薛双霞 师晓卉
陕西华达科技股份有限公司 陕西 西安 710065
摘要: 本文介绍了射频连接器耐射频高电位电压击穿的原理，探讨提高射频连接器耐射频高电位电压能力的有效途径。
关键词：射频连接器；耐射频高电位电压；击穿；电压；高电位；
0前言
射频连接器产品广泛应用在通信、网络、雷达、军工设备中，是用量很大的工业及军工工业的基础元件。如军用相控雷达的天线上单一规格的一种连接器就要用到千只以上，这些连接器的质量以及性能对大型电子设备的影响是致命的，所以必须重视连接器产品的质量以及其性能指标。
射频连接器产品电气质量指标参数主要有：电压驻波比、射频插入损耗、射频泄露（屏蔽效率）、耐射频高电位电压等。其中，前三项指标是表述射频同轴连接器应用在设备（或电路）中其电学特征的参数，“耐射频高电位电压”是表征射频同轴连接器产品应用在设备（或电路）中，设备（或电路）处在恶劣电气环境中（外部强雷电或激光干扰），或设备（或电路）本身工作在大功率或高电压下，射频同轴连接器产品应用在设备（或电路）中，它的高可靠性能抗电强度的指标。
1.国内外发展情况
从上世纪80年代，这一项工作才在我国起步。编制标准，即编制国家军用标准。同时依据美军标的技术规定，开展这项测量技术项目的基础科研工作。1986年，电子部元器件局（86）础科学035号文件及电子部（86）电科函字267号文件将《射频同轴连接器插入损耗、射频泄露、耐射频高电位电压技术研究》科研项目下达给国营八五三厂，要求1988年完成。1988年8月，电子部在八五三厂召开鉴定会，三项基础科研项目均通过了技术鉴定。一九八六年电子部（86）电计字0134号文件及1987年电子部（87）电计字0126号文件《关于下达电子工业技术标准编制计划的通知》，要求853厂负责起草国际《射频同轴连接器插入损耗、射频泄露、耐射频高电位电压三项测试方法》。八十年代末至九十年代初，经过国家审批后，由国家技术监督局发布了国家标准GB12272-90耐射频高电位电压测试方法，后发布了国家军用标准GJB681A-2002 4.5.21:耐射频高电位电压。
美国在射频同轴连接器行业中，在上世纪70年代就编制了多项“美国军用规范”，其编号如：MIL-C-39012B(1972.10.18(1)1976.10.14(2))、MIL-A-55339(1977.1.11(3)1979.2.28(4))、MIL-C-83517(1982.9.20)、MIL-C-49142(1978.9.17)等。这些标准都编制有“耐射频高电位电压”的内容。
在美国军用规范的活页规范中，对各种不同规格的连接器的试验电压均作了明确的规定。
1）N系列射频同轴连接器
射频高电位耐压：电压和频率在频率为5-7.5MHZ时，试验电压为1500V（有效值）。泄露电压：不适用。
2）BNC系列同轴连接器
射频高电位耐压：电压和频率---在频率为5-7.5MHZ范围内的任意频率时为1000V（有效值）。泄露电压：不适用。
3）TNC系列同轴连接器
射频高电位耐压：电压和频率----在频率为5-7.5MHZ时，试验电压为1000V（有效值）。泄露电压：不适用。
4）SMA系列同轴连接器
射频高电位耐压：频率----在频率为5-7.5MHZ。泄露电压：不适用。
5）SMB系列同轴连接器
射频高电位耐压：频率----在频率为-5MHZ。泄露电压：不适用。
美军规范中，采用电子器件按连接进行测试，未制作成仪器进行试验，其方法比较简单，易于实现。其缺点比较多。在实验过程中，安全性差。不利于大范围推广应用，给计量带来困难。在实验中，信号波形比较差。所以在美军标的总规范中对输出信号规定为“近似正玄波”。
“耐射频高电位电压”项目是检查射频连接器可靠性的实验项目。按照国内外标准规定，即给连接器的内、外导体间加高频、高压电信号，时间为一分钟，看其是否被击穿。所加频率为5MHZ-7.5MHZ范围内的任意一点，所加电压幅度的有效值：
300-1500V（按各种不同连接器规格产品，标准中规定了电压值，连接器产品的规格型号比较繁多。）美国出了这个标准，用几百伏的信号源和电子元件连接进行试验，而没有制造专用的试验仪器。而且，美国现在还在使用和执行着这项标准。
2.射频连接器
2.1定义
射频连接器与同轴电缆、微带线或其它射频传输线连接，以实现传输线电气连接、分离或不同类型传输线转接的原件，起桥梁作用。
2.2电气性能
实际的电性能取决于电缆的性能、电缆的接触、连接器的几何尺寸、内导体的接触等等。同轴线的最大频率必须是传输线中最薄弱的元件的最大使用频率，因为它取决于所有元件而不是某个元件。
2.3机械性能
对射频连接器在应用过程中的机械性能进行考虑时，要对实际生产的规模和数量进行全面考虑。对于其特征下可以达到要求的原因进行分析的意义重大，这种分析可以避免相同错误的再次发生。此外，射频连接器的制造会随着其尺寸的变小而更加困难，也会相应的提高生产成本。
3.耐射频高电位电压的定义
射频同轴连接器耐射频高电位电压是指在规定的时间内其绝缘部位承受射频电压的能力。国际标准中关于射频同轴连接器耐射频高电位电压的定义是：“为了得到耐射频高电位电压参数，在一个元件的中心接触件与壳体之间，在规定的时间内，加上规定频率（5MHZ左右）的射频电压，就可测出一种元件在规定的射频电压下，安全工作和耐受瞬时电压的能力。”
4.影响介质耐射频高电位电压的因素
4.1电场强度
在承受同一外加电压时，空气中的电场强度比固体介质中的电场强度大得多。空气的击穿强度比固体的击穿强度低，所以当加至一定电压时，在固体介质击穿前，总是在空气介质中先放电。
4.2缺陷
绝缘体内不可避免地存在有缺陷，如气隙、杂质以及薄厚分布的不均匀等，这些缺陷处上集中了较强的电场，最早达到发生击穿的条件。击穿处会形成贯穿内外导体之间的通道，因而导致固体介质击穿短路的现象。
4.3沿面击穿
当同空气接触的固体表面条件较差时，击穿电压将大大降低，这种击穿为沿面击穿。沿面击穿的发生主要与电极布置，即与电场的均匀度以及固体介质的表面状况（如吸湿、脏污等）有密切的关系。
5.提高介质耐射频高电位电压能力的措施
射频连接器在射频高电位下发生击穿,实际上是其内部绝缘体的击穿,多为气体沿面击穿和缺陷(如气隙、杂质以及厚薄分布的不均匀等)击穿。当同空气接触的固体表面条件较差时,击穿电压将大大降低,这种击穿为沿面击穿。沿面击穿的发生主要与电极布置,即与电场的均匀度以及固体介质的表面状况(如吸湿、脏污等)有密切关系。因此,为提高介质耐射频高电位电压能力,根据电击穿理论,应改进电极形状,以改善电场分布,提高间隙的击穿电压。
同时,电极表面应避免毛刺、棱角等,以消除电场局部增强的现象。因此,在实际中应做到:①在设计与制造连接器时,应提高内、外导体的表面质量,选用质量较高、均匀、致密的绝缘材料,以消除由于绝缘材料缺陷而造成的击穿;②改善固体绝缘子的表面条件,避免表面油污、吸湿、灰尘等,延长沿面电极间的距离,以提高沿面击穿电压。
6.结论
综上所述，为了提高射频连接器的耐射频高电位电压的能力，在设计时应注意合理布置电极及选择介电强度高、质量好的介质材料外，连接器在零件加工和产品装配时一定要注意接触件表面和连接界面的清洁与干燥。
参考文献:
［1］GJB681A－2002射频连接器总规范．北京:国防工业出版社，2012．12．1．
［2］GJB5021A－2011高可靠射频同轴连接器通用规范，总装备部军标出版发行部．2012．04．01．
［3］MIL-PRF-39012E(12 JANUARY 2014)
［4］MIL-C-39012B.
［5］MIL-A-55339.
［6］MIL-C-83517(1982.9.20)
［7］MIL-C-49142(1978.9.17)