Текст
                    Л Е М Е Н Т Ы
АДИОЭЛЕКТРОННОЙ
а.
В. С. Савченко
А. В. Мельников
В. И. Карнишин
о
S
о
*
и
СОЕДИНИТЕЛИ
РАДИОЧАСТОТНЫЕ
КОАКСИАЛЬНЫЕ
0
О
и

ЭЛЕМЕНТЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Выпуск 35 В. С. Савченко А. В. Мельников В. И. Карнишин СОЕДИНИТЕЛИ РАДИОЧАСТОТНЫЕ КОАКСИАЛЬНЫЕ МОСКВА «СОВЕТСКОЕ РАДИО» 1*77 Scan AAW
6Ф2.12 С12 УДК 621.315.687 Савченко В. С., Мельников А. В., Карнишин В. И. Соединители радиочастотные коаксиальные. М., «Сов. радио», 1977, 48 с. Приводится принцип действия и основные параметры радиоча- стотных коаксиальных соединителей, краткие сведения по теории переходного сопротивления контактов постоянному току и токам СВЧ. Описываются конструктивные особенности соединителей и их основная номенклатура. Приводятся факторы, определяющие на- дежность соединителей, виды их отказов при испытаниях и эксплуа- тации. Указываются пути повышения надежности и даются правила эксплуатации. Брошюра рассчитана на широкий круг читателей, занимающихся изготовлением, эксплуатацией и ремонтом радиоэлектронной аппа- ратуры. 5 табл., 32 рис., библ. 45 назв. Редакционная коллегия серии брошюр ЭРА: Балашов В. П. (отв. редактор), Бацев В. И., Бергельсон И, Г.» Девятков Н. Д,, Девяткин И. Й., Котиков В, И., Кондратенков В. М., Кукарин С. В., Криксунова Г. В., Сретенский В. И., Сергиенко С. М., Темкин С. Е., Усольцев И. Ф., Чернышев А. А., Широков Ю. Ф. (зам. отв. редактора), Якимов О. П., Якубовский С. В. Редакция литературы по электронной технике „ 30404-006 _ „ С 046 (01)-77 32'76 © Издательство «Советское радио», 1977 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ Современные радиоэлектронные комплексы представляют собой устройства, которые способны решать самые сложные задачи науки и техники. Не малую роль в этой сложной аппаратуре играют радиочастотные коаксиальные соединители. Совместно с коаксиаль- ными кабелями они занимают монопольное положение в фидерных линиях передач энергии малой и средней мощности в диапазоне частот до 2 • 1010 Гц. Там, где раньше устанавливались волноводные линии передачи, сейчас все больше и больше ожается предпочтение коаксиальным линиям, которые обладают существенными преимуществами: имеют широкую полосу пропускания, малые размеры и массу, достаточную гибкость, передающий сигнал распространяется без Дисперсии. Кроме того, предъявление к радиоэлектронной аппаратуре тре- бований по ее быстродействию обусловило преимущественное ис- пользование высокочастотных сигналов, а следовательно, и коакси- альных соединителей, так как в них отсутствуют потери на вихревые токи и джоулево тепло; они оказывают минимальное влияние на соседние цепи и минимальное восприятие наружных помех, особен- но при передаче высокочастотных сигналов, и позволяют передавать сигналы в широком диапазоне частот. В связи с этим обеспечение аппаратуры высоконадежными и компактными по конструкции радиочастотными коаксиальными соединителями стало одной из важных задач радиотехники. За последние годы появилось много работ, посвященных вопро- сам общей теории электрических контактов, расчету и проектирова- нию низкочастотных низковольтных соединителей, а работ, посвя- щенных радиочастотным коаксиальным соединителям, до сих пор опубликовано очень мало. Цель настоящей брошюры — ознакомить читателей, занятых изготовлением и эксплуатацией радиоэлектронной и элек- тротехнической аппаратуры, с принципом работы, конструкцией, основными параметрами и правилами эксплуатации радиочастотных коаксиальных соединителей.
I. ПРИНЦИП РАБОТЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ СОЕДИНИТЕЛЕЙ Соединитель радиочастотный коаксиальный представляет со- бой электромеханическое устройство, предназначенное для механи- ческого и электрического соединения и рассоединения коаксиальных радиочастотных кабелей между собой, кабелей с полосковыми ли- ниями и приборами, а также частей приборов между собой. Он состоит из двух (вилка и розетка) или более частей, каждая из которых содержит два концентрично расположенных контакта. Внутренняя контактная пара служит для электрического соединения внутренних жил кабеля, а наружная — для соединения внешних проводников кабеля (экранирующих оплеток). Коаксиальный соединитель является участком коаксиальной ли- нии, поэтому его конструкция и размеры определяются конструк- цией, размерами и параметрами соединяемых линий. Передаваемое электромагнитное поле концентрируется между внутренним и на- ружным проводниками линии и соединителя. При этом силовые линии магнитного поля замыкаются внутри в виде концентрических окружностей, не выходя наружу, а линии электрического поля про- ходят по радиальным направлениям между обоими проводниками (рис. 1). Рис. 1. Распределение электромагнитного поля внутри коаксиальной линии: ——-----— — электрическое поле; — — — — магнитное поле; к — длина волны; Р — мощность сигнала. В соответствии со свом назначением соединители должны иметь согласованное с соединяемой линией волновое сопротивление и наименьшее число источников отражения волн в широком диапа- зоне частот передаваемого сигнала. По конструктивному исполнению соединители радиочастотные подразделяются на кабельные, приборно-кабельные, приборные и переходы. 4
Кабельные соединители предназначены для соединения двух ка- белей между собой (рис. 2). Обе части данного соединителя не имеют элементов крепления к шасси (панелям). Приборно-кабельные соединители предназначены для соединения двух кабелей между собой и установки их на шасси или панелях приборов (рис. 3), поэтому конструкция одной из частей соедини- теля (блочная) имеет элементы крепления к шасси (панелям). Приборные соединители состоят из двух блочных частей (рис. 4)- Переходы служат для соединения двух или более частей соеди- нителей с одинаковыми или разными присоединительными размера- ми, когда непосредственное механическое соединение их неосущест- вимо или непосредственное электрическое соединение нежелательно (рис. 5). Особую группу представляют коаксиально-полосковые переходы, с помощью которых осуществляется соединение коакси- альных кабелей с полосковыми линиями (рис. 6). По способу соединения ответных частей соединители подраз- деляются на резьбовые, байонетные и врубные. У резьбовых соеди- нителей (рис. 2) соединение и фиксация сочлененного положения ответных частей осуществляются с помощью резьбовой накидной гайки; у байонетных (рис. 3) — с помощью замкового устройства, использующего скольжение выступов в пазах по винтовой линии; у врубных соединителей (рис. 4) — вставлением вилки в розетку без фиксации сочлененного положения замковым устройством. Рис. 2. Соединитель кабельный резьбовой. Рис. 3. Соединитель приборно-кабельный байонетный.
В зависимости от условий применения соединители могут быть выполнены герметичными, водонепроницаемыми и т. д. У герметич- ных соединителей одна из частей (блочная) не должна допускать утечки воздуха или другого газа через стенку гермоотсека, на кото- рой она установлена, при перепаде давления по обеим сторонам стенки. Водонепроницаемые соединители способны работать при больших гидростатических давлениях воды и не допускать проник- новения ее внутрь сочлененного соединителя. В зависимости от требований к электрическим характеристикам соединители подразделяются на соединители общего назначения и измерительные. Рис. 4. Соединитель приборный врубной. В зависимости от конструктивного исполнения соединителей по способу соединения их ответных частей, диаметра и величины вол- нового сопротивления радиочастотных кабелей, для соединения ко- торых они предназначены, а также требований к электрическим характеристикам (соединители общего назначения или измеритель- ные), радиочастотные соединители имеют различные присоедини- тельные размеры узлов стыковки ответных частей, обеспечивающие их взаимосочленяемость только в пределах одного присоединитель- ного размера. Каждому соединителю присваивается условное обозначение, ,со- стоящее из букв СР — соединитель радиочастотный или СРГ — соединитель радиочастотный герметичный; чисел, поставленных через дефис, первое из которых указывает величину волнового сопротив- ления, второе — порядковый номер разработки конкретной типокон- струкции соединителя, характеризующий примененные материалы и значения технических характеристик, а также вид сочленения от- ветных частей соединителя (соединителям с байонетным соедине- нием при разработке присваиваются номера с 1 по 100, с резьбовым соединением — с 101 по 500, а с врубным соединением — с 501 по 700); буквы, обозначающей вид изоляционного материала опорной шайбы (П — полиэтилен, С — полистирол, Ф — фторопласт, К — ке- 6
Рис. 6. Переход коаксиально-полосковый. $ Рис. 7. Соединитель многоконтактный: а — вилка; б — розетка. 7
рамика, В — высокочастотные пресс-порошки и т. д.). Например, соединитель радиочастотный герметичный 50-омный с резьбовым соединением и фторопластовым изолятором обозначается СРГ-50-125Ф. Все вышесказанное относилось к традиционным одноконтакт- ным коаксиальным соединителям. В последние же годы в связи с ростом быстродействия ЭВМ возникла необходимость создания многоконтактных радиочастотных соединителей. Примером таких конструкций могут служить соединители типа МСС, выпускаемые фирмой «Socapex» (рис. 7). В них каждый контакт представляет собой коаксиальный соединитель, имеющий элементы крепления в общем изоляторе. Кроме того, появились так называемые комби- нированные соединители [1], в которых наряду с коаксиальными соединителями в общий изолятор встраиваются низкочастотные контакты. Созданы также конструкции соединителей, в которых соединение радиочастотных кабелей осуществляется не коаксиаль- ными контактами, а комбинацией сигнальных и «земляных» специ- альных низкочастотных контактов [2]. II. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СОЕДИНИТЕЛЕЙ ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ Соединитель как участок передающей линии может характери- зоваться распределенными параметрами: погонным сопротивле- нием, емкостью, индуктивностью и проводимостью. Однако анализ процессов в передающей линии удобнее проводить, основываясь на предположении, что параметры линии разделены на малые части, состоящие из сосредоточенных элементов. На рис. 8 показана схема четырехполюсника, который представ- ляет собой некоторую единичную секцию линии. Параметрами дан- ного четырехполюсника являются: L и R —последовательные индук- Рис. 8. Секция сосредоточенных параметров передающей линии. тивность и сопротивление; С и G — параллельные емкость и про- водимость. Основная формула для волнового сопротивления данного четы- рехполюсника имеет вид Zo = /(R + /<d£)/(G + /<dC), где (о — круговая частота. 8
Если 7?—>0 и G—>-0, то Zo = WiC (60/J^) In D/d, (1) где 8 — относительная диэлектрическая проницаемость; D — внутренний диаметр внешнего проводника; d — внешний диа- метр внутреннего проводника [3]. Погрешность волнового сопро- тивления соединителя AZo опре- деляется технологическими допу- сками на диаметр проводников, эксцентриситетом расположения внутреннего проводника относи- тельно внешнего, эллиптичностью проводников и т. д. Так, влияние технологических допусков на диа- метры проводников можно харак- теризовать соотношением 4Z0/Z0 =%= (60/Z.) X XK(AD/£>)« + (Ad/d)», а эксцентриситета (рис. 9) — со- отношением AZo/Zo« —240/Zo [е2/ (Z)2—d2) ]. Отечественные соединители имеют, как правило, волновое со- противление 50, 75, 100, 150 и 200 Ом. Рис. 9. Влияние эксцентрисите- та на величину волнового со- противления 50-омной воздуш- ной коаксиальной линии. КОЭФФИЦИЕНТ СТОЯЧЕЙ ВОЛНЫ НАПРЯЖЕНИЯ Если полное сопротивление нагрузки, которая подключается к передающей линии, не равно волновому сопротивлению, то в линии будут две волны напряжения и тока, распространяющиеся к нагруз- ке и от нагрузки. Первую из них называют падающей волной, а вторую — отраженной. Включение в нагруженную линию соедини- теля, у которого собственное волновое сопротивление не равно вол- новому сопротивлению линии, также приводит к появлению падаю- щей и отраженной волн. Полный сигнал, который устанавливается в линии, будет равен сумме отраженной и падающей волн. Максимальное напряжение в линии равно сумме максимальных значений напряжений падающей и отраженной волн, а минимальное — их разности. Отношение мак- симального и минимального значения напряжений является коэффи- циентом стоячей волны напряжения (КСВН или Кет и). При неболь- ших значениях AZo ^ctU = 1+]^Z0/Z0|. Когда в линии передачи имеется более чем одна неоднород- ность или несколько точек отражения падающей волны, результи- рующая стоячая волна при наихудших фазовых соотношениях является суммой частных стоячих волн и (^ст С/) макс = (Кст ст у)г...(КСТ и)п> где п — число точек отражения. 2—771 9
Наличие в линии неоднородностей не только уменьшает ее к. п. д., но и может ухудшить работу радиоэлектронной аппаратуры или даже вывести ее из строя. Например, в GB4 передатчиках энергия, отраженная от неоднородностей, может вызвать увеличение мощности рассеивания в выходной цепи до недопустимых пределов. В импульсных радиолокационных станциях энергия передатчика, отраженная от неоднородностей в линии, возвращается в приемник в виде сигнала очень высокого уровня, способного даже разрушить входную цепь приемника. В измерительной технике очень важно уменьшение величины КСВН, так как отражение энергии увеличивает ее затухание в ли- нии. Поэтому основным требованием к радиочастотным соедините- лям является малая величина КСВН, которая не должна превышать 1,1—1,2 для обычных соединителей и 1,01—1,05 — для измеритель- ных соединителей. ЧАСТОТНЫЙ ДИАПАЗОН Соотношение (1) справедливо только при бесконечной проводи- мости материала проводников. С учетом же сопротивления провод- ников получим [3]: Z't ъ Z. [1 + 302 Гр7?(1 М 4- I/O) (1 4- /)], (2) где р — удельное сопротивление проводника, Ом-м; f — частота то- ка, Гц. Из выражения (2) видно, что величина волнового сопротивления зависит от частоты тока и на достаточно малых частотах отклонение Z'o от Zo становится существенным. Поэтому нижний предел рабо- чего частотного диапазона определяется допустимой погрешностью волнового сопротивления: 1,824р ZL_l_LY гг 1 'н^ [(AZ0/Z0) 100]2 I d D ) 11 ЦЬ Верхний предел частотного диапазона соответствует критической частоте волн типа ТЕц, которая согласно [4] с хорошим прибли- жением определяется из выражения /в 190,8-10s КГ(£> + </) [Гц]. где D и d выражены в метрах. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КОНТАКТОВ Основными электромеханическими параметрами контактов со- единителей, значения которых нормируются и которые контроли- руются в процессе изготовления и перед установкой соединителей в аппаратуру, являются: контактное сопротивление, напряжение виб- рошумов, усилие расчленения гнезд со штырем-калибром. Контактное сопротивление включает в себя переходное сопро- тивление и сопротивления контактных электродов (штыря и гнезда). Обычно нормируют величину контактного сопротивления для по- стоянного тока, что не может характеризовать свойства контактов при токах СВЧ, а лишь качественно определяет их техническое со- 10
стояние. Природа переходного сопротивления постоянному току достаточно подробно рассмотрена в [5—7], краткие сведения по этому вопросу, а также особенности работы контактов при токах СВЧ приведены в гл. III. При воздействии вибрационных и ударных нагрузок на соеди- нители происходит изменение площади контактирующих поверхно- стей, что приводит к изменению переходного сопротивления, т. е. появляется динамическая нестабильность переходного сопротивле- ния [8]. Эта нестабильность из-за периодических изменений падения напряжения на контактах вызывает дополнительные напряжения, которые накладываются на передаваемые по линии сигналы, моду- лируют их и, складываясь с шумами других приборов и изделий, уменьшают чувствительность аппаратуры. Обычно требуют, чтобы уровень виброшумов, создаваемых контактами соединителей, не пре- вышал десятков и даже единиц микровольт. Усилия расчленения гнезд со штырями-калибрами характери- зуют контактное усилие, создаваемое упругими элементами контак- тов. Чем меньше величина контактного усилия, тем меньше устой- чивость контактов к воздействию механических нагрузок и мень- ше стабильность их переходного сопротивления, а чем больше вели- чина контактного усилия, тем меньше их износоустойчивость при многократных сочленениях и расчленениях соединителей. Поэтому величина усилия расчленения в технической документации на кон- кретные типы соединителей имеет двустороннее ограничение. ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗОЛЯЦИИ СОЕДИНИТЕЛЕЙ Изоляционные свойства опорных шайб соединителей характери- зуются сопротивлением и электрической прочностью. Сопротивление изоляции соединителей в нормальных климатических условиях обыч- но составляет 1011—1013 Ом, но в условиях повышенной влажности воздуха оно может снижаться до сотен, а иногда и десятков мегом. Электрическая прочность соединителей зависит ©т многих факторов: размеров, конфигурации и материала опорных шайб, наличия уступов и острых углов, воздуха в местах соединения ответных частей и заделки кабелей и т. д. Нормы и требова- ния по электрической прочности зависят также от назначения соединителя и усло- вий его эксплуатации. При этом всегда существует зависи- мость между рабочим, испытательным напряжением и напряжением начала ко- роны. Рабочее напряжение обычно на 15—20% ниже напряжения начала коро- ны. Испытательное напряжение для со- единителей с максимальным рабочим на- пряжением до 100 В выбирается в 500 В, а с рабочим напряжением от 100 до 500 В— в соответствии с зависимостью, приведен- ной на рис. 10. 2* испытательного напря- жения от рабочего. 11
ПАРАМЕТРЫ КОНСТРУКЦИИ В процессе эксплуатации радиочастотные кабели подвергаются воздействию растягивающих, скручивающих и изгибающих усилий, которые могут быть приложены к кабелям в месте их заделки в соединители. Например, в антенных системах, разнесенных на большие расстояния, вытягивающие усилия, действующие в месте заделки кабелей в соединители, могут достигать 200—500 Н. По- этому в технической документации обычно нормируются минималь- ные прочностные параметры заделки кабелей в соединители, кото- рые определяются конструкцией последних. Блочные части соединителей могут устанавливаться на стенках герметичных блоков. Поэтому нормируются максимальные значения скорости утечки воздуха или другого газа через соединители при заданном перепаде давлений между внутренней и внешней стенкой гермоблока, на который эти соединители устанавливаются. III. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕОРИИ ПЕРЕХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КОНТАКТОВ ПЕРЕХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОНТАКТОВ ПОСТОЯННОМУ ТОКУ Контактные поверхности, как и поверхности любых металличе- ских тел, имеют шероховатости (микронеровности, волнистость, макронеровности и т. д.), вызванные их механической обработкой. Применяемые в контактах тонкие защитные гальванические по- крытия практически не искажают микрорельефа контактных поверх- ностей, полученного при их механической обработке. Геометрические характеристики микрорельефа контактных поверхностей подробно рассмотрены в [5—9]. Наличие шероховатости приводит к тому, что механический кон- такт осуществляется отдельными площадками, образованными за счет деформации (упругой или пластической) единичных микро- неровностей. Площадь контактирования составляет 0,01—5% от всей площади контактных поверхностей. Контактные поверхности обычно покрыты различного рода ди- электрическими и полупроводниковыми пленками, свойства и меха- низмы образования которых подробно рассмотрены в [5, 6, 10]. На тех микронеровностях, которые подвержены достаточно большим деформациям, пленки могут механически разрушаться и при этом образовывается металлический контакт. Пленки могут также раз- рушаться под действием высокой напряженности электрического поля в них (107—108 В/м), повышенной температуры, вызываемой джоулевым теплом, выделяемым в зоне контактирования при про- текании через контакт электрического тока. Участки, покрытые достаточно тонкими пленками (3-10~10— 1,5-10-9 м — квизиметаллический контакт), так же, как и участки с металлическим контактом,, достаточно хорошо проводят электри- ческий ток. Основным механизмом проводимости электрического тока 12
через такие пленки является туннельный эффект [5, 6, 11]. Более толстые пленки имеют высокое сопротивление, и участки механиче- ского контакта, покрытые ими, при рассмотрении проводимости электрического контакта можно не учитывать. Такое резкое раз- граничение проводимости пленок допустимо из-за сильной зависи- мости удельного поверхностного туннельного сопротивления пленок от их толщины. Так, например, увеличение толщины пленки всего на 1-10“10 м приводит к увеличению ее сопротивления примерно на один порядок. Таким образом, фактическая площадь электрического контакта обычно бывает меньше, чем фактическая площадь механического контакта. Каждый из участков металлического контакта, образуемых при деформации отдельной пары микронеровностей, обладает сопротив- лением, которое называется сопро- тивлением «стягивания». Оно обу- словлено тем, что из-за малой ве- личины размеров участков контак- тирования линии тока в контактных электродах вынуждены стягиваться к этим участкам (рис. 11). Величи- на сопротивления стягивания опре- деляется удельным сопротивлением материала контактных электродов (покрытия контактов) и размерами участков контактирования. Если уча- стки контактирования имеют круг- лую форму, сопротивление стягива- ния в одйом из электродов равно Лет = р/4я = Р/4 , где р — удельное сопротивление ма- териала контактного электрода; а и А — радиус и площадь участка кон- тактирования. Если форма участков контакти- рования отличается от круглой, со- противление стягивания будет мень- шим. Причем чем больше отноше- ние максимального размера уча- Рис. 11. Линии тока (/) и эквипотенциальные поверх- ности (2) в области «стяги- стка контактирования к минималь- вания». ному (при постоянстве площа- ди участка), тем меньше сопротив- ление стягивания. Например, при величине указанного отношения, равной 10, сопротивление стягивания равно яст = р/ю.бКлл. Каждый из участков квазиметаллического контакта обладает сопротивлением, складывающимся из сопротивления стягивания и сопротивления пленки. Сопротивление пленки равно Лпл = (ТтМ, где от — удельное поверхностное туннельное сопротивление пленки, зна- чения которого для некоторых частных случаев приведены на рис. 12. Сопротивление стягивания при квазиметаллическом контакте имеет ту же природу, что и при металлическом. Однако из-за влия- 13
ния пленок на распределение плотности тока по поверхности участ- ка контактирования сопротивление стягивания при квазиметалличе- ском контакте имеет несколько большее значение. Так, при круглой форме участка контактирования /?ст ==p/-Ki#, а при отношении максимального размера участка к минимальному, равном 10, яст=Р//сгКЖ Рис. 12. Зависимость удельного туннельного сопротивления пленки от ее толщины при различных значениях работы выхода электронов. Рис. 13. Зависимость отношения еопротивления пленки к сопротив- лению стягивания от толщины пленки. нием контакта, которое в общем Значения и в зави- симости от толщины пленки соответственно равны 3,14—4 и 4,2—10,5. Причем чем боль- ше толщина пленки, тем мень- ше значения Ki и Кг- Расчеты, результаты ко- торых приведены на рис. 13, показывают, что /?пл<^ст при толщинах пленки 3 X X 10“10—7-Ю”10 м, т. е. влия- нием пленки можно прене- бречь. Результирующее сопротив- ление, обусловленное парал- лельным включением сопро- тивлений как металлических, так и квазиметаллических уча- стков контактирования, назы- вают переходным сопротивле- вмде можно записать так: Р 4а, VAi/tz _£,аа/Л//п Pi + Ps Zj К,а»КТЛ+(р, + р2)КЯ7 /=1 /=1 14
где pi и р2 — удельные сопротивления материалов 1-го и 2-го кон- тактных электродов; и Aj — площадь i-ro и /-го участков кон- тактирования; /?к м и лк квм — количество участков металлического и квазиметаллического контактирования; а4 и а2— коэффициенты, учитывающие уменьшение сопротивления стягивания, если форма участков металлического и квазиметаллического контактирования отличается от круглой. Определение числа участков контактирования и величины пере- ходного сопротивления — довольно сложная задача, которая тре- бует введения специальных статистических моделей контактирования [5, 12, 13]. Эмпирическая зависимость величины переходного сопротивления от контактного усилия имеет вид: — при малых значениях контактного усилия, когда преоблада- ющим является упругий характер контактирования, «пер=(р1 + р2)К1(£/^“*; — при больших значениях контактного усилия, когда преобла- дающим является пластический характер контактирования, Япер= (Pi + Р2) К. (ЯБ/ЛГ*. В данных соотношениях Е — модуль Юнга материала контактов; //Б —твердость материала контакта по Бринеллю; N — контактное усилие; Ki и К2— коэффициенты, значения которых определяются видом и классом чистоты обработки контактных поверхностей, их размером и формой и механической прочностью пленок на контакт- ных поверхностях; oti и а2 — безразмерные коэффициенты, значения которых определяются размерами и формой контактных поверхно- стей и механической прочностью пленок на них. У контактов соединителей, имеющих серебряное покрытие, при обычных контактных усилиях 2—7 Н величина переходного сопро- тивления равна ЫО-4—1-10~3 Ом. Однако после длительной эксплуатации (особенно в условиях промышленной атмосферы с до- статочно большим содержанием серы) оно резко возрастает и может достичь ЫО-2—ЫО-1 Ом. АКТИВНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ПЕРЕХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТОКАМ СВЧ Вследствие скин-эффекта, который обусловлен влиянием собст- венного магнитного поля на переменный ток, линии тока вытесняют- ся к наружной поверхности проводника. Средняя глубина проникно- вения тока определяется соотношением 6 = 5-1О3Кр7Л^ [см], (3) где р— удельное электрическое сопротивление, Ом-м; — относи- тельная магнитная проницаемость материала контакта. Так как наиболее распространенной конструкцией контакта соединителей является контакт типа «цанга» (рис. 14,а), то область «стягивания» при одном участке контактирования можно предста- вить в виде, показанном на рис. 14,6. Такая модель области стяги- вания детально рассмотрена в [14]. Сопротивление стягивания в данном случае равно: 15
2р (Г А f те 2а \ л f к 2а \ | = {[1 + ts8 (——)] / 2tS —9 } 2? , ( k \ приЛ>а, (4) где 6 — средняя глубина проникновения тока, определяемая из соот- ношения (3), м; 2а — диаметр площадки контактирования; Л=л[(й шт+^гн)/2]; с?шт и drH —диаметры штыря и гнезда. Рис. 14. Контактная пара с гнездом типа «цанга» (а) и область «стя- гивания» при одном участке контактирования (б). Если принять а=5-10“в м, р=1,6-10“8 Ом-м, <2Шт = 8-10“4 м, б/гн= 1,2-10“3 м, |Х1 = 1, то на частоте 108 Гц значение активной составляющей переходного сопротивления одноточечного контакта равно 0,007 Ом, а на частоте 1010 Гц — равно 0,07 Ом. ЕМКОСТЬ И ИНДУКТИВНОСТЬ ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНЫ При токах СВЧ в проводимости могут участвовать не только площадки, образующие металлический или квазиметаллический контакт, но и площадки контактирования, покрытые достаточно толстыми пленками. Такая проводимость осуществляется через переходную емкость. Каждая пара механически контактирующих микронеровностей, разделенных диэлектрической или полупроводни- ковой пленкой, образует конденсатор с емкостью [6]: С=5,5-Ю“и1п(<гД0 +2,75- 10“13-ed2/A, (5) где г — радиус вершины микронеровности, м; А — толщина пленки, м. Стягивание линий тока, текущего через контакты, приводит не только к увеличению сопротивления, но и к образованию допол- нительной индуктивности. Для принятой формы области стягивания (рис. 14,6) индуктивность переходной золы будет равна [6] £ = [1,545(6 — 2а) —0,5336]. 10~7 [Гн], (6) где — относительная магнитная проницаемость материала кон- такта. 16
ПЕРЕХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОНТАКТОВ ТОКАМ СВЧ Эквивалентная схема электрического контакта при токах СВЧ показана на рис. 15. Комплексное полное сопротивление данной эквивалентной схемы равно Z=Z1+1/(1/Z2+1/Z3), где Zj = + /coLj; Z2 = R2 + /<oL2; Z3 = R3 + / (g>L3 — 1/<oC). Рис. 15. Эквивалентная схема электрического контакта при то- ках СВЧ. -0 Гак как ZJ_ , _!_У* ___________________________АЛ_____________________ у Z2 Z3 J (/?2Л2 -|- /?3Л1) — /[<oL2>42-|-t4i (coA3 —- 1/соС) ] то Z = R. + + [A,A2 (A3 + jA4)]/A*3 + A\ = = [*i + AtA2A3/(A*3 + Л24)] + / [coL. + A1A2A4/(A\ + Л*4)], где Л1 = R*t + <o2L*2; Л2 = R*3 + (<o£3 - 1/<oC)2; Лз = R2A2 -|- R3A j j Л4 == caL2A2 + Л J (coL 3 — 1 /coC*). Тогда модуль комплексного полного сопротивления контакта будет равен + (7) где Д5=^1+Л1Л2Лз/(Л2з+Л24); Лв = ®£1+Л1Л2Л4/ (Л2з+Л24). Рассчитанные по формуле (7) зависимости модуля комплексно- го полного сопротивления контакта от частоты тока приведены на рис. 16. При расчете принималось: I (длина контакта) = 1 • 10“2 м; б/шт=8-10-4 м; dTQ—1,2-10~3 м; р = 1,6-10“8 Ом-м; ц=1; г (ра- диус вершины микронеровности) = 1 • 10“4 м; а=5-10-в м. Кривая/ на рис. 16 получается, если есть один участок контактирования с разрушенной пленкой и один с неразрушенной пленкой, а кри- вая 2 — если таких участков десять. Пунктирной линией показана зависимость сопротивления контакта, когда его переходное солро- 17
тивление равно нулю, т. е. эффективная контактная поверхность равна кажущейся. Из приведенных зависимостей видно, что на определенных час- тотах в линии, в которую включен контакт, имеет место резонанс напряжений, приводящий к дополнительному затуханию передавае- Рис. 16. Зависимость модуля комплексного сопротивления контакта от частоты тока. мого сигнала. Приближенно резонансная частота может быть опре- делена из соотношения f __________________!______ /рез-- т. К С(£г + £3) При /?2=/?з и £2=^з модуль комплексного полного сопротив- ления контакта на резонансной частоте равен / А2 / L* со А2 ^макс |/ й>2£21 + ^22 ® ^21 "Ь • ВЛИЯНИЕ ПЕРЕХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КОНТАКТОВ НА КСВН В ПЕРЕДАЮЩЕЙ ЛИНИИ Эквивалентная схема участка передающей линии с последова- тельно включенным контактом показана на рис. 17. Волновое со- противление такого участка равно 7, . ,/^ + [(1/2,) +0/£.)]-* z •= V Т^са <8> 18
На частотах, близких к резонансной, выражение (8) преобразуется к виду (9) где Zo — волновое сопротивление линии при переходном сопротив- лении контакта, равном нулю Рис. 17. Эквивалентная схема участка передающей линии с последо- вательно включенным контактом. Выполняя биноминальное разложение выражения (9) и ограни- чиваясь первыми двумя членами разложения, получаем 1 / AtA2 \ Z о Zo + 2Z0 (м,®С1 J Тогда, приняв Кст и 1 + ] |, получим K^v^\ + AxA^A&Lx. (10) При значениях параметров, принятых для расчета зависимостей, приведенных на рис. 16, /С.ст17>10. Таким образом, переходное сопротивление контактов в значи- тельной степени определяет к. п. д. передающих линий. IV. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ Несмотря на большое разнообразие конструкций коаксиальных соединителей все они имеют ..одни и те же детали и узлы: контакты, изоляторы, корпус и узлы зажима кабелей (рис. 18) КОНТАКТЫ Все радиочастотные соединители состоят из двух концентрично расположенных контактных пар. Внутренняя контактная пара обычно состоит из штыря и гнезда. Электрическое соединение в сочлененной контактной паре осуществ- ляется соприкосновением поверхности штыря и гнезда под опреде- 19
ленным усилием, создаваемым пружинящими элементами. Каждый контакт внутренней контактной пары состоит из рабочей части, соз- дающей и воспринимающей механическое давление и осуществляю- щей электрическое соединение контактной пары; элементов крепле- ния контакта в изоляторах и хвостовика, предназначенного для присоединения внутренних жил кабеля к контакту. Рис. 18. Вилка соединителя в сборе (а) и в разобранном виде (б): / — корпус; 2 — изоляторы; S штырь; 4 — обойма; 5 и 10 — резиновые коль- ца; 6 — шайба; 7 —«сухариж; 8 — втулка; 9 — гайка накидная; // — колпачок; 12 — пружинные шайбы. Качество конструкции, условия применения и эксплуатации со- единителей в основном определяются конструкцией рабочей части контактных пар, которая должна удовлетворять требованиям, предъ- являемым к электромеханическим характеристикам соединителей и технологичности их изготовления. Степень удовлетворения конструкцией соединителя указанным требованиям во многом определяется пружинящими свойствами упругих элементов рабочих частей контактных пар, которые харак- 20
теризуются зависимостью контактного усилия от величины дефор- мации пружины: N=cf, где с — жесткость одного упругого элемента; f — величина дефор- мации упругого элемента. Наиболее широкое распространение получила конструкция внутренней контактной пары, приведенная на рис. 14,а. Жесткость одного упругого элемента такой конструкции равна с^ЪЕЗх/l* [Н/м], где Е — модуль Юнга, Н/м2; Зх— момент инерции поперечного сече- ния упругого элемента, м4; I — активная длина упругого элемента, м. Момент инерции поперечного сечения данной конструкции упру- гого элемента равен [(4н + h)3 /г/16] [(гса/180°)4-sin а — 8 sin2 (а/2) (180®/™)], где dBH — внутренний диаметр гнезда, м; h — толщина упругого эле- мента гнезда, м; а — центральный угол. Для обеспечения наибольшей стабильности значений контакт- ного усилия при изменениях модуля Юнга материала и геометриче- ских размеров контактов в пределах технологических допусков не- обходимо иметь наименьшую жесткость упругих элементов и наи- большую деформацию их при сочленении штыря с гнездом. Однако здесь имеются ограничения, связанные как с механическими напря- жениями в сечениях упругого элемента, так и с геометрическими размерами контактов. Размер коаксиального соединителя определяется в основном наружным диаметром внутренней контактной пары, поэтому она обычно выбирается в соответствии с диаметром центральной жилы кабеля. Необходимо помнить, что для соединения кабелей неболь- ших размеров выбор наименьшего диаметра внутренней контактной пары также лимитируется упругими свойствами контактных мате- риалов. Конструкция элементов крепления контактов в изоляторе опре- деляется назначением соедйнителя и конструкцией изолятора. Чтобы исключить продольное перемещение или вращение кон- тактов, крепление их можно осуществлять одним из способов, по- казанных на рис. 19. В соединителях, которые должны препятствовать прохождению воздуха или газов (азота, гелия и др.) через внутреннюю полость наиболее распространенным способом герметизации является арми- рование контактов спаем стекла с металлом (рис. 20). Компенсация отражений, обусловленных наличием неоднород- ности (ступенчатых переходов) при конструировании внутренних контактных пар, в значительной степени может быть осуществлена изменением конфигурации самой неоднородности или созданием вблизи ее неоднородностей противоположного знака. Например, неоднородность емкостного характера может быть скомпенсирована введением дополнительной индуктивности. Создать компенсирующую индуктивность можно, уменьшая диаметр внутреннего проводника или увеличивая диаметр внешнего проводника, т. е. внутренний диаметр корпуса соединителя. Компенсация неоднородности индук- тивного характера осуществляется обратным способом. Возможные виды компенсации отражений показаны на рис. 21. 21
Пропорциональность коэффициента отражения геометрическим размерам неоднородностей в коаксиальных соединителях объясняет- ся тем, что волна распределенного поля вдоль оси пропорциональна диаметру, в то время как распределенные реактивные элементы (емкость и индуктивность) и волновое сопротивление не изменяются. Конструкция хвостовиков контактов внутренних контактных пар Рис. 20. Армирование контактов герметичных соединителей: 1 — изолятор (стекло); 2 — контакт. Рис. 19. Крепление контактов в изолято- рах упорным буртиком (а) и разваль- цовкой (б). Рис. 21. Возможные виды компенсации отражений. Рис. 22. Способы присоединения внутренней жилы кабеля к хвосто- вику контакта: а — пайка; б — резьба и пайка. соединителей определяется в зависимости от выбранного способа электрического монтажа (рис. 22). В качестве наружной контактной пары наибольшее применение нашли многоупругие цилиндрические корончатые контакты, являю- 22
щиеся, как правило, элементами корпуса соединителя (рис. 18,6). Количество упругих элементов в коронке определяется конструкцией и размерами коронки и выбирается конструктивно или по табл. 1 [15] в зависимости от внутреннего диаметра неупругого контакта. Таблица 1 Зависимость количества упругих элементов п и величины центрального угла а от внутреннего диаметра неупругого контакта DH3R 7>н вн» 10-* м п ®, град 2; 2,5; 3,3 2 180 4 4 90 5; 6 6 60 8 8 45 10; 12 10 36 16 12 30 20 16 22,5 25 18 20 32 20 18 ^н вн» 10-3 м 40 50 60 80 100 120; 160 200 250 320 п 24 36 40 48 54 60 72 80 90 а, град 15 10 9 7,5 6,66 6 5 4,5 4 Внутренний диаметр неупругого контакта наружной контактной пары рассчитывается, исходя из выбранного наружного диаметра центральной контактной пары и материала изолятора, по формуле DH вн = exp [(Zo /^7/60) + In d], где Zo — волновое сопротивление соединителя, Ом; ег — относитель- ная диэлектрическая проницаемость диэлектрика; d—наружный диаметр центральной контакт- ной пары, м. При назначении допусков на основные диаметры радио- частотных коаксиальных соеди- нителей необходимо помнить, что незначительные колебания их размеров могут существен- но изменять величину волново- го сопротивления. Влияние до- пусков на основные диаметры на величину волнового сопро- тивления 50-омных соедините- лей для различных коаксиаль- ных линий показано на рис. 23. Из рисунка видно, что колеба- ние размеров основных диамет- ров соединителя с <меньшими поперечными размерами оказы- вает большее влияние на по- грешность величины волнового Рис. 23. Влияние допусков на диа- метры на величину волнового со- противления 50-омных соедини- телей. 1 и 2 — внутренний и внешний провод- ники 7-мм линии; 3 и 4 — внутренний и внешний проводники 2,1-мм линии. сопротивления и внутренний контакт должен иметь более жесткие допуска, чем внешний. В качестве материала для изготовления контактных иар соеди- нителей обычно применяют латунь, бронзу или ковар. Для неупру- гих частей контактов наиболее широкое применение получили латунь 23
(особенно марки ЛС59-1) и ковар марки 29НК, который имеет сравнительно низкую электрическую проводимость и коэффициент объемного расширения, близкий к коэффициенту объемного рас- ширения стекла. Поэтому ковар является незаменимым материалом для контактов, если последние армируются в стеклянном изоляторе герметичного соединения. Если контакты должны обладать упруги- ми свойствами, т. е. выполнять роль пружин, то их изготовляют из бронзы марок БрОФ6,5-0,15; БрБ2; БрБ2; БрОЦ4-3; БрКМЦЗ-1идр. Контакты обычно покрывают коррозионно-стойкими металлами для обеспечения стабильных электрических характеристик и высокой надежности электрического контакта. Наиболее широко применяют- ся гальванические покрытия из благородных металлов (золота, се- ребра, палладия и др.) и их сплавов. Золотом покрывают контакты, предназначенные для работы в цепях малой мощности, к которым предъявляются повышенные требования по надежности. Наиболее часто применяют серебряные покрытия, которые при сравнительно малых контактных давлениях обеспечивают малое и стабильное переходное сопротивление. Контакты, покрытые сереб- ром, хорошо паяются и привариваются. Покрытие контактов сереб- ром обходится в десятки раз дешевле, чем покрытие золотом. Но основным недостатком серебряного покрытия является его сравни- тельно низкая устойчивость к воздействию среды, содержащей сер- нистые соединения. В изделиях с повышенной надежностью контакты покрывают палладием. Он более устойчив к воздействию сернистых соединений, чем серебро, но электромеханические характеристики его хуже, чем серебра и золота, что требует для обеспечения достаточной стабиль- ности переходного сопротивления контактов более высоких контакт- ных давлений. ИЗОЛЯТОРЫ Для крепления контактов в частях соединителя и для электри- ческой изоляции внутреннего контакта от корпуса устанавливают опорные шайбы или изоляторы. Опорные шайбы являются основным источником отражений в соединителях, поэтому при разработке соединителей необходимо уделять особое внимание их конфигура- ции и геометрическим размерам. Компенсацию отражений можно производить подбором конфигурации опорных шайб, толщины шайб, введением выточек, ступенек, а также изменением соотношения диа- метров внутреннего и внешнего проводников. Возможные виды компенсации отражений показаны на рис. 21. Показанные на рис. 21 уступы и проточки на внутреннем про- воднике и опорной шайбе, могут быть рассчитаны через параметры эквивалентного четырехполюсника. Однако расчетные формулы остаются справедливыми только на более низких частотах, где еще не возникает волн высших типов, т. е. до критической длины волны, которая определяется по формуле Лкр = л/2 (D + d) V~r. На более высоких частотах, когда неоднородности соизмеримы с четвертью длины волны, распределенные реактивные составляющие приводят к сложной частотной зависимости. Поэтому на высоких 24
частотах конструктивные размеры соединителей и компенсируемых неоднородностей целесообразно определять на основании экспери- ментальных данных, измеряя коэффициент отражения при различ- ных соотношениях диаметров в заданном диапазоне частот. На рис. 24 приведены зависимости коэффициента отражения от частоты при различных видах компенсации отражений. Рис. 24. Зависимость коэффициента отражения опорных шайб от ча- стоты при наличии канавок на внутреннем проводнике с одной сторо- ны шайбы (а) и с двух сторон (б) при отношении B/D—6,1. Для изготовления опорных шайб в основном используют поли- этилен и фторопласт-4, а в некоторых конструкциях — стекло и ре- зину. 3—771 25
Основные физико-механические и электрические свойства и ха- рактеристики диэлектрических материалов, применяемых для изго- товления опорных шайб, приведены в табл. 2. Таблица 2 Основные физико-механические и электрические свойства и характеристики некоторых диэлектрических материалов Основные свойства и характеристики Вид диэлектрика фторопласт-4 полиэтилен ВД Температура плавления кристаллитов, ®С Максимальная рабочая температура при эксплуата- ции, ®С 327 105—108 260 100 Водопоглощение за 24 ч, % 0 0 Твердость по Бринеллю, Н/м2 3-107—4-107 1,4- 1Q7—2,5-107 Удельное объемное элек- трическое сопротивление, Ом-м 1015—ю18 1015 Электрическая прочность при толщине 4-Ю"3 м, 106 В/м 25—27 , 28—36 Диэлектрическая проницае- мость при частоте 10е Гц 2,0—2,1 2,2—2,3 Тангенс угла диэлектри- ческих потерь при частоте 10е Гц 2.10-4—2,510-* 2-10-*—3-10-* КОРПУС Корпус радиочастотного соединителя является наружным про- водником радиочастотной энергии и должен обладать хорошими экранирующими свойствами. Кроме того, корпус соединителя слу- жит для закрепления изоляторов и защиты контактов и изоляторов от механических повреждений, обеспечивает взаимную ориентацию контактов двух частей соединителя, механическое крепление кабеля к соединителю, крепление соединителя к изделию, фиксацию сочле- ненного положения, а также в ряде случаев однозначность сочлене- ния с помощью различных поляризующих элементов. Корпусные детали соединителей изготавливают из стали Х25Т, цветных металлов и их сплавов. Наиболее широкое применение по- лучили детали из латуни ЛС59-1 и Л 63. Корпусные детали защи- щают от коррозии с помощью различного рода покрытий (серебре- ние, никелирование, кадмирование и т. д.) 26
V. НАДЕЖНОСТЬ СОЕДИНИТЕЛЕЙ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ Под надежностью понимается свойство изделия выполнять за- данные функции в течение определенного времени при определен- ных условиях эксплуатации и хранения, а также сохранять основные параметры в установленных пределах. Рис. 25. Зависимость мини- мальной наработки соедини- телей от величины рабочей температуры: Го — наработка, гарантируемая ГУ; Т — требуемая наработка, tQ — значение температуры ок- ружающей среды, соответствую- щее гарантируемой ТУ нара- ботке; t'Q — значение темпера- туры в месте установки соеди- нителя при его работе в аппа- ратуре. Основными показателями надежности соединителей являются: минимальная наработка, выраженная в часах и числе сочленений и расчленений, срок службы, срок сохраняемости и интенсивность отказов. Надежность соединителей определяется условиями эксплуатации и хранения, а также электрическими режимами их работы, поэтому в технических условиях на соединители указываются гарантируемые значения показателей надежности для каких-то определенных ре- жимов и условий эксплуатации (чаще всего предельных). Надеж- ность соединителей значительно зависит от температурных режимов работы, поэтому в технических условиях или справочниках иногда указываются зависимости показателей надежности от величины рабочей температуры. Пример такой зависимости показан на рис. 25. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ОТКАЗОВ Опыт эксплуатации аппаратуры показал, что значительная доля отказов антенно-фидерных устройств и СВЧ трактов обусловлена отказами радиочастотных соединителей. Распределение полных от- казов соединителей по видам, полученное на основе испытаний около 25 тыс. соединителей различных типов, приведено в табл. 3. Рассмотрим механизмы и причины данных видов отказов со- единителей. Отсутствие контакта по внутреннему проводнику в основном вызывается срезом жилы кабеля в месте пайки, который происходит в результате появления крутящих моментов, действующих на кон- тактную пару соединителей. Чаще всего это происходит у байонет- ных соединителей, не имеющих крепления контактов в изоляторах, 3* 27
так как лри сочленении и расчленении этих соединителей корпус вилки поворачивается относительно корпуса розетки, а вместе с ним поворачиваются и контакты. Отсутствие контакта по корпусу имеет место в основном в кон- струкциях, где крепление оплетки кабеля к корпусу соединителя пбеспечивается системой конусная гайка — «сухари» — коническая шайба — корпус. В данной системе после завинчивания конусной гайки «сухарй» могут недостаточно плотно поджимать к корпусу Таблица 3 Распределение отказов соединителей при испытаниях на надежность по видам Вид отказа Процент отказов данного вида от общего числа отказов Типы соединителей, имеющих данный вид отказов Отсутствие контакта по внут- 69,6 ВР с байонетным реннему проводнику (по жиле кабеля) соединением Отсутствие контакта по кор- 4,5 То же *пусу Электрический пробой изоля- ции 8,9 МБР, ШВР, ВР Неустойчивый контакт при ме- ханических воздействиях 10,7 То же Механические поломки 6,3 ВР с байонетным соединением конусную шайбу, к которой припаяна оплетка, и при температурных изменениях размеров изоляторов нарушается контакт между кор- пусом и конусной шайбой. Электрический пробой изоляции вызывается загрязнениями по- верхностей изоляторов, в частности, продуктами износа трущихся поверхностей контактов и корпуса. Наиболее часто электрический пробой происходит под воздействием повышенной влажности воз- духа. Неустойчивым контакт становится при механических воздейст- виях, если контактное усилие, создаваемое упругими элементами гнезд, мало. Это чаще всего вызывается рекристаллизацией мате- риала упругих элементов при длительном воздействии повышенной температуры. Механическим поломкам подвержены в основном контакты и соединители в процессе их многократных сочленений и расчленений. Наряду с полными отказами соединителей могут быть и пара- метрические отказы, т. е. случаи несоответствия параметров соеди- нителей требованиям ТУ. Наиболее характерными отказами данно- го вида являются увеличение переходного сопротивления контактов и корпусов, уменьшение усилий расчленения контактов, увеличение Кст г;, уменьшение сопротивления изоляции. “28
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ СОЕДИНИТЕЛЕЙ Обеспечить надежность соединителей важно на всех этапах их создания и практического использования. Надежность соедини- телей закладывается уже в процессе их конструирования путем обеспечения необходимых конструктивных запасов, т. е. соотношений между электрическими и механическими напряжениями, действую- щими в конструкции, и соответствующими напряжениями, вызыва- ющими необратимые изменения ее свойств. Для того чтобы свойства конструкции соединителей и их пара- метры были наименее критичны к возможным нестабильностям технологического процесса, должны быть предусмотрены соответст- вующие производственные запасы. Необходимо также предусматри- вать в процессе конструирования соединителей защитные меры от возможных ошибок обслуживающего персонала, а главное предель- но упрощать технологию монтажа и эксплуатацию соединителей в аппаратуре. Основными направлениями, повышения надежности соединителей в сфере производства являются: строгий контроль качества мате- риалов и полуфабрикатов, используемых для производства соеди- нителей; применение современных технологических методов и со- вершенного технологического оборудования; повышение класса точности изготовления деталей соединителей; внедрение автомати- зации изготовления деталей и сборки соединителей; обеспечение чистоты и комфорта в производственных помещениях; строгий кон- троль технологических операций; контроль качества работы техно- логического оборудования, контроль качества изготовленных соеди- нителей после каждого основного этапа их изготовления, автомати- зация контроля их качества и изыскание новых способов контроля; применение современных способов упаковки для хранения и транс- портировки соединителей и т. д. В сфере применения основными путями повышения надежности соединителей являются: точное соблюдение инструкций по монтажу и эксплуатации; облегчение режимов и условий эксплуатации со- единителей по сравнению с максимально допустимыми режимами и условиями, оговоренными в ТУ на них; проведение анализа дан- ных и разработка рекомендаций по улучшению эксплуатации и со- вершенствованию конструкции и технологии изготовления соедини- телей. Систематическое и строгое проведение указанных мероприятий, как показывает опыт отечественной и зарубежной практики, позво- ляет добиваться существенного увеличения надежности соедините- лей. VI. ОСНОВНАЯ НОМЕНКЛАТУРА РАДИОЧАСТОТНЫХ СОЕДИНИТЕЛЕЙ Применение радиочастотных соединителей определяется требо- ваниями, предъявляемыми к величине волнового сопротивления и коэффициенту стоячей волны напряжения радиочастотных трактов в определенном диапазоне частот, электрическому напряжению 29
Основная номенклатура соединителей радиочастотных общего назначения Таблица 4 Марка кабеля Номенклатура соединителей Основные технические характеристики вилки (В) и розетки (Р) переходы Верхняя рабочая частота, МГц КСВН Рабочее напряжение, В кабельные приборно- кабельные приборные РК-50-1-11 РК-50-1-21 Р-СР-50-368Ф В-СР-50-369Ф — — 5 000 1,2 100 В-СР-50-643Ф Р-СР-50-644Ф — — — РК -50-1-23 Р-СР-50-337Ф В-СР-50-336Ф В-СР-50-342Ф — 150 РК-50-1,5-11 РК-50-1,5-12 РК-50-1,5-21 Р-СР-50-370Ф В-СР-50-371Ф — — 100 ВгСР-50-645Ф Р-СР-50-646Ф — — — РК-50-1,5-22 Р-СР-50-339Ф В-СР-50-338Ф В-СР-50-342Ф — 150 РК-50-2-11 Р-СР-50-381Ф В-СР-50-380Ф В-СР-50-384Ф В-СРГ-50-385Ф Р-СР-50-386Ф Р-СРГ-50-388Ф — 10 000 500 В-СР-50-281Ф Р-СР-50-275Ф Р-СР-50-287Ф — В-СР-50-267Ф В-СРГ-50-263Ф СР-50-271Ф СРГ-50-273Ф 3 000 1,25 350 В-СР-50-74П В-СР-50-81П Р-СР-50-83П Р-СР-50-12Ф Р-СР-50-73Ф Р-СРГ-50-11Ф СР-50-75П СРГ-50-82П 1,2 500 РК-50-2-12 Р-СР-50-379Ф В-СР-50-378Ф В-СР 50-384Ф В-С;РГ-50-385Ф СР-50-386Ф СРГ-50-388Ф 10 000 Р-СР-50-258Ф В-СР-50-283Ф В-СР-50-150Ф В-СРГ-50-152Ф СР-50-160Ф СРГ-50-166Ф 250
РК-50-2-13 В-СР-50-74П В-СР-50-8Ш Р-СР-50-83П Р-СР-50-12Ф Р-СР*50-73Ф Р-СРГ-50-11Ф РК-50-2-21 РК-50-2-22 Р-СР-50-379Ф В-СР-50-378Ф В-СР-50-384Ф В-СРГ-50-385Ф В-СР-50-282Ф Р-СР-50-276Ф Р-СР-50-288Ф — В-СР-50-267Ф В-СРГ-50-263Ф Р-СР-50-155Ф В-СР-50-154Ф В-СР-50-150Ф В-СРГ-50-152Ф РК-50-2-25 Р-СР-50-345Ф В-СР-50-346Ф Р-СР-50-341Ф В-СР-50-340Ф В-СР-50-342Ф РК-50-3-11 РК-50-3-13 Р-СР-50-392Ф В-СР-50-393Ф В-СР-50-384Ф В-СРГ-50-385Ф В-СР-50-426Ф В-СР-50-435Ф Р-СР-50-427Ф Р-СР-50-439Ф Р-СРГ-50-440Ф Р-СР-50-159Ф В43Р-50-158Ф В-СР-50-150Ф В-СР-50-76П В-СР*50-80П Р-СР-50-84П Р-СР-50-12Ф Р-СР-50-73Ф РСРГ-50-11Ф РК-50-3-21 Р-СР-50-383Ф В-СР-50-382Ф В-СР-50-384Ф В-СРГ-50-385Ф В-СР-50-417Ф Р-СР-50-416Ф — В-СР-50-428Ф В-СР-50-436Ф Р-СР-50-429Ф Р-СРГ-50-440Ф Р-СР-50-439Ф РК-50-4-11 В-СР-50-430Ф В-СР-50-437Ф Р-СР-50-431Ф Р-СР-50-157Ф В-СР-50-156Ф В-СР-50-150Ф В-СР-50-152Ф РК-50-4-21 Р-СР-50-169Ф В-СР-50-168Ф В-СР-50-432Ф В-СР-50-438Ф Р-СР-50-433Ф Р-СР-50-439Ф Р-СРГ-50-440Ф
СР-50-75П СРГ-50-82П 3 000 500 СР-50-386Ф СРГ-50-388Ф 10 000 СР-50-271 ф СРГ-50-273Ф 3 000 1,5 СР-50-160Ф СРГ-50-166Ф 10 000 1,2 250 5 000 150 СР-50-386Ф СРГ-50-388Ф 10 000 1,2 500 CP-50-441Ф СРГ-50-442Ф 1,3 250 СР-50-160Ф 1,2 СР-50-75П СРГ-50-82П 3 000 1,25 Г>10 СР-50-386Ф СРГ-50-388Ф 10 000 1,2 — 12 000 1,3 300 СР-50-441Ф СРГ-50-442Ф 10 000 250 СР-50-160Ф СРГ-50-166Ф 1,15 350 СР-50-441Ф СРГ-50-442Ф 1,3 250
Марка кабеля Номенклатура соединителей вилки (В) и розетки (Р) кабельные приборно- кабельные приборные РК-50-4-25 В-СР-50-349Ф Р-СР-50-350Ф — РК-50-4-26 В-СР-50-347Ф Р-СР-50-348Ф — РК-50-7-11 РК-50-7-15 РК -50-7-21 В-СР-50-64Ф В-СР-50-61Ф Р-СР-50-63Ф — Р-СР-50-65Ф Р-СР-50-10Ф Р-СРГ-50-11Ф РК-50-7-22 Р-СР-50-343Ф В-СР-50-344Ф В-СР-50-150Ф В-СР-50-152Ф В-СР-50-419Ф Р-СР-50-418Ф — РК-50-9-24 В-СР-50-351Ф В-СРа50-355Ф Р-СР-50-352Ф — РК-100-4-31 РКТФ-56 В-СР-50-ЗЗФ В-СР-50-34Ф Р-СР-50-32Ф Р-СР-50-12Ф Р-СР-50-73Ф Р-СРГ-50-10Ф РК-150-7-11 В-СР-50-58П Р-СР-50-57П — Р-СР-50-65Ф Р-СР-50-10Ф Р-СРГ-50-11Ф РК-75-1-11 Р-СР-75-324Ф В-СР-75-323Ф — РК-75-1-21 РК-75-1-22 В-СР-75-617Ф Р-СР-75-616Ф — — РК-75-1,5-11 РК-75-1,5-21 РК-75-1,5-22 В-СР-75-619Ф Р-СР-75-618Ф — — Р-СР-75-326Ф В-СР-75-325Ф В-СР-75-327Ф ।
Продолжение табл. 4 Основные технические характеристики Т переходы Верхняя рабочая частота, МГц КСВН Рабочее напряжение, В — 7 000 1,3 350 — СР-50-62Ф СРГ-50-72Ф 3 000 1,15 1 000 СР-50-160Ф СРГ-50-166Ф 10 000 1,25 350 — 12 000 1,3 300 — 7 000 1 000 СР-50-75Ф СРГ-50-82Ф 3 000 1,25 500 СР-50-62П СРГ-50-72П 1,2 1 000 — 5 000 1,2 100 — — 5 000 1,2 100 —
РК-75-2-21 В-СР-75-276Ф Р-СР-75-275Ф — В-СР-75-268Ф В-СРГ-75-2ГОФ РК-75-2-22 Р-СР-75-329Ф В-СР-75-328Ф В-СР-75-385Ф В-СР-75-339Ф РК-75-3-11 Р-СР-75-331Ф В-СР-75-330Ф В-СР-75-286Ф Р-СР-75-280Ф Р-СР-75-291Ф — В-СР-75-268Ф В-СРГ-75-270Ф РК-75-3-32 Р-СР-75-299Ф В-СР-75-300Ф В-СР-75-308Ф РК-75-3-21 Р-СР-75-301Ф В-СР-75-302Ф РК-75-3-22 Р-СР-75-ЗЗЗФ В-СР-75-332Ф В-СР-75-385Ф В-СРГ-75-339Ф РК-75-4-11 В-СР-75-284Ф Р-СР-75-278Ф Р-СР-75-289Ф — В-СР-75-268Ф В-СР-75-270Ф Р-СР-75-303Ф В-СР-75-304Ф В-СР-75-308Ф Р-СР-75-335Ф В-СР-75-334Ф В-СР-75-385Ф В-СРГ-75-339Ф РК-75-4-12 В-СР-75-54П В-СР-75-58П Р-СР-75-55П — Р-СР-75-66Ф Р-СР-75-11Ф Р-СР-75-303Ф В-СР-75-304Ф В-СР-75-308Ф Р-СР-75-335Ф В-СР-75-334Ф В-СР-75-385Ф В-СР-75-339Ф РК-75-4-13 В-СР-75-54П В-СР-75-58П Р-СР-75-55П — Р-СР-75-66Ф Р-СР-75-11Ф РК-75-4-15 PK-75-4-I6 — Р-СР-75-335Ф В-СР-75-334Ф В-СР-75-385Ф
СР-75-272Ф СР-75-274Ф 3 000 1,3 300 СР-75-340Ф СРГ-75-342Ф 10 000 1,2 500 СР-75-272Ф СР-75-274Ф 3 000 1,5 300 СР-75-307Ф 10 000 1,2 250 СР-75-340Ф СРГ-75-342Ф 500 СР-75-272Ф СРГ-75-277Ф 3 000 1,25 СР-75-307Ф 10 000 1,2 250 СР-75-340Ф СРГ-75-342Ф 500 СР-75-50П СРГ-75-51П 3 000 1 000 СР-75-307Ф 250 СР-75-340Ф СРГ-75-342Ф 10 000 500 СР-75-50П СР-75-51П 3 000 1 000 СР-75-340Ф 500
Марка кабеля Номенклатура соединителей вилки (В) и розетки (Р) кабельные приборно- кабельные приборные РК-75-4-21 Р-СР-75-337Ф В-СР-75-336Ф В-СРГ-75-339Ф Р-СР-75-305Ф В-СР-75-306Ф В-СР-75-308Ф РК-75-4-22 В-СР-75-54Ф В-СР-75-58Ф Р-СР-75-55Ф — Р-СР-75-66Ф Р-СР-75-11Ф РК-75-4-24 В-СР-75-313Ф В-СР-75-316Ф Р-СР-75-314Ф — РК -75-4-25 В-СР-75-311Ф В-СР-75-315Ф Р-СР-75-312Ф — РК-75-9-17 В-СР-75-216Ф В-СР-75-218Ф Р-СР-75-217Ф — РК-75-9-24 В-СР-75-219Ф В-СР-75-221Ф Р-СР-75-220Ф — РК-75-13-11 В-СР-75-195ФТ Р-СР-75-196ФТ — РК-75-13-12 В-СР-75-197ФТ Р-СР-75-198ФТ — РК-75-17-11 В-СР-75-199ФТ Р-СР-75-200ФТ — РК-75-17-12 В-СР-7Б-201ФТ Р-СР-75-202ФТ
Продолжение табл. 4 Основные технические характеристики переходы Верхняя рабочая частота, МГц КСВН Рабочее напряжение, В СР-75-342Ф 10 000 1,2 500 СР-75-307Ф 250 СР-75-50Ф СРГ-75-51Ф 1,5 1 000 — 7 000 1,3 350 — — 3 000 1,35 500 — — 5 000 2 000 — Ч — —
Основная номенклатура соединителей радиочастотных измерительных Таблица 5 Марка кабеля Номенклатура соединителей Основные технические характеристики Вилки (В) и розетки (Р) Переходы Верхняя рабочая частота, МГц ксвн Рабочее напряжение, В кабельные приборно- кабельные Приборные РК-50-2-11 РК-50-2-13 В-СР-50-212С Р-СР-50-210С — Э2-134-Э2-16 32-294-92-40 10 000 1,3 300 B-CP-50-2I2C-T Р-СР-50-210С-Т Р-СР-50-267С В-СР-50-263С Р-СР-50-267С-Т В-СР-50-263С-Т Э2-115/14-32-115/4 Р-СР-50-272С Р-СР-50-274С Р-СР-50-274С-Т Р-СР-50-270С-Т В-СР-50-270С-Т Р-СР-50-272С-Т 32-110/1 32-110/2 32-111/14-92-111/4 Э2-1Н/2 32-113/14-32-113/4 32-114/14-32-114/4 32-115/1-7-32-115/4 32-116/1 32-116/2 32-117/1 32-117/2 12 000 250 РК-50-4-11 РК-50-4-13 В-СР-50-262С Р-СР-50-264С В-СР-50-266С Р-СР-50-266С Р-СР-50-264С-Т Р-СР-50-268С-Т В-СР-50-262С-Т В-СР-50-266С-Т Р-СР-50-265С Р-СР-50-265С-Т Р-СР-50-269С-Т Р-СР-50-260С-Т В-СР-50-211С-Т В-СР-50-261С-Т Р-СР-50-259С-Т — 32-115/14-32-115/4 10 000 1.25 300'
Марка кабеля Номенклатура соединителей Вилки (В) и розетки (Р) кабельные приборно- кабельные приборные РК-50-4-11 РК-50-4-13 В-СР-50-211С В-СР-50-261С — Р-СР-50-259С Р-СР-50-260С Р-СР-50-254С В-СР-50-256С В-СР-50-258С Р-СР-50-251С Р-СР-50-253С-Т В-СР-50-209С-Т В-СР-50-255С-Т Р-СР-50-208С-Т Р-СР-50-252С-Т — Р-СР-50-253С В-СР-50-209С В-СР-50-255С Р-СР-50-208С Р-СР-50-252С Р-СР-50-230С РК-75-4-11 РК-75-4-15 В-СР-75-255С Р-СР-75-257С В-СР-75-252С Р-СР-75-253С
Продолжение табл, 5 Основные технические характеристики Переходы Верхняя рабочая частота, МГц КСВН Рабочее напряжение, В Э2-13-Т-Э2-16 Э2-29-4-Э2-40 10 000 1,25 300 — 7 500 500 Э2-111/1-Т-Э2-111/4 00 1,15 — Э2-5 Э2-7 32-10 Э2-12 Э2-21 Э2-22—Э2-24 3 000
и стабильности параметров при воздействии механических и клима- тических факторов. Как правило, соединители должны применяться в тех режимах и условиях, которые предусмотрены техническими условиями. При выборе соединителей необходимо, в первую очередь, руко- водствоваться требованиями, предъявляемыми к электрическим ха- рактеристикам соединителей: диапазону рабочих частот, коэффи- циенту стоячей волны напряжения, допустимым рабочим напряже- ниям и др. После этого должен быть рассмотрен вопрос о габари- тах, массе и устойчивости работы соединителей при заданных меха- нических и климатических воздействиях. Основная номенклатура радиочастотных: соединителей (с учетом их взаимосочленяемости) под конкретные марки кабеля и основные технические характеристики, приведены в табл. 4 и 5. VII. ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ Правила эксплуатации радиочастотных соединителей опреде- ляют правила механического монтажа соединителей, заделки радио- частотных кабелей и порядок проведения контрольно-профилакти- ческих работ. МЕХАНИЧЕСКИЙ МОНТАЖ СОЕДИНИТЕЛЕЙ Приборные и приборно-кабельные соединители и переходы уста- навливаются на панелях, стенках, перегородках, шасси приборов и гермоотсеках. В зависимости от конструктивного исполнения они крепятся либо за фланец корпуса, либо гайкой. В зависимости от Рис. 26. Крепление приборно-кабельного соединителя с помощью гайки (а) и приборного соединителя за фланец корпуса (б): 1 — стенка изделия; 2 — соединитель; 3 — гайка; 4 — крепежные винты. толщины стенки изделия и места установки фланцевые соединители крепятся либо винтами, либо винтами с пружинными шайбами под гайки, либо винтами с самоконтрящимися гайками. Герметичные соединители крепятся к изделию с использованием уплотнительных 37
прокладок. Крепежные винты и гайки законтривают проволокой или ставят на клей или лак, соответствующие теплостойкости кабеля. Примеры крепления соединителей различных конструктивных разновидностей приведены на рис. 26, 27. При монтаже соединителей иногда возникает необходимость изогнуть кабель. В этом случае начало радиуса изгиба выбирается на расстоянии не менее 5-10”2 м от места выхода кабеля из соеди- нителя (рис. 28). Величина радиуса изгиба должна быть не менее величины, указанной в технической документации на кабель. Рис. 28. Изгиб кабеля при монтаже соедини- телей. Рис. 27. Крепление герме- тичного перехода: f — стенка изделия; 2 — соеди- гштель; 3 — уплотнительная про- кладка. Рис. 29. Пример законтривания накидной гайки соединителя: 1 — стенка изделия; 2 — розетка прибор- ная; 3 — вилка ка- бельная; 4 — проволо- ка; 5 — специальный винт-стойка; 6 — пломба. При законтривании или пломбировании накидных гаек соедини- телей используют два рядом расположенных отверстия, через кото- рые продевают проволоку диаметром 6-Ю-4—8-Ю-4 м (рис. 29). ЗАДЕЛКА РАДИОЧАСТОТНЫХ КАБЕЛЕЙ В СОЕДИНИТЕЛИ Правильная заделка радиочастотных кабелей в соединители является основным условием надежности соединителей при воз- действии механических и климатических факторов и обеспечения соответствия электрическим параметрам. 38
Общие требования к правильной заделке кабелей в соединители следующие: 1. Перед сборкой и заделкой соединителей необходимо убедить- ся, что все детали качественны и не загрязнены. Использование погнутых контактов, изоляторов с забоинами и деталей с нарушен- ным покрытием не допускается. 2. Изоляторы, контакты и внутренние поверхности корпусов должны быть протерты спиртом. 3. Целостность внутреннего проводника заделываемого кабеля должна быть проверена на непрерывность электрической цепи. 4. Плоскость среза изоляции кабеля должна быть ровной и перпендикулярной к оси внутреннего проводника. 5. Пайка штырей (гнезд) и внешнего проводника кабеля долж- на осуществляться припоями, обеспечивающими работоспособность соединителей в заданных условиях. 6. Зазор между торцем штыря (гнезда) и плоскостью среза изоляции кабеля не допускается. 7. При завинчивании втулок, зажимающих кабель, необходимо пользоваться плоскими тонкими ключами с неразбитым зевом. Правила заделки кабелей в соединители определяются конструк- тивным исполнением соединителей и их назначением. Их можно рассмотреть на примере заделки кабелей в соединители типа ВР. Сначала производят разделку кабеля: снимают изоляцию, расчесывают и выпрямляют внешний проводник, выполненный в ви- де оплетки. При разделке кабелей с полиэтиленовой изоляцией подрезают и снимают наружную изоляцию на длине 1,2-10“2 м, а кабелей с фторопластовой изоляцией стеклооболочку обматывают полутора-двумя витками липкой стеклоленты ЛСКЛ 0,12X10 на расстоянии 1,6-10-2 м от торца и только после этого на указанной длине надрезают и снимают стеклоткань и слой изоляции. При сня- тии наружной изоляции повреждение внешнего проводника кабеля не допускается. На кабель последовательно надевают зажимную втулку, шайбу, уплотнительное кольцо и контактирующую шайбу (рис. 30,а). Контактирующая шайба перед установкой ее на кабель должна быть предварительно облужена. Внешний проводник кабеля равно- мерно распределяют по пазам контактирующей шайбы. По наруж- ной поверхности шайбы внешний проводник обматывают двумя- тремя витками луженой проволоки диаметром 3-Ю-4 м и опаивают (рис. 30,6). Выступающие концы внешнего проводника обрезают. При пайке внешнего проводника не допускается попадание припоя на конусную поверхность А контактирующей шайбы. Излишки при- поя тщательно удаляют и место пайки протирают спиртом. Отступив от торца контактирующей шайбы 2-10“3 м, осторожно надрезают и снимают внутреннюю изоляцию кабеля, не допуская при этом повреждения внутреннего проводника кабеля. Очищенный от изоляции внутренний проводник кабеля облуживают и надевают изолирующую шайбу, к нему припаивают штырь или гнездо и на- девают изолятор ((рис. 30,в), не допуская оплавления изолирующей шайбы. Излишки припоя тщательно удаляют и место пайки про- тирают спиртом. Уплотнительное кольцо и шайбу поджимают к контактирующей шайбе и вставляют в корпус соединителя. После этого в корпус соединителя вкладывают «сухари» и за- тягивают зажимную втулку с усилием, исключающим продольный люфт кабеля относительно корпуса и обеспечивающим надежность 39
контакта контактирующей шайбы с корпусом соединителя (рис. 30,г). Втулку контрят в резьбу лаком или краской, соответствующими теплостойкости кабеля. Заделка кабелей в угловые соединители производится анало- 8 г Рис. 30. Последовательность заделки кабеля в соединитель. 1 — зажимная втулка; 2 — шайба; 3 — уплотнительное кольцо; 4 — контакти- рующая шайба; 5 — изолирующая шайба; 6 — штырь; 7 —изолятор; 5 —кор- пус; 9 — «сухари». Рис. 31. Заделка кабеля в угловой соединитель: / — штырь; 2 — гнездо. Рис. 32. Крепление внешнего про- водника к корпусу соединителя, тично заделке в прямые соединители, с соблюдением тех же условий и требований. При этом особое внимание следует обращать на ка- чественное сочленение штырь — гнездо внутри корпуса соединителя (рис. 31). 40
Внешний проводник кабеля к корпусу соединителя припаивают через два отверстия в корпусе соединителя, которые выполняет потребитель или завод-изготовитель по специальному заказу. От- верстия в корпусе соединителя перед пайкой облуживают и излишки прибоя удаляют. После пайки запаянные отверстия закрашивают краской или лаком, соответствующими теплостойкости кабеля. Диа- метр отверстия d для пайки внешнего проводника кабеля к корпусу соединителя и расстояние от центра отверстия до конца корпуса I выбирают в зависимости от конструктивного исполнения соединителя (рис. 32). КОНТРОЛЬНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ Радиочастотные соединители перед электрическим и механиче- ским монтажом обычно подвергают проверкам, которые включают в себя внешний осмотр, проверку качества контактирования, про- верку качества изоляции и проверку герметичности (для герметич- ных частей соединителей). При внешнем осмотре проверяют маркировку, поверхность узлов и деталей соединителя, а также вращение зажимных и накидных гаек. Маркировка соединителей должна соответствовать данным паспорта. Покрытие соединителей должно быть ровным по всей поверхности деталей и не должно иметь трещин, пузырей, отслаи- ваний и других дефектов. Зажимные и накидные гайки должны вращаться без заеданий. Качество контактирования (штырь — гнездо и корпус — корпус) наиболее целесообразно оценивать усилием расчленения: гнезд — контрольными штырями-калибрами и корпусов — контрольными втулками-калибрами. Проверяют это следующим образом: контроль- ный штырь (втулку) укрепляют в специальном приспособлении (динамометре), после сочленения штырь (втулку) поворачивают на 360° и прикладывают усилие, величина которого устанавливается техническими условиями или инструкцией чо эксплуатации соеди- нителей (погрешность измерения усилия расчленения не должна пре- вышать ±10%). Качество изоляции оценивается по сопротивлению изоляции и по испытаниям на электропрочность, аналогичным высоковольтным испытаниям узлов и деталей электро-радиотехники. Герметичность соединителей проверяют на специальных установ- ках по методикам, определяемым степенью герметичности соедини- телей. После электрического и механического монтажа соединителей проверяют правильность электрического монтажа и состояние изо- ляции: измеряют сопротивление контактов штырь — гнездо и кор- пус — корпус и сопротивление изоляции. Кроме того, проверяют устойчивость заделки кабеля вытягивающим и изгибающим усилиям. В процессе эксплуатации радиочастотных соединителей необхо- димо периодически производить контроль их состояния и регламент- ные работы, характер которых устанавливается инструкциями по эксплуатации соединителей. Регламентные работы обычно вклю- чают в себя промывку изолятора спиртом или замену изоляторов, замену прокладок, подтяжку зажимных гаек и т. д. 41
УСТОЙЧИВОСТЬ СОЕДИНИТЕЛЕЙ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ВНЕШНИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ Под влиянием различных эксплуатационных воздействий на соединители изменяются характеристики материалов, из которых они изготавливаются, а следовательно, и их параметры. Степень изменения параметров тем значительнее, чем больше интенсивность и время воздействия. Изменение свойств материалов происходит более интенсивно под воздействием двух или более дестабилизирую- щих факторов. Вызванные изменения могут быть необратимыми. Одним из тяжелейших климатических воздействий является воздействие повышенной влажности, особенно одновременное воз- действие повышенной влажности и температуры. Влага в виде воды и пара, попадая на изоляционные материалы, способствует ускоре- нию процессов коррозии корпусов соединителей. При влажной атмосфере на поверхности изоляционных мате- риалов может образовываться очень тонкая пленка воды, толщина которой резко возрастает с приближением относительной влажности к 90%. Адсорбция паров воды для различных материалов различ- на. Она невелика у материалов, состоящих из малополярных и неполярных молекул, и значительно больше у материалов с ионным строением. Силы притяжения полярных молекул воды к ионам значительно больше, чем к нейтральным молекулам. В зависимости от величины этих сил на поверхности материалов могут образовы- ваться или отдельные шарообразные скопления воды, или сплош- ная тонкая пленка влаги. Обычно воздействие самой влаги вызывает относительно не- значительное ухудшение коррозионной стойкости большинства металлов. Однако процесс коррозии значительно ускоряется при загрязнениях в атмосфере, концентрация которых меняется дри приближении к промышленным центрам и морю. По данным Москов- ской коррозионной станции института физической химии АН СССР, в атмосферных осадках содержится до 500 мг растворимых солей и других соединений на 1 л. выпадающих осадков, а содержание SO2 в воздухе достигает 4,67 мг на 1 м3 воздуха. Образование пленок влаги на изоляционных материалах даже при незначитель- ном загрязнении поверхностей приводит к быстрой ионизации пленок и увеличению их проводимости. Скорость уменьшения сопротивления изоляции непостоянна. Обычно в начальный период воздействия влаги сопротивление изо- ляции уменьшается быстро, затем снижение замедляется. Пленка способствует возникновению емкостного эффекта, обусловленного высоким значением диэлектрической постоянной. Поглощение влаги изоляционными"материалами приводит не только к изменению их электрических свойств, но и ухудшению ряда механических пара- метров. Повышение окружающей температуры вызывает как постепен- ные, так и внезапные изменения физических характеристик мате- риалов, так как при этом ускоряются химические процессы в ма- териалах. Причем скорость реакций резко увеличивается при до- стижении предельно допустимых температур. Изменение упругих свойств контактных элементов и рост пленок на их рабочих частях может привести к значительному увеличению переходного сопро- тивления, возрастанию его динамической нестабильности и т. д. Изменение размеров отдельных элементов конструкции соедини- 42
телей из-за теплового расширения материалов может привести к деформации, заклиниванию и даже механическим поломкам соеди- нителей. Таким образом, для уменьшения вероятности появления отказов соединителей необходимо ограничивать длительность их ра- боты при предельных рабочих температурах. Значительное влияние на надежную работу соединителей ока- зывает биологическая среда. Наибольшая доля повреждений соеди- нителей от действия биологической среды приходится на грибковые поражения. Многообразие питательных материалов, используемых грибками, обусловлено большим числом ферментов, катализирующих процессы разложения. Грибковые образования в процессе жизне- деятельности выделяют продукты обмена веществ, которые преиму- щественно состоят из органических кислот (щавелевой, муравьиной, угольной, лимонной), вызывающих коррозию металла или разложе- ние электроизоляционного материала. Для исключения резкого понижения сопротивления изоляции и электропрочности изоляционных шайб материал, из которого изго- тавливаются шайбы, должен выбираться с учетом «степени устой- чивости к воздействию плесневых грибов, так как наиболее разру- шительное воздействие плесневые грибы оказывают на изоляцион- ные материалы, а также на канифоль и спиртоканифольные флюсы, применяемые для пайки радиочастотного кабеля к соединителю. Под влиянием солнечной радиации изменяются физико-химиче- ские свойства некоторых материалов. Так, полиэтилен при хранении его в темноте не изменяет своих свойств даже через 7 лет, однако под действием солнечного света быстро твердеет, становится хруп- ким, на его поверхности появляются трещины, ухудшаются его ме- ханические и электрические свойства. Срок службы незащищенного полиэтилена под действием тропической солнечной радиации всего 6 мес., а в средних широтах 2—3 года. Подвержен фотохимическому окислению и полистирол. Под действием света в присутствии кисло- рода уже через 3 мес. он желтеет, на его поверхности появляются трещины. Ультрафиолетовое облучение активирует поверхность ме- таллов, влияя на скорость их атмосферной коррозии. Радиационная стойкость соединителей в основном определяется изоляционными материалами, применяемыми для изготовления опор- ных шайб. Радиационные излучения приводят к значительному из- менению внутреннего строения молекул изоляционных материалов. Так, под воздействием .радиации на полиэтилен и полистирол обра- зуется пространственная структура, склонность к образованию которой выражена тем более ярко, чем выше молекулярный вес полимера. Степень сшивания макромолекул зависит от дозы облу- чения. Облученный полимер обладает большей прочностью, большим модулем упругости и меньшей газопроницаемостью, чем необлучен- ный. Однако образование поперечных связей, число которых растет с дозой облучения, вызывает появление в материале внутренних напряжений и повышает его хрупкость. «Воздействие же радиации на фторопласт вызывает деструкцию его макромолекул, что приводит к резкому ухудшению его физико-химических свойств, вплоть до образования порошка с выделением фтора. Таким образом, приме- нение соединителей в условиях радиационного излучения должно производиться с учетом радиационной стойкости изоляционных ма- териалов. Воздействие песка и пыли на соединители выражается в основ- ном в увеличении усилия расчленения и сочленения, заеданиях и 43
заклиниваниях, в задирах на контактах и трущихся поверхностях, в ускорении их износа. Гигроскопический характер некоторых ча- стиц пыли благоприятствует коррозии. Пыль, образовавшаяся из органических частиц, легко поглощает влагу, а также содержащие- ся в пыли частицы углекислых, сернокислых, хлористых и других хорошо растворимых солей. В некоторых случаях даже при относи- тельно небольшой влажности пыль существенно повышает скорость коррозии. Материалы, стойкие в чистом состоянии к образованию плесени, обрастают плесневыми грибами, если осевшая пыль пред- ставляет собой подходящую питательную среду для микроорганиз- мов. Так как слои пыли поглощают много влаги, рост плесневых грибов возможен и в сухое время года. Осевшая на контактах пыль может привести к нарушениям цепи, и в первую очередь цепи микротоков. Увлажненные пылинки адсорбируются поверхностью изоляторов, образуя слой, снижающий сопротивление изоляции, и способствуют появлению токов утечки. Пыль, осевшая на хвостови- ках контактов, уменьшает электропрочность изоляционных проме- жутков, увеличивает возможность электрического пробоя. Поэтому соединение внешних цепей радиоэлектронной аппаратуры должно производиться соединителями пылезащищенного исполнения. Воздействия механического характера в виде ударов, вибра- ций и линейных перегрузок относятся к одним из наиболее опасных воздействий, испытываемых соединителями в процессе эксплуатации. Высокий уровень приложенной нагрузки при ударе может привести к нарушениям механического порядка (растрескиванию и сколам на корпусах и изоляторах, деформации контактов, нарушению паек, повреждению резьбовых соединений и т. д.). Длительное воздействие ударов вызывает также усталостные изменения в элементах конструкции и непосредственно в контактах. Возбуждающиеся при ударах быстрозатухающие собственные колебания элементов соединителей нередко приводят к нарушению электрического контакта. Вибрация вызывает в соединителях меха- нический резонанс и возникновение опасных напряжений в конст- руктивных элементах, которые могут привести к нарушениям элек- трического контакта и изменению переходного сопротивления (о чем уже было сказано в гл. II). Таким образом, одной из проблем обеспечения надежной работы соединителей в аппаратуре является защита соединителей от влия- ния различных дестабилизирующих факторов, вызываемых внешни- ми эксплуатационными воздействиями. Воздействие внешних экс- плуатационных факторов приводит к изменению параметров и отка- зам, укорачивает срок службы соединителей. Причем устойчивость их параметров зависит как от вида внешних воздействий, так и от времени воздействия и интенсивности. В реальных условиях в основном имеют место комбинированные внешние воздействия, такие как тепло и влага, тепло и пониженное атмосферное давление и т. п. Поэтому и меры защиты должны пре- дусматривать комплексный подход к решению этой проблемы. В каждом конкретном случае должно выбираться наиболее опти- мальное решение. Например, способность соединителей противо- стоять климатическим воздействиям достигается использованием вы- сококачественных влагостойких материалов, защитных покрытий, герметичных конструкций и т. д.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Белоусов А. К., Савченко В. С. Электрические разъемные кон- такты в радиоэлектронной аппаратуре. М., «Энергия», 1967. 2. Харвид Р. Миниатюрные разъемы для цифровых ИС. — «Элек- троника», 197'1, № 4. 3. Сладек Н. И. Основные соображения по расчету и применению прецизионных коаксиальных соединителей. — «Зарубежная ра- диоэлектроника», 1967, № '10. 4. Лэнди Р., Дэвис Д., Албрехт А. Справочник радиоинженера. Пер. с англ. М., Госэнергоиздат, 1961. 5. Белоусов А. К., Савченко В. С. Электрические разъемные кон- такты в радиоэлектронной аппаратуре. М., «Энергия», 1975. 6. Хольм Р. Электрические контакты. Пер. с англ. М., ИЛ, 1961. 7. Мерл К. Электрические контакты. М., Госэнергоиздат, 1961. 8. Белоусов А. К., Савченко В. С., Якушин Ю. В. Нестабильность переходного сопротивления разъемных контактов. — В кн.: Элек- трические контакты, М., «Энергия», 11967. 9. Рыжов Э. В. Влияние метода механической обработки на вели- чину площади и геометрию микронеровностей. Труды первого всесоюзного семинара по контактной жесткости. Тбилиси, 1966. 10. Черепнин Н. В. Сорбционные явления в вакуумной технике. М, «Сов. радио», 1973. 11. Елинсон М. И., Степанов Г. В., Перов П. И., Покалякин В. И. Основные механизмы переноса носителей заряда в пленочных системах.—В кн.: 'Вопросы пленочной электроники. М., Сов. ра- дио», 1966. 1'2. Гринвуд Д. Площадь контакта шероховатой поверхности с плоскостью. Теоретические основы инженерных расчетов. — «Проблемы трения и смазки», серия F, 1967, т. 89, № 1. 13. Хомицкий О. В. Метод расчета фактической площади соприкос- новения поверхностей электрических контактов. — В кн.: При- боры и системы автоматики. Харьков. Изд-во ХГУ, 1973. 14. Савченко В. С. К вопросу исследования сопротивления «стяги- вания». — В кн.: Электрические контакты. М., «Наука», 1972. 15. Левин А. П. Контакты электрических соединителей радиоэлек- тронной аппаратуры. М., «Сов. радио», 1972.
СОДЕРЖАНИЕ Предисловие ............................................... 3 I. Принцип работы и классификация соединителей . . « 4 II. Основные параметры соединителей.................. 8 Волновое сопротивление ...........................8 Коэффициент стоячей волны напряжения .... 9 Частотный диапазон..............................!0 Электромеханические параметры контактов .... 10 Характерйатика изоляции соединителей............ И Параметры конструкции...........................12 III. Краткие сведения по теории переходного сопротивления контактов............................................. . 12 Переходное сопротивление контактов постоянному току 12 Активная составляющая переходного сопротивления то- кам СВЧ...............................................15 Емкость и индуктивность переходной зоны ... 16 Переходное сопротивление контактов токам СВЧ . . 17 Влияние переходного сопротивления контактов на КОВН в передающей линии ..............................18 IV. Основные элементы конструкции......................19 Контакты...........................................19 Изоляторы..........................................24 Корпус.............................................. 26 V. Надежность соединителей.............................27 Показатели надежности..............................27 Основные виды отказов..............................27 Пути -повышения надежности соединителей ... 29 VI. Основная номенклатура радиочастотных соединителей . . 29 VII. Правила эксплуатации...............................37 Механический монтаж соединителей...................37 Заделка радиочастотных кабелей в соединители . . 38 Контрольно-профилактические работы.................41 Устойчивость соединителей к воздействию внешних экс- плуатационных факторов .........................42 Список литературы . . 45
ИБ № 14 ВИКТОР СЕРГЕЕВИЧ САВЧЕНКО АЛЕКСЕЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ МЕЛЬНИКОВ ВИКТОР ИВАНОВИЧ КАРНИШИН Соединители радиочастотные коаксиальные Редактор Л. В. Голованова Художественный редактор Н. С. Шеин Технический редактор В. А. Силаева Корректор Н. М. Давыдова Сдано в набор 26/VIII 1976 г. Подгшсано в печать 27/Х 1976 г. Т-18497 Формат 84х108/82 Бумага типографская № 2 Сбъем 2,52 усл. п. л., 2,971 уч.-изд. л. 1 ираж 23 600 экз. Зак. 771 Цена 15 коп. Издательство «Советское радио», Москва, Главпочтамт, а/я 693 Московская типография № 10 «Союзполиграфпрома» при Государственном Комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.
Савченко В. С. и др. С12 Соединители радиочастотные коаксиальные. М., «Сов. радио», 1977. 48 с. с ил. (Серия «Элементы радиоэлектронной аппара- туры») . Перед загл. авт.: В. С. Савченко, А. В. Мельников, В. И. Карнишин. Приводится принцип действия и основные параметры радиочастот- ных коаксиальных соединителей. Описываются конструктивные осо- бенности соединителей и их основная номенклатура. Указываются пути повышения надежности и даются правила эксплуатации. Брошюра рассчитана на широкий круг читателей, связанных с изготовлением, эксплуатацией и ремонтом радиоэлектронной аппа- ратуры. „ 30404-006 С 046(01)-77 32'76 6Ф2.12
15 к.