高可靠螺紋式射頻同軸連接器新型自鎖結(jié)構(gòu)替代安全絲孔結(jié)構(gòu)在機(jī)載平臺(tái)上的應(yīng)用

羅梟

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十研究所，四川 成都610036）

射頻同軸連接器被廣泛地應(yīng)用于各種航空型號(hào)產(chǎn)品，是實(shí)現(xiàn)電氣互聯(lián)系統(tǒng)信號(hào)傳輸?shù)暮诵牟考＝?jīng)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)某型號(hào)飛機(jī)上僅總裝中使用的射頻同軸連接器就有30多種600多對(duì)。射頻同軸連接器主要分布在電纜與儀器間、各電纜束間，是各系統(tǒng)間聯(lián)系的紐帶。未來(lái)先進(jìn)飛機(jī)向高速化、無(wú)人化和多功能化發(fā)展，機(jī)載計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理量將大幅度增加，不同的系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、設(shè)備與設(shè)備之間的電氣連接會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)信號(hào)的傳輸速率要求也會(huì)越來(lái)越高。射頻同軸連接器的可靠性直接影響整個(gè)系統(tǒng)能否穩(wěn)定工作以及飛機(jī)的安全飛行[1]。

目前針對(duì)螺紋連接式射頻同軸連接器的可靠連接，主要使用0.5mm的不銹鋼絲穿過(guò)安全絲孔，達(dá)到連接器頭座螺紋防松的目的。這種操作雖然安全可靠，但增加了工藝流程，在機(jī)上的一些狹小區(qū)域無(wú)法操作，拆卸更換也非常麻煩。

本文根據(jù)近年來(lái)國(guó)際及國(guó)內(nèi)射頻同軸連接器的發(fā)展，介紹2類(lèi)新型的自鎖緊型射頻同軸連接器。該類(lèi)型的連接器不但能夠保證與安全絲達(dá)到同樣的效果，而且操作簡(jiǎn)單，操作空間要求低，拆卸更換方便，不需要使用額外工具安裝。

1 傳統(tǒng)安全絲孔結(jié)構(gòu)及其弊端

常見(jiàn)的射頻同軸連接器中以螺紋方式連接的類(lèi)型有SMA系列、TNC系列、N系列等[2]。這些連接器的一般使用方法為通過(guò)旋轉(zhuǎn)插針端的內(nèi)螺紋連接螺套與插針端的外螺紋外導(dǎo)體進(jìn)行連接與分離。為了提高其連接的可靠性，通常都會(huì)在連接器插針端的內(nèi)螺紋連接螺套上增加安全絲孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，如圖1所示，通過(guò)利用這些安全絲孔結(jié)構(gòu)的輔助作用來(lái)增強(qiáng)連接器連接的可靠性[3]。

圖1 連接器螺紋上的安全孔

常見(jiàn)的安全絲孔使用方法分為單個(gè)連接器單獨(dú)穿安全絲，或成排連接器用安全絲依次穿過(guò)連接螺套同側(cè)安全絲孔后進(jìn)行綁扎加固，2種方式的使用方式如圖2所示。這樣插針端的內(nèi)螺紋連接螺套與插孔端的外螺紋外導(dǎo)體在使用時(shí)由于相互牽制的作用，達(dá)到預(yù)防連接螺套松動(dòng)的目的。

圖2 成排連接器及單個(gè)連接器安全絲孔使用方式

由此可知，使用帶安全絲孔的射頻同軸連接器，需要先將連接器正常頭座對(duì)插旋合，然后按照GJB 5021A—2011《高可靠射頻向軸連接器通用規(guī)范》的要求[4]，使用鉗子等工具將不銹鋼絲穿孔固定在安全絲孔上并進(jìn)行加固。當(dāng)機(jī)上操作空間較小，無(wú)法為鉗子等工具提供足夠操作空間時(shí)，只能先安裝連接器，再安裝其他設(shè)備，拆卸時(shí)也需要先拆除其他設(shè)備，再對(duì)連接器進(jìn)行更換，影響了系統(tǒng)的維修性要求。同時(shí)，進(jìn)行拆除更換時(shí)，剪掉的不銹鋼絲容易形成多余物，不易清理。

為了改善此類(lèi)情況，接下來(lái)介紹的2類(lèi)連接器不僅在射頻同軸連接器頭座螺紋防松效果上更好，同時(shí)能夠避免安全絲孔結(jié)構(gòu)的使用弊端。

2 第一類(lèi)自鎖緊型射頻同軸連接器

第一類(lèi)自鎖緊型連接器最早來(lái)源于美國(guó)MICROCOAX出產(chǎn)的一款自鎖緊型連接器，后根據(jù)實(shí)際使用過(guò)程中的各項(xiàng)要求，對(duì)自鎖緊的機(jī)構(gòu)、外形尺寸、彈簧力量等多方優(yōu)化后得到。由于該型連接器接口形式依舊是SMA、N、TNC等接口形式，其標(biāo)準(zhǔn)均依附于相關(guān)射頻同軸連接器總標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)外暫無(wú)專(zhuān)用性標(biāo)準(zhǔn)。

第一類(lèi)自鎖緊型連接器的自鎖緊功能主要通過(guò)控制外圓套部位與連接螺套部位的對(duì)齒嚙合和分離，來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)連接器的鎖緊和解鎖功能，狀態(tài)如圖3所示。

圖3 連接螺套與外圓套鎖緊結(jié)構(gòu)

連接器處于鎖緊狀態(tài)時(shí)，外圓套可以自由進(jìn)行軸向的前后移動(dòng)，而不能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在連接器鎖緊后需要解鎖時(shí)，需要將外圓套沿連接器軸向方向拉動(dòng)，這時(shí)外圓套齒輪和連接螺套的齒輪分開(kāi)，從而達(dá)到解鎖的目的。具體使用過(guò)程如下。

對(duì)插及鎖緊：插針端與插孔端旋合時(shí)，首先旋轉(zhuǎn)插針端的內(nèi)螺紋連接螺套與插孔端的外螺紋外導(dǎo)體進(jìn)行連接，然后旋轉(zhuǎn)連接器的外圓套，使其受到推力作用，與前螺套齒輪處于嚙合的狀態(tài)，達(dá)到鎖緊狀態(tài)，如圖4所示。

圖4 鎖緊操作示意圖

取卸：當(dāng)取卸連接器時(shí)，下拉并旋轉(zhuǎn)連接器的外圓套，使其與前螺套處于分離狀態(tài)，達(dá)到解鎖狀態(tài)，然后擰松連接器的前螺套，取下連接器，如圖5所示。

圖5 解鎖取卸操作示意圖

第一類(lèi)自鎖緊型連接器在滿(mǎn)足防松要求的前提下，可以完全只用手操作，不需要任何工具進(jìn)行鎖緊與解鎖，降低了使用空間的要求，同時(shí)安裝拆卸時(shí)間大幅度縮短。結(jié)構(gòu)上能夠滿(mǎn)足500g沖擊的使用環(huán)境，除了插針端尾部的鎖緊結(jié)構(gòu)外，其余部分與普通的射頻同軸連接器一樣，能夠與普通的插孔端完全互換，具備普適性。對(duì)于已經(jīng)設(shè)計(jì)完成的機(jī)型，可以更方便地更換射頻電纜，無(wú)需對(duì)設(shè)備的插孔端連接器進(jìn)行更換，將更換操作損失降到最低。

第一類(lèi)自鎖緊型連接器的弊端為由于該類(lèi)型連接器為插針端單獨(dú)鎖緊，鎖緊依靠的為外圓套與電纜之間的扭矩力，因此在插針端與插孔段旋合后，尾部電纜需要固定。

3 第二類(lèi)自鎖緊型射頻同軸連接器

第二類(lèi)自鎖連接器實(shí)現(xiàn)了插針端與插孔端的完全自鎖緊而設(shè)計(jì)，由于該連接器接口形式依舊是SMA、N、TNC等接口形式，其標(biāo)準(zhǔn)均依附于相關(guān)連接器總標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)外暫無(wú)專(zhuān)用性標(biāo)準(zhǔn)。

第二類(lèi)自鎖連接器的主要鎖緊與解鎖方式如下：插孔端多用于設(shè)備端，插針端多用于與射頻電纜組裝，插孔端與插針端對(duì)接并擰緊，插針端前端的螺套由于下拉使連接器處于解鎖狀態(tài)，如圖6所示。旋轉(zhuǎn)插針端的螺套，由于內(nèi)部彈簧的力量，使螺套向前推，螺套內(nèi)部的豎齒與插孔端的豎齒互相插合，使連接器處于鎖緊狀態(tài)，防止了連接器的轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖7所示。

圖6 解鎖狀態(tài)示意圖

圖7 鎖緊狀態(tài)示意圖

具體使用過(guò)程如下。

對(duì)插鎖緊：插針端與插孔端旋合時(shí)，首先旋轉(zhuǎn)插針端的內(nèi)螺紋連接螺套與插孔端的外螺紋外導(dǎo)體進(jìn)行連接，旋轉(zhuǎn)插針端連接器的外螺套，借助連接器內(nèi)部彈簧的推力作用，外螺套的豎齒與插孔端的豎齒完全插合，此時(shí)，連接器處于完全鎖緊的狀態(tài)，如圖8所示。

圖8 鎖緊示意圖

解鎖：拆卸時(shí)先下拉并旋轉(zhuǎn)插針端連接器的外螺套，然后擰松插針端連接器，最終與插孔端完全分離，如圖9所示。

圖9 解鎖示意圖

第二類(lèi)自鎖緊型連接器在滿(mǎn)足防松要求的前提下，可以完全只用手操作，不需要任何工具進(jìn)行鎖緊與解鎖，降低了使用空間的要求，同時(shí)安裝拆卸時(shí)間大幅度縮短。結(jié)構(gòu)上能夠滿(mǎn)足500g沖擊的使用環(huán)境，插針端與插孔端均有專(zhuān)門(mén)的鎖緊機(jī)構(gòu)，能夠保證兩端完全鎖緊，相較于第一類(lèi)自鎖緊型連接器，不需要依靠尾部電纜固定后提供的扭矩，無(wú)需借助任何外力即可實(shí)現(xiàn)鎖緊。

第二類(lèi)自鎖緊型連接器的弊端為由于該類(lèi)型連接器插針端與插孔端均有專(zhuān)門(mén)的鎖緊機(jī)構(gòu)，不能與普通射頻同軸連接器互換，必須成對(duì)使用，普適性較差。

4 幾類(lèi)連接器的對(duì)比總結(jié)

第一類(lèi)、第二類(lèi)自鎖緊型連接器均是建立在普通射頻同軸連接器的基礎(chǔ)上，因此界面尺寸相同，根據(jù)使用功能的不同，主要有以下特點(diǎn)，如表1所示。

表1 幾類(lèi)連接器的對(duì)比總結(jié)

5 結(jié)束語(yǔ)

目前的大部分飛機(jī)使用的仍是安全絲孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行防松，給后期的維修、更換帶來(lái)很大的麻煩。一部分老型號(hào)的飛機(jī)已經(jīng)開(kāi)始將插針端螺紋式射頻同軸連接器更換為第一類(lèi)自鎖緊式連接器。經(jīng)過(guò)試用，這類(lèi)自鎖緊式連接器很大程度上節(jié)省了維修更換時(shí)間。同時(shí)，一些新型號(hào)飛機(jī)的研制已經(jīng)開(kāi)始嘗試使用第二類(lèi)自鎖緊式連接器，為機(jī)上射頻電纜組件的安裝帶來(lái)更大的便利。