毫米波連接器絕緣支撐高階模對電性能影響的研究

謝 義

(安徽電子信息職業技術學院，安徽蚌埠 233000)

0 引言

毫米波同軸連接器的絕緣支撐會導致內外導體直徑出現臺階，從而影響連接器的電氣性能[1].除此之外由于制造的原因，連接器不可能是一個均勻的同軸傳輸線.根據電磁場理論，任何尺寸的絕緣支撐都會激發一定頻率的高階模，同時在一對同軸連接器接頭處也會產生較強的電磁波輻射，會造成很大的電磁干擾，使其無法傳播電磁信號[2].因此高階模的產生直接影響了連接器的插入損耗、電壓駐波比和使用頻率范圍等電氣性能.這就需要通過同軸線傳輸的基本理論分析與計算求得比較合理的設計參數來指導連接器的理論設計[3].

1 絕緣支撐激發高階模

絕緣支撐激發的高階模為TE系列模，為方便計算，選擇TE01模為基本，同時對絕緣介質和空氣的損耗忽略不計[6].

TE01模的電場公式如下：

(1)

(2)

其中：

C：常數ω：角頻率，μ：磁導率

Kc：特征值r：半徑J1：第一階第一類貝塞爾函數

J1′：J1的導數N1：第一階第二類貝塞爾函數

N1′：N1的導數.

軸向電流密度：

(3)

TE模的波阻抗：

(4)

媒質波阻抗：

(5)

其中：

Ε：介電常數σ：媒質電導率λ：真空波長λg：波導波長.

假設a、b分別為內導體的外半徑、外導體的內半徑，以TE01模為基本時，式(1)中的ejθ和式(2)中的ejθ應為cosθ、sinθ[7]，從而得到內外導體之間的電壓：

(6)

(7)

其中：Eb=Er|r=b

圖1 高階模在絕緣支撐表面產生諧振阻抗圖Fig.1 The Resonance Impedance of the High- order Mode on the Dielectric Support Surface

以上分析可見，絕緣支撐激發的高階模在絕緣支撐表面產生諧振，如圖1所示，Zair是從絕緣支撐表面向空氣介質段看去的阻抗，Zbead是向絕緣支撐……