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技術

射頻同軸連接器與電纜組件的失效分析

2013-01-01 來源：長嶺技術字號：大中小

一.引言

隨著科學技術的迅猛發(fā)展，電子設備的應用范圍也日益廣泛，幾乎滲透到國民經(jīng)濟的各個部門，其中包括軍事、公安、通訊、醫(yī)療等各個領域，所以電子設備的可靠性越來越引起人們的關心和重視。而接插件、繼電器等電接觸元件是電子設備中使用最多的元件之一。據(jù)不完全統(tǒng)計，一臺電子計算機、雷達或一架飛機，其接點數(shù)都數(shù)以萬計，而電子設備的可靠性與所用元件的數(shù)量、質(zhì)量有著極為密切的關系。特別是在串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電子設備中，任何一個元件、器件或節(jié)點的失效都有可能導致局部或各個系統(tǒng)的失效。本文側(cè)重對射頻同軸連接器、電纜組件的失效模式和機理進行了分析，并對如何提高其可靠性進行了較詳細的討論。

二.射頻同軸連接器、電纜組件的失效模式及機理

目前國內(nèi)、外使用的射頻同軸連接器的品種雖很多，但從連接類型來分主要有以下三種：

(1)螺紋連接型：如：APC-7、N、TNC、SMA、SMC、L27、L16、L12、L8、L6等射頻同軸連接器。這種連接形式的連接器具有可靠性高、屏蔽效果好等特點，所以應用也最為廣泛。

(2)卡口連接型：如：BNC、C、Q9、Q6等射頻同軸連接器。這種連接器具有連接方便、快捷等特點，也是國際上應用最早的射頻連接器連接形式。

(3)推入連接型：如：SMB、SSMB、MCX等，這種連接形式的連接器具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、體積小、易于小型化等特點。

雖然連接器品種很多，但是從可靠性的角度來分析，許多問題是相同的。本文側(cè)重對目前應用最廣泛、品種最多螺紋連接型的射頻同軸連接器的失效模式和機理進行分析。根據(jù)我們十余年的實踐，常見的主要失效模式有以下幾種。

2.1連接失效

(1)連接螺母脫落

在日常生活中，部分用戶反映有時出現(xiàn)連接螺母脫落現(xiàn)象，致使影響正常工作，特別是小型連接器，如SMA、SMC、L6出現(xiàn)會更多些，經(jīng)我們分析大致有下列原因造成：

a.設計人員選材不當，為降低成本，誤用非彈性的黃銅座卡環(huán)材料，使螺母易脫落。

b.加工時，螺母安裝卡環(huán)的溝槽槽深不夠，所以連接時稍加力矩螺母即脫落。

c.雖然材料選擇正確，但工藝不穩(wěn)定，鈹青銅彈性處理未達到圖紙規(guī)定硬度值，卡環(huán)無彈性，導致螺母脫落。

d.使用人員在測試時，沒有力矩扳手，而使用普通扳手來擰緊螺母，使擰緊力矩大大超過軍標規(guī)定值，所以螺母(卡環(huán))遭到損壞而脫落。

(2)配對失誤

自改革開放以來，我國進口儀器不斷增多，經(jīng)常碰到用戶反映，他們把市場上買到的Q9的電纜頭誤認為是國際上通用的BNC電纜頭。因其形狀和BNC電纜頭完全一樣，只是尺寸稍有差別，所以與進口儀器BNC不能兼容，這些現(xiàn)象也屢見不鮮。

(3)內(nèi)導體松動或脫落

有些設計人員在內(nèi)導體介質(zhì)支撐處把內(nèi)導體分為兩體，然后用螺紋連接起來。但是對小型射頻同軸連接器而言，內(nèi)導體本身尺寸是Φ1～2mm，在內(nèi)導體上加工螺紋，若不在螺紋連接處涂以導電膠，那么內(nèi)導體連接強度是很差的。因此，當連接器在多次連接，在扭力和拉力長期作用下，內(nèi)導體螺紋松動、脫落，致使連接失效。

2.2反射失效

(1)反射增大

任何一種連接器都有一定的使用壽命。以SMA連接器為例，美軍標和我國軍標規(guī)定其壽命為500次。這是因為當連接器經(jīng)長期使用，反復插拔超過500次后，插針、插孔已造成不同程度的磨損，接觸已不是最佳狀態(tài)，所以在使用時，反射可能急劇增加。許多用戶較多的從經(jīng)濟角度考慮，把應報廢的連接器仍然使用。這種做法是不可取的。因為超過使用壽命的連接器性能已明顯下降，苦不及時更換新的連接器是難以保證測試精度和數(shù)據(jù)的可信度。

(2)開路

在以往的工作中發(fā)現(xiàn)個別用戶把N型50Ω插頭誤連到N型75Ω插座上。由于50Ω的插針直徑遠大于75Ω的插孔尺寸，致使插孔尺寸超過彈性極限，不能恢復到原來尺寸。別人再次使用發(fā)現(xiàn)開路，原來75Ω插座的插孔已損壞。

(3)短路

在過去我們測試密封連接器時，發(fā)現(xiàn)少數(shù)連接器電壓駐波比很大，個別的全反射。經(jīng)反復仔細檢查，此密封連接在焊接內(nèi)導體時，焊錫流到玻璃絕緣子表面，造成全部或局部短路，使性能不合格。

2.3電接觸失效

(1)插針、插孔不接觸

通常插孔零件材料應選用鈹青銅或錫磷青銅做成，但有極少數(shù)生產(chǎn)廠為降低成本用59-1黃銅作插孔，因而插拔一、兩次后插孔處于漲口狀態(tài)，當再次連接插針、插孔時根本不接觸。當然在我們工作中，即使都選用鈹青銅作彈性件，但是由于在工作中檢驗不嚴，將銑槽后未收口的個別零件混入收口合格零件中，進行彈性處理并鍍金，裝配時又未發(fā)現(xiàn)，所以導致連接時不接觸。直到測試時，才發(fā)現(xiàn)駐波很大，甚至全反射。經(jīng)仔細檢查，才發(fā)現(xiàn)將不合格插孔裝在產(chǎn)品中。