关键词：海洋环境；防水结构；材料
The Design of N-type Connector resistant Marine environment
Li Yanan Fe Yongfang Ren Xuwen
(Guizhou Space Appliance Co., Ltd., Guiyang 550009)
Abstract：Based on the traditional N-type connector, the marine environment resistant N-type connector is developed. The design principle of connector is described from two aspects of waterproof structure design and material selection, and the test is carried out according to the standard. It provides a reference for the subsequent design of he marine environment resistant N-type connector.
Key words：marine environment；waterproof structure；material
作者简介：李亚南（1988），工程师；光学工程专业；研究方向：射频元器件产品的研发。
收稿日期：2020-04-02
1 引言
N型连接器是一种具有螺纹连接机构的中小功率通用射频同轴连接器。因其具有抗振性强、可靠性高、机械和电气性能优良的特点，N型连接器常用于户外较恶劣的环境中。
在船舶及海岛上用于传输信号的射频同轴连接器往往具有较高的防水、耐盐雾要求。普通的N型连接器多采用黄铜或不锈钢304材质，耐盐雾性能较差。且普通的N型连接器的界面密封性仅靠对接时N-J端螺套内部的橡胶垫来实现，密封性能较差。本文阐述了一种新型的N型防水结构，从连接器未连接状态以及对接状态分别设计密封方式，提升N型射频同轴连接器在应用环境中的防水性能 。连接器外导体采用不锈钢316L材质，耐盐雾性能显著提升。
2 普通N型连接器结构
普通的N型连接器界面满足GJB 5246—2004中N型连接器的标准界面，插头插座对接后的状态见图1所示。
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图1 插头插座对接示意图
插头端螺套内有密封垫，插头与插座对接锁紧后，插座端外导体与插头密封垫贴合，达到端面密封防水的作用，密封性能较差。外导体设计采用黄铜镀金或者304不锈钢材质，连接器耐盐雾仅能达到96h。
3 耐海洋环境N型连接器的结构设计
耐海洋环境N型连接器的包含N型插座及N型插头，下面分别从插头插座未连接状态及连接状态分别阐述其防水原理。
3.1 N型插座的设计
防水结构的插座见图2所示。插座包含保护盖和插座本体两个部分。当插座在未连接状态时，用保护盖与插座密封连接，保护暴露的空置插座。
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图2 保护盖与插座连接示意图
插座外导体螺纹尾部装有密封圈，密封圈外侧面顶部所在圆周的直径大于外导体的外周直径，且密封圈背离连接器本体连接端的一端外周部设有密封裙边。当插座与保护盖连接时，保护盖端部内圆挤压凸出的密封圈实现密封，同时密封裙边抵接保护盖的端部，实现保护盖端口密封，有效防止水汽的进入，进一步提高了防水性能，此处为第一层密封。保护盖内置密封垫，当保护盖与插座连接时，插座外导体端面抵接保护盖密封垫，实现第二层密封。通过双层防水的设置，可提高N型插座应用于恶劣环境时的防水性能。此外，插座法兰处有密封圈，实现法兰与安装面板之间的密封。
3.2 N型插头的设计
防水结构的插头见图3所示。插头包含保护盖和插头本体两个部分。当插头在未连接状态时，用保护盖与插头密封连接，保护暴露的空置插头。
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图3 保护盖与插头连接示意图
保护盖螺纹尾部同样装有裙边密封圈，密封圈外侧面顶部所在圆周的直径大于保护盖的外周直径，且密封圈背离保护盖连接端的一端外周部设有密封裙边。当插头与保护盖连接时，插头螺套端口内圆挤压凸出的密封圈外圆实现密封，同时密封裙边抵接插头的端部，此处为第一层密封。插头内置密封垫，当保护盖与插头连接时，保护盖端面抵接插头密封垫，实现第二层密封。通过双层防水的设置，可提高N型插头应用于恶劣环境时的防水性能。此外，插头法兰处有密封圈，实现法兰与安装面板之间的密封。
3.3 N型插头插座的连接
插座与插头连接示意图见图4所示。插座与插头连接到位后，插头螺套端口内圆挤压凸出的密封圈外圆实现密封，同时密封裙边抵接插头的端部，此处为第一层密封。插座端面抵接插头内部密封垫，实现第二层密封。插头与插座在连接状态下亦实现双层密封，达到良好的防水性能。
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图4 插座与插头连接示意图
4 耐海洋环境N型连接器的材料选用
N型插座外导体与保护盖，N型插头外导体、螺套及保护盖均采用316L不锈钢。相比于传统黄铜镀镍镀金材质，316L不锈钢具有机械强度高、重量轻、耐腐蚀性高的优点。相对于303不锈钢、304不锈钢，316L不锈钢因添加钼具有更高的耐腐蚀性和耐高温性，此外，316L不锈钢还具有良好的耐氯化物侵蚀的性能，所以通常应用于海洋环境中。连接器常用不锈钢化学成分见表1所示。
表1 不锈钢化学组分
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5 试验验证
根据GJB 360B-2009电子及电气元件试验方法101，对两种N型连接器进行盐雾试验。试验条件为：
a）盐溶液为（5±1）%（重量百分比）的氯化钠溶液；
b）试验温度（35±2）℃；
c）PH值为6.5～7.2；
d）盐雾沉降率，在工作空间内任一点上，水平收集面积为80cm2的收集器，每小时收集到1.0mL～2.0mL的溶液（16h以上的平均值）。
e）连接器应插合；
f）试验时间500h。
试验后，按照标准GJB 360B-2009规定，在10倍显微镜下观察N型插头与插座的外观，连接器表面无腐蚀点。经过试验证明两款N型连接器能够满足500h的盐雾，可以用于海洋环境中。
6 结束语
本文介绍了一种耐海洋环境N型连接器的设计，从防水结构的设计及基体材料的选用两方面提高产品的防水耐盐雾性能，使产品能够应用于环境恶劣的海洋环境中。
参考文献
1 赵仕彬. 连接器技术教程[M]. 贵州航天电器股份有限公司出版，2012 ，142-145
2 冯良平. 射频同轴连接器设计要点[J]. 国外电子测量技术，2005，24(11)：39～44
3 GJB 5246—2004 射频连接器界面[S]
论文作者: 李亚南, 冯永芳,,任绪文
论文发表刊物:《科学与技术》2020年1期
论文发表时间:2020/4/29
标签：插头论文; 连接器论文; 插座论文; 密封圈论文; 性能论文; 不锈钢论文; 海洋环境论文; 《科学与技术》2020年1期论文;