射频连接器知识

1、射频连接器知识-名称解释 电连接器命名方法通用射频连接器的型号由主称代号和结构形式代号两部分组成，中间用短横线“-”隔开。其它需说明的情况可在详细轨范中作出规定，并用短横线与结构形式 代号隔开。通用射频连接器的主称代号采用国内、 外通用的主称代号。特殊产品的主称代号由详细规范做出具体规定。通用主称代号说明N型外导体内径为7mm(0.276英寸)、特性阻抗50Q (75 的螺纹式射频同轴连接 器。(IEC169-16)BNC型外导体内径为6.5mm(0.256英寸)、特性阻抗50Q的卡口锁定式射频同轴 连接器。(IEC169-8)TNC型外导体内径为6.5mm(0.256英寸)、特性阻抗50Q的

2、螺纹式射频同轴连接 器。(IEC169-17)SMA型外导体内径为4.13mm(0.163英寸)、特性阻抗50Q的螺纹式射频同轴连 接器。(IEC169-15)SMB型外导体内径为3mm(0.12英寸)、特性阻抗50 Q的推入锁定式射频同轴连 接器。(IEC169-10)SMC型外导体内径为3mm(0.12英寸)、特性阻抗50Q的螺纹式射频同轴连接器。 (IEC169-9)SSMA型外导体内径为2.79mm(0.11英寸)、特性阻抗50Q的螺纹式射频同轴连 接器。(IEC169-18)SSMB型外导体内径为2.08mm(0.082英寸)、特性阻抗50Q的推入锁定式射频同 轴连接器。(IEC16

3、9-19)SSMC型外导体内径为2.08mm(0.082英寸)、特性阻抗50Q的螺纹式射频同轴连 接器。(IEC169-20)SC型(SC-A和SC-B型)外导体内径为9.5mm(0.374英寸)、特性阻抗50Q的 螺纹式(两种型号有不同类型连接螺纹)射频同轴连接器。(IEC169-21)APC7型外导体内径为7mm(0.276英寸)、特性阻抗50Q的精密中型射频同轴连 接器。(IEC457-2)APC3.5型外导体内径为3.5mm(0.138英寸)、特性阻抗50Q的螺纹式射频同轴连 接器。(IEC169-23)K型外导体内径为2.92mm(0.115英寸)、特性阻抗50 Q的螺纹式射频同轴连

4、接器。 OS-50型外导体内径为2.4mm(0.095英寸)、特性阻抗50Q的螺纹式射频同轴连 接器。F型特性阻抗75 Q的电缆分配系统中使用的螺纹式射频同轴连接器。(IEC169-24) E型特性阻抗75 Q的电缆分配系统中使用的螺纹式射频同轴连接器。(IEC169-27) L型公制螺纹式射频同轴连接器，螺纹连接尺寸在“ L后用阿拉伯数字表示。通用射频连接器的结构形式代号由下表所示部分组成： 标准顺序分类特征代 号标 志内容插头插 座面板电缆1插头或插座插头：T插座：Z (T) / (Z)2特性阻抗用相应的数字表示/50或75/3接触件形式插针：J插孔：KJ (K) K (J) K (J)4

5、外壳形式直式：不标弯式：WW/W5安装形式法兰盘：F螺母：丫焊接：HF或丫或HF或丫或HF或丫或H6接线种类电缆：电缆代号微带：D高频带：不标电缆代号D电缆代号 注：插头装插针、插座装插孔的系列，结构形式中插头和插座的代号（表中序号1）不标。插头装插孔、插座装插针的系列，用括号中的代号 。1.毫米波连接器通常是指工作波长在 10mn以下的连接器，是一种超小型微波同轴连接器。它的特点是工作频率高、结构尺寸小、精度要求高。由于连接器的结 构尺寸与工作波长相接近，任何微小的变化都会给连接器的电气性能带来严重的 影响，这就给连接器结构尺寸带来了高精度的要求。尺寸小，精度高又给制造技术提出了更高的要求。

6、毫米波同轴连接器从广义上讲，它是一段同轴线，因此同轴线传输的基本理论在 这里也是适用的。但是它毕竟又不详同轴线那样简单，由于结构上的需要，引进 了绝缘子，内外导体直径出现台阶。它不可能是一个均匀的同轴线，使电场传输 特性发生了改变，另外由于制造上的原因，存在不可避免的误差，使连接器的精 度受到影响。这一系列问题是连接器理论需要解决的内容。有些可以通过理论分析与计算求的比较合理的设计参数， 但是有些问题因数十分复杂，难以进行理论 计算，就是计算也不一定准确，只有通过对典型结构的试验，找出他们的规律性， 用以指导连接器的理论设计。2. 连接器接口模型毫米波连接器的插头与插座相连接的接口设计是连接器

7、的关键，它不仅影响到产品的互换性，而且直接影响到连接器的电气性能。 连接器的外导体在接口处紧密 接触，而阴阳导体在接口处可能出现间隙。 毫米波同轴连接器内外导体间除很薄 的支撑绝缘子外，全部由空气介质填充，因此，连接器的接口可把它看成一段带 绝缘支撑的空气同轴线。连接器的接口实质是由介质填充和空气填充相结合的一段同轴线 ，由于结构支撑 的需要，内外导体在绝缘子厚度范围常挖有不同深度的槽； 又由于制造和安装误 差的存在，内外导体直径方向出现不均匀，在径向存在一定的偏心，外导体接触 处不可避免地会出现一定的间隙， 这样一来同轴线就变得相当复杂， 难以进行理 论计算。现对模型理想化设计，分析不同因素

8、对连接器的影响。假设绝缘子厚度B为有限，两绝缘子间距离A足够大，在内、外导体上挖槽深度 和间隙都比较小，因此近似认为是一段均匀同轴线。选择射频连接器，应考虑哪些因素有许多因素决定了连接器系列和样式， 其中配接电缆和使用频率范围是主要的因素。在工程实践中，使连接器直径大小和电缆直径尽可能相近，以最大限度地减少反射。电缆直径和连接器直径之间的区别越大，性能越差。反射通常作为频率的函数增加，而一般较小的连接器在较高的频率段，性能通常很好。对于非常高的频率（26GHz以上），则需要精密的空气介质连接器。频率范围决定了使用连接器的系列。在我们的网站上，可以查阅各种各样的连接器系列和他们标准的使用频率范围

9、。通常在较低的频率（6 GHz之下），使用推入锁紧式或者刺刀卡锁式连接器。螺纹锁紧式连接通常在高性能，低噪音的环境应用。通常电缆的规格确定了连接器的阻抗 。50和75欧姆是使用最多的两种标准阻抗，而许多连接器系列具有 50欧姆和75欧姆两款阻抗。普通电缆和他们的特性见我司网站。有时在频率500 MHz以下，50欧姆连接器能使用在 75欧姆电缆上（反之亦可）并且性能可接 受。这样做的原因是一般地 50欧姆连接器便宜，且他们使用广泛。除了使电缆和连接器在尺寸上尽可能匹配以最大限度地减少误差，连接器的界面和绝缘体材料也是重要的考虑因素。线性对接和空气连接的界面（如SMA和N型界面）能提供高频低反射性

10、能，而重叠的电介质界面（如BNC和SMB的频率及反射性能通常有所局限。通常反映连接器性能的图表是反射系数表。这是一种描述信号从连接器被反映回来多少的测基于美国通信委员会( FCC，Federal Communications Commission )第 15 章关于 无线电设备非标准界面的扩展要求， 许多设计者选用常有标准的连接器接口 (如 BNC，TNC)， 但将其极性反转，有时采用反向螺纹介面。在某些特殊应用上， 功率和电压要求也是确定连接器使用的一个因素。大功率应用将要求使用大直径连接器(例如 7-16 DIN和HN型)。 一般传输功率决定于电缆的传输 功率，通常根据经验来确定。电压击穿

11、等级决定于峰值电压。功率传输能力随频率和海拔高度递减。电压驻波比(VSWR及其确定VSWR( Voltage Standing Wave Ratio)是计量信号从连接器返回量的量度标准。 它是一个矢量单位包括振幅和相位分量。 认识这一点是非常 重要的，特别是当我们在考量传输线上多个连接器的复合影响时。阻抗不匹配会导致反射， 如果所使用的电缆是 50 欧姆的阻抗， 那么连接器也必须保持 50欧姆阻抗。 从电缆到连接器 传输线上的尺寸变换， 连接器内的绝缘体介质串动和导体的接触损耗是导致非匹配的主要因 素。通常确定连接器的 VSW有二种方法，第一种方法是在整个频带内采用“平坦直线限定” 法，例如，

12、对于配接柔性电缆的直型BNC插头，VSWR规定到4 GHz的最大值为1.3:1(通常则写为最大1.3 )。第二种方法是考虑到 VSW在实际情况下是典型的频率直接的函数，配接RG-142 B/U电缆的直型 SMA插头，VSWF可以描述为： VSWR=1.15 +0 .01* F ( GHz ) 至U 12.4 GHz最大频率。 例如，在2 Ghz时，容许最大限度的 VSWR各是1.15+2*.01或者最大 1.17 。 在 12.4 Ghz 时它将是 1.15+12.4*.01 或者最大 1.274 。 自然地，这些值能被转 换为回波损耗或者反射系数。插入损耗及其确定插入损耗p，定义为：p =1

13、0*log ( Po/Pi ) ，单位dBPo 输出功率( Power output ) Pi 输入功率( Power input ) 产生插入损耗的三种主要原因： 反射损耗，介质损耗和导体损耗。 反射损耗指 那些因为驻波而产生连接器的损耗。 介质损耗指能量在介质材料 (Teflon, rexolite, delrin 等) 中传播的损耗。导体损耗指能量在连接器导体表面传导而造成的损耗，它与材料选择和 电镀的使用相关。通常，连接器插入损耗从几个百分之一dB到几个十分之一 dB。同VSWR的指定方法一样，可以指定为“平坦直线限定”或者指定为频率的函数。同VSWF的例子一样，对于配接柔性电缆的直型

14、BNCt头，在最大3 Ghz测试条件下，BNC可以指定为最大0.2dB。对于SMA在6 Ghz测试条件下，可以指定插入损耗p =0.06* (f-GHz ) dB。例如，在4 Ghz时，插入损耗最大为 0.06*2或者0.12 dB。虽然连接器可以在很宽的频率范 围内使用，但通常仅仅在指定的特定频率下测试，因为对非常小的损耗进行精确测量是一个精确的 , 耗时的过程。在 MIL PRF-39012 中定义了这个测试过程。如何确定电缆组件的性能电缆组件有两种受关注的特征性能：电压驻波比VSWR(或者回波损耗 )和插入损耗。 除了使用极低损失电缆的最短电缆组件 (少于 6英寸)，所有插 入损耗主要都

15、是因为电缆本身的衰减原因，一般可从厂商资料中确定。如何确认RF连接器符合驻波要求另一方面，VSWRfc要是由于连接器的原因。记住VSWR1矢量数量，当频率扫描时，每个连接器的VSW将会随相移的波动而上下跳动。在何处出现这些最大值和最小 值将依赖于电缆的长度和其介质常数。 一般说来， 计算出的最大驻波由每一末端连接器的反 射系数来确定。最坏的情况是 2 个反映系数相加。 虽然很小，线缆的返回损耗也是 VSWR 的一部份。如果忽略电缆的损耗，VSWR将减少。对于这个例子，我们将忽略电缆的衰减而不作为一个影响因素。例如，我们说一个连接器的在某频率下VSW肪1.2，而另一个连接器是1.25 ,电缆VS

16、WR1 1.05，把VSW转换成为反射系数分别为0.091 ,0.111和0.024 ,最大反射系数=0.226。转换回VSW测为1.584。一种迅速得到结果的方法是乘以这3种的VSWF值，在这种情况下，它将为1.2*1.25*1.05=1.575。这非常接近于以前的计算结果.对于回波损耗，VSWF能被转变成为dB。如果每个连接器的回波损耗是不同的或者如果电缆回 波损耗是不可忽略的, 那么每种回波损失将不得不被转换成为反射系数被增加然后再被转换回回波损耗。认识到连接器和电缆的VSWR!成矢量地叠加非常重要，并且电缆组件的 VSWR比每一单独元件的 VSW要高。如何确认RF连接器符合驻波要求在R

17、F设计和研发阶段期间有两个步骤，一旦完成3 D机械制图，第一个步骤 RF设计过程是使用高频率结构模拟软件（HFSS）模拟连接器。这是一个允许我们通过连接器的3 D结构模拟其RF性能的计算机程序。对于HFSS分析,这种软件没有频率限制并且可以让我们观测连接器或者任何其它微波设备的VSWR（ 回波损耗 ）和插入损耗。 此外，它有能力执行时域分析 （ TDR ） 。 TDR 是允许我们看到反射作为距离 的函数的一种技术。 这使我们能看见连接器内部并且准确地确定不连续性产生的地方。对于TDR分析,可以进行纠正，且能执行一种新的分析。此外，HFSS软件有一种“优化”模块允许我们在连接器内部自动地变化尺寸

18、从而得到最佳的VSWR这种过程大大地减少工程设计周期时间。 在完成模拟及确定连接器原型之后， 将会在网络分析仪上测试， 它是测量连接 器或者电缆组件的 S参数（VSWR和插入损失）的一种测试设备。仿真和实际的试验数据之间的区别可以被评估出来。简言之，模拟数据使得VSWI有足够的空间进行优化,即使制造及组装有变化的差异 , 但能满足客户的要求。导致模拟和实际试验数据之间差别的原因：1. 测试中的实际界面与模拟界面不同2.电缆的电介质常量和尺寸是不固定的 , 且电缆是在理想状态下被模拟的。3.用作绝缘体的不同材料的介质常量 （ 如：迭尔林 （聚甲醛树酯 ）， lcp ）不是很明 了。4.不能得知所

19、有类型的连接器的校准工具 , 因此通常用截取来获得数据。5.小的空气空间通常不被模拟 , 因为这会大大地增加模拟的复杂性 . 它们常用介 质来充塞 .6.实际的组装设备能导致组成部分压缩（如:press fits），这可能导致零件的径向及相关联的位置不同于模型。7.一般地，不模拟半径小的零件 , 而用倒角或完全清除来代替 .8.连接器通过用虚无标注的尺度来模拟。 实际的零件尺寸有公差。9.适应频率是一种单频率 , 通常大约是上限频率的80%，但是分析结果是 : 通常被扩展到比较宽的频率范围。10.压接能以一种极其可变的方式使电缆变形 , 通常不模拟 .连接器的无源互调影响因素以及怎么设计低交调

20、的RF连接器在我们2002年5月发行的速联RF连接资讯里，介绍了被动互调失真。在这节里，我将谈论被动互调失真在连 接器和线缆组件中的成因及在你的系统中怎么克服它。依照早期的观点来看，在被动电路 里,PIM是由非线性造成的，在连接器和线缆组件中引起非线性运行的主要原因是由下面中 的任何一个而引起接触不良的连接点：一.接点压力不足二. 不规则的接触面三. 氧化反应导致连接点被氧化四. 连接干扰五. 腐蚀 另外，铁磁物质如镍和钢及污染物等都会造成这个问题。 在速联，我们性能最好的连接器采用了焊接式中心针以及尽可能使用一体式的外导体连接。另外，我们有一条N和7/16系列无须浇铸就能抗风，振动，和热压干

21、扰的连接器生产线。接触力和设计的其他方面足够的耐压以防止 PIM. 中心导体镀银或金，连接器的 主体镀银或白青铜。连接器和线缆组件须在无尘的环境中生产并由非常专业的，知道PIM成因及其影响的人士组装。所有的组件都须检测以确保其符合通行的规格。 回波损耗与电压驻波比的区别这个问题论及电压驻波比和回波损耗 , 都是相同参数的一种测量方法 , 也就是连接器反射的信号数量 , 是影响连接器总信号效率的一个重要因 素。回波损耗是由于线缆上间断性功率反射而造成的损失的信号的一部分。回波损耗 类似与电压驻波比，在无线电行业中一般比较倾向于电压驻波比。因为它是一种对数测量， 当表示很小的反射时是非常有用的。V

22、SWR是 Voltage Stan di ng Wave Ratio首个字母的缩写，电压驻波比是一个适用于反射电压的电压比率。 电压驻波比类似于回波损失， 在连接器行业中， 一般比较倾向于回 波损耗， 因为它是一次线性测量， 在对数测量中很小的误差是在所难免的， 所以在表示较大 的反射时电压驻波比是很有用的。 平均功率与最大功率的区别连接器功率的大小能够决定系统长期 （短期） 的可靠性。 使用不 能充分发挥其功率的连接器将会引起严重的问题从而导致系统的失败。 平均功率和最大功率 必须被考虑到。 平均功率是连接器 / 线缆在稳定状态条件下 , 与相连接的负载终断时， 将产生 的一个最大安全中心导

23、体温度 . 安全的中心温度是不会熔化介质的。 在考虑平均功率时， 下 面的几点应当注意： 平均功率与频率成反比例， 因此平均功率必须降低。 平均功率与额定功 率是相等的 1 兆赫 /? （ 频率用兆赫 ） 连接器的额定功率比与它相接的线缆的额定功率要 高。连接器有金属外壳但线缆有塑料皮包着。 连接器可以附有有助于散热的防水壁。 连接器 内由于存在空气， 通常每单位长度有较低的衰减 . 连接器的电压等级制约了其最大功率， 并 由PK= V2/Z这个式子决定，其中 V表示最大电压等级 Z表示特定的阻抗。考虑最大功率时 应当注意下面几点： A, 最大功率的工作周期一般都很短，但你应该通过计算最高脉冲

24、的平 均功率来确定它是符合规格的。 B, 最大功率不是一个频率函数 C 最大功率是电压驻波比和 调制电路的反函数，必须要降低。D最大功率和平均功率是高度函数 ，必须要降低.E最大 额定功率一般小于连接器或线缆组件的合成 .如何确保PCB连接器适用于自我的设计当设计表面安装或 PC类型的连接器时，连接器生产商通常不知道在什么样的环境下着手设计连接器。设计成同轴设备的连接器， 使用HFSS来优化其性能然而，根据印刷电路板的类型及其参量，在运做时，不同的补偿配置 是必要的。因为在运做时产生了一个间断性，可能严重使体系性能降低.在速联，我们用 ANSOFT HFS在客户的PCB板上仿制了一个连接器。我

25、们不断变 更以获得最佳的阻抗匹配。我们将会告诉用户什么样的变动使其性能最佳.上面所显示的是安放在微波传输带上的连接器， 回波损耗是 -20dB; 插入损耗是-0.4dB 。时域显示电容在运作，因此，另外必须增加多余的感应性。几种不同的配置能在数分钟之内被模仿，及被推荐的变更导致回波损耗为-35dB插入损耗从 -0.4dB 减少到少于 -0.1dB 。这是速联为客户提供的一种服务，旨在设 计出更好的产品。如何确保反射和损耗降到最小认识到连接器不仅仅是两条传输线之间的机械连接是很重要的，它也是一种射频连接，将尽可能多的RF能量从传输线的 A点传送到B点。用于 连接器设计的所有机械尺寸和材料将影响

26、RF的性能尤其是内径，这些直径设定了传送线的 阻抗必须是接近系统的特征阻抗，否则连接器的反射是过多。来自ZO的偏差是必要的，可能在中心针上设计鱼伞钓或辊花采取适当的补偿措施使反射最小化。当我们设计连接器时，我们要怎样确保其性能良好及最小的反射和损耗。为了符 合所有RF性能规格，速联用了一个强有力的模拟工具HFSS这个软件包由 ANSOFT制造，从 1997 年开始，我们就用它设计连接器。这个工具的强大的优点是我们能设计连接器并无 须制造真样品及测试它们就能模拟其运作。 我们可以尝试不同的修改， 并在数分种内或比较 复杂的设计 ， 在数小时内就有结果，直到我们对结果感到满意后才将样品设计投放生产

27、然后 进行测试。在这个例子中，一个接 RG-58/U线缆的BNC弯型插头有一个电压驻波比要求，最 大为 1.25，从 DC- 4 GHz . 连接器机械图maximum from DC- 4 GHz.连接器机械制造图 上述的连接器在HFSS中被模拟并且被显示如下。在HFSS中，我们需要对连接器的机械图作某些改变。 对于这一特定的连接器，包括移去重叠材料诸如过盈配合的绝缘体，及 RG-58/U电缆和设置适当的 BNC界面。每一连接器之内的组成部分必须是一个单独的可辨认 的实体并且分配一种合适的材料。这包括任何大气空间。在HFSS默认的一种理想背景中，所 有外部金属部分都是不必要的。 由于电场不能

28、穿透金属表面，连接器的金属主体和外部硬 件不需要模拟。HFSS模 型在HFSS中安装模拟器之后从 DC-4 GHz下运行，下面显示了初始的VSWR吉果。初始设计的VSWR吉果可以看出，至U 3 GHz时,VSWR满足客户要求，但是从 3GHz到4 GHz它在规格之上并且必须 对设计作出改进以便改善 VSWR在速联下一个问题中，我将描述我们如何使用 ANSOFTHFSS 来帮助我们修改设计并且改进VSW性能。DW 9-12-03什么是PIM（被动互调失真）被动互调失真（PIM）是一种当两个信号在同在一根传输线上以一种非线性方式混合时出现的一种现象。 这种混合产生多余的频率组分（fim=,mf1+

29、 nf2 和m和n是整数）会在蜂窝上行线段降落，产生干涉。设计或组装有缺陷的连接器和线缆组件能产生 PIM现象，速联有一整条低PIM连接器和线缆组件生产线。本文谈 论了 PIM的基本知识及怎样去设计低PIM连接器又详述了应用于产业上的最近新测试程序。什么是无源互调被动相互调制畸变（PIM）是一种当两个信号在同一根传送线上以一种非线性方式混合时发生的现象。这混合产生的频率组分（fim=,mf1+ nf2 和m和n是一条多孔的对空通讯带的整数） 的地方， 导致干涉。 设计或组装有缺陷的连接器和线缆组件可 能引起PIM现象，安费诺有一整条低 PIM连接器和线缆组件生产线。本文谈论了 PIM的基本知识

30、及怎样去设计低 PIM连接器又详述了应用于产业上的最近新测试程序引言不论是高频电连接器， 还是低频电连接器， 接触电阻、 绝缘电阻和介质耐压 （又称抗电强度） 都是保证电连接器能正常可靠地工作的最基本的电气参数。 通常在电连接器产品技术条件的 质量一致性检验 A、B组常规交收检验项目中都列有明确的技术指标要求和试验方法。这三 个检验项目也是用户判别电连接器质量和可靠性优劣的重要依据。但根据作者多年来从事电连接器检验的实践发现； 目前各生产厂之间以及生产厂和使用厂之间， 在具体执行有关技术 条件时尚存在许多不一致和差异，往往由于采用的仪器、测试工装、操作方法、样品处理和环境条件等因素的不同， 直

31、接影响到检验吉果的准确性和一致性。 为此，作者认为：针对目 前这三个常规电性能检验项目在实际操作中存在的问题进行一些专题研讨，对提高电连接器检验可靠性是十分有益的。另外，随着电子信息技术的迅猛发展， 新一代的多功能自动检测仪正在逐步替代原有的单参 数测试仪。这些新型测试仪器的应用必将大大提高电性能的检测速度、效率和准确可靠性。2接触电阻检验2.1作用原理在显微镜下观察连接器接触件的表面，尽管镀金层十分光滑，则仍能观察到5-10 微米的凸起部分。 会看到插合的一对接触件的接触， 并不是整个接触面的接触， 而是散布在接触面上 一些点的接触。 实际接触面必然小于理论接触面。根据表面光滑程度及接触压力

32、大小，两者差距有的可达几千倍。 实际接触面可分为两部分； 一是真正金属与金属直接接触部分。即金属间无过渡电阻的接触微点， 亦称接触斑点， 它是由接触压力或热作用破坏界面膜后形成的。 这部分约占实际接触面积的 5-10%。二是通过接触界面污染薄膜后相互接触的部分。因为任 何金属都有返回原氧化物状态的倾向。 实际上， 在大气中不存在真正洁净的金属表面， 即使 很洁净的金属表面， 一旦暴露在大气中， 便会很快生成几微米的初期氧化膜层。 例如铜只要 2-3 分钟，镍约 30 分钟，铝仅需 2-3 秒钟，其表面便可形成厚度约 2 微米的氧化膜层。即 使特别稳定的贵金属金， 由于它的表面能较高， 其表面也

33、会形成一层有机气体吸附膜。 此外， 大气中的尘埃等也会在接触件表面形成沉积膜。 因而， 从微观分析任何接触面都是一个污染 面。综上所述，真正接触电阻应由以下几部分组成；1） 集中电阻电流通过实际接触面时， 由于电流线收缩 （或称集中）显示出来的电阻。将其称为集中电阻 或收缩电阻。2) 膜层电阻 由于接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻。 从接触表面状态分析； 表面污染膜可分 为较坚实的薄膜层和较松散的杂质污染层。故确切地说，也可把膜层电阻称为界面电阻。3) 导体电阻 实际测量电连接器接触件的接触电阻时， 都是在接点引出端进行的， 故实际测得的接触电阻 还包含接触表面以外接触件和引出导线本身

34、的导体电阻。 导体电阻主要取决于金属材料本身 的导电性能，它与周围环境温度的关系可用温度系数来表征。为便于区分， 将集中电阻加上膜层电阻称为真实接触电阻。 而将实际测得包含有导体电阻的 称为总接触电阻。在实际测量接触电阻时，常使用按开尔文电桥四端子法原理设计的接触电阻测试仪(毫欧 计)，其专用夹具夹在被测接触件端接部位两端， 故实际测量的总接触电阻 R 由以下三部分 组成，可由下式表示：R= RC + Rf + Rp, 式中：RC-集中电阻；Rf膜层电阻；Rp-导体电阻。 接触电阻检验目的是确定电流流经接触件的接触表面的电触点时产生的电阻。如果有大电流通过高阻触点时， 就可能产生过分的能量消耗

35、， 并使触点产生危险的过热现象。 在很多应用 中要求接触电阻低且稳定，以使触点上的电压降不致影响电路状况的精度。 测量接触电阻除用毫欧计外 ,也可用伏-安计法,安培-电位计法。在连接微弱信号电路中， 设定的测试参数条件对接触电阻检测结果有一定影响。 因为接触表 面会附有氧化层， 油污或其他污染物， 两接触件表面会产生膜层电阻。 由于膜层为不良导体， 随膜层厚度增加，接触电阻会迅速增大。膜层在高的接触压力下会机械击穿，或在高电压、 大电流下会发生电击穿。但对某些小型连接器设计的接触压力很小，工作电流电压仅为mA和mV级，膜层电阻不易被击穿，接触电阻增大可能影响电信号的传输。在GB5095电子设备

36、用机电元件基本试验规程及测量方法”中的接触电阻测试方法之一，“接触电阻 - 毫伏法” 规定， 为防止接触件上膜层被击穿， 测试回路交流或直流的开路峰值 电压应不大于20mV交流或直流的测试中电流应不大于100mA在GJB1217电连接器试验方法”中规定有“低电平接触电阻”和“接触电阻” 两种试验方法。其中低电平接触电阻试验方法基本内容与上述GB5095中的接触电阻-毫伏法相同。目的是评定接触件在加上不改变物理的接触表面或不改变可能存在的不导电氧化薄膜的电 压和电流条件下的接触电阻特性。所加开路试验电压不超过 20mV试验电流应限制在100mA在这一电平下的性能足以表现在低电平电激励下的接触界面

37、的性能。而接触电阻试验方法目的是测量通过规定电流的一对插合接触件两端或接触件与测量规之间的电阻。通常采用这一试验方法施加的规定电流要比前一种试验方法大得多。如国军标GJB101 “小圆形快速分离耐环境电连接器总规范”中规定；测量时电流为1A，接触对串联后，测量每对接触对的电压降，取其平均值换算成接触电阻值。2.2影响因素 主要受接触件材料、正压力、表面状态、使用电压和电流等因素影响。1)接触件材料电连接器技术条件对不同材质制作的同规格插配接触件，规定了不同的接触电阻考核指标。 如小圆形快速分离耐环境电连接器总规范GJB101-86规定，直径为1mm的插配接触件接触电阻，铜合金w 5m Q ,铁

38、合金w 15mQ o2)正压力接触件的正压力是指彼此接触的表面产生并垂直于接触表面的力。随正压力增加， 接触微点数量及面积也逐渐增加， 同时接触微点从弹性变形过渡到塑性变形。 由于集中电阻逐渐减小， 而使接触电阻降低。接触正压力主要取决于接触件的几何形状和材料性能。3)表面状态接触件表面一是由于尘埃、 松香、油污等在接点表面机械附着沉积形成的较松散的表膜，这层表膜由于带有微粒物质极易嵌藏在接触表面的微观凹坑处，使接触面积缩小， 接触电阻增大，且极不稳定。 二是由于物理吸附及化学吸附所形成的污染膜， 对金属表面主要是化学吸 附，它是在物理吸附后伴随电子迁移而产生的。 故对一些高可靠性要求的产品，

39、 如航天用电 连接器必须要有洁净的装配生产环境条件， 完善的清洗工艺及必要的结构密封措施， 使用单 位必须要有良好的贮存和使用操作环境条件。4） 使用电压使用电压达到一定阈值， 会使接触件膜层被击穿， 而使接触电阻迅速下降。 但由于热效应加 速了膜层附近区域的化学反应， 对膜层有一定的修复作用。 于是阻值呈现非线性。 在阈值电 压附近， 电压降的微小波动会引起电流可能二十倍或几十倍范围内变化。使接触电阻发生很大变化，不了解这种非线 * ，就会在测试和使用接触件时产生错误。5）电流当电流超过一定值时， 接触件界面微小点处通电后产生的焦耳热 （）作用而使金属软化或熔 化，会对集中电阻产生影响，随之

40、降低接触电阻。2.3问题研讨1）低电平接触电阻检验考虑到接触件膜层在高接触压力下会发生机械击穿或在高电压、 大电流下会发生电击穿。 对 某些小体积的连接器设计的接触压力相当小，使用场合仅为 mV或mA级，膜层电阻不易被击穿，可能影响电信号的传输。故国军标 GJB1217-91 电连接器试验方法中规定了两种试验方 法。即低电平接触电阻试验方法和接触电阻试验方法。 其中低电平接触电阻试验目的是评定 接触件在加上不能改变物理的接触表面或不改变可能存在的不导电氧化簿膜的电压和电流条件下的接触电阻特性。所加开路试验电压不超过 20mV而试验电流应限制在 100mA在这一电平下的性能足以满足以表现在低电平

41、电激励下的接触界面的性能。而接触电阻试验目的是测量通过规定电流的一对插合接触件两端或接触件与测量规之间的电阻, 而此规定电流要比前者大得多，通常规定为 1A。2）单孔分离力检验为确保接触件插合接触可靠， 保持稳定的正压力是关键。 正压力是接触压力的一种直接指标， 明显影响接触电阻。 但鉴于接触件插合状态的正压力很难测量， 故一般用测量插合状态的接 触件由静止变为运动的单孔分离力来表征插针与插孔正在接触。通常电连接器技术条件规定的分离力要求是用实验方法确定的，其理论值可用下式表达。F=FN卩式中FN为正压力，卩为摩擦系数。由于分离力受正压力和摩擦系数两者制约。故决不能认为分离力大，就正压力大接触

42、可靠。 现在随着接触件制作精度和表面镀层质量的提高， 将分离力控制在一个恰当的水平上即可保 证接触可靠。 作者在实践中发现， 单孔分离力过小， 在受振动冲击载荷时有可能造成信号瞬 断。用测单孔分离力评定接触可靠性比测接触电阻有效。 因为在实际检验中接触电阻件很少 出现不合格，单孔分离力偏低超差的插孔，测量接触电阻往往仍合格。3）接触电阻检验合格不等于接触可靠。在许多实际使用场合，汽车、摩托车、火车、动力机械、自动化仪器以及航空、航天、船舶 等军用连接器， 往往都是在动态振动环境下使用。 实验证明仅用检验静态接触电阻是否合格， 并不能保证动态环境下使用接触可靠。 往往接触电阻合格的连接器在进行振

43、动、 冲击、 离心 等模拟环境试验时仍出现瞬间断电现象。 故对一些高可靠性要求的连接器， 许多设计人员都 提出最好能 100%对其进行动态振动试验来考核接触可靠性。最近，日本耐可公司推出了一 种与导通仪配套使用的小型台式电动振动台， 已成功地应用于许多民用线束的接触可靠性检 验。3绝缘电阻检验3.1作用原理绝缘电阻是指在连接器的绝缘部分施加电压， 从而使绝缘部分的表面或内部产生漏电流而呈 现出的电阻值。即绝缘电阻（MQ）=加在绝缘体上的电压（V） /泄漏电流（yA）。通过绝缘电阻检验确定连接器的绝缘性能能否符合电路设计的要求或经受高温、潮湿等环境应力 时，其绝缘电阻是否符合有关技术条件的规定。

44、绝缘电阻是设计高阻抗电路的限制因素。 绝缘电阻低， 意味着漏电流大， 这将破坏电路的正 常工作。 例如形成反馈回路， 过大的漏电流所产生的热和直流电解， 将使绝缘破坏或使连接 器的电性能变劣。3.2影响因素 主要受绝缘材料、 温度、 湿度、 污损、试验电压及连续施加测试电压的持续时间等因素影响。1） 绝缘材料 设计电连接器时选用何种绝缘材料非常重要, 它往往影响随后产品的绝缘电阻能否稳定合格。如某厂原使用醋醛玻纤塑料和增强尼龙等材料制作绝缘体， 这些材料内含极性基因， 吸 湿性大， 在常温下绝缘性能可满足产品要求， 而在高温潮湿下绝缘性能不合格。 后采用特种 工程塑料PES（聚苯醚砜）材料，产

45、品经 200C1000h和240h潮湿试验，绝缘电阻变化较小，仍在105MQ以上，无异常变化。2）温度 高温会破坏绝缘材料， 引起绝缘电阻和耐压性能降低， 对金属壳体， 高温可使接触件失去弹 性，加速氧化和发生镀层变质。如按GJB598生产的耐环境快速分离电连接器系列2产品，绝缘电阻规定 25C时应不小于 5000MQ，而高温200C时，则降低至不小于 500 M Q。3）湿度潮湿环境引起水蒸气在绝缘体表面的吸收和扩散，容易使绝缘电阻降低到 MQ级以下。长期处于高温环境下会引起绝缘体物理变形、 分解、逸出生成物， 产生呼吸效应及电解腐蚀及裂 纹。如按 GJB2281 生产的带状电缆电连接器，标

46、准大气条件下的绝缘电阻值应不小于5000MQ,而经相对湿度为 90%-95%温度为40 土2C 96h温热试验后的绝缘电阻降至不小于 1000 M Q。4）污损绝缘体内部和表面的洁净度对绝缘电阻影响很大， 由于注塑绝缘体用的粉料或胶接上、 下绝 缘安装板的胶料中混有杂质， 或由于多次插拔磨损残留金属屑及端接锡焊时焊剂残留渗入绝 缘体表面， 都会明显降低绝缘电阻。 如某厂生产的圆形电连接器在成品交收试验时发现有一 个产品接触件之间的绝缘电阻很低，仅20MQ不合格，后经解剖分析发现其原因是由于注塑绝缘体用的粉料中混有杂质，后只得将该批产品全部报废。5）试验电压绝缘电阻检验时施加的试验电压对测试结果

47、有很大关系。因为试验电压升高时， 漏电流的增加不成线 * ，电流增加速率大于电压增加的速率，故试验电压升高时测得的绝缘电阻值将 会下降。 电连接器产品技术条件引用的试验方法中， 对试验电压都有明确的规定， 通常规定 为500V,因此不能用一般欧姆表、直流电桥等电阻测量仪器来测量绝缘电阻。6）持续时间（读数时间）由于被测电连接器在测量极之间存在着一定的电容， 测量初期电源先要对电容充电， 因此在 测试时往往会出现绝缘电阻测试仪上指示的电阻值有逐渐上升的趋势，这是正常现象。 不少电连接器试验方法中明确规定，读取绝缘电阻测试仪上的读数必须在电压施加一分钟后进行。3.3问题研讨1）检验环境温湿度的影响

48、电连接器技术条件通常都规定了产品使用环境温度和温度，如温度为-55C125C、湿度为402C、953%作者认为；检验环境条件和使用环境条件是有区别的。技术条件规定产 品可以在上述温湿度使用环境下工作， 并不意味着生产厂在长述使用环境条件下测试绝缘电 阻都应满足正常大气压下的考核指标。如在使用温度上限125C和40土2C、933%温热环境条件下测绝缘电阻， 则应按技术条件规定的高温和温热环境试验的考核指标进行考核， 而 不应按正常大气压下的考核指标进行考核。作者在实际检验时多次发现；同一批产品在北方气候较干燥的条件下（湿度V50%）湿度出厂检验绝缘电阻大于 1000MQ是合格的，但产品发运至南方

49、使用厂在较潮湿的环境下（湿度80%）复验，绝缘电阻仅为100200MQ属不合格,遇此情况有时用酒精清洗烘干后，刚取 出检验是合格的，但放置到次日再复测又不合格 .为此,建议生产厂在产品交收试验时 ,应对 绝缘电阻控制在规定值以上一个恰当的水平上 ， 保持有一定的裕度。不要将在干燥环境下勉 强达到规定值的产品判为合格出厂， 以免供需双方由于检验气候环境条件不同，造成检验结果不一致而引起争议。为明确检验环境温湿度要求， 现在有部分试验方法既规定了测试的环境温湿度（相对较宽的范围） ，又规定了出现分岐仲裁时的温湿度要求 （相对取中限较窄的范围） 。如 GJB1217-91 电连接器试验方法规定； 试

50、验的标准大气条件， 温度15C35C,湿度20%- 80%气压73 103Kpa。仲裁试验的标准大气条件，温度25 1 C,湿度 50 2% 气压86106 Kpa。2）检验工装的影响 由于电接器技术条件规定， 电连接器所有接触件之间和所有接触件与壳体之间的绝缘电阻都 应符合规定值。 又规定其施加电压的持续时间要大于 1 分钟以上。 故许多电连接器生产厂对 其所生产的每一型号规格产品都备有相应的二至三个不同编排连接方式的检验工装（头孔配座针工装或头针配座孔工装） 。通过对其接触件点与点之间， 排与排之间和所有接点与壳体 间并联施加试验电压， 检验其绝缘电阻是否合格。 这种用检验工装并联施加电压

51、比单个接点 间施加电压条件苛刻。 故若用检验工装测试发现绝缘电阻不合格时， 允许不用工装直接用表 棒在单点间施加电压进行复测。 但现有部分生产厂和绝大多数使用单位都不用检验工装，而是直接采用与绝缘电阻测试仪相连的二根测试表棒， 在每个接触件之间或接触件与壳体之间 搭接，检验其绝缘电阻是否合格。这种不用检验工装的方法有以下缺点：一是随机性很大， 极有可能产生漏检， 二是每个接点不可能象有检验工装那样，可以停留 1 分钟后再读数， 故有可能造成误判，检验的可靠性较差。当然， 即使使用检验工装，在检验前必须首先保证工装合格。要保证工装洁净和干燥， 其本身绝缘电阻必须合格，且留有充分余量。4介质耐压检

52、验 介质耐压检验又称抗电强度检验。它是在连接器接触件与接触件之间、接触件与壳体之间， 在规定时间内施加规定的电压， 以此来确定连接器在额定电压下能否安全工作， 能否耐受由 于开关浪涌及其它类似现象所导致的过电位的能力， 从而评定电连接器绝缘材料或绝缘间隙 是否合适。如果绝缘体内有缺陷， 则在施加试验电压后， 必然产生击穿放电或损坏。 击穿放电表现为飞 弧（表面放电）、火花放电（空气放电）或击穿（击穿放电）现象。过大漏电流可能引起电 参数或物理性能的改变。 由于过电位， 即使是在低于击穿电压时也可能有损于绝缘或降低其 安全系数。所以应当慎重地进行介质耐压检验。 在例行试验中如果需要连续施加试验电

53、压时， 最好在进行随后的试验时降低电位。4.2影响因素 主要受绝缘材料、洁净度、湿度、大气压力、接触件间距，爬电距离和耐压持续时间等因素 影响。1） 绝缘材料 设计必须选用恰当的工程塑料制作绝缘体， 才能满足预定的耐压性能指标要求。 如选用击穿 电压为16KV/mm的PEJ （聚苯醚矶）特种工程塑料，能满足GJB598耐环境快速分离圆形电连接器YB系列H产品标准大气压下耐压为1500V的要求。氟塑料（F4）具有比其它材料更高的介质耐压和绝缘电阻，广泛用于制作同轴射频电连接器绝缘体。2）洁净度绝缘体内部和表面洁净度对介质耐压影响很大。 作者在圆形连接器补充筛选时发现有一产品 要求耐压1500V,

54、实际测试施加电压至 400V,即在二个接触件之间发生击穿现象。经与生产厂共同进行解剖分析后认为； 击穿发生于绝缘体上、 下两个绝缘安装板的胶接界面， 是由于 胶粘剂中混有杂质所致。3）湿度增加湿度会降低介质耐压。如 J36A矩形电连接器技术条件规定；正常条件下耐压为1000V,而经过402C、933%,48h湿热试验后耐压降为 500V。4）低气压空气稀簿的高空, 绝缘体材料会放出气体污染接触件, 并使电量产生的趋势增加, 耐压性能 下降，使电路产生短路故障。故高空使用的非密封电连接器都必须降额使用。如Y27A图形电连接器技术条件规定； 正常条件下耐压为1300V,而1。33Pa低气压条件下耐

55、压降为 200V。5）接触件间距连接器的小型化和高密度的发展, 具体体现在矩形电连接器和印制电路电连接器上, 要求间距能达到0.635mm,甚至0.3mm,外形尺寸最关键的高度尺寸已减小到11.5mm,表面贴装技术（SMT与小型化的发展有着密切的关系。这就要求我们选用耐压性能更高的绝缘材料，才能满足设计尺寸小型化的要求。6）爬电距离它是指接触件与接触件之间, 或接触件与壳体之间沿绝缘体表面量得的最短距离。 爬电距离 短容易引起表面放电（飞弧）。故有部分连接器的绝缘安装板表面插针（孔）安装孔设计成 带凹凸台阶形状,增加爬电距离,以提高抵抗表面放电的能力。7）耐压持续时间一般电连接器技术条件均规定

56、为电压施加到规定值后持续 1 分钟应无击穿、 飞弧、放电现象。 但许多电连接器生产厂在做成品交收试验时,为提高检测速度往往采用提高试验电压20%,缩短耐压持续时间为 5 秒或 10 秒的方法。作者认为,它们之间不存在某种函数关系。从交 流耐压击穿机理来分析, 击穿主要泄漏引起击穿, 即泄漏电流大于规定值就认为击穿。 另一 种是热击穿,提高试验电压强加泄漏,是否易击穿与时间长短有关。如国军标GJB1217-91电连接器试验方法规定； 试验电压加至规定值后应持续 1 分种。 当有规定时, 厂内质量一致 性试验时的保持时间可降至最少 5秒。作者在实践中发现按此规定检验合格出厂的产品, 用 户在进行

57、100%补充筛选时,仍发现有个别产品因绝缘体内部存在缺陷而被击穿。造成上述 现象的原因很可能是由于耐压持续时间缩短为 5秒,在极短时间内对绝缘体电容充电,还不足以使泄漏电流大于规定值而引起击穿。4.3问题研讨1） 测量方法的研究 为保证能在接触件之间或接触件与壳体间施加高电压保持 1 分种,故和测量绝缘电阻一样, 必须采用相应的测试工装 （头孔配座针或头针配座孔） ,测试工装可以和测量绝缘电阻的工 装通用。对一般接点点距较大的电连接器可采用两步测量法, 即第一步将偶数排所有接点并联, 将奇 数排所有接点并联, 然后测量两并联接点组之间的介质耐压。 第二步将全部接点并联后测量 并联点与“地”之间

58、的介质耐压。 如某矩形电连接器接点按正等边三角形排列, 同排点距为 2.8mm,排距为2.5mm,邻排点距为2.87mm。虽然两步测量法没有测量最小点距2.8mm而是测量的2.87mm,但由于介质耐压很高为 1000V左右，且裕度大，0.07mm的壁厚所增加的 介质耐压微不足道。 但两步测量法虽经济仍有不可靠的因素， 它无法剔除同排接点间由于存 在内部缺陷所引起的击穿隐患。 故对于高密度、 超小型电连接器而言， 由于介质耐压规定值 小，裕度也小， 尽管接点是按正等边三角形排列， 但由于其接点间距小，相邻两点之间的绝 缘体壁厚很小，只要存在很微小的气泡、疏松、杂质等缺陷都将严重影响介质耐压，因此

59、， 必须采用三步测量法； 即在前述二步测量法基础上再增加一步， 将所有排的偶数点并联， 然 后测量两并联接点组之间的介质耐压。对于可靠性要求高，特别是接点间距w1.5mm接点间绝缘体壁厚w 0.4mm的电连接器应采用三步测量法，全部测量出每个接点与其所有相邻接点之间的介质耐压，才能确保安全可靠。 近年来，便携式的电子设备，如手机、笔记本电脑、电子记事本、数码相机及摄像机的日益 普及。 为适应这些电子设备小型化的趋势， 连接器、 线束及电路板等作为配套器材也必须朝 小型化方向发展， 新产品中将出现窄间距软质扁带电缆、 柔性印刷电缆连接器等， 电连接器 间距降至0.3mm,甚至更小，最低高度将降至

60、 1.5mm以下。而且生产是高度自动化的生产流 水线。 上述这些传统的手工检测绝缘和耐压方法， 无论是检测速度与效率， 还是测试精度和 可靠性等方面都根本无法满足这些器件的在线检测要求。 于是一种新型的专用于在线检测的 高效率、智能化仪器诞生了，现在，美国CIRRIS公司T0UCH係列仪器、日本Nac公司30X系列仪器等已在我国某些生产 连接器、线束及电路板的专业厂或个别重点军工企业获得了成功应用。这类仪器的特点是： 快速、准确，一次插合即可完成导通、耐压、绝缘等常规电性能参数的自动检测。彻底改变 了如上所述采用单参数测试仪（耐压测试仪、 绝缘电阻测试仪和接触电阻测试仪等）， 需多 次插拔变换