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[摘 要]本文主要介绍了一种可以替代旋转关节的N型射频同轴转接器（以下简称转接器），该转接器电性能优良，可以轴向360°旋转。
[关键词]旋转关节；转接器；电性能；轴向旋转
中图分类号：P315.62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0153-02
1.前言
旋转关节在雷达天线、精密转台、导弹、战机吊舱、无人机中广泛使用。但由于旋转关节的体积较大、价格昂贵，所以本文介绍一种可以替代旋转关节的转接器，不仅体积小、价格低、安装方便、电性能优良。本转接器结构可通用于常用连接器型号，本文仅针对N型进行介绍。
2.转接器设计
2.1 转接器主要性能指标
a.特性阻抗：50Ω；
b.频率：DC～11GHz；
c.耐久性：500次；
2.2 转接器设计方案
2.2.1 转接器传输部分结构设计
转接器的设计结构如图1所示，N型是一种通用连接器，界面结构非常成熟，转接器头部可参照相关的标准规范确定其标准接口尺寸。该转接器的传输部分由插孔（1）、插针（2）、内导体（3）和弹簧（4）构成，传输部分的阻抗匹配为50Ω。传输部分的最大特点在于，插孔与插针是通过内导体与弹簧保证一端旋转时的可靠接触。
2.2.2 旋转结构的设计
1）转接器的軸向旋转是通过两个轴承（11）完成的。在设计时，为了保证转接器轴向旋转更加顺畅，要尽量减小各个必须要接触的零件之间的摩擦力，采取了以下措施：
a.插孔（2）与内导体（3）接触的部位设计为球面接触；
b.外壳（6）与外壳（7）尽量减小其接触面积，将外壳（6）右端孔壁设计为薄壁结构；
c.内导体（4）与外壳（7）尽量减小其接触面积，将内导体与外壳接触面的外径设计尽量小；
2） 通过螺母（9）的位置固定轴承（11）的位置，轴承的左端与螺母（10）之间为可调节空间，其间隙变化量为Δ，该转接器的Δ最大为1mm。
2.2.3 电性能调节的设计
如果没有留出调节的空间，一次性将零件装配到位，由于机械加工带来的误差，有时会出现电性能较差的情况，由于没有调节的可能性，导致产品报废。
螺母右端面至转接器左端面的长度为L，图1显示为螺母（9）拧至顶紧两轴承的位置，此时长度L最短，即L=Lmin。轴承的左端与螺母（10）之间为可调节空间，当调节螺母（9）使轴承的左端面紧贴螺母（10）时，长度L最长，即L=Lmax。
通过向右调节螺母（9），由于外壳（7）的限位，相当于外壳（6）与轴承整体向左移动，轴承与螺母（10）的间隙变化量为Δ=L-Lmin。与此同时，插孔与插针、外壳（6）与外壳（7）也会产生相应的位移，所以只用调节螺母（9）就可以调节插孔与插针、外壳（6）与外壳（7）的相对位置。
当L=Lmin，弹簧均处于压缩状态，外壳（6）与外壳（7）可直接接触。在向右调节螺母（9）时，插孔与插针、外壳（6）与外壳（7）产生相对位移，两个外壳不能直接接触，由于弹簧的弹性，顶起内导体（3、4），可以确保内外接触件的可靠接触。
由于内外接触件的相对位移，使得阻抗发生变化，从而改变电性能，起到调节电性能的作用。在装配过程中，将转接器调节至电性能最佳时，将螺钉（8）拧紧锁死螺母（9），转接器各个零件位置固定，调节完成。
3.转接器电性能仿真与实测结果
3.1 HFSS仿真
结构设计完成后，进行仿真：
a.如图1所示，当L=Lmin时，HFSS软件电压驻波比仿真结果，如图2：
b.向右调节螺母（9）至L=Lmax，HFSS软件电压驻波比仿真结果，如图3；
通过分析仿真结果，可以发现螺母（9）位置发生变化时，电压驻波比曲线会随之发生变化，所以调节螺母（9），可以起到调节电性能的作用。
3.2 实测值
加工成品按HFSS仿真结果进行调试，当L=Lmin时，实测转接器在4～6GHz时的电压驻波比，如图4：
对比图2与图4，可以看出实测电压驻波比曲线形状与仿真结果基本一致，只是实测数据相比理想状态下的仿真结果略大一点。
4.结束语
本转接器的轴向旋转设计可以替代旋转关节，并拥有优良的电性能。旋转关节的价格昂贵，而本转接器的价格比旋转关节低很多。本转接器的结构只需要修改相应的界面尺寸、传输段的匹配尺寸，选择大小合适的轴承，就可改型为SMA型、TNC型等常用连接器，拥有良好的市场前景。
参考文献
[1] 李西琴，机械制图[M].西安：西北工业大学出版社，2005.
[2] 易迪拓培训，李明洋，刘敏.HFSS电磁仿真设计从入门到精通[M].北京：人民邮电出版社，2013.
作者简介
余楠，男，助理工程师。2010年毕业于西安电子科技大学，现为陕西华达科技股份有限公司设计员。
姚亚宁，女，助理工程师。2011年毕业于西北工业大学明德学院，现为陕西华达科技股份有限公司工艺员。
杨晗，女，助理工程师。2011年毕业于陕西理工学院，现为陕西华达科技股份有限公司设计员。
[关键词]旋转关节；转接器；电性能；轴向旋转
中图分类号：P315.62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0153-02
1.前言
旋转关节在雷达天线、精密转台、导弹、战机吊舱、无人机中广泛使用。但由于旋转关节的体积较大、价格昂贵，所以本文介绍一种可以替代旋转关节的转接器，不仅体积小、价格低、安装方便、电性能优良。本转接器结构可通用于常用连接器型号，本文仅针对N型进行介绍。
2.转接器设计
2.1 转接器主要性能指标
a.特性阻抗：50Ω；
b.频率：DC～11GHz；
c.耐久性：500次；
2.2 转接器设计方案
2.2.1 转接器传输部分结构设计
转接器的设计结构如图1所示，N型是一种通用连接器，界面结构非常成熟，转接器头部可参照相关的标准规范确定其标准接口尺寸。该转接器的传输部分由插孔（1）、插针（2）、内导体（3）和弹簧（4）构成，传输部分的阻抗匹配为50Ω。传输部分的最大特点在于，插孔与插针是通过内导体与弹簧保证一端旋转时的可靠接触。
2.2.2 旋转结构的设计
1）转接器的軸向旋转是通过两个轴承（11）完成的。在设计时，为了保证转接器轴向旋转更加顺畅，要尽量减小各个必须要接触的零件之间的摩擦力，采取了以下措施：
a.插孔（2）与内导体（3）接触的部位设计为球面接触；
b.外壳（6）与外壳（7）尽量减小其接触面积，将外壳（6）右端孔壁设计为薄壁结构；
c.内导体（4）与外壳（7）尽量减小其接触面积，将内导体与外壳接触面的外径设计尽量小；
2） 通过螺母（9）的位置固定轴承（11）的位置，轴承的左端与螺母（10）之间为可调节空间，其间隙变化量为Δ，该转接器的Δ最大为1mm。
2.2.3 电性能调节的设计
如果没有留出调节的空间，一次性将零件装配到位，由于机械加工带来的误差，有时会出现电性能较差的情况，由于没有调节的可能性，导致产品报废。
螺母右端面至转接器左端面的长度为L，图1显示为螺母（9）拧至顶紧两轴承的位置，此时长度L最短，即L=Lmin。轴承的左端与螺母（10）之间为可调节空间，当调节螺母（9）使轴承的左端面紧贴螺母（10）时，长度L最长，即L=Lmax。
通过向右调节螺母（9），由于外壳（7）的限位，相当于外壳（6）与轴承整体向左移动，轴承与螺母（10）的间隙变化量为Δ=L-Lmin。与此同时，插孔与插针、外壳（6）与外壳（7）也会产生相应的位移，所以只用调节螺母（9）就可以调节插孔与插针、外壳（6）与外壳（7）的相对位置。
当L=Lmin，弹簧均处于压缩状态，外壳（6）与外壳（7）可直接接触。在向右调节螺母（9）时，插孔与插针、外壳（6）与外壳（7）产生相对位移，两个外壳不能直接接触，由于弹簧的弹性，顶起内导体（3、4），可以确保内外接触件的可靠接触。
由于内外接触件的相对位移，使得阻抗发生变化，从而改变电性能，起到调节电性能的作用。在装配过程中，将转接器调节至电性能最佳时，将螺钉（8）拧紧锁死螺母（9），转接器各个零件位置固定，调节完成。
3.转接器电性能仿真与实测结果
3.1 HFSS仿真
结构设计完成后，进行仿真：
a.如图1所示，当L=Lmin时，HFSS软件电压驻波比仿真结果，如图2：
b.向右调节螺母（9）至L=Lmax，HFSS软件电压驻波比仿真结果，如图3；
通过分析仿真结果，可以发现螺母（9）位置发生变化时，电压驻波比曲线会随之发生变化，所以调节螺母（9），可以起到调节电性能的作用。
3.2 实测值
加工成品按HFSS仿真结果进行调试，当L=Lmin时，实测转接器在4～6GHz时的电压驻波比，如图4：
对比图2与图4，可以看出实测电压驻波比曲线形状与仿真结果基本一致，只是实测数据相比理想状态下的仿真结果略大一点。
4.结束语
本转接器的轴向旋转设计可以替代旋转关节，并拥有优良的电性能。旋转关节的价格昂贵，而本转接器的价格比旋转关节低很多。本转接器的结构只需要修改相应的界面尺寸、传输段的匹配尺寸，选择大小合适的轴承，就可改型为SMA型、TNC型等常用连接器，拥有良好的市场前景。
参考文献
[1] 李西琴，机械制图[M].西安：西北工业大学出版社，2005.
[2] 易迪拓培训，李明洋，刘敏.HFSS电磁仿真设计从入门到精通[M].北京：人民邮电出版社，2013.
作者简介
余楠，男，助理工程师。2010年毕业于西安电子科技大学，现为陕西华达科技股份有限公司设计员。
姚亚宁，女，助理工程师。2011年毕业于西北工业大学明德学院，现为陕西华达科技股份有限公司工艺员。
杨晗，女，助理工程师。2011年毕业于陕西理工学院，现为陕西华达科技股份有限公司设计员。