受動部品の重要な部品であるRF同軸コネクタは、優れた広帯域伝送特性とさまざまな便利な接続方法を備えているため、試験機器、兵器システム、通信機器などの製品に広く使用されています。RF 同軸コネクタの応用が国民経済のほぼすべての分野に浸透して以来、その信頼性もますます注目を集めています。RF 同軸コネクタの故障モードが分析されます。
N型コネクタペアを接続すると、コネクタペアの外部導体の接触面（電気的・機械的基準面）がネジの張力によって互いに締め付けられ、小さな接触抵抗（< 5mΩ）。ピンの導体のピン部分がソケットの導体の穴に挿入され、ソケットの導体の口部の2つの内部導体間で良好な電気的接触（接触抵抗<3mΩ）が保持されます。ソケットの壁の弾力性。このとき、ピンの導体の段差面とソケットの導体の端面はしっかりと押し付けられておらず、0.1mm未満の隙間があり、これは電気的性能と信頼性に重要な影響を与えます。同軸コネクタ。N 型コネクタ ペアの理想的な接続状態は次のように要約できます。外部導体の良好な接触、内部導体の良好な接触、内部導体に対する誘電体サポートの良好な支持、および糸張力の正確な伝達です。上記の接続ステータスが変化すると、コネクタは失敗します。これらの点から始めて、コネクタの故障原理を分析して、コネクタの信頼性を向上させる正しい方法を見つけてみましょう。
1. 外部導体の接触不良による故障
電気的および機械的構造の連続性を確保するために、外部導体の接触面間にかかる力は一般に大きくなります。N型コネクタを例に、ネジスリーブの締め付けトルクMtが標準135Nの場合を考えます。cm、式Mt=KP0×10-3N。m（Kは締め付けトルク係数、ここではK=0.12）とすると、外部導体の軸圧P0は712Nと計算されます。外部導体の強度が低いと、外部導体の接続端面が著しく磨耗し、さらには変形や倒壊を引き起こす可能性があります。例えば、SMAコネクタのオス側の外部導体の接続端面の肉厚は0.25mmと比較的薄く、材質も真鍮が多く強度が弱く、接続トルクも若干大きくなります。そのため、過剰な押し出しにより接続端面が変形し、内部導体または誘電体支持体を損傷する可能性があります。また、コネクタの外部導体の表面にはコーティングが施されているのが一般的ですが、大きな接触力により接続端面のコーティングが損傷し、外部導体間の接触抵抗が増加し電気特性が低下することがあります。コネクタの性能。また、RF同軸コネクタを過酷な環境で使用すると、時間が経つと外部導体の接続端面に塵埃の層が堆積します。この塵の層により、外部導体間の接触抵抗が急激に増加し、コネクタの挿入損失が増加し、電気的性能指数が低下します。
改善策：接続端面の変形や過度の磨耗による外部導体の接触不良を回避するために、青銅やステンレス鋼などのより強度の高い外部導体の加工材料を選択することができます。一方、外部導体の接続端面の肉厚を厚くして接触面積を増やすこともでき、接触時の外部導体の接続端面の単位面積当たりの圧力を低減することができる。接続トルクがかかります。例えば、改良型SMA同軸コネクタ（米国サウスウェスト社のSuperSMA）では、媒体支持部の外径がΦ4.1mmからΦ3.9mmに縮小され、その分外部導体の接続面の肉厚が増加しています。 0.35mmまで薄くなり、機械的強度が向上し、接続の信頼性が向上します。コネクタを保管・使用する際は、外部導体の接続端面を清潔に保ってください。ホコリが付いている場合はアルコール綿などで拭き取ってください。スクラブ中はメディアサポートにアルコールを浸さないでください。アルコールが揮発するまでコネクタを使用しないでください。揮発しないと、アルコールの混合によりコネクタのインピーダンスが変化します。
2. 内部導体の接触不良による故障
内部導体は外部導体に比べてサイズが小さく強度が弱いため、接触不良が発生しやすくコネクタの故障につながります。弾性接続は、ソケットスロット弾性接続、バネ爪弾性接続、ベローズ弾性接続などの内部導体間によく使用されます。その中でも、ソケットスロット弾性接続は、構造が簡単で、加工コストが低く、組み立てが便利で、最も幅広い用途を備えています。範囲。
改善策：標準ゲージピンとソケット内の導体の挿入力と保持力を利用して、ソケットとピンのマッチングが適正かどうかを測定できます。N型コネクタの場合、直径Φ1.6760+0.005 標準ゲージピンをジャックに嵌合する際の挿入力は9N以下、直径Φ1.6000-0.005の標準ゲージピンとソケット内の導体の保持力≧ 0.56N。したがって、挿入力と保持力を検査基準とすることができます。ソケットとピンの寸法や公差、ソケット内の導体の時効処理工程を調整することで、ピンとソケット間の挿入力と保持力を適正範囲に設定します。
3. 誘電体サポートが内部導体をしっかりとサポートできないことによって引き起こされる故障
同軸コネクタの不可欠な部分である誘電体サポートは、内部導体を支持し、内部導体と外部導体の相対的な位置関係を確保する上で重要な役割を果たします。材料の機械的強度、熱膨張係数、誘電率、損失係数、吸水率およびその他の特性は、コネクタの性能に重要な影響を与えます。十分な機械的強度は、誘電体支持体の最も基本的な要件です。コネクタの使用中、誘電体サポートは内部導体からの軸方向の圧力に耐える必要があります。誘電体支持体の機械的強度が弱すぎると、相互接続中に変形や損傷を引き起こす可能性があります。材質の熱膨張係数が大きすぎると、温度変化が大きい場合に誘電体支持体が過度に膨張・収縮し、内部導体の緩みや脱落、外部導体との軸ずれ等が発生し、故障の原因となります。変更するコネクタポートのサイズ。ただし、吸水率、誘電率、損失係数は、挿入損失や反射係数などのコネクタの電気的性能に影響を与えます。
改善策：使用環境やコネクタの使用周波数範囲などの組み合わせ材料の特性に応じて、媒体サポートを加工する適切な材料を選択します。
4. 糸張力が外部導体に伝わらないことによる故障
この故障の最も一般的な形態は、スクリュースリーブの脱落であり、主にスクリュースリーブ構造の無理な設計または加工、およびスナップリングの弾性不良によって引き起こされます。
4.1 ねじスリーブ構造の無理な設計・加工
4.1.1 ねじスリーブ止め輪溝の構造設計や加工が無理がある
(1) 止め輪の溝が深すぎる、または浅すぎる。
(2) 溝の底の角度が不明瞭。
(3) 面取りが大きすぎます。
4.1.2 スクリュースリーブのスナップリング溝の軸方向または半径方向の壁の厚さが薄すぎる
4.2 スナップリングの弾性不良
4.2.1 スナップリングの径方向肉厚設計に無理がある
4.2.2 スナップリングの無理な経年強化
4.2.3 止め輪の材質選択の誤り
4.2.4 止め輪の外周面取りが大きすぎます。この失敗の形式は多くの記事で説明されています
N型同軸コネクタを例として、広く使用されているネジ接続RF同軸コネクタのいくつかの故障モードを分析しました。接続モードが異なると、障害モードも異なります。各故障モードに対応するメカニズムを詳細に分析することによってのみ、信頼性を向上させるための改善された方法を見つけて、RF 同軸コネクタの開発を促進することができます。
投稿日時: 2023 年 2 月 5 日