一种四联装TMA型集成射频同轴连接器转接器的设计

一种四联装TMA型集成射频同轴连接器转接器的设计

赵东阳

中国电子科技集团公司第四十研究所   安徽省蚌埠市   233000

摘要：本文介绍了一种四联装TMA型集成射频同轴连接器转接器，应用方式为板间互联，该连接器的工作频率最高可达6GHz，具有接触可靠、电气性能优良、安装便捷等特点。

关键词： 四联装；TMA；板间互联，安装便捷；

1 引言

射频同轴连接器转接器通常是装在在整机上的一种元件，是射频同轴传输系统的重要组成部分。作为传输线电气连接或分离的元件，起电能传输和射频信号传递的作用。射频同轴连接器转接器广泛应用于航天、航空、航海及地面整机设备的通讯系统。

用户项目的功能模块组件需求一种四路集成，快插拔、板间互联的射频连接器。本文提出一种新型的四联装TMA型集成射频同轴连接器转接器，确保在项目中高可靠使用。

2 连接器设计背景

用户对连接器提出了需求：航空环境中，功能模块之间可以通过连接器多路同时插拔，以便于快速安装及拆卸更换，且具有耐功率要求。因功能模块结构空间有限，连接器需尽可能节省安装空间，且保证结构的安全性和电接触的可靠性。

依据用户要求，连接器产品的连接方式应采用盲插配合的方式。目前国内使用的盲插连接方式的射频连接器的工作界面可分为：SMPM、SMP、SBMA、BMA、TMA和SBX等[1]。根据用户要求在耐功率环境及安装空间考虑。固定安装型的TMA型连接器最适合用户方的使用。目前，TMA型连接器在国内外已非常普遍，保守的说，已使用了数百万只。许多厂家都可以生产，制造工艺相对成熟，工作频率最高可达到6GHz，完全可以满足用户的使用需求。

3 连接器设计

产品设计时主要考虑2个方面，一是产品的结构设计，二是产品的电性能设计。

产品的结构设计包括整体结构设计和单路连接器的结构设计，整体结构设计主要实现连接器外形结构尺寸和板间互联的要求，并保证产品在盲插过程中各个部分之间的接触可靠性。单路TMA-J型接口的连接器的结构设计主要实现与TMA/K型连接器插合时的插入力与拔出力不超出规定的范围，保证产品的接触可靠与机械寿命。

产品的电性能设计，主要保证产品的工作频率，电压驻波比，射频插入损耗以及耐功率等电性能指标满足产品的使用要求，并且留有一定的冗余以保证产品性能的可靠性。

根据研制目标的要求，确定产品的外形尺寸，进行产品的外形结构设计，产品外形结构需保证用户的安装尺寸及多路盲插时结构的安全性。见图1；

此种射频连接器的主要特点是多路盲插，板间互联。安装时具有集成化、模块化、的特点，用于系统的电气连接和信号传输。

单路连接器两端采用TMA-J型标准接口[1]、通过合理设计外壳、内导体、绝缘子的结构和相互组合方式实现连接器在多路盲插时结构的安全性和电接触的可靠性，见图2。

单位为毫米

图1 产品的外形结构图                     图2单路TMA-J型连接器结构设计

4 应用实例

用户方部分使用要求如下：1）特性阻抗：50Ω；2）频率范围：0.05GHz～2GHz；3）电压驻波比：≤1.25；4）插入损耗：≤0.2dB；5)耐功率: 2000W，脉宽200μm，占空比5%；6）温度范围：-55℃～+85℃。

结合用户需求和先前设计经验及试验数据，通过软件仿真计算，最终确定了连接器的外形及内部结构尺寸。设计出TMA-JJ型射频同轴连接器转接器。连接器两端均采用本文介绍的TMA-J连接器界面[1]。工作时，连接器通过与TMA/K型连接器界面[1]之间的机械啮合和分离，实现传输系统的电气连接和分离功能。

确定连接器界面及结构后，使用HFSS仿真软件对连接器尺寸进行仿真优化，保证连接器的电性能达到最优。连接器界面插合仿真见图3。由图可见，连接器在2GHz内的最大驻波比为1.01，损耗最大为0.05dB。

图3仿真模型及仿真结果

图4产品实物照片                             图5 电性能测试结果

经过零件加工、装配，最终装配好的产品见图4。使用矢量网络分析仪对连接器进行了电性能测试，测试结果见图5。

可见，在0.05GHz～2GHz范围内，连接器电压驻波比在1.1左右，损耗在0.07dB左右。（由于零件加工误差，测试转接器指标等影响，实测值比仿真值偏大，但足以满足用户系统使用要求）。

5 结论

本文给出了一种四联装TMA型集成射频同轴连接器转接器。该连接器具有电气性能优良、接触可靠、耐环境性能优良等特点。可适用于板间互联，实现了模块与模块之间多通道信号的传输与通断。满足了用户的使用要求。

参考文献

[1] 1. 徐敏,黄森,冯永芳. 一种扩频的射频连接器的设计[J]. 中国设备工程,2018(18):103-104. DOI:10.3969/j.issn.1671-0711.2018.18.059.

2. 李留安,于少军. 多路射频连接器的结构设计[J]. 电子产品世界,2011,18(6):54-57. DOI:10.3969/j.issn.1005-5517.2011.05.013.

1