高可靠螺纹式射频同轴连接器新型自锁结构替代安全丝孔结构在机载平台上的应用

罗枭

（中国电子科技集团公司第十研究所，四川 成都610036）

射频同轴连接器被广泛地应用于各种航空型号产品，是实现电气互联系统信号传输的核心部件。经统计，中国某型号飞机上仅总装中使用的射频同轴连接器就有30多种600多对。射频同轴连接器主要分布在电缆与仪器间、各电缆束间，是各系统间联系的纽带。未来先进飞机向高速化、无人化和多功能化发展，机载计算机的数据处理量将大幅度增加，不同的系统与系统之间、设备与设备之间的电气连接会越来越复杂，对信号的传输速率要求也会越来越高。射频同轴连接器的可靠性直接影响整个系统能否稳定工作以及飞机的安全飞行[1]。

目前针对螺纹连接式射频同轴连接器的可靠连接，主要使用0.5mm的不锈钢丝穿过安全丝孔，达到连接器头座螺纹防松的目的。这种操作虽然安全可靠，但增加了工艺流程，在机上的一些狭小区域无法操作，拆卸更换也非常麻烦。

本文根据近年来国际及国内射频同轴连接器的发展，介绍2类新型的自锁紧型射频同轴连接器。该类型的连接器不但能够保证与安全丝达到同样的效果，而且操作简单，操作空间要求低，拆卸更换方便，不需要使用额外工具安装。

1 传统安全丝孔结构及其弊端

常见的射频同轴连接器中以螺纹方式连接的类型有SMA系列、TNC系列、N系列等[2]。这些连接器的一般使用方法为通过旋转插针端的内螺纹连接螺套与插针端的外螺纹外导体进行连接与分离。为了提高其连接的可靠性，通常都会在连接器插针端的内螺纹连接螺套上增加安全丝孔结构的设计，如图1所示，通过利用这些安全丝孔结构的辅助作用来增强连接器连接的可靠性[3]。

图1 连接器螺纹上的安全孔

常见的安全丝孔使用方法分为单个连接器单独穿安全丝，或成排连接器用安全丝依次穿过连接螺套同侧安全丝孔后进行绑扎加固，2种方式的使用方式如图2所示。这样插针端的内螺纹连接螺套与插孔端的外螺纹外导体在使用时由于相互牵制的作用，达到预防连接螺套松动的目的。

图2 成排连接器及单个连接器安全丝孔使用方式

由此可知，使用带安全丝孔的射频同轴连接器，需要先将连接器正常头座对插旋合，然后按照GJB 5021A—2011《高可靠射频向轴连接器通用规范》的要求[4]，使用钳子等工具将不锈钢丝穿孔固定在安全丝孔上并进行加固。当机上操作空间较小，无法为钳子等工具提供足够操作空间时，只能先安装连接器，再安装其他设备，拆卸时也需要先拆除其他设备，再对连接器进行更换，影响了系统的维修性要求。同时，进行拆除更换时，剪掉的不锈钢丝容易形成多余物，不易清理。

为了改善此类情况，接下来介绍的2类连接器不仅在射频同轴连接器头座螺纹防松效果上更好，同时能够避免安全丝孔结构的使用弊端。

2 第一类自锁紧型射频同轴连接器

第一类自锁紧型连接器最早来源于美国MICROCOAX出产的一款自锁紧型连接器，后根据实际使用过程中的各项要求，对自锁紧的机构、外形尺寸、弹簧力量等多方优化后得到。由于该型连接器接口形式依旧是SMA、N、TNC等接口形式，其标准均依附于相关射频同轴连接器总标准，国内外暂无专用性标准。

第一类自锁紧型连接器的自锁紧功能主要通过控制外圆套部位与连接螺套部位的对齿啮合和分离，来实现整个连接器的锁紧和解锁功能，状态如图3所示。

图3 连接螺套与外圆套锁紧结构

连接器处于锁紧状态时，外圆套可以自由进行轴向的前后移动，而不能进行旋转运动。在连接器锁紧后需要解锁时，需要将外圆套沿连接器轴向方向拉动，这时外圆套齿轮和连接螺套的齿轮分开，从而达到解锁的目的。具体使用过程如下。

对插及锁紧：插针端与插孔端旋合时，首先旋转插针端的内螺纹连接螺套与插孔端的外螺纹外导体进行连接，然后旋转连接器的外圆套，使其受到推力作用，与前螺套齿轮处于啮合的状态，达到锁紧状态，如图4所示。

图4 锁紧操作示意图

取卸：当取卸连接器时，下拉并旋转连接器的外圆套，使其与前螺套处于分离状态，达到解锁状态，然后拧松连接器的前螺套，取下连接器，如图5所示。

图5 解锁取卸操作示意图

第一类自锁紧型连接器在满足防松要求的前提下，可以完全只用手操作，不需要任何工具进行锁紧与解锁，降低了使用空间的要求，同时安装拆卸时间大幅度缩短。结构上能够满足500g冲击的使用环境，除了插针端尾部的锁紧结构外，其余部分与普通的射频同轴连接器一样，能够与普通的插孔端完全互换，具备普适性。对于已经设计完成的机型，可以更方便地更换射频电缆，无需对设备的插孔端连接器进行更换，将更换操作损失降到最低。

第一类自锁紧型连接器的弊端为由于该类型连接器为插针端单独锁紧，锁紧依靠的为外圆套与电缆之间的扭矩力，因此在插针端与插孔段旋合后，尾部电缆需要固定。

3 第二类自锁紧型射频同轴连接器

第二类自锁连接器实现了插针端与插孔端的完全自锁紧而设计，由于该连接器接口形式依旧是SMA、N、TNC等接口形式，其标准均依附于相关连接器总标准，国内外暂无专用性标准。

第二类自锁连接器的主要锁紧与解锁方式如下：插孔端多用于设备端，插针端多用于与射频电缆组装，插孔端与插针端对接并拧紧，插针端前端的螺套由于下拉使连接器处于解锁状态，如图6所示。旋转插针端的螺套，由于内部弹簧的力量，使螺套向前推，螺套内部的竖齿与插孔端的竖齿互相插合，使连接器处于锁紧状态，防止了连接器的转动，如图7所示。

图6 解锁状态示意图

图7 锁紧状态示意图

具体使用过程如下。

对插锁紧：插针端与插孔端旋合时，首先旋转插针端的内螺纹连接螺套与插孔端的外螺纹外导体进行连接，旋转插针端连接器的外螺套，借助连接器内部弹簧的推力作用，外螺套的竖齿与插孔端的竖齿完全插合，此时，连接器处于完全锁紧的状态，如图8所示。

图8 锁紧示意图

解锁：拆卸时先下拉并旋转插针端连接器的外螺套，然后拧松插针端连接器，最终与插孔端完全分离，如图9所示。

图9 解锁示意图

第二类自锁紧型连接器在满足防松要求的前提下，可以完全只用手操作，不需要任何工具进行锁紧与解锁，降低了使用空间的要求，同时安装拆卸时间大幅度缩短。结构上能够满足500g冲击的使用环境，插针端与插孔端均有专门的锁紧机构，能够保证两端完全锁紧，相较于第一类自锁紧型连接器，不需要依靠尾部电缆固定后提供的扭矩，无需借助任何外力即可实现锁紧。

第二类自锁紧型连接器的弊端为由于该类型连接器插针端与插孔端均有专门的锁紧机构，不能与普通射频同轴连接器互换，必须成对使用，普适性较差。

4 几类连接器的对比总结

第一类、第二类自锁紧型连接器均是建立在普通射频同轴连接器的基础上，因此界面尺寸相同，根据使用功能的不同，主要有以下特点，如表1所示。

表1 几类连接器的对比总结

5 结束语

目前的大部分飞机使用的仍是安全丝孔结构进行防松，给后期的维修、更换带来很大的麻烦。一部分老型号的飞机已经开始将插针端螺纹式射频同轴连接器更换为第一类自锁紧式连接器。经过试用，这类自锁紧式连接器很大程度上节省了维修更换时间。同时，一些新型号飞机的研制已经开始尝试使用第二类自锁紧式连接器，为机上射频电缆组件的安装带来更大的便利。