071
0.0035
49
1.2222
0.1000
20
1.0063
0.0032
50
1.1957
0.0891
21
1.0057
0.0028
51
1.1726
0.0794
22
1.0050
0.0025
52
1.1524
0.0708
23
1.0045
0.0022
53
1.1347
0.0631
24
1.0040
0.0020
54
1.1192
0.0562
25
1.0036
0.0018
55
1.1055
0.0501
26
1.0032
0.0016
56
1.0935
0.0447
27
1.0028
0.0014
57
1.0829
0.0398
28
1.0025
0.0013
58
1.0736
0.0355
29
1.0022
0.0011
59
1.0653
0.0316
30
1.0020
0.0010
60
7、电流地趋肤深度δ
（μm）
电阻率：
ρ（Ω·cm）-1
电导率：
（Ω·cm）
波长：
λ（cm）
表4部分金属地电导率
金属
电导率
渗透深度（100MHZ）
银
6.27×105
6．3
铜
5.8×105
6．6
金
4.1×105
7．2
铝
3.47×105
8．5
黄铜
≈1.5×105
≈13
黄铜或铍铜
≈1.3×105
≈14
8、同轴线地衰减β
β=β1+β2（dB/cm）
β1（电阻损耗）=（dB/cm）
ρ1、ρ2分别为外、内导体地电阻率（Ω·cm）-1
f：
频率（MHZ）
β2（介质损耗）=（dB/cm）
9、驻波系数对衰减地影响
传输线端地负载地驻波系数本身增加了传输线地衰减
Γ2：
传输线输入端地反射系数
Γ1：
负载地反射系数
βL：
传输线长度为L时地衰减
10、传输线内外导体间地电场Ea（V/cm）
同轴传输线内外导体间，内导体外表面地电场为最大
（V/cm）
Um：
内外导体间地峰值电压
11、传输线地最大工作电压U（单位：
伏特，50HZ有效值）
E地值由绝缘材料地特性确定，单位（伏特/cm）
表5
绝缘材料
E（V/cm）
空气
30000
空气+聚四氟乙烯
5000
空气+聚乙烯
5000
单层聚四氟乙烯
40000
单层聚乙烯
50000
12、同轴传输线地最大电晕强度Pc
式中：
U：
最大工作电压（V，50HZ有效值）
P1：
同轴线内空气压力
P0：
正常大气压
P1/P0：
只有一部分介质是由干燥空气时才考虑，否则为1
13、同轴传输线允许传输地平均功率Pm
（瓦）
式中：
ρ0：
外导体地热扩散系数（W/cm2）
D′：
外导体（壳体）地外径（cm）
β：
总衰减，最大可考虑乘1.08系数（dB/cm）
k：
反射地系数（频率大于500MHZ时）
ρ0地值：
表6
D′（mm）
ρ0（W/cm2）
10
0.17
20
≈0.17
40
≈0.12
80
≈0.11
14、传输功率P
（μr设为1）
同轴线地电压驻波比（VSWR）为S时，传输最大平均功率Pmax
15、介质支撑设计公式
（1）等效介电常数（εe）地计算公式
当有2种或2种以上地介质构成地支撑件，则其等效介电常数地计算方法如下：
a.同轴分布地非单一介质
图2
b.基本对称分布地二种介质
ε1、ε2：
二种介质地介电常数
V2：
对应ε2介质地体积之和
V总：
二种介质地总体积之和图3
若ε2为空气（即去除部分固体介质材料）则
（2）介质支撑件地设计公式（见图4）
当在均匀介质地同轴线中，有限长度地非相同介质地支撑件会引起TEM波地激励（高次模），影响同轴传输线地截止频率和传输性能，但在射频同轴连接器设计中，基本上不可避免地存在有限长度非相同介质支撑件（除半硬电缆直通型自由端连接器）.因此，设计、制造出优良地介质支撑件是保障连接器高性能地基础.
①支撑件地厚度（B）
a、B＜D1-dB≥2DD1是支撑件地外径
b、B引起高次模地关系式为
λg：
工作波长；f：
工作频率
②支撑件外径、内孔径计算（D1、d1）
D1=2h+D
注：
h为支撑件外镶槽地深度
图4
h0是设内导体不变，则支撑件外镶槽地深度
③支撑件端面补偿地计算（Δ、d2、D2）（共面补偿）
d2=1～1.2d选取
D2=0.85～1D选取
计算Δ：
a、计算A-A截面等效介电常数εe
b、计算等位参考面直径D′
c、计算外导体直径变化引起地不连续电容Cd1
内导体直径变化引起地不连续电容Cd2
不连续电容
k为修正系数，k=0.91
d、
注：
具体计算应注意量纲地统一
Δ地计算值是一个参考值、应进行实测修正，也可直接用实验方法确定.制造公差应尽可能小，但可在保证D1、d1和B地尺寸精度下，控制重量一致地方法.
16、同轴变截面补偿设计
（1）台阶式变截面（错位补偿）
①介质相同εr=1
②时
Z0=50Ωk=3.09
Z0=60Ωk=2.90
Z0=75Ωk=3.04
③时
（2）锥形变截面
介质相同εr=1
θ1（°）
θ2（°）
a
b
c
d
①θ2采用小于12～16°
②θ2大于16°后，应采取θ锥顶地错位，（虚线中地Δ）.
③大直径比地过渡时采用锥形过渡.优于台阶式过渡.
1
15
6.6
4.30d1
1.86D1
4.30d2
1.86D2
2
20
6.8
3.22d1
1.37D1
3.22d2
1.37D2
3
25
11
2.58d1
1.07D1
2.58d2
1.07D2
4
30
13.3
2.12d1
0.865D1
2.12d2
0.865D2
（3）其它轴向过渡补偿
Z0=50ΩZ0=50Ω
（4）直角弯式过渡补偿（Δ值仅供参考、应通过实验或CAD进行优化）
Z0=50Ω
εr=1
Z0=50Ω
εr=1
Z0=50Ω
17、同轴传输线地电长度φ
式中：
f：
工作频率（MHZ）
L：
传输线长度（英呎）
18、相位温度系数PTC（PPM/℃）
式中：
△T：
温度变化值（℃）
△φ：
以25℃为基准地相位（电长度）变化值（度）
φ0：
绝对（总）相位（电长度）
19、射频连接器地耐功率
射频连接器地耐功率（平均功率），在标准大气压和25℃、VSWR=1，可参照表7.
频率（GHz）
（HT）=耐高温介质支撑垫圈
（FLH）=法国圣迭戈班公司注册商标：
氟塑料
（HF）=高频
（EF）=扩频（展宽频率）
20、影响射频连接器传输功率地因素
射频连接器在实际使用中传输功率地大小,首先与传输波（连续波或脉冲波）有关,同时和使用频率、环境温度、大气压力以及系统地匹配状况；零件制造中地表面质量、组装中地洁净、无污染等等因素有关.表8为部分连接器最大传输平均功率地实际使用参照表.
P′=PREF·Kf·Kc·Ks·Kh
PREF：
表7中选取地参考值
Kf：
使用频率相关修正系数
Kc：
环境温度相关修正系数
Ks：
反射匹配相关修正系数
Kh：
使用高度（气压）相关修正系数
表8
Kf
Kc
Ks
Kh
MCX
0.96×F-0.36
Kfmax=20
SMB
SMA
3.55×F-0.44
Kfmax=20
BMA
QMA
1.5×F-0.44
Kfmax=13
TNC
3.47×F-0.5
Kfmax=20
ATNC
3.55×F-0.44
Kfmax=20
N
3.47×F-0.5
Kfmax=20
HN
4.47×F-0.52
Kfmax=20
SC
3.47×F-0.5
Kfmax=20
7/16
2.51×F-0.46
Kfmax=15
MCX、SMBPREF=100W（0.9GHZ时）
参考资料
1．《同轴式TEM模通用无源器件》郑兆翁1983年人民邮电出版社
2．《同轴连接器设计参考（汇集）》高频插头座集中设计组1972年
3．《RADIALL》资料2003年
4．《Astrolab》资料2003年
5．《微波工程手册》微波工程手册编译组1972年
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