射頻同軸連接器作為無源器件的一個重要組成部分，具有良好的寬帶傳輸特性及多種方便的連接方式，因而被廣泛應(yīng)用于測試儀器、武器系統(tǒng)、通訊設(shè)備等產(chǎn)品當中。由于射頻同軸連接器的應(yīng)用幾乎滲透到國民經(jīng)濟的各個部門，其可靠性也越來越引起人們的關(guān)心和重視。本文針對射頻同軸連接器失效模式進行了分析，并就如何提高其可靠性進行了討論。
射頻同軸連接器的品種雖然很多，但無論是螺紋連接型如：N型、SMA、3.5mm，卡口連接型如：BNC、C，還是推入連接型如：SMB、SSMB、MCX其連接原理大體相同。下面以N型連接器為例，就其失效形式及提高可靠性的方法展開分析。圖0-1是N型連接器的結(jié)構(gòu)示意圖。
N型連接器對連接好后，連接器對的外導(dǎo)體接觸面（電氣和機械基準面）依靠螺紋的拉力相互頂緊，從而實現(xiàn)較小的接觸電阻(＜5mΩ）。插針內(nèi)導(dǎo)體的插針部分插入插孔內(nèi)導(dǎo)體的孔內(nèi)，并通過插孔壁的彈性保持兩個內(nèi)導(dǎo)體在插孔內(nèi)導(dǎo)體的口部良好的電接觸(接觸電阻<3mΩ）。此時插針內(nèi)導(dǎo)體的臺階面與插孔內(nèi)導(dǎo)體端面并未頂緊，而是留有<0.1mm的間隙，這個間隙對同軸連接器的電氣性能和可靠性有重要影響。N型連接器對的理想連接狀態(tài)可歸納為以下幾點：外導(dǎo)體的良好接觸、內(nèi)導(dǎo)體的良好接觸、介質(zhì)支撐對內(nèi)導(dǎo)體的良好支撐、螺紋拉力的正確傳遞。以上連接狀態(tài)一旦發(fā)生改變將導(dǎo)致連接器的失效。下面我們就從這幾個要點入手，對連接器的失效原理進行分析，從而找到提高連接器可靠性的正確途徑。
1、外導(dǎo)體的不良接觸導(dǎo)致的失效
為保證電氣和機械結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，外導(dǎo)體接觸面之間的力一般都很大。以N型連接器為例，當螺套的擰緊力矩Mt為標準的135N.cm時，由公式Mt=KP0×10-3N.m(K為擰緊力矩系數(shù)，此處取K=0.12)，可以計算出外導(dǎo)體受到的軸向壓力P0可達712N，如果外導(dǎo)體的強度較差，就有可能造成外導(dǎo)體連接端面磨損嚴重甚至變形潰縮。例如SMA連接器陽頭外導(dǎo)體連接端面的壁厚較薄，僅0.25mm，所用材料多為黃銅，強度較弱，連接力矩稍大，連接端面就可能被過度擠壓產(chǎn)生變形，損壞內(nèi)導(dǎo)體或介質(zhì)支撐；且連接器外導(dǎo)體的表面通常都有鍍層，較大的接觸力會破壞掉連接端面的鍍層，導(dǎo)致外導(dǎo)體之間的接觸電阻增大，連接器電氣性能下降。另外如果射頻同軸連接器的使用環(huán)境比較惡劣，一段時間后，外導(dǎo)體的連接端面上就會沉積一層灰塵，這層灰塵使外導(dǎo)體之間的接觸電阻激增，連接器的插入損耗變大，電氣性能指標下降。
改進措施：要避免連接端面變形或過度磨損導(dǎo)致外導(dǎo)體不良接觸，一方面我們可以選用強度更高的材料來加工外導(dǎo)體，如青銅或不銹鋼；另一方面也可以加大外導(dǎo)體連接端面的壁厚，以增加接觸面積，這樣在施加同樣連接力矩的情況下，外導(dǎo)體連接端面單位面積上的壓力就會減小。如一種改進型的SMA同軸連接器（美國SOUTHWEST公司的SuperSMA），其介質(zhì)支撐的外徑由普通SMA的Φ4.1mm減小為Φ3.9mm,外導(dǎo)體連接面的壁厚相應(yīng)增大為0.35mm，機械強度提高，從而增強了連接的可靠性。在存放和使用連接器時要保持外導(dǎo)體連接端面的清潔，如上面有灰塵，可用酒精棉球擦洗干凈。需要注意的是擦洗時應(yīng)避免酒精浸到介質(zhì)支撐上，且要等酒精揮發(fā)完畢后才能使用連接器，否則會因為酒精的混入，引起連接器的阻抗改變。
2、內(nèi)導(dǎo)體的不良接觸導(dǎo)致的失效
相對于外導(dǎo)體，尺寸較小，強度較差的內(nèi)導(dǎo)體更容易造成接觸不良而導(dǎo)致連接器失效。
內(nèi)導(dǎo)體之間多采用彈性連接方式，如插孔開槽式彈性連接、彈簧爪式彈性連接，波紋管式彈性連接等。其中插孔開槽式彈性連接結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低廉，裝配方便，應(yīng)用范圍最為廣泛。因而本文也將以此為例進行分析。
2.1、內(nèi)導(dǎo)體固定不牢
為了裝配需要，在很多同軸連接器（如N型，3.5mm）中常采用圖2-1所示的結(jié)構(gòu)：內(nèi)導(dǎo)體被在介質(zhì)支撐處分為兩截，然后用螺紋連接起來。
但是由于內(nèi)導(dǎo)體直徑較小，裝配時若不在螺紋連接處涂膠加以固定，那么內(nèi)導(dǎo)體連接強度是很差的，尤其是一些小型射頻同軸連接器，如1.85mm同軸連接器內(nèi)導(dǎo)體的直徑僅為Φ0.804mm，其強度可想而知。因此，當連接器在多次連接、斷開，在扭力和拉力長期作用下，內(nèi)導(dǎo)體螺紋可能就會松動、脫落，致使連接失效。
圖2-2也是同軸連接器常用的結(jié)構(gòu)之一（如SMA）：內(nèi)導(dǎo)體、介質(zhì)支撐以及外導(dǎo)體依靠膠粘劑固定在一起。這種結(jié)構(gòu)如果在裝配時涂膠量不夠或膠的連接強度不夠，那么在使用過程中，涂膠處因受力可能發(fā)生斷裂，就會造成內(nèi)導(dǎo)體轉(zhuǎn)動或者軸向竄動，內(nèi)導(dǎo)體之間不能形成良好的電接觸，連接失效。
改進措施：對于圖2-2結(jié)構(gòu)的同軸連接器裝配時可在螺紋連接處涂適量的導(dǎo)電膠或螺紋鎖固劑以增加螺紋連接的可靠性。而對于圖2-3結(jié)構(gòu)，要選用粘結(jié)強度較高的膠粘劑，且涂膠時一定要保證膠充滿整個涂膠孔；在內(nèi)導(dǎo)體涂膠處滾花，增加內(nèi)導(dǎo)體與膠粘劑的接觸面積，防止內(nèi)導(dǎo)體轉(zhuǎn)動；適當調(diào)整內(nèi)導(dǎo)體、外導(dǎo)體、介質(zhì)支撐的徑向尺寸及公差，使內(nèi)導(dǎo)體與介質(zhì)支撐、介質(zhì)支撐與外導(dǎo)體之間的配合為過盈配合，也可使三者裝配在一起更加牢固。
2.2、內(nèi)導(dǎo)體的插孔尺寸或插針尺寸不正確
如果插孔內(nèi)導(dǎo)體孔徑小于規(guī)定尺寸，那么當插針內(nèi)導(dǎo)體的插針進入插孔時就會使得插孔過度擴張，形變量超出其彈性形變范圍，產(chǎn)生塑性變形，導(dǎo)致插孔內(nèi)導(dǎo)體損壞；相反，如果插針直徑過小，當插針和插孔配合時，插針與插孔壁之間的間隙過大，兩內(nèi)導(dǎo)體不能緊密接觸，接觸電阻變大，連接器的電氣性能指標會很差。
改進措施：插孔和插針的配合是否合理，我們可以利用標準規(guī)插針和插孔內(nèi)導(dǎo)體配合時的插入力和保持力的大小來進行衡量。如對于N型連接器，直徑Φ1.6760+0.005標準規(guī)插針與插孔配合時的插入力應(yīng)≤9N，而直徑Φ1.6000-0.005標準規(guī)插針和插孔內(nèi)導(dǎo)體配合時的保持力≥0.56N。因此我們可以以插入力和保持力作為一個檢驗標準，通過調(diào)整插孔和插針的尺寸和公差，以及插孔內(nèi)導(dǎo)體的時效處理工藝，使插針與插孔之間的插入力和保持力處于一個合適的范圍。
