發(fā)布時間：2020-06-27 14:17

【摘要】：射頻連接器是通信系統(tǒng)中重要的基礎(chǔ)元件,近年來隨著汽車電子、消費電子、通信終端市場的快速增長以及4G、5G技術(shù)的發(fā)展,全球連接器市場需求不斷增長。連接器可靠性已經(jīng)成為高頻、高速傳輸?shù)耐ㄐ艜r代中一項重要的關(guān)注點。而受使用條件的影響,多數(shù)連接器暴露在大氣環(huán)境中,惡劣的環(huán)境會造成連接器表面污染,引起電接觸失效,進而對信號傳輸產(chǎn)生影響,導(dǎo)致通信性能下降。電接觸失效問題已成為制約連接器可靠性甚至是整個系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素,為了從根本上剖析電接觸失效問題進而提出解決方案,本文旨在從物理機理的角度研究射頻連接器電接觸失效機理及其對傳輸信號的影響。本文通過理論分析、模型建立、電磁仿真、電路仿真以及實驗測試等手段,從電接觸微觀表面特征入手,通過建立表面特征與阻抗參數(shù)的關(guān)系,從等效電路的角度揭示了電接觸失效機理。考慮信號頻率的影響,建立了連接器電接觸特征與高頻性能參數(shù)指標(biāo)的關(guān)系,進而從宏觀上研究了電接觸失效對傳輸信號的影響及其故障診斷方法,全面闡述了射頻連接器的電接觸問題。本論文研究成果能夠為射頻連接器優(yōu)化設(shè)計提供理論指導(dǎo),部分成果不僅適用于連接器,同樣適用于高頻開關(guān)、繼電器甚至焊點等各類可移動連接以及固定連接中的高頻電接觸問題,該研究具有重要的理論與現(xiàn)實意義。本文主要創(chuàng)新成果如下:1.從等效電路的角度對高頻電接觸失效機理進行了研究,建立了接觸表面的微觀物理特性與宏觀阻抗參數(shù)的關(guān)系模型。針對射頻連接器的電接觸問題,從接觸表面微觀特征入手,根據(jù)物理機理從根本上闡述了電阻、電容、電感的產(chǎn)生機理。建立了連接器接觸結(jié)構(gòu)、接觸表面物理拓撲、接觸材料特性等微觀物理特征與宏觀阻抗參數(shù)的關(guān)系,構(gòu)建了失效連接器等效阻抗模型,推導(dǎo)出模型參數(shù)的計算公式,并研究了其頻率特性,從等效電路的角度剖析了電接觸失效機理。設(shè)計了加速試驗及阻抗測試試驗,從實驗測試的角度研究了電接觸退化的阻抗效應(yīng)及其頻率特性,對理論結(jié)果進行了驗證。2.從“電路”的角度以及“電磁場”的角度對射頻同軸連接器的高頻特征進行了研究,建立了電接觸失效特征與連接器高頻性能參數(shù)的關(guān)系模型。針對高頻情況下信號在同軸連接器內(nèi)的傳輸機理,分別建立了射頻同軸連接器等效電路模型、等效傳輸線模型以及3D電磁仿真模型,并加入接觸表面退化特征,建立了電接觸表面特征與連接器高頻性能退化規(guī)律的關(guān)系,分析了接觸表面退化后連接器的電場、磁場分布情況。并通過實驗測試證明了理論模型的準(zhǔn)確性,該結(jié)果為連接器的設(shè)計和優(yōu)化提供了理論依據(jù)。3.從信號的角度揭示了連接器電接觸失效對模擬信號以及數(shù)字基帶信號的影響機理�；谶B接器電接觸失效特征,推導(dǎo)出連接器等效傳遞函數(shù)的計算方法,并通過分析電接觸失效對通信中的AM、FM等調(diào)制信號波形的衰減、失真、延時的影響,研究了連接器電接觸失效對模擬信號的影響機理。分析了連接器失效對數(shù)字基帶信號時域波形完整性及頻域特性的影響,研究了連接器電接觸失效對數(shù)字信號傳輸?shù)挠绊憴C理。并設(shè)計實驗,從實際測試的角度對理論分析進行了驗證。4.基于連接器的退化機理及其對傳輸信號的影響,提出了一種適用于通信系統(tǒng)中的連接器在線故障診斷方法。針對通信系統(tǒng)中連接器故障對信號的影響,采用小波變換對采樣信號進行預(yù)處理,將其作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入,建立了一種基于人工智能的通信系統(tǒng)中連接器故障診斷方法,從而判決連接器是否發(fā)生故障以及確定故障發(fā)生的位置。以射頻接收機前端電路為例,假設(shè)電路中不同位置的連接器均有可能發(fā)生故障,對于遭受不同污染程度的連接器,考慮其阻抗參數(shù)的范圍,確定故障模式,并采用BP(Error Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行了分類,結(jié)果表明本文所提出的診斷方法方便、快捷,診斷性能良好。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN915.05
【圖文】：

小的尺寸和更多的功能方向發(fā)展。逡逑目前常用的射頻連接器包括：ＳＭＡ、Ｎ、ＴＮＣ、ＳＢＭＡ、ＢＭＡ、ＳＭＰ、ＢＮＣ、逡逑２．９２ｍｍ等，如圖１－１所示。逡逑Ｎ邋型邐ＴＮＣ邐ＳＭＡ逡逑ＢＮＣ邐ＢＭＡ邐ＳＭＰ逡逑圖１－邋１幾種典型的射頻同軸連接器逡逑Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ邋Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ邋Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋Ｃｈａｒｔ邋————逡逑．Ｔ＾邋ｎ邐ｍ邐ｍ．逡逑ｉ糊—一＂魏 —ｆ一邐

本文編號：2731920