【正文】 形絕緣子,這種絕緣子是從剛性絕緣子演變而來的,在圖5中ε1為絕緣介質(zhì)的相對介電常數(shù)。ε2為空氣的相對介電常數(shù),若在其空隙處填充同樣的介質(zhì),即使ε2等于ε1,則該絕緣子就變成剛性絕緣子,采用半剛性絕緣子后仍可利用公式(5)計算有絕緣子部分同軸線的特性阻抗,但εr應(yīng)改變等效相對介電常數(shù)ε39。,為了計算半剛性絕緣子的等效相對介電常數(shù),先考慮扇形絕緣子(圖形3)和環(huán)形絕緣子(圖4)等效介電常數(shù)的計算公式。圖3 扇形絕緣子 圖4 環(huán)形絕緣子圖5 半剛性絕緣子假定扇形絕緣子由n塊扇形組成,各塊扇形的介電常數(shù)分別為εε2……εn扇形絕緣子的等效介電常數(shù)為: (27) 　　式中:Ε39?！刃谓^緣子的等效相對介電常數(shù)εi—第一塊扇形的相對介電常數(shù)θi—第一塊扇形的角度,度假定環(huán)形絕緣子由n層環(huán)組成,各層環(huán)的介電常數(shù)分別為εε2……εn。環(huán)形絕緣子的等效介電常數(shù)為: (28)式中：ε39。—環(huán)形絕緣子的等效相對介電常數(shù)Dn—第n層環(huán)的外徑Di1—第i層環(huán)的內(nèi)徑Di—第i層環(huán)的外徑注意：D0=d—內(nèi)導(dǎo)體的外徑圖5所示的半剛性絕緣子由扇形及環(huán)形絕緣子組合而成，其等效介電常數(shù)的公式可根據(jù)公式（27）、（28）推導(dǎo)出來： (29) (30)上式中：ε39。—半剛性絕緣子的等效相對介電常數(shù)n—半剛性絕緣子的介質(zhì)扇面數(shù)，圖5中n=4ε1—絕緣介質(zhì)的相對介電常數(shù)ε2—空氣的相對介電常數(shù)θ—介質(zhì)扇面的角度，弧度注意：若公式（30）中θ用度表示，則分母中的2π應(yīng)改成360176。半剛性絕緣子的優(yōu)點(diǎn)是：它的等效介電常數(shù)比剛性絕緣子小，因而在放絕緣子處內(nèi)外導(dǎo)體的階梯造成的不連續(xù)電容較小，這符合三中的設(shè)計原則1。對剩下的不連續(xù)電容進(jìn)行共平面補(bǔ)償?shù)姆椒?，和剛性絕緣子相同，這里不再重復(fù)?？梢灶A(yù)料，半剛性絕緣子的電性能比剛性絕緣子好，半剛性絕緣子的缺點(diǎn)是其機(jī)械強(qiáng)度比剛性絕緣子差。在同軸連接器中究竟采用哪種形式的絕緣子，應(yīng)該進(jìn)行全面考慮。 高阻抗絕緣子的設(shè)計高阻抗絕緣子及等效電路如圖6如示，C/2為在階梯上的不連續(xù)電容。為了補(bǔ)償此不連續(xù)電容，使絕緣子特性阻抗Z1，高于相鄰的空氣介質(zhì)同軸線的特性阻抗。在等效電路上就相當(dāng)于加入一串聯(lián)電感L。當(dāng)滿足下式時，整個絕緣子匹配狀態(tài)，沒有反射： 　　　　　 （31）上式只在絕緣子厚度遠(yuǎn)小于小于波長時成立。一般取Z1=，在0～4GHZ的頻段上能達(dá)到較好的效果，但是這種補(bǔ)償方式是違反（三）中設(shè)計原則2的，它不可能達(dá)到最寬的頻帶。圖6 高阻抗絕緣子及其等效電路 同軸線內(nèi)外導(dǎo)體階梯不連續(xù)電容的計算只有內(nèi)導(dǎo)體階梯時的不連續(xù)電容可根據(jù)圖7（a）算出。只有外導(dǎo)體階梯時的不連續(xù)電容可根據(jù)圖7（b）算出，當(dāng)內(nèi)外導(dǎo)體階梯同時存在時，可按圖8計算。圖7Ad=(bc)/(ba)圖7（a） 同軸線不連續(xù)電容Id=(ca)/(ba)圖7（b） 同軸線不連續(xù)電容Ⅱ在圖8中內(nèi)外導(dǎo)體之間找一參考面，如虛線所示，此參考面應(yīng)垂直于所有的電力線方向，包括受不連續(xù)電容影響而畸變了的電力線?？上胂蟠藚⒖济鏋橐粯O薄的理想導(dǎo)體，由于此導(dǎo)體垂直于所有的電力線，所以不會對場結(jié)構(gòu)起任何影響，這樣，我們可首先計算出以原外導(dǎo)體為外導(dǎo)體，以參考面為內(nèi)導(dǎo)體的新同軸線中的不連續(xù)電容Cd1，然后再算出以參考面為外導(dǎo)體，以原內(nèi)導(dǎo)體為內(nèi)導(dǎo)體的新同軸線中的不連續(xù)電容Cd2，由內(nèi)外導(dǎo)體階梯引起的不連續(xù)電容Cd由Cd1和Cd2串聯(lián)而成。Cd=(Cd1+Cd2) （32）參考面應(yīng)取在這樣的位置使Cd為最小。圖8 內(nèi)外導(dǎo)體階梯五、內(nèi)外導(dǎo)體的槽和間隙對電性能的影響同軸線內(nèi)外導(dǎo)體上的縱向槽會影響同軸線的特性阻抗。在50Ω空氣介質(zhì)同軸線中，內(nèi)外導(dǎo)體上的縱向狹槽引起的特性阻抗誤差分別為：ΔZ=+(w/d)2,% (33a)ΔZ=+(W/D)2,% (33b)上式中：ΔΖ—特性阻抗變化的百分?jǐn)?shù)N—槽的數(shù)目w—內(nèi)導(dǎo)體的槽寬，英寸W—外導(dǎo)體的槽寬，英寸d—內(nèi)導(dǎo)體的直徑 ，英寸D—外導(dǎo)體的內(nèi)徑，英寸根據(jù)三設(shè)計原則2，必須對開槽引起的特性阻抗變化進(jìn)行共平面補(bǔ)償，為此，需要適當(dāng)改變開槽部分內(nèi)導(dǎo)體的直徑。計算公式如下：Δd=+104Nw2/d (34a)ΔD=—104NW2/D (34b)上式中：Δd—內(nèi)導(dǎo)體的直徑變化，1/1000英寸ΔD—外導(dǎo)體的內(nèi)徑變化，1/1000英寸其他參數(shù)同公式（33）在公式（33）、（34）中，開槽另件的壁厚大于導(dǎo)體直徑的10%。圖9 同軸連接器內(nèi)導(dǎo)體間隙同軸連接器內(nèi)導(dǎo)體的間隙如圖9所示,此間隙會產(chǎn)生一定的駐波系數(shù),如下式所式:，% (35a)上式中:S─駐波系數(shù)。%f─頻率,GHzg─間隙寬度,1/1000英寸dg─在間隙部分的內(nèi)導(dǎo)體直徑,英寸d─標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)導(dǎo)體直徑,英寸N─槽的數(shù)目W─槽的寬度,英寸在外導(dǎo)體上的間隙引起的駐波系數(shù)的相應(yīng)公式為:，% (35b)上式中S、f、g和N的意義同(35a)式一樣,Dg─間隙部分的外導(dǎo)體直徑,英寸D─標(biāo)準(zhǔn)外導(dǎo)體的內(nèi)徑,英寸,W─外導(dǎo)體接觸件上的槽寬,英寸舉例如下:在N型同軸連接器的內(nèi)導(dǎo)體相接處有間隙,其有關(guān)常數(shù)是d=,dg=,N=4。W=,利用這些常數(shù),公式(35a)可簡化為: (36)。請注意,在公式(35)中,駐波系數(shù)S的表示式取消整數(shù)1。只表示其小數(shù)部分。六、導(dǎo)體鍍層的影響導(dǎo)體表面進(jìn)行電鍍是為了減小電阻率及保護(hù)導(dǎo)體表面,避免生銹,但是在電鍍后往往會產(chǎn)生各種不同的結(jié)果。導(dǎo)體的電阻率是很重要的,因?yàn)樵谔匦宰杩埂⒉▊鞑ニ俣燃皳p耗公式中都含有電阻率。雖然在高于500MHZ時導(dǎo)體電阻對特性阻抗及傳播速度的影響是次要的,通?？珊雎圆挥嫷蔷_知道電阻率,特別是它隨頻率的變化,使我們能夠?qū)@些影響進(jìn)行計算。鍍銀后能獲得的導(dǎo)體電阻率隨電鍍技術(shù)的不同而有很大的變化,如圖10所示,在帶有一般拋光器的電鍍銀的導(dǎo)體具有和黃銅一量級的電阻率,在不帶一般拋光器的電鍍槽中鍍銀的導(dǎo)體具有低得多的電阻率 ,在電鍍過程中周期性地改變電流方向(PR電鍍),在高頻端進(jìn)一步降低電阻率 ,對于這一改進(jìn)的解釋是直流電鍍比PR電鍍更加多孔。直流電鍍的另件經(jīng)冷壓使鍍層緊密后,高頻電阻率并不顯著增加,在PR電鍍中不需要進(jìn)行冷壓,拋光黃銅和Consil(AgMgNi合金),內(nèi)導(dǎo)體測量到的電阻率與頻率無關(guān),這與理論是符合的,根據(jù)以上論述可得出以下結(jié)論:(1) 附加在鍍銀槽上的一般拋光器會大大地增加電阻率,使導(dǎo)體電阻率實(shí)際上比黃銅還差。(2) 直流電鍍的零件在高頻器端會增加電阻率。(3) 周期性改變電流方向的電鍍過程產(chǎn)生的高頻電阻率等于純銀的電阻率。(4) 如果電鍍后的導(dǎo)體經(jīng)過冷壓,直流和PR電鍍產(chǎn)生同樣的結(jié)果,(注意,帶有拋光器的電鍍槽鍍出的零件,經(jīng)冷壓后不能減低高頻電阻率,顯然鍍層不能被壓緊。)。導(dǎo)體經(jīng)鍍銀后,最好再鍍上一層很薄的金,以便保護(hù)銀層,使長期使用后表面不會變黑。金的鍍層取Iμ厚就夠了。(現(xiàn)在這種鍍法已不提倡了編者)因鍍層的厚度和同軸線內(nèi)外導(dǎo)體的直徑公差在同一量級,也可能鍍層厚度大大超過直徑公差,所以在設(shè)計中必須計及鍍層厚度,因電鍍層厚度較難控制精確,可能使同軸線特性阻抗精度受影響。并且鍍層受磨損,故在某些同軸連接器中采用不銹鋼作導(dǎo)體,不必再電鍍,這樣不僅使導(dǎo)體公差易于控制精確,且使耐磨性增加。圖10 所測得的導(dǎo)體電阻率與頻率關(guān)系曲線射頻連接器集中設(shè)計參考資料1972年一、 同軸線的基本公式：一般地說，同軸連接器（亦稱插頭座）是指在同軸系統(tǒng)中，用于系統(tǒng)與系統(tǒng)，元（部）件與元（部）件，電纜與電纜……，之間的連接之元件。它主要起機(jī)械連接作用，在電氣上無特殊用途。當(dāng)然，它的電性能的好壞對整個系統(tǒng)將有嚴(yán)重的影響，不可輕視。因此基本上可以把連接器分成三大類。一類是連接電纜的電纜插頭，另一類是連接硬同軸線的各種型式的硬線插頭，還有一類是用于連接同阻抗不同線徑的連接器之轉(zhuǎn)接器。但它們都是一段具有連接機(jī)構(gòu)及其它裝置的同軸線。所以，設(shè)計同軸連接器的基本依據(jù)是同軸傳輸線的理論。為了便于工程設(shè)計時查閱，將同軸線的基本公式列下： 特性阻抗：近似公式： （1）精確公式： （2）式中，Z0——理想*同軸線的特性阻抗，單位Ω D——外導(dǎo)體內(nèi)徑 d——內(nèi)導(dǎo)體外徑 ε——介質(zhì)相對介電常數(shù)根據(jù)上無26廠介紹，幾種常用材料的相對介電常數(shù)為：工業(yè)聚乙烯：20℃時，ε=；40℃~+40℃時，ε=~聚苯乙烯：ε=聚四氟乙烯：ε= (ε=)實(shí)際上，在生產(chǎn)過程中，相對介電常數(shù)每批不一，會有一定的變化，使用時，必須注意。*所謂“理想”是“一切理想”，即是，導(dǎo)體是絕對導(dǎo)體（σ→∞）介質(zhì)是絕對不導(dǎo)體（σ→0），同時線是絕對均勻，等等。 同軸線的電感、電容、電阻、電導(dǎo)： H/m F/m Ω/m （3） /Ωmμ1=μμ0 μ0=4π107 H/mε1=εε0 F/m式中，L、C、R和G分別表示單位長度上的電感、電容、電阻和電導(dǎo)。μ——相對導(dǎo)磁率 ε——相對介電常數(shù)σ——導(dǎo)體導(dǎo)電率 σ1——介質(zhì)導(dǎo)電率 f——頻率 衰減公式： 奈/m 奈/m （4）1奈= 式中：RS表示導(dǎo)體集膚表面電阻 擊穿功率公式： （5）式中，P——擊穿功率 單位：瓦Emax——最大沖穿電強(qiáng)度（空氣一般為） 相位，相位常數(shù)： （6）式中，λg、λ0表示同軸線中和真空中的波長。l——線的長度 輸入阻抗公式： （7）式中，ZH——負(fù)載阻抗，l——以終端起標(biāo)的長度 反射系數(shù)： （8） （9）式中，VSWR表示電壓駐波比，∣Γ∣是反射系數(shù)Γ的幅值。 工作頻率極限： 工作頻率上限由TE11模的截止頻率決定。TE11模的截止頻率可近似地表示為： （10）由于導(dǎo)體有限電導(dǎo)率會引起一定的趨表深度和一定的串聯(lián)電阻，這決定了精密同軸傳輸線的工作頻率下限。這個下限可近似地由下式?jīng)Q定： MHZ （11）式中，A——允許的阻抗誤差 %ρ——導(dǎo)體的電阻率 Ω/m 機(jī)械公差對特性阻抗的影響：對（1）式微分，可得機(jī)械公差引起特性阻抗的變化量： （12）對于50Ω的空氣線，上式變?yōu)椋? （13）對于75Ω的空氣線， （14）式中，△D——外導(dǎo)體直徑公差△d——內(nèi)導(dǎo)體直徑公差由此引起的駐波比為： （15） 不同心度引起特性阻抗的偏差： （16）對于50Ω的同軸線 （17）1 有限電導(dǎo)率引起特性阻抗偏差：