一种提高放电阈值的射频同轴连接器插座的制作方法

1.本发明涉及射频同轴连接器插座，是一种提高放电阈值的射频同轴连接器插座，可应用于n、tnc、sc等各大功率宇航级射频同轴连接器插座型号中。


背景技术：

2.随着电子设备的高速发展，很多电子设备中都需要用到射频同轴连接器插座，其包括外导体、内导体、绝缘介质。内导体固定在绝缘介质上，绝缘介质固定在外导体内。射频同轴连接器插座具有体积小、频带宽、机械和电气性能优越、可靠性高等优点，广泛用做电路板与电路板、射频模块与射频模块、电路板与射频模块、设备与设备之间的互联接口。
3.用作互联接口时，一般采用在射频同轴连接器插座的内导体上设置一定长度的外螺纹，用m标记，如m2、m3等螺杆；相应的，在电路板、射频模块或设备的内导体上设置相应长度的内螺纹，如m2、m3等螺孔，由于机械加工的原因，内螺纹有盲腔，见图2，二者螺纹联接后盲腔中有残留气体，不易排出。对于在轨工作的大功率星载微波设备，盲腔中的残留气体在设备中通过螺纹泄放形成局部低气压和含有气体分子的环境，此时设备的放电阈值较低，易发生低气压放电，可使信道功率发生部分或全部反射，严重时甚至会造成部件永久性损坏，信道丧失工作能力。


技术实现要素：

4.本发明的技术解决问题是：对于在轨工作的大功率星载微波设备，射频同轴连接器插座内导体外螺纹与带盲腔的内导体内螺纹联接，联接后盲腔中残留气体不易排出，放电阈值较低，易发生低气压放电的问题，本技术公开了一种提高放电阈值的射频同轴连接器插座。
5.本技术的技术解决方案是：
6.一种提高放电阈值的射频同轴连接器插座，包括
7.外导体；
8.绝缘介质，连接于外导体内；
9.内导体，连接于绝缘介质内，内导体一端设置与射频同轴连接器插头匹配的插孔，内导体另一端设置用于连接外接设备内导体的外螺纹，内导体开设有至少一个透气孔，透气孔连通插孔和外接设备内导体的盲腔。
10.所述外螺纹长度以满足螺纹联接可靠为准。
11.所述插孔与射频同轴连接器插头之间为非密封插接。
12.根据趋肤效应原理，高频电磁波只存在于所述内导体表面，工程上常用趋肤深度δ(或穿透深度)来表征电磁波的趋肤程度，其定义为电磁波的幅度值衰减为表面值的(即36.8％)时电磁波所传播的距离。
13.14.其中，f为电磁波频率，μ为磁导率，σ为电导率。
15.所述透气孔深度和透气孔直径等设计参数以不影响所述射频同轴连接器插座内导体刚度强度和电磁信号传输为准。
16.所述透气孔设计满足以下条件：
17.(1)所述透气孔为圆柱形孔。透气孔的轴线与内导体的轴线平行。圆柱形孔的设置便于工程实施。
18.(2)所述透气孔布设在以所述内导体中心轴为中心，直径为d-2δ的圆柱体内，d为所述内导体直径，δ为电磁波趋肤深度(或穿透深度)。以保证所述透气孔不影响所述射频同轴连接器插座内电磁场分布，即不影响电磁信号传输。
19.(3)所述透气孔总面积a、透气孔直径d、透气孔深度s和盲腔容积v要满足以下关系：
20.a/v＞1.7
×
10-6
/mm
21.s/d＞6.25。
22.以保证在进入真空环境过程中,盲腔内部气压能迅速与外界气压平衡。透气孔总面积a为透气孔垂直于自身轴线的截面面积；透气孔深度s为沿着透气孔轴线方向的尺寸。
23.(4)所述透气孔内壁粗糙度ra≤1.6μm。若透气孔内壁粗糙度大，甚至有毛刺，脱落到所述连接器插孔附近可能会发生放电，这会抵消增加透气孔带来的提高放电阈值的好处。
24.(5)所述透气孔不能影响所述内导体的刚度和强度。
25.优选的，所述透气孔设置至少两个。该数量的设置下，连接器插座在星载设备等应用时可靠性更高。
26.所述射频同轴连接器插座用作电路板、射频模块或设备的互联接口时，所述内导体外螺纹与带盲腔的内导体内螺纹联接，联接后盲腔中气体通过所述透气孔传输至所述插孔，所述插孔与射频同轴连接器插头之间为非密封插接，从而实现排气。
27.综上所述，本技术至少包括以下有益技术效果：
28.(1)本发明通过在指定区域内设置一个不影响射频同轴连接器插座内导体刚度强度和电磁信号传输的透气孔，将螺纹联接后盲腔中的残留气体排出去，避免大功率星载微波设备出现局部低气压和含有气体分子的环境，大幅提高盲腔处的放电阈值，有效保证设备在轨稳定、可靠工作。
29.(2)相比传统的射频同轴连接器插座，本发明仅在指定区域多设置了透气孔，改动少，设置简单合理，成本低，稳定性好，适用性强，实用性好，适合批量生产。
附图说明
30.图1是本发明实施例中的连接器插座的剖视图；
31.图2是带盲腔的内导体剖视图；
32.图3是本发明实施例中的连接器插座与带盲腔的内导体螺纹连接后结构的剖视图；
33.图4是未设置透气孔的盲腔处低气压放电阈值仿真曲线；
34.图5是设有透气孔的盲腔处微放电阈值仿真曲线。
35.附图标记说明：1、外导体；2、绝缘介质；3、内导体；4、透气孔；5、插孔；6、外螺纹；
36.7、外接设备内导体；71、内螺纹；72、盲腔。
具体实施方式
37.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
38.本技术实施例公开一种提高放电阈值的射频同轴连接器插座，本实施例中为l波段2000w星载微波设备的互联接口，如图1所示，连接器插座包括外导体1、绝缘介质2、内导体3，绝缘介质2固定在外导体1内，内导体3固定在绝缘介质2内，内导体3一端设置插孔5，插孔5与射频同轴连接器插头匹配使用；内导体3另一端设置外螺纹6，外螺纹6与外接设备内导体的外螺纹配合。内导体3开设有至少一个透气孔，透气孔连通插孔和外接设备内导体的盲腔。
39.本实施例中，外导体1材质是铍青铜；绝缘介质2材质是聚四氟乙烯；内导体3材质是铍青铜镀金，镀金厚度2.5um；外螺纹6是m4的螺杆，螺纹长度l是7mm。
40.l波段电磁波在金上的趋肤程度为
[0041][0042]
其中，f为电磁波频率。
[0043]
本实施例中，透气孔4满足以下条件：
[0044]
(1)透气孔4为圆柱形孔。
[0045]
(2)透气孔4沿内导体中心轴设置，透气孔直径d＝0.8mm，布设在以内导体中心轴为中心，直径为d-2δ＝4mm-5um＝3.995mm的圆柱体内(d为内导体直径，δ为电磁波趋肤深度(或穿透深度))，保证了透气孔4不影响射频同轴连接器插座内电磁场分布，即不影响电磁信号传输。
[0046]
(3)透气孔总面积a＝0.5mm2、透气孔直径d＝0.8mm、透气孔深度s＝11mm和盲腔容积v≈19mm3满足以下关系：
[0047]
a/v＞1.7
×
10-6
/mm
[0048]
s/d＞6.25
[0049]
保证了在进入真空环境过程中，盲腔内部气压能迅速与外界气压平衡。
[0050]
(4)透气孔4内壁粗糙度ra＝1.6μm。
[0051]
(5)透气孔4不影响内导体的刚度和强度。
[0052]
射频同轴连接器插座用作l波段2000w星载微波设备的互联接口，内导体的外螺纹6与带盲腔的外接设备内导体内螺纹联接，联接后盲腔中气体通过透气孔4传输至插孔5，插孔5与射频同轴连接器插针之间为非密封插接，所以气体能够从插孔5处排出，从而实现排气。
[0053]
对采用本发明前后的盲腔处放电阈值进行仿真，仿真结果如图4、图5所示。图4为未设置透气孔4的情况，对于大功率星载微波设备，由于在轨工作时盲腔中出现局部低气压和含有气体分子的环境，工作时盲腔处会发生低气压放电，从图4可以看出低气压放电阈值不到500w。图5为本实施例设置透气孔4的情况，此时对于大功率星载微波设备，在进入真空
环境过程中，盲腔中残留的气体能够通过透气孔4排出去，盲腔内部气压能迅速与外界气压平衡，即盲腔中快速形成了真空环境，避免在轨工作时低气压放电，对本实施例的盲腔进行微放电阈值仿真，仿真结果如图5所示，图5中不同编号曲线对应的功率不同，可以看出盲腔处微放电阈值为10375w。通过图4和图5的有无透气孔4的对比，本发明通过在连接器插座设置透气孔，避免了低气压放电，将放电阈值由500w提高到10375w，有效保证了设备在轨稳定、可靠工作。
[0054]
本技术的实施原理为：通过在内导体3设置透气孔4，透气孔4连通插孔5和外接设备内导体的盲腔72，将本技术的连接器插座与外接设备内导体7连接时，内导体3通过外螺纹与外接设备内导体螺纹连接，连接后盲腔72中气体通过透气孔4传输至连接器的插孔5处，从而实现排气。对于大功率星载微波设备，透气孔避免盲腔出现低气压和气体分子环境，大幅提高盲腔处的放电阈值，有效保证设备在轨稳定、可靠工作。
[0055]
以上的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。