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1、MIL、IEC、ESA标准中 使用频率为18GHz的TNC型射频同轴连接器界面比较 中国电子科技集团公司第四十研究所 乔长海 摘要：本文对MIL、IEC、ESA标准中使用频率为18GHz的TNC型射频同轴连接器界面进行了结构尺寸的比较，对各部分进行了上限截止频率的验算、比较。指出了它们之间的不同之处。 关键词：界面 上限截止频率 比较 1 概述 射频同轴连接器是一种特殊的同轴传输线，在传输系统中起到连接和断开传输系统的作用，同时还应满足传输系统的其它一些相关的性能要求，如电性能、耐环境性能等。 随着科学技术的发展、整机系统水平的提高，对射频同轴连接器高性能的
2、要求也越来越迫切。 TNC系列射频连接器是一种螺纹连接（7/16-28UNEF）的射频同轴元件，螺纹连接为界面结合处的泄漏防护提供了条件，同时也为保持插合状态下的界面稳定性提供了保障。其优点明显，所以受到广大设计师们的青睐，使用范围非常广泛，在数据通讯等领域得到普遍应用。 目前，常用的特性阻抗为50Ω的TNC型连接器有使用频率分别为11GHz和18GHz两种。而后者是在前者的基础上，通过界面的改进形成的。MIL、IEC、ESA标准对使用频率为18GHz的TNC型连接器进行了规定。那么，3个标准的规定有什么差别呢？笔者对3个标准中的连接器界面进行了分析对比，并进行了相关计算，供广大设计师们参
3、考。 2 界面结构及尺寸比较 对于使用频率为18GHz、特性阻抗为50Ω的TNC型射频同轴连接器，IEC60169-26（1993）、MIL-STD-348A（1988）第313部分、ESA/SCC3402/008～009均给出了插针接触件和插孔接触件连接器界面。3个标准中空气介质的界面结构见图1和图2。由图1和图2可以看出，除MIL标准中规定了绝缘支撑的安装方式外，IEC60169-26、MIL-STD-348A规定的界面尺寸基本相同，所以主要对MIL-STD-348A与ESA/SCC3402 /008～009所给出的界面进行对比。 IEC标准界面 MIL标准界面
4、 ESA标准界面 尺寸 MIL IEC ESA min max min max min max A 11.18 -- 11.18 -- 11.40 11.60 B 7.98 8.08 7.98 8.08 8.03 8.09 C 6.05 6.15 6.05 6.15 6.18 6.22 D 1.32 1.37 1.32 1.37 1.34 1.36 E 5.28 -- 5.28 -- 5.35 5.50 F
5、5.38 -- 5.38 -- -- -- G 5.28 -- 5.28 -- 5.28 5.38 H 0.08 1.02 0.08 -- 0.35 0.90 K 1.98 -- 1.98 -- -- -- M -- 1.98 -- 1.98 -0.30 0.55 N 1.60 -- 1.60 -- 1.50 2.40 P 3.96 -- 3.96 -- -- -- R -- 0.64 -- 0.64 0.35 0.65 d -- -- -- -- 1.62 1.66 D
6、1 -- -- -- -- 5.28 5.32 图1 插针接触件连接器界面 IEC标准界面 MIL标准界面 ESA标准界面 尺寸 MIL IEC ESA min max min max min max A 9.60 9.68 9.60 9.68 9.61 9.68 B 8.79 9.04 8.79 9.04 -- -- C 8.31 8.46 8.31 8.46 9.32 9.46 D 8.10 8
7、15 8.10 8.15 8.10 8.15 E 4.62 4.72 4.62 4.72 4.68 4.72 F 1.73 2.24 1.73 2.24 1.80 2.20 G 8.31 8.51 8.31 8.51 8.34 8.46 H 4.75 -- 4.75 -- -- -- J 5.03 5.28 5.03 5.28 4.98 5.23 K -- 0.15 -- 0.15 0.17 0.23 L 4.95 -- 4.95 -- 4.22 5.26 M 2.13 2.21
8、 -- -- 2.14 2.18 N -- 5.84 -- -- 6.05 6.15 P 5.03 5.28 5.03 5.28 5.18 5.28 R 10.52 -- 10.52 -- -- -- S 0.38 0.76 0.38 0.76 -- -- T 4.57 4.98 4.57 4.98 -- -- U -- 2.34 -- 2.34 2.14 2.18 V -- -- -- -- 1.43 1.47 d -- -- 2.13 2.18 -- -- D1 --
9、 -- -- -- 6.975 7.025 图2 插孔接触件连接器界面 2.1 插针接触件结构与尺寸 插合段： MIL标准规定了插针端部的倒角为55°～66°及1°～4°的锥面，直段部分的最小长度为1.98mm。ESA标准则对端部的倒角角度没有明确的规定，也没有给出锥面过渡部分，但在试验用连接器界面中给出了插针端部的倒角为55°～65°及1°～3°的锥面。 功能段（非插合段）： MIL标准规定的外径尺寸为φ1.32～φ1.37，而ESA标准规定的值则为φ1.34～φ1.36，可见ESA标准比MIL标准规定的精度高的多。 2.2插孔接触件尺寸 MIL标准：插合部分的插孔
10、外径最大值为φ2.13～φ2.21；对开槽和收口的规定为“当与直径为φ1.32～φ1.37的插针插合时，直径要满足要求”；尾部给出了变细的结构，但没有规定具体尺寸。 IEC标准：没有规定插合部分的插孔外径尺寸；尾部给出了变细的结构，也规定了尺寸φ2.13～φ2.21（注：可能有误，该值与MIL标准中的插合部分的插孔外径尺寸相同，且通过后面的计算发现，若为尾部尺寸，则上限截止频率达不到18GHz，应与MIL标准中的标准位置相同，即为插合部分的插孔外径尺寸）；规定了开槽前的插孔的孔径φ1.38～φ1.41；并对开槽的数量、尺寸及位置精度进行了具体规定。 ESA标准：插合部分的插孔外径为φ2.1
11、4～φ2.18；规定了插孔内孔的尺寸为φ1.43～φ1.47；尾部直径与插合段尺寸相同（没有规定变细）。 主要不同在于：ESA标准规定的尺寸精度更高，插孔尾部没有规定变细。 2.3 插针连接器外接触件 MIL标准：外径尺寸为φ7.98～φ8.08，内径尺寸为φ6.05～φ6.15；开槽/不开槽任选，选用开槽时，涨口后要满足电气和机械性能要求。 ESA标准：外径尺寸为φ8.03～φ8.09，内径尺寸为φ6.18～φ6.22；采用不开槽方式。 主要区别在于：ESA标准规定的内径尺寸比MIL标准规定的值稍大，精度更高，明确规定不开槽。 3 上限截止频率的验算与比较 3.1 MIL标准中
12、的TNCA型连接器 3.1.1 插孔接触件连接器与插针接触件连接器插合部分 插孔接触件连接器与插针接触件连接器插合部分为混合介质段（外层为空气介质、内层为聚四氟乙烯介质），见图3。因此此段的介电常数是一个混合介质的等效介电常数。由于要保证此段的电性能，此段的特性阻抗也应满足50Ω要求，所以可以根据公式（1）计算出此段的等效介电常数。 图3 插孔接触件连接器与插针接触件连接器插合示意图 （1） 其中：Z0-----特性阻抗，50Ω εr----介质的相对介电常数
13、 D-----外导体的内径 d------内导体的外径 注：为了统一计算标准，所有尺寸取标准中给出的尺寸范围的中间值。 则 εr复合===1.538 为了方便后面的验算，此处根据公式（2）计算出聚四氟乙烯介质的相对介电常数。 εr复合= （2） 而在此插合段，仅为两种介质复合，所以公式（2）可以简化为公式（3）。 εr复合= （3） 可以计算出MIL标准中，TNCA型连接器使用的聚四氟乙烯介质的相对介电常数εr聚四氟=1.89。 连接器上限截止频率主要取决于连接
14、器外导体内径尺寸、内导体外径尺寸、介质的相对介电常数，见公式（4）。 （4） 其中：fc-----上限截止频率 ε----介质的相对介电常数 D-----外导体的内径 d------内导体的外径 则 插合段的上限截止频率fc=18.99GHz。 3.1.2插针接触件连接器非插合段 MIL标准的TNCA插针接触件连接器界面图中，并没有规定外导体内径和内导体外径的具体值，因此，假设此段满足上限截止频率为18GHz的要求，并通过公式（4）计算内导体外径与外导体内径之和，并结合公式（1
15、计算出具体值，看是否满足结构要求。 则 D+d==7.87 结合公式（1），计算出D=5.97 d=1.9。 参考界面图的相关尺寸可见，该段结构可以满足18GHz使用频率要求，并可通过适当减小D+d的值，进一步提高该段的上限截止频率。 3.1.3 插孔接触件连接器非插合段 此段与插针接触件连接器非插合段结构类似，计算方法相同，不再重复。 3.2 IEC标准中的TNC18GHz型连接器 TNC18GHz型连接器插合段、插针接触件连接器非插合段与TNCA型连接器相应部分的结构尺寸基本相同，上限截止频率也基本一样，不进行重复计算。而插孔接触件连接器非插合段，由于规定了
16、内导体的外径d=φ2.13～φ2.21（可能有误，前面已有说明），所以就确定了该段的外导体内径和上限截止频率。 取d=φ2.17；εr=1.89，保证特性阻抗为50Ω。 根据公式（1），D=φ6.82。 根据公式（4），fc=15.76GHz。 3.3 ESA标准中的使用频率为18GHz的TNC型连接器 3.3.1 插孔接触件连接器与插针接触件连接器插合部分 插孔接触件连接器与插针接触件连接器插合部分，与MIL标准中的一样，也为混合介质段。 根据公式（1）和公式（3）可以计算出： εr复合=1.587 εr聚四氟=2.016 取D=6.2，d=2.16 则此段的上限截止频
17、率fc=18.47GHz。 3.3.2插针接触件连接器非插合段 ESA标准的插针接触件连接器界面图中，给出了内导体的外径尺寸d=1.62～1.66，同时给出了外导体的内径D=5.28～5.32。 取d=1.64，D=5.30。 根据公式（1），Z0=49.57。 根据公式（4），fc=19.77GHz。 3.3.3 插孔接触件连接器非插合段 ESA标准对此段的尺寸进行了规定，内导体的外径尺寸d=2.14～2.18，同时给出了外导体的内径D=6.975～7.025。 取d=2.16，D=7.00。 根据公式（1），Z0=49.67。 根据公式（4），fc=14.975GHz。
18、 4 结语 除个别地方有差别外，MIL标准中的TNCA型连接器与IEC标准中的TNC18GHz型连接器的界面结构尺寸基本相同。而ESA标准中规定的界面尺寸与MIL、IEC的规定有所差别，主要为部分尺寸的差别及尺寸精度的差别，ESA规定的尺寸精度高于MIL、IEC规定的尺寸精度。 ESA标准规定的插孔接触件连接器界面中的非插合部分，由于给出了内导体的外径和外导体的内径尺寸，该段的上限截止频率仅能达到15GHz左右，因此选用此界面结构时，应对此段采取合理的措施，进行适当的处理，否则不能满足上限截止频率为18GHz的要求。 参考文献 1．GJB5246-2004
19、 《射频连接器界面》 总装备部军标出版发行部 2005年7月 2．李明德 《扩频连接器及扩频方法》 连接器与开关第七届学术会议论文集 2002年9月 3．ESA/SCC3402/008详细规范 4．ESA/SCC3402/009详细规范 作者简介： 乔长海，男，1969年生，92年毕业于西安交通大学。一直从事元器件的设计、生产及标准化工作，高级工程师，现任中国电子科技集团公司第四十研究所情报标准化中心主任，中国电子元件行业协会电接插元件分会副秘书长、培训中心主任。 联系方式：安徽省、蚌埠市320信箱 233010 电话：0552-4072448。
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