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1、MIL、IEC、ESA标准中使用频率为18GHz的TNC型射频同轴连接器界面比较中国电子科技集团公司第四十研究所 乔长海摘要：本文对MIL、IEC、ESA标准中使用频率为18GHz的TNC型射频同轴连接器界面进行了结构尺寸的比较，对各部分进行了上限截止频率的验算、比较。指出了它们之间的不同之处。关键词：界面 上限截止频率 比较1 概述射频同轴连接器是一种特殊的同轴传输线，在传输系统中起到连接和断开传输系统的作用，同时还应满足传输系统的其它一些相关的性能要求，如电性能、耐环境性能等。随着科学技术的发展、整机系统水平的提高，对射频同轴连接器高性能的要求也越来越迫切。TNC系列射频连接器是一种螺纹连
2、接（7/16-28UNEF）的射频同轴元件，螺纹连接为界面结合处的泄漏防护提供了条件，同时也为保持插合状态下的界面稳定性提供了保障。其优点明显，所以受到广大设计师们的青睐，使用范围非常广泛，在数据通讯等领域得到普遍应用。目前，常用的特性阻抗为50的TNC型连接器有使用频率分别为11GHz和18GHz两种。而后者是在前者的基础上，通过界面的改进形成的。MIL、IEC、ESA标准对使用频率为18GHz的TNC型连接器进行了规定。那么，3个标准的规定有什么差别呢？笔者对3个标准中的连接器界面进行了分析对比，并进行了相关计算，供广大设计师们参考。2 界面结构及尺寸比较对于使用频率为18GHz、特性阻抗
3、为50的TNC型射频同轴连接器，IEC60169-26（1993）、MIL-STD-348A（1988）第313部分、ESA/SCC3402/008009均给出了插针接触件和插孔接触件连接器界面。3个标准中空气介质的界面结构见图1和图2。由图1和图2可以看出，除MIL标准中规定了绝缘支撑的安装方式外，IEC60169-26、MIL-STD-348A规定的界面尺寸基本相同，所以主要对MIL-STD-348A与ESA/SCC3402/008009所给出的界面进行对比。IEC标准界面MIL标准界面ESA标准界面尺寸MILIECESAminmaxminmaxminmaxA11.18-11.18-11.
4、4011.60B7.988.087.988.088.038.09C6.056.156.056.156.186.22D1.321.371.321.371.341.36E5.28-5.28-5.355.50F5.38-5.38-G5.28-5.28-5.285.38H0.081.020.08-0.350.90K1.98-1.98-M-1.98-1.98-0.300.55N1.60-1.60-1.502.40P3.96-3.96-R-0.64-0.640.350.65d-1.621.66D1-5.285.32图1 插针接触件连接器界面IEC标准界面MIL标准界面ESA标准界面尺寸MILIECESAm
5、inmaxminmaxminmaxA9.609.689.609.689.619.68B8.799.048.799.04-C8.318.468.318.469.329.46D8.108.158.108.158.108.15E4.624.724.624.724.684.72F1.732.241.732.241.802.20G8.318.518.318.518.348.46H4.75-4.75-J5.035.285.035.284.985.23K-0.15-0.150.170.23L4.95-4.95-4.225.26M2.132.21-2.142.18N-5.84-6.056.15P5.035.2
6、85.035.285.185.28R10.52-10.52-S0.380.760.380.76-T4.574.984.574.98-U-2.34-2.342.142.18V-1.431.47d-2.132.18-D1-6.9757.025图2 插孔接触件连接器界面2.1 插针接触件结构与尺寸插合段：MIL标准规定了插针端部的倒角为5566及14的锥面，直段部分的最小长度为1.98mm。ESA标准则对端部的倒角角度没有明确的规定，也没有给出锥面过渡部分，但在试验用连接器界面中给出了插针端部的倒角为5565及13的锥面。功能段（非插合段）：MIL标准规定的外径尺寸为1.321.37，而ESA标准规
7、定的值则为1.341.36，可见ESA标准比MIL标准规定的精度高的多。2.2插孔接触件尺寸MIL标准：插合部分的插孔外径最大值为2.132.21；对开槽和收口的规定为“当与直径为1.321.37的插针插合时，直径要满足要求”；尾部给出了变细的结构，但没有规定具体尺寸。IEC标准：没有规定插合部分的插孔外径尺寸；尾部给出了变细的结构，也规定了尺寸2.132.21（注：可能有误，该值与MIL标准中的插合部分的插孔外径尺寸相同，且通过后面的计算发现，若为尾部尺寸，则上限截止频率达不到18GHz，应与MIL标准中的标准位置相同，即为插合部分的插孔外径尺寸）；规定了开槽前的插孔的孔径1.381.41；
8、并对开槽的数量、尺寸及位置精度进行了具体规定。ESA标准：插合部分的插孔外径为2.142.18；规定了插孔内孔的尺寸为1.431.47；尾部直径与插合段尺寸相同（没有规定变细）。主要不同在于：ESA标准规定的尺寸精度更高，插孔尾部没有规定变细。2.3 插针连接器外接触件MIL标准：外径尺寸为7.988.08，内径尺寸为6.056.15；开槽/不开槽任选，选用开槽时，涨口后要满足电气和机械性能要求。ESA标准：外径尺寸为8.038.09，内径尺寸为6.186.22；采用不开槽方式。主要区别在于：ESA标准规定的内径尺寸比MIL标准规定的值稍大，精度更高，明确规定不开槽。3 上限截止频率的验算与比
9、较3.1 MIL标准中的TNCA型连接器3.1.1 插孔接触件连接器与插针接触件连接器插合部分插孔接触件连接器与插针接触件连接器插合部分为混合介质段（外层为空气介质、内层为聚四氟乙烯介质），见图3。因此此段的介电常数是一个混合介质的等效介电常数。由于要保证此段的电性能，此段的特性阻抗也应满足50要求，所以可以根据公式（1）计算出此段的等效介电常数。图3 插孔接触件连接器与插针接触件连接器插合示意图 （1）其中：Z0-特性阻抗，50 r-介质的相对介电常数 D-外导体的内径 d-内导体的外径注：为了统一计算标准，所有尺寸取标准中给出的尺寸范围的中间值。则 r复合=1.538为了方便后面的验算，此
10、处根据公式（2）计算出聚四氟乙烯介质的相对介电常数。r复合= （2）而在此插合段，仅为两种介质复合，所以公式（2）可以简化为公式（3）。r复合= （3）可以计算出MIL标准中，TNCA型连接器使用的聚四氟乙烯介质的相对介电常数r聚四氟=1.89。连接器上限截止频率主要取决于连接器外导体内径尺寸、内导体外径尺寸、介质的相对介电常数，见公式（4）。 （4）其中：fc-上限截止频率 -介质的相对介电常数 D-外导体的内径 d-内导体的外径则 插合段的上限截止频率fc=18.99GHz。3.1.2插针接触件连接器非插合段MIL标准的TNCA插针接触件连接器界面图中，并没有规定外导体内径和内导体外径的具
11、体值，因此，假设此段满足上限截止频率为18GHz的要求，并通过公式（4）计算内导体外径与外导体内径之和，并结合公式（1）计算出具体值，看是否满足结构要求。则 D+d=7.87结合公式（1），计算出D=5.97 d=1.9。参考界面图的相关尺寸可见，该段结构可以满足18GHz使用频率要求，并可通过适当减小D+d的值，进一步提高该段的上限截止频率。3.1.3 插孔接触件连接器非插合段此段与插针接触件连接器非插合段结构类似，计算方法相同，不再重复。3.2 IEC标准中的TNC18GHz型连接器TNC18GHz型连接器插合段、插针接触件连接器非插合段与TNCA型连接器相应部分的结构尺寸基本相同，上限截
12、止频率也基本一样，不进行重复计算。而插孔接触件连接器非插合段，由于规定了内导体的外径d=2.132.21（可能有误，前面已有说明），所以就确定了该段的外导体内径和上限截止频率。取d=2.17；r=1.89，保证特性阻抗为50。根据公式（1），D=6.82。根据公式（4），fc=15.76GHz。3.3 ESA标准中的使用频率为18GHz的TNC型连接器3.3.1 插孔接触件连接器与插针接触件连接器插合部分插孔接触件连接器与插针接触件连接器插合部分，与MIL标准中的一样，也为混合介质段。根据公式（1）和公式（3）可以计算出：r复合=1.587r聚四氟=2.016取D=6.2，d=2.16则此段的上限截止频率fc=18.47GHz。3.3.2插针接触件连接器非插合段ESA标准的插针接触件连接器界面图中，给出了内导体的外径尺寸d=1.621.66，同时给出了外导体的内径D=5.285.32。取d=1.64，D=5.30。根据公式（1），Z0=49.57。根据公式（4），fc=19.77GHz。3.3.3 插孔接触件连接器非插合段ESA标准对此段的尺寸进行了规定，内导体的
