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射频同轴连接器与电缆组件的失效分析 |
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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。
(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****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。
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