在射频测试、通讯设备调试、实验室信号校准这类场景里,这类短路适配结构件是很常见的小部件,别看体积不大,实际作用直接影响信号回路的校准精度,很多刚入行的结构工程师容易忽略这类小零件的设计细节,最后做出来的件要么插合不到位,要么信号驻波比超标,反而拖慢整个测试流程。
从实际使用场景来看,这类短路件主要用在同轴电缆端口的临时短接、射频端口的负载匹配校准、通讯设备出厂前的回路自检环节,比如基站射频模块生产线上,工人会用这类短路件快速对接电缆端口,确认信号发射回路是否导通,不需要额外接测试负载,操作效率比接标准负载高不少,而且铜质本体的导电性能足够满足短时间测试的导通要求,不会因为接触电阻过大导致测试数据偏差。
设计的时候首先要考虑的是插合面的同轴度,本体上的通孔是和同轴电缆内导体配合的部位,这个孔的轴线和外六方本体的端面垂直度必须控制在0.02mm以内,不然插合的时候内导体容易别弯,时间长了会导致电缆端口的接触件磨损,反而增加后期维护成本。本体采用六方外形不是随便选的,主要是考虑现场安装的时候,不管是用开口扳手还是手指拧动,六方结构都能提供足够的施力面,不会像圆柱外形那样打滑,尤其是在设备机柜里布线密集的区域,操作空间很小,六方结构可以用小号扳手快速拧紧,不需要太大的操作空间。
尺寸设计上,这类适配短路件的外轮廓尺寸要匹配常用的SMA、N型这类常见同轴接头的安装边界,六方对边尺寸一般控制在标准接头扳手位的公差范围内,通孔的内径要比适配的电缆内导体大0.05mm左右,既保证插合的时候顺畅不卡滞,又不会因为间隙过大导致接触不良,本体的轴向长度要控制在刚好覆盖接头插合深度的范围,不能太长,不然会顶到接头内部的绝缘介质,导致接头内部结构损坏,也不能太短,不然内导体插合深度不够,接触电阻会飙升,甚至出现信号开路的情况。
材质选择上用铜质基材是经过多场景验证的,铜的导电率高,加工的时候切削性能好,容易保证尺寸精度,而且表面做钝化处理之后,短时间内不会氧化,在常规车间环境里存放几个月也不会出现接触电阻变大的问题,不像铁质材料容易生锈,也不像铝质材料容易磨损,反复插拔几十次之后接触性能依然稳定。
实际建模的时候要注意通孔和外六方的同轴度约束,不能只做外形装配,要把插合的公差带考虑进去,很多新手建模的时候直接按理想尺寸画,没留装配间隙,实际加工出来之后根本插不进去,还要注意端面的倒角处理,插合端的内孔和外圆都要做0.2mm的倒角,一方面是插合的时候起到导向作用,另一方面可以去除加工毛刺,避免毛刺掉落到接头内部造成信号短路或者接触不良。另外,短路件的端面要和接头的对接端面完全贴合,不能有凸台或者凹陷,不然拧紧之后会出现缝隙,导致信号泄漏,影响测试的准确性。
从安装边界来看,这类零件不需要额外的固定结构,直接靠和电缆接头的螺纹配合拧紧就行,所以建模的时候要考虑和标准接头的螺纹配合尺寸,虽然这个短路件本身没有加工外螺纹,但是外六方的尺寸要和对应接头的锁紧螺母尺寸匹配,方便用扳手对位拧紧,在密集布线的机柜里,相邻的电缆接头间距一般只有10mm左右,所以短路件的外轮廓不能超出六方的范围,不能做额外的凸起结构,不然会和旁边的电缆接头干涉,导致插装不到位。
很多人觉得这类小零件结构简单,随便画个六方打个孔就行,实际在工程应用里,这类小零件的精度直接影响整个测试系统的准确性,比如在射频功率测试的时候,如果短路件的接触电阻偏大,会导致测试出来的回波损耗数据不准,甚至会误以为是射频模块的性能问题,反复排查浪费大量时间。所以设计的时候要从实际使用的场景出发,考虑现场操作的便利性、反复插拔的耐磨性、接触导通的可靠性,不能只看外观结构是否相似,要把每个配合尺寸的公差、表面处理的要求、材料的导电性能都考虑进去,才能做出符合实际工程使用要求的适配短路件。
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