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)載平臺上的應(yīng)用

羅梟

（中國電子科技集團(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)用于各種航空型號產(chǎn)品，是實(shí)現(xiàn)電氣互聯(lián)系統(tǒng)信號傳輸?shù)暮诵牟考?。?jīng)統(tǒng)計(jì)，中國某型號飛機(jī)上僅總裝中使用的射頻同軸連接器就有30多種600多對。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。未來先進(jìn)飛機(jī)向高速化、無人化和多功能化發(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越來越復(fù)雜，對信號的傳輸速率要求也會越來越高。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)域無法操作，拆卸更換也非常麻煩。

本文根據(jù)近年來國際及國內(nèi)射頻同軸連接器的發(fā)展，介紹2類新型的自鎖緊型射頻同軸連接器。該類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

常見的射頻同軸連接器中以螺紋方式連接的類型有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，通過利用這些安全絲孔結(jié)構(gòu)的輔助作用來增強(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。

為了改善此類情況，接下來介紹的2類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 第一類自鎖緊型射頻同軸連接器

第一類自鎖緊型連接器最早來源于美國MICROCOAX出產(chǎn)的一款自鎖緊型連接器，后根據(jù)實(shí)際使用過程中的各項(xiàng)要求，對自鎖緊的機(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)，國內(nèi)外暫無專用性標(biāo)準(zhǔn)。

第一類自鎖緊型連接器的自鎖緊功能主要通過控制外圓套部位與連接螺套部位的對齒嚙合和分離，來實(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，而不能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。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，這時(shí)外圓套齒輪和連接螺套的齒輪分開，從而達(dá)到解鎖的目的。具體使用過程如下。

對插及鎖緊：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

第一類自鎖緊型連接器在滿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，無需對設(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。

第一類自鎖緊型連接器的弊端為由于該類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 第二類自鎖緊型射頻同軸連接器

第二類自鎖連接器實(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)，國內(nèi)外暫無專用性標(biāo)準(zhǔn)。

第二類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，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

具體使用過程如下。

對插鎖緊：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

第二類自鎖緊型連接器在滿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)上能夠滿足500g沖擊的使用環(huán)境，插針端與插孔端均有專門的鎖緊機(jī)構(gòu)，能夠保證兩端完全鎖緊，相較于第一類自鎖緊型連接器，不需要依靠尾部電纜固定后提供的扭矩，無需借助任何外力即可實(shí)現(xiàn)鎖緊。

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

4 幾類連接器的對比總結(jié)

第一類、第二類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 幾類連接器的對比總結(jié)

5 結(jié)束語

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、更換帶來很大的麻煩。一部分老型號的飛機(jī)已經(jīng)開始將插針端螺紋式射頻同軸連接器更換為第一類自鎖緊式連接器。經(jīng)過試用，這類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)，一些新型號飛機(jī)的研制已經(jīng)開始嘗試使用第二類自鎖緊式連接器，為機(jī)上射頻電纜組件的安裝帶來更大的便利。