1、引言

分米波蘭連接器是區別于螺紋式連接、卡口式連接和推拉式連接機構的具有法蘭盤連接機構的射頻同軸連接器。早在六十年代，美國電子工業協會(EIA)就制訂了關于法蘭連接器與半空氣介質同軸電纜的RS-258(50Ω)系列標準。確定了其界面結構形式，通常稱為EIA法蘭連接器系列。到七十年代，國際電工委員會(IEC)制訂了IEC339-1、IEC339-2通用硬同軸傳輸線及其法蘭連接器總規范和詳細規范，作為國際通用標準在全世界推廣。其中不僅包括了EIA法蘭連接器系列的全部界面結構，而且在此基礎上擴展補充了新的界面結構內容。分米波法蘭連接器是指主要用在分米波電視發射機、差轉機的天饋系統，連接主饋電纜或分纜電纜(通常是半空氣介質皺紋導體同軸電纜)的法蘭連接器，該連接器也常應用在微波通訊的高頻回路中。由于它的法蘭盤結構與硬同軸傳輸線用法蘭連接器的接口界面尺寸相同，因而亦可在分米波電視發射機、差轉機的饋線系統中作為軟硬饋線之間的轉接。

根據分米波電視發射機、差轉機整機及其天饋系統的要求，分米波法蘭連接器必須具備功率容量大、電壓駐波比低，與半空氣介質皺紋導體同軸電纜連接可靠且具有充氣密封結構等特點。不同功率等級的整機需要的法蘭連接器規格也不同。這些連接器與整機的使用功率等級、配接饋線的規格等對應關系如表1。

表1

這些系列連接器在其結構設計上，如連接機構、界面、內導體系統、傳輸腔體、絕緣支撐、過渡設計、充氣密封和電纜夾緊裝置等結構均具有獨自的特點，正是這些特點，奠定了其低電壓駐波比的基礎，滿足了分米波電視發射機、差轉機整機對連接器各項性能的要求。

2、界面和連接機構

分米波法蘭連接器的界面和連接法蘭盤的結構尺寸符合RS-258EIA標準和IEC339-2標準。其連接結構如圖1。

1. 插孔2. 法蘭盤3. 定位銷4. 雙向插針5. 絕緣支撐

圖1、分米波法蘭連接器的界面和連接機構

由圖1可見，該連接結構是由一個雙向內連接體和兩個外導體法蘭盤組成。它不分插頭還是插座。連接時，兩端為同一種法蘭連接器，中間由一個雙向內連接體把兩端的插孔連接起來構成內導體系統。雙向內連接體是一個兩端為彈性插針中間裝有一絕緣支撐的組件。如圖1中4、5所示。一個法蘭連接器插上雙向內連接體(又稱卡塞)可視為陽性插頭，拔去即可視為陰性插孔連接器。這種結構既滿足了連接方便可靠的要求，又達到較其它結構通用件多，整件零件少，節約材料降低生產成本的目的。

雙向內連接體既起到對內導體系統連成一體的作用，同時也起到使兩連接器的外導體連成一體保證其同軸的作用。法蘭盤上設有定位銷釘，安裝時幫助迅速定位對接，又進一步保證兩連接器內外導體的同軸度。

射頻同軸連接器的內導體系統通常由插針和插孔組成，如圖2。通常在插孔上開兩槽或多槽形成彈性插孔。材料選用錫磷青銅或鈹青銅，插針為實體針狀。而分米波法蘭連接器組成內導體系統的插針和插孔則與上相反，插孔不開槽，而插針設計成具有彈性結構的形式，開四槽或多槽，如圖1中1、4所示。這種結構仍保證了可靠的電接觸，而避免了因插孔開槽引起內導體外徑的變化導致的特性阻抗的變化，從而降低了電壓駐波比(1)。

這種界面和連接結構要求雙向內連接體必須做完全對稱設計，并且和常規設計一樣要控制針孔配合間隙。

圖2、一般射頻連接器的內導體系統

3、傳輸腔體

分米波法蘭連接器的傳輸腔體的結構如圖3所示。由圖3可見，該結構是一個除絕緣支撐外全由空氣充滿的結構。為了固定絕緣支撐，設置了一個金屬襯套，襯套和外導體上開的孔是為了滿足充氣的需要。這種結構避免了引入其它介質導致對特性阻抗的影響(2)。同時提供一個比較穩定和準確的標稱阻抗段，作為整個連接器標稱特性阻抗的基礎，有利于降低電壓駐波比。

1. 外導體2. 內導體3. 絕緣支撐4. 襯套5. 充氣孔

圖3、傳輸腔體結構

金屬襯套的設置，充當了外導體的一部分，其內徑的選擇要有利于與配接電纜的過渡設計，既要起到固定絕緣支撐的作用，又要避免使傳輸腔體產生較大階躍。總之要有利于保持特性阻抗的均勻性和連續性，這樣也就有利于降低電壓駐波比。襯套上的通氣孔，以滿足充氣要求為宜，不宜多和大。

傳輸腔體處于界面和電纜夾緊裝置之間，內導體系統前有雙向內連接體的絕緣支撐，后有電纜對內導體的支撐固定，因而再單設一個絕緣支撐則可滿足支撐內導體的功能。絕緣支撐到界面之間空氣段的距離越接近外導體內徑的兩倍越好。不宜引起高次模(3)。

4 、絕緣支撐和過渡設計

分米波法蘭連接器的絕緣支撐(圖3中之3)結構設計通常采用共面補償的結構。對于共面補償結構具體尺寸的確定，其它文章多次給出，這里不再述之。

過渡設計這里是指由連接器到配接電纜之間的過渡結構設計。分米波法蘭連接器配接的饋線多為半空氣介質皺紋導體的射頻同軸電纜，如圖4中b、c所示。由連接器到同軸電纜，要實現由空氣介質過渡到有螺旋支撐的半空氣介質，內導體由表面光滑的內導體過渡到表面粗糙度較差的導體或皺紋導體，外導體由光滑的內表面過渡到皺紋外導體，這些狀況必然要引起不連續電容，造成反射。對此必須進行補償設計。其方法通常是在接近配接電纜處設置一個用絕緣材料制成的補償環，使得該處相對介電常數εr數值介于空氣和半空氣介質之間，起到“緩沖”過渡作用。若連接器的外導體內徑與電纜的外導體內徑相差懸殊，則要考慮應用另一種補償方法，即合理選擇金屬襯套的內徑或采用階梯過渡的補償方法，達到降低電壓駐波比的目的。

 圖4a、實芯聚乙烯絕緣同軸電纜

圖4b、較小功率半空氣介質皺紋導體同軸電纜

1. 內導體2. 絕緣體3. 外導體4. 護套

圖4c、較大功率半空氣介質皺紋導體同軸電纜

5、配接電纜結構

連接器的基本功能之一是起到連接電纜的作用。由于半空氣介質皺紋導體同軸電纜(圖4中b、c)的結構與通常的實芯聚乙烯射頻同軸電纜(圖4中a)的結構不同，因而法蘭連接器的電纜夾緊裝置的結構設計也與常規不同。必須適應半空氣介質皺紋導體的特點。結構設計的指導思想是：1)可靠的電接觸；2)阻抗匹配；3)足夠的機械連接強度，具有一定的抗拉拔、抗扭轉的能力；4)密封、防水；5)安裝方便，成本低等。目前分米波法蘭連接器采用的配接電纜的結構如圖5所示。

圖5a圖5b

a.1 殼體2.螺套3.護線套4.電纜夾5.壓環6.密封圈7.墊圈
b.1 殼體2.連接螺栓3.襯套4.補償環5.密封圈6.螺套7.注膠孔

圖5、電纜夾緊裝置的結構

圖5中a圖的結構是國內L27、L36、L52等米波段大功率同軸連接器常用的結構，有些資料已介紹，這里不再多述。b圖是目前國內外常采用的結構。由圖可見，該結構利用皺紋導體本身螺旋形皺紋的特點，內外導體都采用了帶有梯形螺紋的螺套可與電纜內外導體緊密配合，增大了連接的機械強度。把電纜的外導體在螺套端部翻邊，通過螺紋或法蘭螺栓使連接器襯套和電纜外導體緊密相連，形成可靠電接觸。為了保證密封，防止連接器與電纜配接處沿外導體漏氣和防止水分和潮氣沿電纜進入連接器內部，在螺套的梯形螺紋上設置便于灌注密封膠的注膠孔。通過注射密封膠使電纜外導體與螺套結成一密封整體。

6、充氣密封

充氣密封結構是分米波法蘭連接器所特有的結構。它是為了滿足廣播電視發射機、差轉機的天饋系統的電纜需要充氣而設置的。充入干燥空氣或氮氣是為了防止潮氣或有害氣體進入天饋系統的饋線內部，從而達到提高天饋系統電氣性能和延長使用壽命的目的。充氣結構目前有以下三種型式，如圖6所示。

a.充氣式b.充氣嘴式 c.氣閥式

圖6、充氣結構

充氣孔式和充氣嘴式兩種結構，充完氣后需要加蓋螺帽靠密封圈進行密封。氣閥式結構與自行車輪胎充氣的氣門閥結構類同，只進不出，防止了充氣時瞬間漏氣。國外多用充氣孔式，國內充氣孔和充氣嘴式兩者均用，氣閥式少見。

密封結構根據連接器可能漏氣通道的結構形式的不同采用不同的密封形式。通常采用O形環、密封圈、灌注密封膠和附加熱塑套等。如在絕緣支撐與內外導體之間通常采用O形環，在配接電纜處采用灌注密封膠，加O 形密封圈和附加熱塑套等。O形密封圈和密封墊圈通常選用耐熱性能好，防腐性能強而無污染的硅橡膠制成。灌注密封膠是專業廠生產的特制的具有良好的耐環境性能的密封膠。采用這些密封措施后，通常均能滿足密封使用要求。

7、結束語

以上提及的結構設計特點及分析是主要針對配接半空氣介質的皺紋導體同軸電纜的分米波法蘭連接器而談的。這些不同的結構在進行某種型號連接器的結構設計時，要根據整體結構需要而靈活運用，并注意標準化、增加通用件、降低成本。對于轉接器的結構設計不一定都適用，還要考慮更多的因素，這里不再多述。

通過幾年來的結構設計實踐，按照以上結構設計的方法做指導，設計出的各系列產品均滿足了整機需要，達到了預期的設計目的。

作者：李明德

參考文獻

[1] T.E.Mackenzie and A.E.“Sanderson Some Fundamental Design Principles for the Development of Precision Coaxial Standards and Components”IEEE Trans Vol. MTT-14 No.1 1966.1
[2] 李明德“降低LQ型射頻連接器電壓駐波比的研究”《連接器與開關首屆年會論文集》1990P39～40
[3] “Higher Modes in lnsulating Beads”Microwave Journal March-1990
[4]General Purpose rigid coaxial tuansmission lines and their associaced flange Conneetors part 2:Detail specifjcations publication 339-2
[5]EIA標準RS-258 1962.3