摘 要：本研究的目的是开发一种在寿命期限内可以保持其电气性能和机械特性的同轴接触件。将具有专利技术的Hypertac接触件和同轴连接器设计结合起来即可开发出一种6GHz双Hypertac同轴线缆接触件，从而赋予“性能”新的含义。将Hypertac技术与RF技术结合起来可以进一步改善其性能，延长使用寿命，减小插拔力，降低接触电阻并在振动和冲击环境下具有优良的性能。本文介绍这一带有RG316单股绞合线缆的同轴接触件，并按照MIL-C-39012标准进行检测。结果表明，该接触件完全符合规范要求，在某种程度上甚至超过了这一标准要求。此外，我们还将各项试验前后的数据进行对比分析，通过比较让读者了解在测试过程中哪些性能会发生劣化，以便于在设计时采用必要的预防措施。

关键词：Hypertac接触件；插拔力；寿命；电压驻波比；插入损耗；接触电阻

1 引言

目前，市场上不同样式不同型号的RF连接器层出不穷，现在该是如何将连接器的机械性能和电性能协调一致的时候了。在考虑同轴接触件时，设计者所企求的同轴接触件许多内在优良特性似乎很难全面实现，或者在许多情况下，接触件只因成本过高而无法加以考虑。采用目前生产的新型模块试验装置，同轴接触件制造商们发现有必要提出诸如接触件密度和盲插等问题。

电子产品中的接触件密度一直是且仍将是设计人员越来越重视的规范要求。这些器件中的传输尖叉应尽可能地占用较小的空间。当然，接触件的密度并不是唯一需要考虑的问题，接触件性能也是一个关键因素。设计者可以规定接触件的规范要求，但如果不能满足长期使用的规范要求，那就说明其设计上存在着某种缺陷。把所有这些问题都考虑进去就可以使我们了解到设计者在选择同轴接触件时所考虑的一般性问题。我们将其主要因素专门列出作为一个期望表。其中，最普遍的性能要求是盲插、高寿命、较低的插拔力和较小的接触电阻，另外还有优良的电压驻波比（VSWR）和插入损耗。只要满足了这些规范要求，这种接触件就可以在不同的器件中多次使用。

下面介绍根据这些标准规范所开发的一种新型同轴接触件。这种同轴接触件的独特之处在于其接触对的插孔一端综合了一个双Hypertac接触件结构。这种双Hypertac接触件结构在以前的同轴接触件中是从没有出现过的。将两个Hypertac接触件彼此结合起来，就可以减小现行接触件行业标准规定的较大的插拔力。

2 Hypertac同轴接触件

Hypertac技术是简单利用许多单一导线，这些导线沿着接触件的轴向形成一种双曲线体。这样导线就集中在接触件的中心部位，从而让配合插针实现360°的充分接触。当配合插针插入所谓的双曲线体时，导线便伸展开来与之实现良好配合。这种三维对称设计保证了接触件的电连续性。配合插针和插孔之间采用这种配合方案不仅可以满足以前接触件无法达到的性能要求，而且还具有许多优点。其中，最显著的优点是较低的插拔力、较高的寿命、较低的接触电阻和优良的抗震和耐冲击性能。Hypertac接触件技术的这些特性加之射频技术为人们设计开发出一种新型同轴接触件创造了良好的条件。

通过市场分析和用户反馈，我们可以开发出可以与压接线缆或直接焊接线缆配合使用的同轴接触件。于是，我们决定设计一系列可以接受3种不同类型线缆的同轴接触件，这三种线缆分别为RG316单股绞合线缆、RG 405半刚性线缆和前面所述的T-flex 405线缆。使用T-flex 405线缆的主要优点是其柔软性。它还可以按照RG 405同样的方式与直接焊接接触件相连，因而具有与RG405极为相似的性能。选择这些接触件是因为所规定线缆非常大众化。在设计阶段，我们考虑了许多不同的接触件构造。为了利用一些现有的同轴技术，我们将研发重点放在开发一种可以用于标准DIN41612绝缘子内的接触件。为了达到这一目的，需要考虑许多不同的性能参数以及器件总体尺寸方面的限制。下表1为接触件开发过程中应该考虑的性能标准规范。

表1 一般规范要求

这些规范可以很好地说明其他制造商所生产的各种类型尺寸和式样的接触件。有了这一标准规范并通过设计上的反复实践，就可以开发出这些接触件的接触界面。图1表示这些接触件的接触界面。然后在此基础上添加其他一些设计特征。图2表示直接焊接型接触件。这些规范还规定了在检验测试过程中所检查的一些项目。

图1 接触件接触界面（尺寸为mm）

图2 典型的直接焊接接触件

3 接触件测试

如前所述，所完成的测试基本上符合MIL-C-39012要求，只有微小的差异。将总共18对接触件按照规定的测试方案进行相应的试验，试验项目参见表2和表3。

表2 室内测试

表3 所应遵循的环境试验程序

所测试的接触件是RG316单股绞合线缆组件。直接焊接型接触件的测试就是采用这些接触件来检定其是否满足同一设计标准。表3表明该试验程序与上述第一组有所不同。它在每项试验前后添加了一次接触电阻测试，以检定其接触电阻是否发生了异常变化。如果接触电阻与规定值存在一定的差距，那么就应该中断试验。试验所剩下的项目为射频（RF）高压、电晕和射频漏电测试。这些专项试验从初始的测试项目中取消了，但可以在随后的相关测试中完成。

对表3所完成的每项试验来说，完成每次试验前后应进行电性能测试。在进行这项测试时，要检查是否由于接触件置于某项专项试验而导致其性能产生劣化现象。在检查试验结果时，这就可以作为进行对照的基础数据。类似的格式可以根据表2中的专项试验来完成。这一试验为耐久性测试。因为耐久性是接触件的一个重要参数。它是检验接触件循环试验次数对这些接触件的影响的重要内容。因为这些接触件在实际应用中可能会置于某种恶劣的环境条件下，而且重要的是要确定什么样的电性能以一种极为常见的非理想环境来传输电信号。尤其是设计者总是要面临一些问题如在拔出接触件时会发生什么事？可能会出现什么样的功能劣化现象？这一情形我们将在测试结果中加以分析说明。

4 测试结果

完成规定的试验后，我们可以看出Hypertac同轴接触件完全可以与其他同类型的同轴连接器相媲美。必须注意的是，所完成的这些试验对于那些熟悉同轴接触件测试的工程技术人员来说并不是什么新的内容，但是，这些试验应该可以认为是最能表现Hypertac接触件与目前市场上的同类其它同轴接触件对比情况。

4.1电性能初始测试结果

对所得到的数据进行检查后，结果显示接触件在电压驻波比和插入损耗方面符合相应的规范要求。接触件的电压驻波比平均值为1.13∶1；在3GHz时，其插入损耗为0.09dB。在6GHz时检查其电压驻波比，我们发现其性能确实发生了一定程度的劣化现象，但仍然没有超过1.40∶1的规定范围，所得出的读数为1.23∶1。值得注意的是，RG316单股绞合线缆被认为是一种低频线缆，其电数据只应该视为3GHz。笔者认为，将线缆和合适的接触件结合起来即可调整所得的结果，即使这种线缆规定3GHz。

为了进一步评估这些接触件电性能的完整性，接触件接触界面拔出特定的距离时应进行相应的电性能测试。

接触界面应在插头稍微拔出一点时，其接地线从插合面断开，这样整个接地就全靠Hypertac接触件的内部导线。拔出的距离一般在0.020~0.060英寸之间。这些距离是随意选择的，当然，我们也可以选择其他距离。不过，选择其他距离容易导致接触件性能劣化。出现这一情况时，所得到的性能数据会发生变化，但没有预想的那么大。大多数性能测试合格的接触件其间隙距离可以达到0.030英寸。超过这一距离，则接触件的电压驻波比和插入损耗水平将会降低到设计人员认可的低线以下。当然，这也取决于接触件的频率和应用领域。如果频率为3GHz或3GHz以下，那么，间隙即使为0.060英寸也是可以接受的。不过，这应该由设计人员来最终决定。间隙测试图示参见图3。表4显示这些接触件在所测试的距离时的平均电性能参数。

图3 带有和不带有间距的电压驻波比　　

图4 典型的插入损耗

注：在0.030英寸时，其性能没有明显变化

表4 间隙测试性能

按照第一组所列的项目完成规定的测试，我们发现所得到的结果是可以接受的。没有发生任何失效现象，所有的设计参数都得到了满足。在第一组试验中，有几个参数对接触件至关重要，其中之一就是接触件的插拔力。

假定采用这些外形构造比较独特的接触件，那么连接器就不会出现普遍存在的同轴接触件插拔力较高的现象。根据试验测算，这种接触件的插入力一般为0.30磅（4.8盎司），而拔出力一般为0.20磅（3.2盎司）。相比之下，普通同轴接触件的工业标准插入力最大可达到3.0磅（48盎司），而拔出力最大可达到1.5磅（24盎司）。由此可见，新型Hypertac接触件的这些读数似乎太低了，而这正是Hypertac接触件系统的整体构想。插针插入导线筐的摩擦作用实际上减小了标准双叉接触件所具有的插拔力。利用内部接触件的Hypertac技术以及外部配合表面（而不是指形接触件）可以大大减小接触件的配合力。第二个特别有用的试验就是耐久性测试。

在考虑到一个特殊接触件时，许多设计者通常将接触件推到极限，这样往往会出现有关寿命方面的问题，因为目前市场上的大多数同轴接触件的额定插拔寿命最大值也仅为500次。由于这些接触件的外形构造，接触件的寿命期大大延长了。所做的耐久性试验包括每增加5000次对接触件进行一次测试，直到其试验总次数达到30000次为止。在这种情况下，应检查各个接触件的磨损情况和接触件的插拔力。检查循环测试过的接触件时，必须注意根据接触件的循环试验次数，插孔接触件导线镀层出现一些磨损。有些微小的磨损甚至深入到基底金属层，但这也用不着担心。

在这种循环条件下，发生这一少量的磨损也是可想而知的。只要导线的基底金属没有完全暴露出来，那么，接触件仍然可以视为是合格的。其插拔力可能发生微小的变动，但仍然处于规定范围内，因此也是可以接受的。这类试验之后要关心的主要问题是我们希望接触件具有什么样的电气性能？经过试验后，接触件没有出现大的电性能劣化。所有循环试验之后所得到的数据与试验前几乎没有多大的差距。图5和图6分别表示30000次循环试验后电压驻波比和插入损耗的对比试验数据。从所得出的结果来看，循环试验可以视为是成功的，所要完成的其他测试仅为环境测试。

图5 30000次试验前后的典型电压驻波比

　　（注：上端曲线表示30,000次试验后的典型电压驻波比）

图6 30000次试验前后的典型插入损耗

（注：30000次试验后，性能没有明显变化）

这一测试是按照MIL-C-39012标准来进行的，适用的试验方法为MIL-STD-202或MIL- STD-1344。这些试验为同轴接触件的典型试验。每次试验前后再做一次电性能测试。试验后，我们将试验结果进行了一番对比，结果没有发现任何失效现象。在工业标准环境条件下，这种接触件性能非常优良。试验结果参见下表5。

表5 环境试验测试

上述试验结果可以看出，这些同轴接触件通过了环境测试，符合相关规范要求。

5 结论

上述试验的主要目的是要确定在经过专项试验之后接触件的电气性能和机械性能是否出现了劣化现象。如果所发生的性能变化没有超出规定的范围，那么就可以说这种接触件检验合格；如果试验后其相关数据超出了规定范围，则说明该接触件出现失效现象。这种接触件一些重要试验为寿命和插拔力测试。之所以说重要是它涉及接触件的构造问题。

Hypertac接触件的优点是插拔力较低，工作寿命较长。在检查每项试验的数据时，可以看出，电压驻波比（VSWR）和插入损耗所得的曲线与试验前没有多大差别。试验后的数据实际上与试验前的数据非常接近。结果证明，即使接触件配合面发生细微的摩擦，接触件的性能同样能够检验合格。此外，完成这些循环试验后，这种同轴接触件可以承受其他同类接触件无法承受的环境条件。下表6为所期望的规范要求与所得的实际值的对照一览表。

表6 实际试验结果

综上所述，对于那些需要性能和可靠性的盲插应用场合来说，Hypertac同轴接触件是一种非常具有竞争力的解决方案。这一接触件不仅为设计者提供所需要的插拔力，而且还具有较长的使用寿命和较低的接触电阻。所有这一切都表明，与目前市场上现有的其他同轴接触件相比，Hypertac同轴接触件完全可以承受最恶劣的工作环境，并且具有良好的电气和机械性能。