射频同轴连接器设计和计算

射频同轴连接器和计算毫米波同轴连接器的结构与特性刘洪扬【摘要】随着毫米波技术的发展与应用，电子设备不断向小型化发展，迫切需要研制毫米波同轴连接器已势在必行。本文对国外自70年代中期发展的3.5mm连接器直到90年代初发展到1.0mm连接器的产品结构、设计要点和产品性能作了比较详细的论述，并指出了在我国发展毫米波同轴连接器今后研究工作的重点。【关键词】毫米波连接器结构性能一、前言同轴线和同轴连接器是应用较早的一种元件。早期认为它的应用范围适合分米直到10厘米波段(即300MHz～3GHz)，当波长再短时会出现传输功率容量小，衰减大，制造困难等一系列的缺点。因此，早期在厘米波段中同轴线几乎完全被波导所代替。由于技术上的困难，同轴系统被认为是不能应用到毫米波系统上。这主要还是同轴电缆插入损耗大，当工作频率升高以后有高次杂模出现，使其无法传播电磁信号。另一方面在一对同轴连接器接头处也会产生较强的电磁波辐射，会造成很大的电磁干扰。正因为这些原因，就使得同轴线及其连接器无法广泛应用到毫米波频段。很长一个时期内毫米波主要靠波导来传输。但是波导频带较窄，甚至在某些情况下，在所给定的频带内，在其边缘还会出现重叠的现象。由于同轴系统能够传输从直流到超高频频谱的电磁波信号，并且同轴器件具有体积小、重量轻、使用同轴器件组装的系统具有不受物理位置限制等一系列优点，因此又一直吸引着各国的同轴器件专家们去克服同轴系统存在的这些固有的困难。自第二次世界大战结束到90年代初，同轴连接器的性能没有重要的改进。SMA是当时使用频率最高的一种小型同轴连接器，工作频率到22GHz、60～70年代重点是发展精密同轴连接器，如14、7、(mm)精密连接器。精密同轴连接器的研制成功是同轴连接器技术发展史上的一项重大成就。它使同轴线电压驻波比的测量精度由百分之几提高到千分之几。这对毫米波连接器技术的发展起了很大的影响。随着各种新型微波器件的出现，很多电子系统的传输功率不再像电子管时代那样高，再加上精密测量技术的发展和精密机械加工技术的进步，近十几年来，毫米波同轴连接器技术有了突飞猛进的发展。毫米波连接器通常是指工作频率在30GHz以上(波长10mm以下)的同轴连接器。在70年代中期由美国Hewlett-Packard公司和Amphenol公司推出的3.5mm同轴连接器是最早的一种毫米波同轴连接器，它的工作频率达33GHz。以后很多公司都又相继开发出很多新型毫米波同轴连接器，详见1。进入90年代，Hewlett-Packard公司宣布他们研制成1.0mm同轴连接器，最高工作频率达110GHz。它是当前毫米波连接器中最小的一种，内导体直径大致为0.43mm(50Ω时)，要保证较高的尺寸精度，这么小的尺寸在机械加工中已有很大的困难。表1典型的毫米波同轴连接器产品代号使用频率(GHz)形式配对最初研制单位(计量级)K(计量级)V3333404050506565110有极性有极性有极性有极性有极性有极性有极性有极性有极性,K,SMA,K,SMA,K,SMA,K,SMA,,V,,V,,V,,VHewleel-PackardHewlett-Packardco.MauryMicrowaveWiltronCoHewlett-Packard,.AmPhenolOmniSpectraHewlett-Packardco.Hewlett-Packardco.WiltronCoHewlett-Parckardco.这些新开发的毫米波同轴连接器有几个明显的特点。首先是连接器的工作频率尽量接近相同规格空气同轴线的截止频率。1989年10月颁布的IEEE287修正草案中规定的各种传输线的频率范围如表2所示。这就决定了连接器内部尽量采用空气同轴式结构，对不可避免的介质支撑(绝缘子)和内导体结构带来的影响要设法降低。其次是内导体几乎都采用针孔式(有极性)结构，这是因为在小尺寸的情况下采用平面接点(无极性)会造成很多困难，因此，IEEE287新标准草案中规定允许使用有极性的内、外导体结构，但必须要保证连接的性能与连接器配对连接无关，发展的事实证明，这一要求是能够实现的。再其次就是新发展的产品都保持了和以前相关产品有良好的兼容性，像K型能保持与，SMA的配对，V型能保持与，的配对。表250Ω空气线尺寸和频率范围外导体内径D(mm)使用频率上限(GHz)理论截止频率(GHz)应用场合不同对毫米波同轴连接器的要求也不相同，例如：仪表上使用的连接器在装成大系统以前，反复连接的次数很少，可重复性和坚固性就考虑很少，重点考虑的是成本和体积大小；在系统和仪器中使用的连接器，要求多次插拔，因此可重复性和坚固性就成了头等重要的事情，其次才考虑成本；作为校准标准的场合需要有较高的测量精度，对使用的连接器要求有更高水平的坚固性、可重复性和尺寸精度。根据这些使用场合的不同，毫米波同轴连接器通常被分成三个等级，即生产级、仪器级和计量级。不同等级产品的主性能和关键零件的公差是不相同的，但保持产品的精密性、坚固性和耐久性是三个等级都需要的。2.4mm连接器是第一个实现三个等级齐备的连接器，不同的性能要求如表3所示。表32.4mm连接器配对时的反射损耗值和重复性项目生产级仪器级计量级反射损耗(dB)频率在18GHz50GHz＞26＞24＞18＞36＞32＞26＞42＞36＞32重复性(dB)＞40＞44＞50二、毫米波同轴连接器的基本结构毫米波同轴连接器的结构虽然有各式各样，但是它们的基本作用有两个，即联接和转换。联接同轴线用的连接器在配对以后应当成为坚固无反射互联。转接器是作为一个接口，用于连接器与微波电路之间的转换。这些转换通常是方式变换，如：同轴线——微带，同轴线——波导等，不过有的转换还是相当复杂的，尤其是在很高的频率下方式变换也不是一件容易的事。图1和图2是毫米波同轴连接器的典型结构图。图1是联接同轴线用的连接器，它由插头和插座两部分组成。图2是一个转换插座，图的左面是转换面，通过其它附件实现与微波电路的连接；图的右面是配合面，它是一个标准的接口能与相应的连接器配接。图1毫米波同轴连接器图2毫米波同轴转换插座毫米波同轴连接器在内外导体之间除两个绝缘支撑子(绝缘子)以外全部由空气介质填充。这就避免了用固体介质填充时所带来的问题，例如：空气隙的长度难以得到控制，并且还会随温度而变化；传输线阻抗不稳定，因它取决于固体介质的电常数和尺寸。另外采用空气介质对用户也有利，因为连接器的特性阻抗能够通过内、外导体尺寸(d、D)两个简单物理量的测量就能判定。由空气介质填充的连接器性能比较稳定，在任意配对的情况下其性能都非常相近，获得了较高的重复性能。毫米波同轴连接器的基准面选在阴阳外导体的结合处，结构上要保证在这个地方能形成紧密的接触，无缝隙存在。中心导体的连接是由阴接触件(插孔)夹持住阳接触件(插针)而形成。其中插孔是关键，它直接影响到连接器的精度、可重复性、耐久性以及高频性能。多少年来，人们都在研究与探索能有一个比较理想的插孔结构。在实践中认识到一个好的插孔应当具有与插针的接触面积大、接触压力小、插拔力低以及弹性爪要有足够的弹性，并且在安装上要确保与插针的同轴性。在毫米波同轴连接器中一般都采用四槽式插孔，但是计量级连接器对性能稳定性、可重复性和阻抗精度要求都特别高，常常采用无槽式插孔。插针插孔的接触状态对连接器的性能有很大的影响，要使一对连接器配对后能达到最佳的匹配状态，阴、阳中心导体应当完全接触在一起，使他们之间没有间隙存在即G=0，因为任何间隙都将引起一个串联电感而出现不匹配。由于这个理由，一个理想连接器的中心接触件的接触端面到基准面的公差应当是±0，即g=0。事实上，理想状态是不可能的，但是中心导体的接触间隙又是有害的，所以要求连接器中心导体到基准面的公差(g)应当为零或者是一个允许的很小的负数。在毫米波同轴连接器中为了固定内、外导体，常常使用介质绝缘子来作支撑。在均匀同轴线中引进了绝缘子对同轴线的传输特性将发生很大的影响、由于内、外导体直径的变化以及介电常数的不同，将直接影响到特性阻抗的变化，设计不当将会产生严重的反射。另一方面，在均匀同轴线中有限长绝缘子会引起振荡激励作用，使得同轴传输线的截止频率受到约束而下降，并且还会使高频电场传输不稳定。研究表明，采用挖空绝缘子的方法能有效地降低绝缘子的介电常数，从而达到可以增加绝缘子宽度(B)的目的；两个绝缘子之间的距离A还必须达到相当大的值，约为A=2D时，两者的相互影响才能到最小，当距离增大到A=3D以上时，相互影响就可以忽略了。对于单个同轴连接器来说，绝缘子必须离开基准面大约要有1～倍D的距离(=A/2)。连接器的接口不但影响到产品间的互换，而且还影响到产品性能。连接器的坚固性和抗滥用能力主要取决于其接口结构。目前IEEE287新标准仍在制定中，这里先把一些公司生产的针孔式毫米波连接器接口尺寸列于图3和表4供参考。不同资料中的数据略有出入，本文略加统一与圆整。三、典型毫米波连接器的特性1、SMA连接器SMA连接器的工作频率到22GHz，它不是一个毫米波连接器，但是它对毫米波连接器的发展有很大的影响，因此很有必要先对它作个介绍。SMA是由Bendix公司在50年代末期为半硬同轴电缆而设计的。它的配合空间用聚四氟乙烯介质填充，结构比较简单。这种连接器当初并没有打算长久使用，更没有作为一个精密连接器来考虑，因此它只是一个普通系统用的连接器。在当时情况下，由于它的体积小，能在较高频率下工作，很快得到了普及，甚至到后来发展出更新一代毫米波同轴连接器时不得不考虑与他的兼容。可是由于它先天性不足，也为后来发展小型同轴连接器带来了一些限制。SMA存在的主要问题是精度不高，不适合测试设备的需要；其次是外导体的壁比较薄，内导体插孔又是两槽结构，在使用中非常容易被磨损和发生损坏故障；再其次是使用频率不高，不能适应工作频率带达40GHz以上系统的需求。图3毫米波同轴连接器接口表4毫米波同轴连接器接口尺寸(mm)代号aΦ～Φ～bΦ～Φc〃—36M7×-6gM4×dΦ±Φ±Φ±Φ±ΦDΦ±Φ±Φ±Φ±ΦeΦ～Φ±f±g0～0～0～0～s88886由于SMA存在这些缺陷，一些制造商就开发了一批能与SMA兼容的连接器，主要型号有3.5mm，WSMA以及后来发展的2.92mm，MPC3，KMC和WMP4等。这些连接器克服了SMA的局限性，在结构上与SMA也不相同，就外导体的接触面积讲，新开发的连接器都大大加强(见表5)，提高了连接器的坚固性。表5几种连接器外导体的接触面积比较SMA3.5mm2.92mm外直径(吋)内直径D(吋)壁厚(吋)接触面积(吋2)2、3.5mm连接器在60年代中期，美国商业部为了小型精密同轴连接器的标准化成立了一个联合工业研究会(JIRC)，经过努力于1972年提出一个民用产品标准，空气传输线的尺寸缩小到3.5mm，无模工作状态下的频率扩展到36GHz。随后推出一种与它相匹配的3.5mm鸳鸯连接器(头座相同)。但由于它的精密度高，价格昂贵，阻碍了把它作为一个通用连接器而广泛使用。由于形势的需要，Hewlett-Packard等公司研制出一种高精度，价格比较便宜的3.5mm连接器，配合空间由空气介质填充，内导体插孔采用无槽结构，实际上是在有槽插孔外面加上一个无槽的保护套。额定工作频率达33GHz。它在两个绝缘子之间选择了足够大的距离为时(12.27mm)，为D的倍。3.5mm连接器能与SMA兼容，能进行无损地对接。在SMA工作频段范围内，3.5mm连接器的电压驻波比特性与SMA相近。3.5mm连接器最初设计是作为一种低成本，企图能代替SMA，但是它未能及时形成批量以达到提前降低成本的目的，结果使得3.5mm连接器的价格偏高，这就是3.5mm连接器未能代替SMA的原因。3.5mm连接器由于它的精密性和良好的耐磨性，特别适用于测试设备上。3、2.92mm连接器2.92mm连接器在结构上3.5mm与连接器相似，只不过是更小一些，允许工作频率到46GHz其内导体尺寸与SMA相同为英寸(1.27mm)。2.92mm连接器最早是MauryMicrowave公司研制出来的(MPC-3型)。由其他公司研制的这类连接器还有K型、KMC型、WMP4型等。K型连接器是在1983年由Wiltron公司研制出来的，它能与SMA、3.5mm、WSMA连接器兼容。K型连接器的心脏是它的过渡器，它用一个玻璃绝缘子实现同轴连接器到微带电路的刚性过渡，这就保证在更换连接器或维修时不会损伤电路。毫米波同轴连接器的可靠性受到插拔力、外导体强度、配接时的应力消除情况及配接时同心度的影响。K型连接在这些方面都具有良好的性能。在正常情况下，K型连接器的插拔力为0.5磅而SMA是它的三倍。K型外导体的壁厚是SMA的四倍(见表5)，其可靠性相当于SMA的30倍，这一点已被试验所证实。试验表明，K型连接器经一万次插拔后，其电气性能几乎没有什么变化。它特别适合于系统和测试仪器上使用。4、2.4mm连接器2.4mm同轴连接器的研制成功标志着毫米波连接器发展走上一个新的台阶。在它前面发展的一系列小型同轴连接器在结构上作了不少改进，但是在连接器的坚固性和可重复性方面仍然改进得不够。这就使得仪器和校准标准方面出现一连串的问题，因为这些地方需要有更高的对准性、坚固性和可重复性。在以前开发的小型连接器由于受到要与SMA兼容的限制而影响了连接器的性能，例如，当与SMA配合时，由于SMA尺寸公差范围非常之大，能偶然发生阴中心导体(插孔)外径增大的故障，并且高频覆盖能力较小，中心接触体也很脆弱(易断)。这就迫切需要研制一种新型同轴连接器，要求无模工作到50GHz，坚固性和可重复性高并具有抗偶然故障的能力。在这样一个新的要求下，Hewlett-Packard，OmniSpectra、Amphenal等公司相继开发出一代新型小型2.4mm连接器。2.4mm连接器配合空间使用空气介质填充，达到低损耗。中心导体支撑采用高性能绝缘子，其上面的补偿孔是不通孔，能防止污物进入连接器的内部。两个绝缘子之间有足够大的距离，使互相影响减至最小。中心导体插孔采用四槽结构(用于生产级和仪器级)和无槽结构(用于计量级)。它的外形很像SMA，，为了不致于发生与这些连接器发生偶然配合，所以连接器的连接螺纹采用公制M7×。为了保护插孔不被损坏，在插针接触插孔前外导体已配合到50%以上。2.4mm连接器在DC～50GHz整个范围内都具有良好的性能，反射损耗都小于SMA、、K型连接器，结构具有很高的可重复性。2.4mm连接器能适用于很宽的领域，是第一个具备有生产级、仪器级和计量级三个等级的产品。5、和1.0mm连接器美国Hewlett-Packard公司是一个从事电子设备和元件的制造公司，它在毫米波连接器研制中一直处于领先地位。在1986年欧洲微波会议上他们又首次推出1.85mm的连接器，使工作频率扩展到65GHz。后来Wittron公司经过改进，并于1989年1月宣称在360型网络仪中使用了1.85mm(V型)连接器，并能同2.4mm连接器兼容。V型连接器的结构形式与K型相同，只不过尺寸更小一些。它与微波电路的连接也是用一个过渡器——玻璃绝缘子，其中心导体的直径只有9密耳(0.23mm)。进入90年代，Hewlett-Packard公司宣布他们又研制成功1.0mm连接器，这是目前世界上最小的毫米波连接器，内导体直径约为0.43mm(50Ω)，最高工作频率达110GHz。四、结束语毫米波同轴连接器发展的时间虽然不长，但是发展速度相当快，目前已基本形成系列。这主要是由于它的频带宽、尺寸小、重量轻、耐用性和可重复性好、成本低以及能与较低频率的连接器兼容等一系列的优点，使其应用领域越来越广泛。甚至目前国际上已出现用同轴系统去代替毫米波波导系统的新趋势。2.4mm连接器是一个划时代的连接器，它摆脱了SMA的束缚，结构更加合理，电性能和机械性能都优于前者，而且价格也较低廉，据称它将最终取代现已广泛使用的SMA连接器。毫米波连接器用于使用频率很高，结构尺寸太小，给电气、机械方面带来了一系列的新问题，我们需要对它的设计理论、测试方法、细微精密加工技术、标准化及应用领域等方面作深入的研究，以利推动我国毫米波连接器的大发展。参考文献[1]BrunoWeinschel,CoaxialConnectors:ALOOKtothePastandFulure,1990[2]KandVCinnectors,Wiltron1989[3]KarlKachigan等,The2.4mmConnectorVitaltotheFutureof50GHzCoax,MSNOCTCBER1986[4]Willcam,ComparingMiniatureCoaxialConnectors,MICROWAVES&RF,September1985[5]ThomasJ.Russell,Ruggedized3.5mmConnectorCortact,MICROWAVEJOVRNAL,MARCH1984[6]andF.R..HUBER,HIGHERMODESINCOAXLALRFLINES,MICROWAVEJOURNAL,June1969[7]STEPHENF.ADAM.等，ANiw34GHz3.5mmLOW-CostUtilityCoaxialConnecto-FeaturingLowLeakage,LowStandingrWaveRatilandLife,IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,DECEMBER1979毫米波同轴连接器理论计算刘洪扬【摘要】毫米波同轴连接器的结构在理论上把它看成为由介质填充和空气填充相结合而成的一段同轴传输线。在理想化假设后，运用同轴传输理论对毫米波连接器的特性阻抗、尺寸及公差、绝缘子厚度及介电常数的计算作了详细论述。并对，，，，1.0mm连接器的主要参数进行了计算。【关键词】毫米波连接器设计理论一、前言毫米波同轴连接器通常是指工作波长在10mm以下的连接器，是一种超小型微波同轴连接器。它的特点是工作频率高、结构尺寸小、精度要求高。由于连接器的结构尺寸与工作波长相接近，任何微小的变化都会给连接器的电气性能带来严重的影响，这就给连接器结构尺寸带来了高精度的要求。尺寸小，精度高又给制造技术提出了更高的要求。毫米波同轴连接器从广义上讲，它是一段同轴线，因此同轴线传输的基本理论在这里也是适用的。但是它必竞又不像同轴线那样简单，由于结构上的需要，引进了绝缘子，内外导体直径出现了台阶。它不可能是一个均匀的同轴线，使电场传输特性发生了改变，另外由于制造上的原因，存在不可避免的误差，使连接器的精度受到影响。这一系列的问题就是连接器理论设计需要解决的内容。有些可以通过理论分析与计算求得比较合理的设计参数，但是有些问题因素十分复杂，难以进行理论计算，就是计算也不一定准确，只有通过对典型结构的实验，找出它们的规律性，用以指导连接器的理论设计。二、连接器接口模型毫米波同轴连接器的插头和插座相连接的接口设计是连接器的关键，它不仅影响到产品的互换性，而且直接影响到连接器的电气性能。连接器的外导体在接口处必须保证紧密接触，而阴阳内导体在接口处就可能出现间隙。毫米波同轴连接器内外导体之间除很薄的支撑绝缘子外，全部由空气介质填充，因此，连接器的接口可把它看成为一段带绝缘支撑的空气同轴线，其接口模型如图1所示。D是外导体的内径，d是内导体的外径，dg是内导体插针直径，A是两个绝缘支撑子(简称绝缘子)之间的距离，B是绝缘子的厚度，G是阴阳内导体接触端面可能出现的间隙。连接器接口实质上是由介质填充和空气填充相结合而成的一段同轴线。由于结构支撑的需要，内、外导体在绝缘子厚度范围内常挖有不同深度的槽；又由于制造和安装误差的存在，内、外导体直径在长度方向会出现不均匀，在径向存在一定的偏心度以及内导体接触处不可避免地会出现一定的间隙。这样一来这段同轴线就变得相当复杂，难以进行理论计算。为了分析方便起见，我们先对连接器接口模型作理想化假设，进行分析计算，然后再逐一分析这些不同情况的影响，设法避免或降低这些因素对连接器的影响。图1毫米波同轴连接器接口模型假设绝缘子厚度B为有限，两绝缘子之间的距离A足够大，在内、外导体上的挖槽深度和间隙G都比较小，因此毫米波同轴连接器接口模型图1在理论上把它近似地看成为一段均匀的同轴线，即认为在整个范围内，内、外导体的直径没有变化，全部为空气介质填充。1、D与d的计算理想同轴线的特性阻抗公式为：Z0=(1)式中：真空导磁率μ0=4π×10-7享/米光速C0=299,792,458±1.2米/秒空气相对介电常数εr=在23℃,50%温度和大气压力时的计算值。代入有关参数后得：Z0=(2)由此求得50Ω空气同轴线外、内直径比值为：D/d=(3)根据IEEE287修正案规定的尺寸D计算出50Ω毫米波同轴连接器内导体尺寸d列于表1。表150Ω毫米波同轴连接器主要参数规格D(mm)d(mm)(±%)LPCGPC最高工作频率(GHz)理论截止频率(GHz)注：LPC=实验室精度连接器GPC=普通精度连接器连接器内、外导体直径的偏差会引起一个阻抗误差△Z，使得同轴线失配而产生反射。在均匀同轴线中电压驻波比的公式为VSWR=TL=式中ZL和TL分别为负载阻抗和负载反射系数。若ZL=Z0+△Z，由阻抗误差所引起的电压驻波比可表示为：VSWR=1+(4)式中△Z/Z0称做为阻抗精度，它是根据不同使用场合的要求确定的。IEEE287修正案中规定了实验室精度连接器(LPC)和普通精度连接器(GPC)的阻抗精度值列于表1中。在实际连接器中，D，d不可能保持不变，由于固定绝缘子或连接电路转换的需要，使连接器中一段尺寸变为D1和d1，介电常数变为εr1，为了保持良好的传输特性，应根据阻抗一致性原则设计D1和d1的尺寸。对于50Ω空气同轴线中在用εr1介质填充段的直径关系为：D1/d1=1n-1(5)式中εr为空气的相对介电常数。2、截止波长(或频率)均匀同轴线本身传播的是电磁波(TEM波)，在理论上它没有截止频率的限制，工作频带极宽。但是在已定尺寸的同轴线中，传输电磁波的频率升高到一定程度后会在同轴线中激励起高阶模即TM波和TE波。这意味着对TEM波能量的损耗。一次谐波H11(TE11)模的临界波长最长，为了能在同轴线中抑制高次谐波的产生，人们就H11模的临界波长作为同轴线的截止波长、同轴线理论截止波长(频率)计算的近似公式为：λC≈(6)或=C0/λ0≈在实践中发现按(6)式计算出的截止频率略为偏低了一些，对于50Ω的空气线来讲大约要低于H11模时的2%，几乎接近H21模。美国“微波手册”中提出一个的修正系数，修正后的截止频率计算公式为：≈(7)为了保证同轴线只能传输TEM波，它的最高工作频率要低于H11模的截止频率，通常要低15%左右，频率非常高时，低的比例还要更大一些。各种毫米波同轴连接器(50Ω)的理论截止频率和最高工作频率列于表1中。三、允许的机械公差1、内、外导体直径的公差同轴连接器的内、外导体的直径在制造过程中不可避免地要出现一些偏差，假设用△d，△D表示d、D的偏差，由它引起的特性阻抗相对偏差为：=式中：K=对于一个50Ω的同轴连接器，如果εr≈1，K≈60，由此得到：≈(8)当连接器的阻抗精度△Z/Z0和△d给定时，按(8)式求得D的公差为：(9)2、内、外导体的偏心度e连接器内、外导体的横截面由于制造或装配的原因会出现不同心，假设偏心度为e，如图2所示。由于偏心度e的作用，改变了同轴线单位长度的电容，所产生的阻抗误差为：图2d和D的偏心度(10)式中负号（－）表示特性阻抗变小。对于一个50Ω的连接器、其阻抗误差为：(11)(12)当给定连接器的阻抗精度和D值，最大允许的偏心度为：е=D(13)如果内导体直径d的公差按IT6级公差，在实验室精度时，毫米波同轴连接器允许的机械公差按公式(9)、(13)计算出的结果列于表2中。△D计算出的公差值不太符合标准，可按相近的公差等级选定△D的公差，△D括号中的数值为IT8级公差值。表250Ω毫米波同轴连接器(LPC)允许机械公差规格直径(mm)允许机械公差(μm)Dd△d△De620(18)64621(14)66622(14)62622(14)54619(14)323、内导体轴向间隙G同轴连接器配对连接后，希望插头和插座两者的内、外导体在轴向实现紧密的接触，因为任何间隙的存在都会对传输特性产生不利的影响。但是由于机械结构上的原因，要达到两者都能紧密接触是困难的。通常设计成让外导体的端面紧密接触而无间隙，允许内导体的接触端有微小的间隙。在这个间隙区内，内导体的直径变小，形成一小段高阻抗传输线，引起了同轴线固有电感和电容的变化并出现了不连续电容。这个电感和电容要进行理论计算是相当复杂的，并且也不一定能算得很准确。通过对间隙G对传输特性的影响的研究认识到，在间隙范围不太大的情况下，由间隙G所引引的电压驻波比增量△S有下列关系：(14)式中f是频率——GHz;G是间隙宽度——mm;εr是填充介质的介电常数；d和dg是直径——mm;ωr是插孔开槽宽度——mm；N是开槽数目。毫米波同轴连接器通常由空气填充，εr=1，由间隙G所引引的电压驻波比增量为：(15)当一个连接器的电压驻波比指标给定时，允许的最大间隙为：(16)举例：一个2.4mm的同轴连接器，设=50GHz，d=1.042mm，dg=0.511mm，ω=0.2mm，N=4，当要求电压驻波比S≤时，可认为△S=+，把各参数代式(16)求得G≤0.14mm。对于单个连接器而言，内导体接触面到基准面的误差为0～0.07mm。四、绝缘子在均匀同轴线中引进了介质绝缘子对同轴线传输特性将发生很大的影响。由于在绝缘子范围内d和D的尺寸发生变化，介电常数也不同，这将直接影响到特性阻抗的变化，设计不当将会产生严重的反射。这一点如果按阻抗一致性原则，用式(5)精确计算出变化后的尺寸d1和D1，这种影响会减到最小。另一方面在均匀同轴线中有限绝缘子会起振荡激励作用使同轴传输线的截止频率受到约束而下降，并且还会使高频电场传输不稳定。早在60年代中期，美国的Bussey和Beatty两人就提出了均匀同轴线中有限绝缘子的谐振理论。他们研究了单个绝缘子和一对绝缘子系统的有关问题。后来又有不少学者作了进一步研究，不但确认了他们的实验结果，而且又作了很多补充。下面将应用这些理论来解决毫米波连接器设计中的有关问题。1、绝缘子厚度在均匀同轴线中绝缘子的谐振频率是绝缘子长度(厚度)及其介电常数的函数。在厚度B一定时，谐振频率随介电常数εr的减小而升高；在εr一定时，谐振频率随绝缘子厚度B的减小而升高。当B趋近于零时，就成为一个空气同轴线，其谐振频率由它的截止频率所决定，这时波在空气中能稳定传输而不发生谐振。而当B接近外导体直径D时，由于绝缘子谐振作用使得同轴线中的电磁波传播极不稳定，并使同轴线的截止频率受到约束而下降。由此看来，绝缘子厚度必须小于外导体的直径(B＜D)，而且厚度越薄越好。在同轴线中不发生H10(TE10)高次模时，绝缘子厚度B的关系式为：B=(17)式中：λg为同轴线的工作波长；为工作频率；是截止频率；εr为绝缘子的相对介电常数。2、绝缘子间距一对同轴连接器插合连接后，绝缘子在同轴线中的位置模型如图3所示。A表示两个绝缘子之间的距离，A1表示一个绝缘子一面到同轴线直径发生突变的平面之间的距离。绝缘子谐振不但是由一个绝缘子的电场所决定而且外部空间的影响也很重要。在A空间两个绝缘子的电场会互相作用而影响到他们的谐振条件。在A空间也会产生寄生振荡电场使谐振频率受到约束而下降。经对他们谐振特性研究表明：两个绝缘子之间的距离A必须达到相当大的值，约为A=2D间，两个绝缘子的相互影响就较小，到A=3D以上时，相互影响就可以忽略了。对于单个同轴连接器来说，每个绝缘子必须离开基准面大约要有1～倍D的距离，例如3.5mm连接器大约要有～5.25mm的距离；A1对谐振频率的影响与前面两个绝缘子时的情况相似，只不过这里相当于单个同轴连接器的情况，当A1=D时，谐振频率与A1就没有什么依赖性，A1再增大影响也就不大，到A1=以上影响就可以忽略不计了。图3绝缘子位置模型在连接器设计中，绝缘子间距应满足下列条件：A≥2D(18)A1≥D(19)3、低介电常数绝缘子同轴线要达到稳定传输而不发生振荡，希望绝缘子的厚度越薄越好。但是由于结构上机械支撑的需要，绝缘子的厚度又不能做得太薄，否则会影响内导体的稳固性和直线度，不仅会影响到高频传输特性，而且还会直接影响到阴阳内导体的插配，增加磨损，降低寿命。从实现良好的支撑作用出发，又希望绝缘子厚一些好。从绝缘厚度关系式(17)可以看出，在同轴线结构确定的情况下，要得到较厚的绝缘子只有设法降低绝缘子的介电常数ε。多少年来，尽管研制成不少低介电常数的新材料，很遗憾，至今还没有找到一种介电常数能小于2的射频绝缘材料。众所周知，空气的介电常数最低为1，非常有可能用空气混合的电介质来降低介电常数。发泡电介质就是一种，如发泡聚苯乙烯有可能使介电常数非常接近1这个期望值。但是已经证明，它在其它方面不合适，其缺点是在批产品中的一致性和重复性太差，并且机械强度也不够。于是人们放弃了这种混合的尝试，采用整体绝缘子上挖空的办法即去掉部分介质材料。实际上，它是一种用空气与介质材料组合的绝缘子。就绝缘子整体效应而言，起到了降低绝缘子介电常数的作用。我们称做为等效(或平均)介电常数，其计算公式为：=εP+εr(1–P)(20)P=VS/Vt式中：εr为固体介质材料的介电常数；ε为空气的介电常数；VS为绝缘子中固体介质材料的体积；Vt为绝缘子的总体积。假设空气介电常数ε=1，则上式可表示为：=1+(εr–1)P(21)或：=εr–(εr-1)Vi/Vt(22)式中Vi为绝缘子被挖空部分的体积。在毫米波同轴连接器中采用的低介电常数绝缘子的结构形式如图4所示。图4(a)是一种有六个不通孔的绝缘子，用聚四氟乙烯材料制成时，其等效介电常数能降到2以下，曾见到=的报导。由于是不通孔，可以防止污物分入连接器内部。这种结构为K型和2.4mm同轴连接器所采用；图4(b)是一种四轮辐星形状绝缘子，外圈是一个金属环，内部带有四个槽，用四个绝缘薄片嵌入槽中实现对内导体的支撑，这种结构能更有效地降低绝缘子的等效介电常数，为2.92mm连接器所采用。图4低介电常数绝缘子两种低介电常数绝缘子中，六孔式的效果要差一些，因为它只能去掉很少部分介质材料。而星形绝缘子的效果就比较好，绝缘材料被去掉的扇形部分几乎直到内导体，形成较大的空间，平行的电力线大部分能顺利通过绝缘子或在直角处能就近绕道通过。因此，星形绝缘子能得到较低的等效介电常数。五、结束语毫米波同轴连接器中除两个绝缘子外全部由空气介质填充，受环境条件影响较小，其性能主要决定于连接器本身的结构设计。在设计中只要能对各种参数进行精确的理论计算，就一定能获得高性能的连接器。绝缘子对连接器电气性能有重要的影响，采用挖空介质的方法能有效地降低其等效介电常数，提高谐振频率，增加厚度。不足之处是增加了制造上的难度，对加工技术提出了更高的要求。参考文献[1]BRUNO,Air-FilledCoaxialLinesasAbsoluteJmpedanceStandards,theMicrowaveJournal,April1964,[2]BRUNOOWEIHSCHEL,ErrorsinCoaxialAirLineStandardsDuetoSkinEffecttheMicrowaveJournal,November1990,~143[3]William,ComparingMiniatureCoaxialConnectors,MZCROWAVES&RF,September1995,[4]andHighterModesinCoaxialRFLines,theMicrowaveJournaeLune1969,[5]AndrewAlford,HighterModesinInsulatingBeads,theMicrowaveJournal,MARCH1990,~156毫米波连接器绝缘支撑轴向位置的理论计算王言平【摘要】本文论述了绝缘支撑激发的高阶模，以及如何降低高阶模对毫米波同轴连接器电气性能的影响等。通过理论分析计算得到了绝缘支撑到连接器机械电气参考面最小距离的计算公式。【关键词】毫米波连接器高阶模绝缘支撑位置1引言毫米波同轴连接器必不可少地要使用绝缘支撑。根据电磁场理论，任何给定尺寸的绝缘支撑都会激发一定频率的高阶模。毫米波同轴连接器的使用频率接近其空气介质时的上限截止频率，绝缘支撑激发的高阶模频率往往落在使用频率的范围之内。高阶模的产生表示传输能量的损耗，反映在同轴连接器上即影响了连接器的电压驻波比，插入损耗，使用频率范围等电气性能。绝缘支撑是毫米波同轴连接器的必备零件，但它会产生高阶模。以下的分析可见，激发高阶模的最高频率仍低于其空气介质时的上限截止频率，即高阶模的传输在空气介质段呈指数衰减，不可能传输得很远。因此，在设计连接器时，只要保证绝缘支撑距离连接器的机械电气参考面的距离足够远，就能避免配对连接器绝缘支撑之间可能引起的共振，从而降低高阶模对毫米波同轴连接器电气性能的影响，提高毫米波同轴连接器的电气性能。2绝缘支撑激发高阶模同轴线中可能激发的高阶模为TE11模，本文以TE01模为基本，但得出的结果是适用所有TE模的。为了分析方便假定介质或空气的损耗是零或小到可以忽略不计。同轴线中TE01模的电场由下式给出：(1)(2)式中：C是常数，ω是角频率，μ是磁导率，是特征值，r是半径，J1是第一阶第一类贝塞尔函数，J1′是J1的导数，N1是第一阶第二类贝塞尔函数，N1′是N1的导数。轴向电流密度：(3)而(4)σ≈0(5)其中：Z为媒质波阻抗，ZTE为TE模的波阻抗，ε为介电常数，σ为媒质电导率，λ为真空波长，λg为波导波长。TE01模时，式(1)中的ejθ应为cosθ,式(2)中的ejθ应为sinθ，内外导体之间的电压：(6)a为内导体的外半径，b为外导体的内半径。轴向正的电流密度：轴向正的电流：(7)其中：=|=如果绝缘支撑激发高阶模，则绝缘支撑表面谐振，即从绝缘支撑表面向空气介质段看去的阻抗Zair，与向绝缘支撑本身看去的Zbead共轭。如附图所示。当＞时，Zair为虚数：(8)Zbead应当是一个负虚数，即向绝缘支撑看去等效接一个长为x的开路段。=-j··ctg()(9)Zair与Zbcad在数值上相等，于是：令：=得：(10)其中：εr=为媒介质的相对介电常数。为介质中的波导波长。为激发高阶模的频率。为TE01模的下限截止频率。绝缘支撑谐振时，绝缘支撑两个表面均谐振，x即为绝缘支撑厚度的一半。同理求得TM模时：(11)由公式(10)(11)可知，给定尺寸x，介电常数为εr的绝缘支撑就会有一个频率为的高阶模与之对应。3绝缘支撑轴向位置的确定由以上分析可知，只有当＜时，谐振才有可能发生，同时此高阶模在空气介质段呈指数衰减传输。对于TE11波同轴线可以等效为长边为π(a+b)，短边为(b－a)的矩形波导，高阶模的电场：E=A·(12)其中：A为E的振幅值，Γ为实数，Z表示绝缘支撑到连接器机械电气参考面的距离。当ΓZ=4时，E|ΓΖ＝4==0.018A即衰减到A的%，可以认为高阶模已经衰减殆尽，亦即绝缘支撑到参考面的距离Z满足ΓZ=4时，可以忽略高阶模对毫米波连接器电性能的影响。对于TE11模：(13)其中：ω为角频率，μ0为真空磁导率，ε0为真空介电常数。例如：K型连接器2b=2.92mm，2a=1.27mm，绝缘支撑宽度2χ=5mm，介电常数εr=，则=，绝缘支撑激发高阶模的最高频率为=，则Γ=，Z=7.5mm4结论毫米波同轴连接器的绝缘支撑距离机械电气参考面的最小间距必须大于连接器外导体内径的两倍。这个结论在过去设计精密型连接器时已应用过并且得到实践验证，可以预见在毫米波连接器的结构设计时，它仍然是正确的。参考文献[1]谢处方林为干著《电磁场与电磁波》[2]《微波技术基础》，成电二系教研室编；[3]AndrewAeford.“HlgherModesinInsulatingBead”,MicrowaveJournal,March,1990P146、148、154、158K型连接器的研制陈肇扬王新恩【摘要】本文简述近年来国外关于毫米波同轴器件的研制动态，着重叙述我所在研制毫米波同轴连接器过程中，主要考虑的几个问题；设计的确定；K型连接器样品的测试数据、分析及存在的问题。一、引言随着微波技术的不断发展，使同轴元器件向毫米波段迈进，而且，由于同轴本身的性质，如它尺寸小、重量轻、频带宽、可弯曲、成本低，特别是它的耐用性、可修复性及与现有较低频率系统的兼容性，使同轴元器件在毫米波段上的应用，具有越来越广阔的前景。八十年代以来，美国几个主要厂家着手研制毫米波段上应用的同轴元器件。如Hp公司、Amphnol公司、Omni公司共同研制出2.4mm连接器、转接器、终端负载；Kevlin公司研制的KMC-SL系列连接器；Wiltron公司的K型连接器、K型同轴至微带过渡器及外导体直径为0.118英寸的半刚性同轴电缆，在1989年的IEEE－MTT展览会上，新泽西州微波研究和开发公司宣布一种带宽为1～65GHz的同轴耦合器。据报导，美国的制造商已开始将同轴元器件的使用频率推向110GHz。我们于1988年开始研制在毫米波段上应用的同轴连接器及电缆(外导体外径为Φ3半刚性同轴电缆)，1990年3月我们将研制出的试样送交航天部计量所进行电压驻波比测试，其性能与美国进口的同类产品相当。下面我们主要阐述K型连接器的研制情况。二、研制过程中着重考虑的几个问题1、K型与SMA兼容时，截止频率问题由于本课题是为国家某重点工程配套而研制的，用户提出毫米波段上应用的同轴连接器须与SMA兼容，这说明连接形式和头部配合尺寸必须与SMA一样。众所周知，SMA连接器的最高使用频率只能到24GHz，因为理论上的TE11模发生在25GHz。于是，K型连接器就不能简单地采用SMA的内、外导体尺寸及介质支撑过渡段。所以，在设计时，首先要考虑连接器的截止频率问题。此截止频率通常规定为在同轴线的空气介质段中，可能传播的TE11模(高于TEM模的第一个高次模)时的频率，根据截止频率的估算公式λc=(D+d)π×/2(D、d分别为外导体内径，内导体外径、ε0为空气的介电常数)可反推出连接器的内、外导体尺寸，使所设计的连接器能满足使用频率范围的要求。2、介质支撑和过渡段的考虑目前，聚四氟乙烯(F4)是射频同轴连接器中常用的介质支撑材料，但是，对K型连接器来说，由于截止频率的限制至少到40GHz，其介质支撑的厚度l(或称轴向上的长度)就受到较大的限制。我们知道，在连接器中，只有当介质支撑的有效电长度相当短，使得不发生TE11模谐振，那末，TEM模和TE11模之间的相互作用是微弱的。根据“雷达设计手册”给出的经验公式，可估算出介质支撑的厚度l是相当薄的，若用F4料来支撑，其机械强度是不够的。因此，必须考虑选用其他的介质支撑材料。在选择时，除考虑其介电常数、损耗外，还必须考虑到介质材料的冷流、抗压强度、热膨胀等性能。同样，要研制良好电气性能的连接器，对过渡段的设计也是相当重要的。一般地说，精密的同轴连接器是不能由除空气外的其他介质做成的，所以，对K型连接器来说，不但要考虑到连接器中必不可少的介质支撑过渡段所产生的不连续电容的补偿问题，还必须在配合过渡段上应用空气介质，这样，才可能直至40GHz时有良好的电气性能。3、同轴连接器的磨损和损伤问题对于同轴连接器而言，其磨损和损伤主要是由于四个原因引起的。(1)重复连接；(2)超力矩连接；(3)非轴向连接；(4)配接时的转动。而插孔的设计最强烈地影响着连接器的磨损特性和抗乱用能力。所以，一个耐磨损的插孔应该是接触面积大，接触压力小的。倘若插孔的弹性片所受的力超过它的形变极限值时，它们就不能恢复到原来的状态，也就是说，永久性损坏了。故此，在设计连接器时，要尽量设法保证配接的轴向性，以使中心导体不易受到损伤。另外，当连接器重复配接时，配接处的外导体壁厚要是过薄，那么，外导体就容易变形，为了减少这类损伤，设计时还必须注意到外导体的壁厚，以增加其配接时的接触面积，提高抗损坏能力。4、零件的加工工艺问题鉴于上述的考虑，对连接器的零件加工问题，还必须从效率、经济、设备的加工能力等几个方面予以综合考虑。比如，电镀工艺的考虑，镀层的平滑性、镀层的厚度和接触电阻等，都对电镀提出一定的要求，平滑表面的镀层内的气孔率最低，而且还有抗粘附磨损和抗擦伤磨损的作用，一句话，镀层的物理性能直接受到电镀工艺的影响。再如，插孔的形状、劈槽个数及槽宽等在加工上也是一个十分讲究的问题。另外，要使在绝缘支撑上的反射尽可能地减少，对其表面的光洁度、电气补偿方法和尺寸的控制都应在加工工艺上加以保证。总之，在设计连接器的同时，就必须对其所有的零件加工工艺加以综合考虑，这样才能获得最佳的连接器。三、设计方案的确定1、内、外导体尺寸的确定对K型插座连接器而言，由于SMA型插针连接器中心导体配合后的直径为，则我们选定K型插座连接器的中心导体直径d=(与SMA型一样)若采用空气介质，则利用传输线特性阻抗公式，可算出K型插座连接器外导体内径D=。利用截止频率的计算公式，从理论上验证一下，此内、外导体尺寸的选定是否合理。ε0为空气的介电常数D=d==为截止频率=c/=(GHz)c为光速对K型插针连接器而言，由于考虑到K型连接器是配接Φ3半刚性同轴电缆的，电缆的内导体直接与连接器的内导体焊接，倘若插针的直径仍选取配合段的直径(Φ，显然是不行的，于是，我们选取插针的直径为Φ，配合段的直径为Φ，如图1所示。图1插针示意图仍利用传输线的特性阻抗公式可计算出外导体的内径为Φ。仍从理论上验证其截止频率可达53GHz。2、插针的选择上面虽然已确定插针的直径，但为了减少由于插针和插孔的非直线性连接所引起的连接器损伤和失效，我们将K型连接器的插针在配合段(即Φ长度做得比SMA型短一点，这样，在中心导体完全配接之前，外导体就可以合适地对准，避免了插针与插孔的非直线性配接而引起的损伤。3、插孔的选择一般地说，射频同轴连接器的插孔有以下三种结构形式(1)两槽式(2)四槽式(3)摩擦闭合接触式。如图2所示。图2三种插孔结构形式一个耐磨损的插孔，要求接触面积大，接触压力小。从上面三种类型的插孔比较：四槽插孔比二槽插孔较少受非直线性配接引起的损伤。第一种最易损伤，第三种最少损伤，考虑到第三种插孔加工难度大，成本高。于是，我们采用第二种结构形式，槽宽选，槽长选取2。比较一下K型插孔与SMA型插孔，其开槽情况对特性阻抗Z的影响。K型插孔，开槽数N=4，槽宽W=，外径d=，则△ZK=·N·()2%=%。SMA型插孔，开槽数N=2，槽宽W=，外径d=，则△ZSMA=·N·()2%=%。这说明K型插孔结构的选取优于SMA型。4、介质过渡段的选择研制低反射的射频同轴连接器，重要的是采用低介电常数和低损耗的绝缘材料。鉴于本文第二部分中对绝缘介质材料的考虑，我们选用上海塑料研究所研制的加强“PPO”材料，复合介质支撑结构如图3所示，其目的是为了降低绝缘介质材料的固有介电常数。图3支撑结构示意图利用平板电容的公式可推导出复合结构形式的介电常数ε合，ε合=ε-(ε-1)ε为介质材料固有的介电常数；V为绝缘支撑的总体积；V孔为挖出六个小孔的体积若使ε合=2，则利用上述公式可推算出六个小孔的大小。根据《雷达设计手册》给出的经验公式，可计算出绝缘支撑的厚度l，l≤λc/4，选取l=，这样，既保证足够的机械强度，又可减少甚至避免产生高次模谐振。当然，连接器的反射是由连接器本身不均匀性(即不连续和偏离阻抗)引起的，反射矢量总和就在连接器前面的传输线内产生驻波，所以，为使由于绝缘支撑所引起的不连续性在0～40GHz范围内得到适当的补偿，我们采用共面补偿的方法，此法是常用的方法，在此不赘述。四、电压驻波比数据及分析1990年3月，我们将K型连接器试样，送交航天部计量站测试，并与美国进口的同类产品进行对比，将测试的电压驻波比数据，绘制成曲线形式，如图4所示。从对比曲线中可以看出，两根曲线均在S=+0.01f以下，试样的曲线在高频端并没有明显地向上翘的趋势，整体看，性能还是可以的。说明介质材料及结构形式的设计是可行的。当然，性能还不十分理想，仍有许多工作要做。五、存在问题通过数据分析，存在的主要问题是：绝缘支撑是用棒料车制而成，其表面光洁度，六小孔的一致性及对称性、共面补偿尺寸的控制等都与设计要求有一定距离，若用模压成型就可以加以克服或改善。另外，插孔工艺上也有改进之处，如槽的对称性、镀层的光洁度等。总之，我们相信，改进一些零件的加工工艺，所研制的K型连接器性能就一定可以得到提高。参考文献[1]《同轴式TEM模通用无源器件》郑兆翁编著人民邮电出版社出版。[2]New“Connector”andSemirigidCableExtendtheUseofCoaxAbove40GHz1983rh“wiltron”样本广告[3]Sexlessconnectorsmateto40GHz“Microwave&RF”June1985超小型毫米波同轴连接器研制与发展吴秉钧【摘要】本文介绍了目前国外超小型毫米波同轴连接器中性能比较好的HP公司的2.4mm和WILTRON公司的K型两种毫米波同轴连接器。对它们的主要特点、结构形式分别作了分析介绍，并给出了我们自行研制的K型半刚性电缆接头在HP8510B毫米波网络分析仪上测试的性能指标。【关键词】毫米波同轴连接器一、引言毫米波系统方向性好、天线增益高、体积小、重量轻，与红外线及光波相比，在恶劣天气条件下有良好的穿透力，因而在军事和民用两方面都有广泛用途。由于毫米波技术有着独特的优点，它为解决过去无法解决的问题提供了有效的手段，加之毫米波技术主要用于军事领域，因而各国都十分重视毫米波技术的研究，并将发展毫米波技术看成是国防现代化的一项战略问题。近年来国外毫米波技术在同轴方面的研究取得了许多新的进展，各种超小型毫米波连接器相继研制成功，如美国WILTRON公司推出频率上限为46GHz的K连接器系列，HP公司推出频率上限为52GHz2.4mm连接器，KAVLIN公司推出的频率上限为50GHz的1.9mm连接器，以及OMNI公司的OSSM连接器等，具有优良性能的毫米波连接器的问世，大大促进了毫米波同轴器件和毫米波集成电路的应用和发展，尽管目前国外超小型连接器品种较多，而以前推出的连接器都不同程度存在一些缺点，有些连接器频率不够高，如OSSM连接器的频率上限为38GHz、连接器频率上限仅34GHz，而且成本太高，而1.9mm连接器虽然频率上限达50GHz但可靠性较差，且不能与SMA和连接器兼容，因为没有一个仪器输出接头能与其相连，所以不便于测试。多年来广大微波工程师们期望着具有优异性能的超小型毫米波接头的诞生，从目前国际上看以HP公司推出的2.4mm连接器具有最佳的电性能，极好的重复性和高的可靠性，WILTRON公司的K型连接器也具有较佳的电性能，所以这两种连接器已成为当前最有发展前途的毫米波连接器。二、新型连接器的设计目标究竟什么问题限制了毫米波连接器的进一步改进呢美国一些专家认为，因为以前推出的大部分毫米波连接器大都是在SMA连接器设计基础上发展起来的，在扩展频率的同时保持与SMA连接器兼容，以便使广大用户更易认可，然而，正是这一要求限制了许多性能的进一步改善，如SMA连接器界面充满聚四氟乙烯，而聚四氟乙烯零件尺寸稳定性差。温度变化使界面间隙变化，从而使连接器电性能变差，SMA同轴线的截止频率约27GHz，因此工作频率最高只能是27GHz。美国HP公司推出了一种新的2.4mm连接器，完全摆脱了目前正广泛应用的SMA连接器的限制，而确定了以下主要目标：1.到50GHz时不产生高次模；2.到50GHz应具有高性能的界面；3.耐用性，重复性好，并且抗损坏性好；4.性能应优于目前广泛