摘要：射频同轴连接器即RF连接器，是安装在电缆或者仪器上的一种小型电子元件，其主要功能是在电气连接或者分离的过程中起到桥梁的作用。它具有频带宽、性能优、高可靠、寿命长等特点。进入21世纪以来，随着工业技术的不断发展，射频同轴连接器形成了完整的研究和制造体系，生产规模标准化程度较高，发展前景非常广阔。本文将对射频同轴连接器进行简要概述，以供参考和交流。

关键词：连接器；射频；同轴。

1 引言

射频同轴连接器的出现，最早可追溯至1930年代。二战期间，各类舰载、机载电子设备的损坏，使得美国海空作战的武器大量损伤和待修，由于战争需要，为了压缩修理时间，美国海军部集中了一些优秀的科研人员和工程师，在较短的时间内发明了能够快速插合分离的BNC型（Bayonets-NavyConnector）卡口连接器,自此射频同轴连接器开始快速推广，BNC型卡口连接器也成为了真正意义上的全世界射频同轴连接器的发端。

随着雷达、微波通信的发展，产生了N系列、C系列、TNC系列等同轴连接器，1958年后出现了SMA、SMB、SMC等小型化产品。1964年美国制定了军用标准MIL-C-39012《射频同轴连接器总规范》，从此，射频同轴连接器开始向标准化、系列化、通用化方向发展。

射频同轴连接器即RF连接器，是安装在电缆或者仪器上的一种小型电子元件，其主要功能是在电气连接或者分离的过程中起到桥梁的作用。射频同轴连接器适用于高频微波领域,应用范围包括电信通讯、网络、无线通讯以及检测和测量仪器。它具有频带宽、性能优、高可靠、寿命长等特点。进入21世纪以来，随着工业技术的不断发展，射频同轴连接器形成了完整的研究和制造体系，生产规模标准化程度较高，发展前景非常广阔。

2 常用同轴连接器

2.1 N型连接器

N型射频同轴连接器是美国在1940年为工作于5GHz以下的军用设备设计的。该名称来源于“海军(Navy)”。另外，也有人将它归因于Paul Neil先生，他是贝尔实验室的射频工程师。N型连接器使用一个内部衬垫来密封环境，手动绷紧。在中心导体和外导体之间有一个气隙。在20世纪60年代，设计改进将性能推进到12 GHz，后来在自由传输模式下提高到18GHz。Hewlett Packard、Kings、Amphenol等人提供某些无槽的N型外导体，将性能提高到18 GHz。

该连接器采用螺纹连接界面设计，支持50Ω特性阻抗配置，N型连接器符合军用标准MIL—C—39012，最好的专用N型连接器可以定模在20GHz，如果在该频率以上的频率下使用，将产生不可预见的结果。有线电视行业使用具有中心插针减小的75Ω型号并得到了广泛的应用。

图1 N型连接器图示

2.2 BNC型连接器

BNC型射频同轴连接器的名称来自“Bayonet Neil—concelman(尼尔康塞门刺刀)”、“Bayonet Navy Connector(海军卡口连接器)”或者Baby Neil connector(小尼尔连接器)。BNc型连接器设计用于军用，可提供50Ω或75Ω的型号。在视频和2GHz以下的射频用途中获得了广泛的认可。

图2 阴性BNC连接器和阳性BNC连接器

2.3 TNC型连接器

TNC射频同轴连接器采用螺纹接口设计，有助于解决泄漏和几何稳定性问题，使用频率允许应用到12GHz。N型、BNC型和TNC型射频同轴连接器的标准可在MIL—C-39012中找到。TNC型射频同轴连接器广泛用于蜂窝电话的射频／天线连接。由于插合的几何形状与N型连接器兼容，因此可以临时地插合某些BNC和N型的组合。但这不是推荐的用法，因为这种连接在机械上不稳定，会导致在接口处会有明显的阻抗变化。

2.4 SMA连接器

SMA(subminiature A)连接器是Bendix公司和Omni—Spectra公司作为0SM连接器设计的，它是最常使用的射频／微波连接器之一。常用于半硬电缆和不经常连接的元件中。它将电缆介质直接带到没有空气气隙的接口上，用7.9mm的扳手上紧。如果使用操作得当，SMA连接器可以插拔互连使用几百次。使用时，应该小心地对接连接器，并采用力矩扳手进行锁紧。在进行连接之前，最好检查一下阴性端口，以保证中心插针处于良好的状态(接触指不要弯折或缺失)。

图3 SMA连接器图示

2.5 其他射频同轴连接器

射频同轴连接器的家族庞大，规格系列达上百种。如7/16DIN连接器、SMB连接器、SMC连接器、SSMT连接器、K型连接器、2.4mm连接器、1.85mm连接器、 1.0mm连接器等。每种规格连接器都有其相应的适用场景。

3 射频同轴连接器设计

任何连接器的频率范围都受到在同轴结构中激发第一个圆形波导传播模式的限制。同轴结构的截止频率计算公式如下：

式中，s为介质的介电常数；

D为外导体内径；

d为内导体外径。

减小外导体的直径可以增加最高可用频率，用介质填充气隙会降低最高频率并增加损耗。

设计射频同轴类产品时,最重要的环节就是保证产品的特性阻抗连续。由于连接器中的绝缘体与接触件涉及到安装限位等因素,所以无法保证每个零件都是等直径的,阻抗也自然难以连续。

为了保证连接器产品特性阻抗的连续性,需要为连接器产品做阻抗补偿。 根据阻抗公式分别针对每一段进行阻抗匹配,以SMA产品连接器结构为例，其结构如下图所示,依次包括插座壳体、孔绝缘体、插孔、插针、连接螺帽、卡簧、针绝缘体、插头壳体等。

图4 连接器结构图示

在设计过程中,参照GJB5246 - 2004《射频连接器界面》中 SMA 系列插针、插孔接触件连接器界面,并根据特性阻抗的计算公式设计相应的尺寸参数,保证其特性阻抗在接近要求,特性阻抗公式如下:

其中,Z₀为特性阻抗；

ε表示相对介电常数；

D表示外壳体内径；

d表示内壳体外径。

此外，可以采用HFSS等电磁仿真软件对连接器特性阻抗、S参数等进行仿真设计，通过仿真优化，可以降低生产试错成本，从而缩短研发周期，降低研发成本。

4 射频同轴连接器的发展趋势探讨

就目前的发展情况而言，射频同轴连接器主要有以下几个发展的主方向：小型化、高频率、低电磁损耗和泄露、大功率。

4.1 小型化

整机系统的小型化使得射频同轴连接器的体积也逐渐减小，主要代表产品如SMP系列射频同轴连接器。SMP系列的微小型化产品为SMPM系列射频同轴连接器，这种连接器拥有体积小、重量轻的特点，体积只为一般SMP系列的70％,并且最高使用频率可以达到65GHz，在军事以及民用方面都得到了相当广泛的应用。

在民用方面，微波通信以及高精度测量等领域都对微型连接器有较多的需求；在军用方面，由于其安装密度高、使用频率高的特点，SMPM系列连接器已经逐渐得到了应用，并且在备受关注的5G、6G技术领域中，SMPM连接器也拥有非常良好的应用前景。

4.2 低电磁泄露

电磁波的泄露是电子设备运行时不可避免的现象，这些电磁波内含有一定的工作信息，而如果借助监听设备可以将这些电磁波捕捉到，从而造成信息的泄露，对技术和生产安全造成了较大的威胁。除此之外，电磁泄露也会对电子设备内部电气元件造成负面影响，因此必须尽可能减小设备运行中的电磁泄露，而射频同轴连接器就是屏蔽电磁波的关键元件。

射频同轴连接器的电磁屏蔽效果成为目前的设计重点之一，在结构设计时，为了防止电磁信号泄露，应避免在连接器的壳体部分设置通道式结构，如果必须保留这种类型的结构，需设计相应的防护结构来做进一步的屏蔽。 产品设计前，要意识到电磁屏蔽的重要性，这样才能真正做到防止射频同轴连接器的电磁泄露。

4.3 大功率

现阶段，我国的射频连接器功率明显低于国际上的先进技术水平，如何提高连接器的功率是目前以及将来的研究重点，同时也是研究难点。连接器的功率既与连接器的硬件结构（如尺寸等）有关，也与外界因素如连接器的运行环境和使用频率等有关。

4.4 功能的多样化

传统的射频同轴连接器大都是只作为桥梁结构来使用的，但是现如今连接器功能的多样化已经成为了主要的发展趋势之一，随着研究的进一步开展，连接器的功能将得到极大的拓展，信号处理作用将成为射频同轴连接器的主要功能，信号处理功能包括滤波、调相位、混频、衰减、检波、限幅等，在将来会得到广泛的应用。

4.5 表贴连接器以及低互调连接器

表贴连接器和低互调连接器是目前射频同轴连接器的主要发展方向之一。如今，表贴技术得到了非常迅速的发展，相关的专利申请数量和应用数量得到了爆发性增长，而射频同轴连接器、印制电路板和天线以及模块方面正是表贴技术应用的主要方面。表贴技术能降低射频同轴连接器的生产成本，同时也可以简化生产流程，提高连接器的质量，在军用和民用方面都得到了广泛应用。低互调连接器技术可以最大限度的减少射频同轴连接器中信号失真的PIM干扰，优化信号的质量，射频同轴连接器与滤波器等设备是低互调技术的主要应用方面。目前，低互调技术已经广泛应用在了射频同轴连接器领域，大幅提高了信号传输的稳定性，受到了生产和开发厂商的重视，现在在军用领域这方面的应用较多。

5 结语

射频同轴连接器拥有非常广阔的发展前景，本文对射频同轴连接器进行了浅要介绍，并对其发展趋势做出了综合探讨。现阶段，射频同轴连接器虽然得到了较快的发展速度，但是在很多方面还需要进一步的完善，例如功率容量和可靠性等，并且也存在很多亟待完善的问题，因此在未来仍然需要进行更为深入的研究。

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