浅析SMA型射频连接器的结构设计

本文通过对目前国内流行的SMA型同轴到微带连接器结构设计的分析，找出杭电磁干扰能力差和拆换堆的原因，提出了改进措施，满足了杭电峨干扰的使用要求。

      SMA型射频连接器是一种特性阻抗为500, 螺纹连接，外导体内径为4.13 mm的小型同轴连接器。S MA型同轴到微带连接器SMA系列(带状线或微带传输线用)射频同轴连接器的简称。是指接口为标准SMA型，另一端与带状线或微带传输线连接的射频连接器。由于它的工作频带宽(一般为-18GHz ，改进型可达26GHz)，体积小和重量轻，因而广泛地用于无线电设备和电子仪器的射频回路中，通常还和屏蔽盒中微带传输线连接，是构成放大器、滤波器和检波器输入和输出的主要元件。它的接口结构和尺寸在美军标MIL-C-39012和国军标GJB681等军用标准中都有具体规定。随着科学技术的发展和小型化、高密度电子设备和电路的出现，该类连接器的防射频泄漏和抗电磁干扰问题越来越引起人们的重视，也是今后采用大量数字电路电子设备时必须注意的问题。

      目前国内流行的SMA型及其同轴到微带连接器的结构，大都是按早期的结构设计进行的。以加长介质式SMA型同轴到微带连接器为例，早期的结构，固定内导体和绝缘介质的方式，是通过在金属外壳和绝缘支撑上打孔，灌注环氧树脂，即采用环氧销钉的方式；与屏蔽盒中的微带的连接是采用将绝缘介质和内导休一起加长，将连接器的内导体与微带线路焊接在一起，即加长介质式；当然，加长部分既要符合阻抗要求，又要满足与微带线路连接的最佳形体尺寸要求；连接器的法兰盘连接器与开关第五届学术会议论文集(两孔或四孔) 与屏蔽盒直接用螺钉固定，不再采用其它措施。

在对抗电磁干扰和射频泄漏不作要求时，上述的结构尚可使用。 当要求具备抗电磁干扰的能力时，这种结构就不能适应了。从目前使用表明，这种结构主要存在以下缺陷：

(1) 射频泄漏大。由于采用环氧销钉工艺，在金属外壳和绝缘支撑上打孔，灌注环氧树脂，则高频信号或其谐波信号容易通过通孔产生泄漏，或外界信号通过通孔锅合进来， 产生电磁干扰。再者，环氧销钉主要成分是环氧树脂，其介电常数约为4，绝缘支撑通常为聚四氟乙烯，其介电常数约为2 , 因而环氧销钉处的横截面的特性阻抗因介电常数两者偏差较大引起偏离标称阻抗，影响电压驻波比性能，使其传输性能下降。

(2 ) 密封、屏蔽性能差。采用加长介质式，加长绝缘介质通过屏蔽盒与微带线路相连， 受环境温度影响，介质和屏蔽壳体之间容易降低密封性能; 连接器法兰盘与屏蔽壳体通过螺钉固定，其接触面很难避免间隙，这微小间隙均影响整体的屏蔽性能。

(3 ) 拆换难，性能不稳定。采用加长介质式， 内导体与微带电路焊接在一起。一旦连接器失效，则必须拆下整个连接器，把内导体与微带电路焊开。这样反复焊接，绝缘介质和微带电路由于受焊接热容易变形，影响电性能。拆换后，电气性能必须重新调试这样很难保持原屏蔽盒的各种性能，甚者，造成整个屏蔽盒微带电路报废。

      总之，目前国内流行的SMA型同轴到微带连接器，由于存在电磁泄漏、抗电磁干扰能力差和拆换时性能不稳定等缺陷，难以满足抗电磁干扰的要求，对结构需要进行改进。

为满足抗电磁干扰的需要，近些年来，国外的一些射频连接器生产厂家，针对早期SMA型同轴到微带连接器结构设计中存在的如上缺陷，逐步进行了改进慨括起来，有以下几个方面：

(1) 固定方式的改进。不再采用环氧销钉式，改由内导体上带有倒刺结构的方式。为降低倒刺结构对电压驻波比性能的不利影响，壳体结构设计要采取补偿措施。并在结构设计时注意采取紧密配合防止脱落的措施。这种固定方式对整个SMA系列均适用。

(2) 整体结构的改进。为克服拆换玻璃绝缘子的结构难以及由于连接器拆换影响整个部件性能改变原加长介质的结构。由原一体式改为两件式。连接器的内导体接屏蔽盒端改为插孔，再专门设计一个低反射玻璃绝缘子取代原加长介质部分。玻璃绝缘子的外壳与屏蔽盒焊接在一起，其内导体一端插入连接器的内导体插内,另一端采用焊接或其它方式与微带电路相连。

低反射玻璃绝缘子的外壳和内导体的材料通常选用其线胀系数与玻璃接近的可伐合金，玻璃选择高频性能稳定的7070玻璃粉，外壳和内导体的结构满足特性阻抗的要求。玻璃绝缘子通过高温烧结而成。目前国内外已有的玻璃绝缘子的规格( 以内导体的外径划分)。

( 3 ) 屏蔽措施。为防止连接器法兰盘与屏蔽盒壳体之间因接触间隙而产生泄漏，通常在其间增设一个由导电橡胶制成的密封圈。

      在原SMA型同轴到微带连接器的结构基础上，通过改进结构增加屏蔽措施，大大降低了射频泄漏水平。满足了抗电磁千扰的要求。据国外报导，经测试，改进前用环氧销钉式固定，射频泄漏大约为一75一一85dB；改进后，射频泄漏：在6GH z 处为一154 dB在8G Hz处为一143dB，在12G H：处为一138dB，在15GH：处为一132dB，在18GH：处为一128d B。该泄漏水平超出了大多数试验设备的测试范围。