【正文】 Ansoft Optimetrics (Ansoft 優(yōu)化)是一種變量分析工具，它可以方便地對模型變量模擬分析，使我們在模擬優(yōu)化時不用再建立和求解一系列模型，而只需建立一個模型即可。下面我們用Ansoft HFSS軟件對一種7/16型1/4波長寬帶防雷連接器進行仿真優(yōu)化，以此為例介紹一下射頻同軸連接器仿真優(yōu)化設計的一般過程?！　?　仿真優(yōu)化設計技術利用三維電磁場分析軟件建模仿真，對連接器的設計進行優(yōu)化，可以提高產(chǎn)品設計的一次成功率。由LC低通濾波網(wǎng)絡原理可知，集中電容或電感值越大，低濾波器的通頻帶越窄，即在較高的使用頻率下想要使共面補償達到更好的效果，首先是集中電容或電感值要盡量的小，否則在高頻段不可能設計出性能優(yōu)異的射頻同軸連接器產(chǎn)品。共面補償是弱化和消除集中反射（不連續(xù)點）的有效方法，其原理是針對不連續(xù)點的電特性（容性或感性）在其鄰近部位引入一段感性或容性區(qū)域，使在不連續(xù)點附近一定區(qū)域內(nèi)“平均阻抗”接近標稱特性阻抗值，以達到在一定的頻段內(nèi)減小反射的目的。保證傳輸線阻抗的均勻性是減小反射的關鍵。簡單就是可靠，簡潔的結(jié)構(gòu)不僅可以有效減少不連續(xù)點（段）的存在，提高電性能，而且簡潔的結(jié)構(gòu)有更好的機械可靠性。關于射頻同軸連接器的設計補償計算很多理論著作及學術論文當中都有更為詳盡的闡述，這里就不再贅述了，但需要說明的是絕大多數(shù)的經(jīng)驗公式都是通過對大尺寸同軸傳輸線的研究得來的，對我們常規(guī)的使用頻率不是很高的連接器的設計而言其精確度已足夠，而對于小尺寸、高頻率、高性能要求的連接器（如毫米波連接器）設計而言，由于尺寸公差、表面粗糙度、金屬材料表面電阻率及介質(zhì)電參數(shù)的穩(wěn)定性等方面的影響變得不可忽略，所以此時的計算結(jié)果僅能作為參考。但阻抗的不連續(xù)是不可避免的：界面的機械連接及界面的容差導致連接界面的阻抗不連續(xù)；用于保證機械穩(wěn)定性的臺階定位結(jié)構(gòu)導致不連續(xù)電容的存在；機械公差及介質(zhì)電參數(shù)的漂移導致特性阻抗的漂移；連接器與電纜及微帶等射頻傳輸線連接部分的適配性及電磁場場形變化也會產(chǎn)生特性阻抗不連續(xù)。這是對連接器界面及結(jié)構(gòu)的基本要求，另一方面連接器需要與同軸電纜、微帶等傳輸線連接，同樣也需要考慮連接過渡的匹配性、穩(wěn)定性和連接的可靠性。2　射頻同軸連接器的一般設計原則射頻同軸連接器的工作原理比較簡單，可以說是一段能夠使RF傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)電氣連接與分離的同軸傳輸線。時域測量的定位精度和響應分辨率直接關系到時域分析結(jié)果的準確性，而響應分辨率與微波測試設備的頻寬、采樣速率有直接的關系。通過時域測量，可獲得沿傳輸線的阻抗變化、集中反射點位置、集中反射點的電特性等數(shù)據(jù)，這對于分析和優(yōu)化連接器設計是非常有利的。這些無疑給連接器的仿真和優(yōu)化設計創(chuàng)造有極為有利的條件。隨著計算機技術的飛速發(fā)展，仿真技術也步入了一個新的時代，原來只有中、小型計算機或?qū)I(yè)工作站上才能運行的仿真軟件現(xiàn)在也可以在微機上用了，這樣就給仿真技術的普及創(chuàng)造了有利條件。隨著微波技術的發(fā)展，整機系統(tǒng)要求連接器具有更多的附加功能，如濾波（隔直、防雷等）、整流、衰減等；另一方面整機系統(tǒng)信號頻率在不斷提高，對信號傳輸部分的損耗和電壓駐波比也有了更高的要求。優(yōu)化技術適用于射頻同軸連接器的結(jié)構(gòu)設計、尺寸精度的確定、性能參數(shù)的提升等方面。近幾年來隨著現(xiàn)代通信技術的飛速發(fā)展，整機設備對射頻同軸連接器的技術要求越來越高，寬頻帶、低駐波、小型化、多功能、高可靠、快速連接等等，新的連接器品種應運而生、層出不窮，這也對連接器產(chǎn)品的設計提出了更高的要求。KhPREF：表7中選取的參考值Kf：使用頻率相關修正系數(shù)Kc：環(huán)境溫度相關修正系數(shù)Ks：反射匹配相關修正系數(shù)Kh：使用高度（氣壓）相關修正系數(shù)表8KfKcKsKhMCXKf max=20SMBSMAKf max=20BMAQMAKf max=13TNCKf max=20ATNCKf max=20NKf max=20HNKf max=20SCKf max=207/16Kf max=15MCX、SMB PREF=100W（）參考資料1．《同軸式TEM模通用無源器件》 鄭兆翁 1983年 人民郵電出版社2．《同軸連接器設計參考（匯集）》 高頻插頭座集中設計組 1972年3．《RADIALL》資料 2003年4．《Astrolab》資料 2003年5．《微波工程手冊》 微波工程手冊編現(xiàn)代射頻同軸連接器優(yōu)化設計技術西安富士達科技股份有限公司　武向文【摘要】本文對近幾年來國際上流行的射頻同軸連接器優(yōu)化設計方法，即以理論計算和經(jīng)驗設計為基礎、利用三維電磁場分析軟件建模仿真，并通過時域測量分析進行優(yōu)化的設計方法，進行了簡單的介紹。KcP′=PREF頻率（GHz）（HT）=耐高溫介質(zhì)支撐墊圈（FLH）=法國圣迭戈班公司注冊商標：氟塑料（HF）=高頻（EF）=擴頻（展寬頻率）影響射頻連接器傳輸功率的因素射頻連接器在實際使用中傳輸功率的大小,首先與傳輸波(連續(xù)波或脈沖波)有關,同時和使用頻率、環(huán)境溫度、大氣壓力以及系統(tǒng)的匹配狀況；零件制造中的表面質(zhì)量、組裝中的潔凈、無污染等等因素有關。優(yōu)于臺階式過渡。后，應采取θ錐頂?shù)腻e位，（虛線中的Δ）。)abcd①θ2采用小于12～16176。1同軸變截面補償設計（1）臺階式變截面（錯位補償）① 介質(zhì)相同 εr =1② 時 Z0=50Ω k=Z0=60Ω k=Z0=75Ω k=③ 時 （2）錐形變截面 介質(zhì)相同 εr =1θ1(176。①支撐件的厚度（B）a、B＜D1d B≥2D D1是支撐件的外徑b、B引起高次模的關系式為 λg：工作波長； f：工作頻率②支撐件外徑、內(nèi)孔徑計算（Dd1）D1=2h+D注：h為支撐件外鑲槽的深度 圖4h0是設內(nèi)導體不變，則支撐件外鑲槽的深度③支撐件端面補償?shù)挠嬎悖é?、dD2）（共面補償）d2=1～ 選取D2=～1D 選取計算Δ：a、 計算AA截面等效介電常數(shù)εeb、 計算等位參考面直徑D′c、 計算外導體直徑變化引起的不連續(xù)電容Cd1 內(nèi)導體直徑變化引起的不連續(xù)電容Cd2 不連續(xù)電容 k為修正系數(shù)，k=d、注：具體計算應注意量綱的統(tǒng)一 Δ的計算值是一個參考值、應進行實測修正，也可直接用實驗方法確定。cm）1f：頻率（MHZ）β2（介質(zhì)損耗）= （dB/cm）駐波系數(shù)對衰減的影響傳輸線端的負載的駐波系數(shù)本身增加了傳輸線的衰減Γ2：傳輸線輸入端的反射系數(shù)Γ1：負載的反射系數(shù)βL：傳輸線長度為L時的衰減傳輸線內(nèi)外導體間的電場 Ea（V/cm）同軸傳輸線內(nèi)外導體間，內(nèi)導體外表面的電場為最大 （V/cm）Um：內(nèi)外導體間的峰值電壓1傳輸線的最大工作電壓 U（單位：伏特，50HZ有效值） E的值由絕緣材料的特性確定，單位（伏特/cm）表5絕緣材料E（V/cm）空氣30000空氣+聚四氟乙烯5000空氣+聚乙烯5000單層聚四氟乙烯40000單層聚乙烯500001同軸傳輸線的最大電暈強度 Pc 式中：U：最大工作電壓 （V，50HZ有效值）P1：同軸線內(nèi)空氣壓力P0：正常大氣壓P1/P0：只有一部分介質(zhì)是由干燥空氣時才考慮，否則為11同軸傳輸線允許傳輸?shù)钠骄β? Pm （瓦）式中：ρ0：外導體的熱擴散系數(shù) （W/cm2）D′：外導體（殼體）的外徑 （cm）β：總衰減， （dB/cm）k：反射的系數(shù) （頻率大于500MHZ時）ρ0的值： 表6D′（mm）ρ0（W/cm2）1020≈40≈80≈1傳輸功率 P （μr設為1）同軸線的電壓駐波比（VSWR）為S時，傳輸最大平均功率Pmax1介質(zhì)支撐設計公式（1）等效介電常數(shù)(εe)的計算公式當有2種或2種以上的介質(zhì)構(gòu)成的支撐件，則其等效介電常數(shù)的計算方法如下：a. 同軸分布的非單一介質(zhì) 圖2b. 基本對稱分布的二種介質(zhì)εε2：二種介質(zhì)的介電常數(shù)V2：對應ε2介質(zhì)的體積之和V總：二種介質(zhì)的總體積之和 圖3若ε2為空氣（即去除部分固體介質(zhì)材料）則（2）介質(zhì)支撐件的設計公式（見圖4）當在均勻介質(zhì)的同軸線中，有限長度的非相同介質(zhì)的支撐件會引起TEM波的激勵（高次模），影響同軸傳輸線的截止頻率和傳輸性能，但在射頻同軸連接器設計中，基本上不可避免地存在有限長度非相同介質(zhì)支撐件（除半硬電纜直通型自由端連接器）。cm）1電導率： （Ω==5）可以利用公式： 的式子求出│Tn│2 的頻率曲線其中，n2=│Γ│2max/1│Γ│2max =,又反射系數(shù)切階梯變換器數(shù)表n=2 │Γ│max=│Γ│max=Rρρ1ρ2ρρ1ρ2同軸傳輸線、同軸連接器、射頻電纜組件工程設計參考資料馬乃祉D：外導體內(nèi)徑d：內(nèi)導體外徑εr：介質(zhì)相對介電常數(shù)μr：介質(zhì)相對導磁系數(shù) 圖1表1 常用介質(zhì)材料的電性能參數(shù)（25℃、標準大氣壓）介質(zhì)材料常用標記介電強度(伏/密耳)相對介電常數(shù)εr(103Hz)正切損耗角tgδ(100MHZ)空氣air8010聚乙烯PE4805103交聯(lián)聚乙烯IMP7005103聚四氟乙烯TFE4801104氟化乙烯丙烯FEP5002104聚酰亞胺(改性)PI5602103聚丙烯(共聚)500～660～5104聚苯乙烯POLY5005104苯乙烯聚苯撐氧MPPO5003103聚苯撐硫/聚苯撐氧PPS/PPO6003103改性聚苯醚5003103特性阻抗，Z0（毆姆）精確計算：單位長度電容C、電感L（pF/英呎）（μH/英呎） 1英呎=理論截止頻率 fc（GHZ）λc：截止波長C0：真空中的光速，精確值為299792458177。3）求l： lo=nl=225=50mm4）查表得：=46’ 特性阻抗為不同純阻的變換對階梯變換的計算舉例：已知：如上圖，外導體D=30mm16’167530176。46’157525176。18’147520176。30’137515176。54’127030176。16’117025176。42’107020176。50’97015176。40’85230176。28’75225176。22’65220176。18’55215176。2,58d12,58d245030176。48’35023176。36’25020176。1） 當＜3時， 對50Ω同軸線，K=對60Ω同軸線，K=對75Ω同軸線，K=2） 當2＜＜5時，a≌ D/8漸變型其中，ρ——特性阻抗ρ（