一种同轴连接器电接触阻抗特性退化规律的建模方法技术

本发明专利技术公开了一种同轴连接器电接触阻抗特性退化规律的建模方法，所述方法包括：(1)提出一种同轴连接器电接触阻抗特性退化规律的实验方法，主要包括：1、提出一种同轴连接器的接触退化加速试验方法；2、提出一种同轴连接器的阻抗测试方案。(2)提出一套同轴连接器阻抗特性退化规律的建模方法，主要包括：1、建立一个同轴连接器电接触失效阻抗模型；2、计算得到不同退化程度下的模型参数及其退化规律，并从物理机理的角度证明模型的准确性。本发明专利技术采用实验测试及理论分析相结合的方法，形成一套全面分析同轴连接器电接触阻抗特性退化规律的建模方法，该方法适用于通信系统中各类同轴连接器，并且能够为连接器的故障判定提供新的参考指标。

【技术实现步骤摘要】
一种同轴连接器电接触阻抗特性退化规律的建模方法
本专利技术涉及连接器设计、应用领域以及通信电路领域，尤其涉及一种同轴连接器电接触退化引起的阻抗特性变化规律的实验测试及理论分析方法。
技术介绍
同轴连接器是通信连接器的一种，被广泛应用于通信系统中，实现模块间的信号传输和能量传递。一个基本的同轴连接器包括壳体(外导体)、绝缘体和连接体(内导体)。连接方式分为螺纹连接式、快插式、自锁式等。连接器的三个组成部分均有各自不同的重要作用，不同部位的失效均会影响连接器的可靠性。在装配产线的尾检以及实验室内的信赖性检测中发现，电连接器的失效情况主要有几种：杂质粘附、接触不良、绝缘不良、弹性组件跨掉或断裂、误插拔、安装尺寸不符、装配失误等，也可以总结为接触失效、绝缘失效、机械连接失效。根据以往的研究、实际从事的大量可靠性测试经验以及交货后产生的客诉分析中可以发现，连接器的三种失效模式中接触失效占总失效的45.1％。造成连接器接触失效的因素很多，除人为误操作外，环境污染及腐蚀的影响是导致其失效的主要原因。由于制造工艺等影响，实际连接器电接触表面并不是理想的光滑平面，其实际接触面积要远小于视在接触面积，并且连接器易受环境影响引起接触表面退化，在直流情况下体现在收缩电阻及膜层电阻的升高。然而在高频应用中，由于趋肤效应，愈近导体表面电流密度越大，因此，在接触界面并非所有的接触斑点都通过电流，趋肤效应使导体的有效电阻增加。同时，电流除了经过金属接触进行传导，还会有经过污染物及非接触区的位移电流。由于接触面的粗糙度以及表面膜层等因素的存在，会在接触表面产生接触电容。此外，在高频时，由于电接触的存在及其接触表面的退化现象导致的电流的收缩等效应也将导致电感的产生。由于趋肤效应等影响，该接触电阻、电容及电感均随频率的变化而变化，各阻抗参数的复杂变化是导致连接器高频性能退化的最主要原因，是导致连接器成为通信系统中难以故障排查部位的主要原因，这些影响在高频通信电路中是绝对不能忽略的。因此，研究同轴连接器退化过程中的阻抗特性变化规律是目前通信领域密切关注并亟待解决的问题，该问题的研究对于连接器的选型、设计、健康预测管理以及整个通信系统的故障分析及排查均具有十分重要的应用前景和实用价值。在以往的研究工作中，该领域的各位专家学者主要从理论分析角度阐述连接器接触电阻、电容、电感的产生机理，并未以实际连接器作为研究对象对其理论进行实验验证，并且未研究不同退化程度时连接器的阻抗特性变化规律。为了更加全面的研究同轴连接器退化引起的阻抗效应变化规律，有必要设计一套精准的实验测试方法及全面的理论分析方法。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷，本专利技术基于实验测试及理论分析两个层面提出一种同轴连接器电接触阻抗特性退化规律的建模方法，旨在精准的测出同轴连接器接触表面退化引起的阻抗效应及其随频率的变化关系，并通过理论计算得到其各阻抗参数(电阻、电容、电感)随退化程度的变化规律以及随频率的变化规律。所述研究方法包括：一种同轴连接器电接触阻抗特性退化规律的建模方法，包括以下步骤：(1)基于“尽最大可能避免非必要因素影响”的准则模拟制作不同接触退化程度的同轴连接器，将崭新连接器与不同退化程度的连接器作为待测样本；(2)制作测试夹具，选用阻抗分析仪分别测量崭新连接器与不同退化程度下同轴连接器的阻抗模值及相角，及其随频率的变化关系；(3)建立一个同轴连接器的电接触失效阻抗模型；基于电接触失效阻抗模型和步骤(2)的实验测试结果得到一种电接触阻抗参数的计算方法，计算得到崭新连接器与不同退化程度下同轴连接器的接触阻抗参数，以获得完整电接触失效阻抗模型。其中，步骤(1)中待测样本选择为一对公转母及母转母同轴连接器。其中，步骤(1)中基于“尽最大可能避免非必要因素影响”的准则模拟制作不同接触退化程度的同轴连接器具体为：母转母连接器以及公转母连接器中的母头部分用橡胶套保护并缠绕聚四氟乙烯不进行加速退化模拟，仅对公转母连接器中的公头部分即插针进行加速退化，然后与对应的母转母连接器结合。其中，加速退化具体为：将所有公转母连接器的公头部分暴露于浓度为69％的硝酸蒸汽中，每间隔一段时间后取出一部分，来模拟不同退化程度的故障连接器。其中，步骤(2)中制作测试夹具具体为：需要根据被测样本的大小及形状选择夹具，对不合适的夹具进行改进，以适用于被测样本，对于多出的引线部分，采用相同引线校准法去除其影响。其中，步骤(3)中建立同轴连接器的电接触失效阻抗模型具体为：崭新的一对同轴连接器等效为一个电阻与电感的串联模型，故障后的同轴连接器样本等效为在原有的电阻与电感的串联电路中增加一个电阻与电感串联，再与电容并联的阻抗网络。其中，基于阻抗模型和实验测试结果得到一种电接触阻抗参数的计算方法具体为：基于阻抗模型以及实验测量结果，根据模型计算得到的阻抗值实部等于实测阻抗值实部，计算的阻抗值虚部等于实测阻抗值虚部，每个频点下得到两个方程，假设相邻两频点下的电阻、电容和电感值相等，根据相邻两频点下的方程即求解该频率的一组电阻、电容和电感值，按照此方法计算出不同退化程度、不同频率下连接器的等效电阻、电容和电感值。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1)给出了连接器电接触退化引起的阻抗效应的实验验证方法；2)以实际连接器作为研究对象对其电接触退化引起的阻抗特性变化规律进行了研究；3)建立了接触阻抗等效电路模型，并给出了阻抗参数的提取方法。附图说明图1为本专利技术实施例的整体技术路线图；图2为本专利技术实施例的同轴连接器电接触退化模拟方法的流程图；图3为本专利技术实施例的故障同轴连接器的阻抗模型；图4为本专利技术实施例的同轴连接器阻抗测试装置图；图5为本专利技术实施例的崭新的及不同退化程度的同轴连接器阻抗模值及相角随频率的变化关系；图6为本专利技术实施例的崭新同轴连接器等效电阻与等效电感；图7为本专利技术实施例的9对故障连接器在不同频点下的阻抗参数。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合附图及具体实施例对本专利技术进一步详细说明。本专利技术实施例的整体技术路线如图1所示，该同轴连接器电接触阻抗特性退化规律的研究方法。具体实施方案分为四大步骤：步骤一)同轴连接器电接触退化模拟：本专利技术实施例的同轴连接器故障模拟方法的流程图，如图2所示，具体方案为：S101：分别将崭新的5个SMA公转母连接器及5个与其匹配的SMA母转母连接器按1-5标号，记为A组；将另外9个SMA公转母连接器及9个与其匹配的SMA母转母连接器按1-9标号，记为B组。S102：将B组中标号1-9的所有SMA公转母连接器的母头部分套上橡胶套，并缠绕聚四氟乙烯胶带，所有SMA母转母连接器不做处理；S103：将处理好的SMA公转母连接器公头部分朝上，每3个一组，放在培养皿上；准备一个清洁的玻璃干燥器，接口处涂抹密封脂，底部放入250mL浓度为69％的浓硝酸，架好陶瓷置物台，将装有连接器的培养皿放在置物台上(注意要带防腐蚀手套及眼镜、口罩进行操作)；S104：1小时后拿出标号为1-3的连接器样本；2小时后拿出标号为4-6的连接器样本；3小时后拿出标号为7-9的连接器样本，并将所有样本的聚四氟乙烯胶带以及橡胶套拆除；S105：将该9个连接器放入125度的温度箱内烘干30分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同轴连接器电接触阻抗特性退化规律的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)基于“尽最大可能避免非必要因素影响”的准则模拟制作不同接触退化程度的同轴连接器，将崭新连接器与不同退化程度的连接器作为待测样本；(2)制作测试夹具，选用阻抗分析仪分别测量崭新连接器与不同退化程度下同轴连接器的阻抗模值和相角，及阻抗模值和相角随频率的变化关系；(3)建立同轴连接器的电接触失效阻抗模型；基于电接触失效阻抗模型和步骤(2)的实验测试结果得到电接触阻抗参数的计算方法，计算得到崭新连接器与不同退化程度下同轴连接器的接触阻抗参数，以获得完整电接触失效阻抗模型。

【技术特征摘要】
1.一种同轴连接器电接触阻抗特性退化规律的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)基于“尽最大可能避免非必要因素影响”的准则模拟制作不同接触退化程度的同轴连接器，将崭新连接器与不同退化程度的连接器作为待测样本；(2)制作测试夹具，选用阻抗分析仪分别测量崭新连接器与不同退化程度下同轴连接器的阻抗模值和相角，及阻抗模值和相角随频率的变化关系；(3)建立同轴连接器的电接触失效阻抗模型；基于电接触失效阻抗模型和步骤(2)的实验测试结果得到电接触阻抗参数的计算方法，计算得到崭新连接器与不同退化程度下同轴连接器的接触阻抗参数，以获得完整电接触失效阻抗模型。2.如权利要求1所述的一种同轴连接器电接触阻抗特性退化规律的建模方法，其特征在于，步骤(1)中待测样本选择为一对公转母及母转母同轴连接器。3.如权利要求2所述的一种同轴连接器电接触阻抗特性退化规律的建模方法，其特征在于，步骤(1)中基于“尽最大可能避免非必要因素影响”的准则模拟制作不同接触退化程度的同轴连接器具体为：母转母连接器以及公转母连接器中的母头部分用橡胶套保护并缠绕聚四氟乙烯不进行加速退化模拟，仅对公转母连接器中的公头部分即插针进行加速退化，然后与对应的母转母连接器结合。4.如权利要求3所述的一种同轴连接器电接触阻抗特性退化规律的建模方法，其特征在于，加速退化具体为...

【专利技术属性】
技术研发人员：石国超，纪锐，李晓明，姜海玲，金秋延，李庆娅，王紫任，谢刚，高锦春，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13