[发明专利]一种在潮湿环境下介质退化连接器的高频性能预测方法

说明书

本发明公开了一种在潮湿环境下介质退化连接器的高频性能预测方法。本发明包括：测量未退化同轴连接器的高频传输性能，建立未退化同轴连接器的等效电路模型；建立退化同轴连接器的等效电路模型，预测不同退化程度的连接器的高频参数；在高湿度环境下进行加速试验获得不同退化程度的连接器样本，测量退化的连接器样本得到高频参数；比较退化样本的测量值与等效电路仿真结果，获取退化连接器对应的退化等级和实际水膜厚度。本发明采用理论分析与实验测试相结合的方法，充分对在潮湿环境下介质退化连接器的高频性能预测方法进行了研究，为指导工程应用提供了理论支撑。该方法适用于分析所有具有相似结构的同轴连接器。

技术领域

本发明涉及一种在潮湿环境下介质退化连接器的高频性能预测方法，运用了理论建模和实验测试等综合分析方法，属于通信电路领域。

背景技术

美国航空公司的相关资料明确表示产品失效与环境应力之间的关系，在温度，湿度，盐雾及压力等环境应力的影响中，湿度所引发的产品失效所占所有环境应力引发失效的42％左右。

射频同轴连接器是由内外导体以同一轴线为中心线，内外导体间以绝缘介质作为支撑的一种传输系统，其起到的作用是传输各类射频电磁场信号。同轴连接器作为通信系统中信号传输的重要组件，广泛应用于各种复杂的环境。当连接器长时间工作在高湿度的环境中时，环境中的水分很可能会侵入连接器内部，造成连接器的接触部分、绝缘体部分以及机械连接处失效。水分子经由接触件的微孔进入连接器内部后，在电位差的作用下发生电化学腐蚀，导致电连接器内导体接触部分的氧化膜厚度不断增加，从而造成电连接器的接触电阻不断增大，最终导致接触失效。此外，水分进入到连接器内部后会引发电介质的水汽吸附、吸收和扩散等问题。水分进入绝缘体内部后形成导电通道，造成电连接器绝缘体绝缘电阻的下降以及连接器电性能的降低。以PBT绝缘体为例，在空气温度25℃，湿度40％时其绝缘电阻为5×10⁶MΩ，而当相对湿度升高到80％时，绝缘电阻则降低为2×10⁶MΩ。此外，许多绝缘材料在吸湿之后膨胀，引起物质强度变低以及其他主要机械性能的下降，最终导致连接器机械连接失效。因此，连接器工作在高温高湿地区时应给予高度重视。

目前针对连接器退化的研究多聚焦于连接器内导体接触部分退化对信号传输造成的影响。相关的研究内容包括恶劣环境下连接器电接触阻抗网络模型的建立，电接触阻抗特性的退化规律以及连接器内接触零件磨损退化的研究。对恶劣环境下连接器介质退化的建模仿真以及介质退化对高频信号传输的影响相关研究较少。针对以上问题，本发明提出一种在潮湿环境下介质退化连接器的高频性能预测方法来更加全面了解连接器介质退化对信号传输产生的影响。

发明内容

鉴于在上述研究存在的缺陷，本发明提出了一种在潮湿环境下介质退化连接器的高频性能预测方法，包括以下步骤：

测量未退化同轴连接器高频参数，建立未退化同轴连接器的等效电路模型并仿真得到高频参数。具体实施步骤是：在测量同轴连接器高频参数之前，需要对矢量网络分析仪进行SOLT校准，来消除仪器的大部分误差。然后将未退化同轴连接器与矢量网络分析仪连接，获得待测件的高频参数。建立未退化同轴连接器的等效电路模型时，由于连接器的导体电阻非常小，绝缘电阻非常大，连接器的导体损耗和介质损耗非常小，因此将同轴连接器简化为无耗传输线，等效电路建模为多组电容电感集总单元的级联的形式，电路中的电容电感值基于同轴线电容电感公式计算所得，其他寄生参数由未退化连接器的电路模型仿真结果与上一步实测结果拟合得到。