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基于太空应用的RF连接器
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RF Connector for Outer Space Application
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■吴世湘
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由于重量轻,RF连接器作为太空环境下的一种潜在的污染源可能被忽视了。为适应增长的电信、广播、科学服务的需要，现在由商业及政府实体发射的卫星和航天器越来越多。设计航天器及设备时必须特别关注设计和使用的材料以确保元件完成预期的任务并达到预期的寿命。这一要求直至对射频（RF）连接器，特别是用于1553数据总线应用的连接器也始终是确信无疑的。这些连接器是构成航天器功能所必备的，然而由于其重量轻，作为一个能够对航天器任务造成妨害或削弱作用的污染源而被忽视。
释气效应
当聚合材料置于真空，然后再受热，则它的某些成分将被从固态转化或挥发成气体。这种现象被称为释气。这种气体聚集在组件内的敏感光或热控元件上或感染临近区域的敏感表面，可对其沉积的表面起到污染作用，从而导致元件不能工作。此外释气能够导致聚合材料收缩，从而降低其机械效力。
对于负责设计或规范基于太空应用的连接器的工程师来说，关于聚合材料的释气有两个关键条件：总的质量损失（TML）及聚集的挥发凝结物（CVCM）。总的质量损失是释气的副产物，因为在释气过程中，材料失去了部分质量。这不是个小问题，因为当元件（如介电质或衬垫）不再完全匹配时，尺寸的缩小可导致接口的失效。规范SP-R-0022A及ASTM-E595-93规定符合要求的材料总的质量损失不能超过样品总重的1.0%，在某些情况如果能证实质量损失是由吸收的水蒸汽引起的，则TML可以超过1.0%。
空间中应用的RF连接器及线缆
释气的第二个副产物 聚集的挥发凝结物，是指在某一表面凝结并聚集的释气物质的数量。在SP-R-0022A规范下，允许的最大可凝结物质是样品总质量的0.1%。这在热真空环境中尤其关键，因为凝结的物质将污染光及其它灵敏表面并可能导致失效。
某些聚合材料在正常的制造过程中满足TML<1.0%， CVCM<0.1%的要求。另一些聚合材料，尽管制造出来后不在要求的范围内，但可以通过真空焙烘，使其处于真空稳定性要求范围内，这在NASA的测试程序及ASTM-595-93测试方法中均有描述。当材料不符合要求时，SP-R-0022A规范规定：如果材料不能用真空焙烘，且其暴露面积为13cm2或小于13cm2并远离有效负载表面及其它污染临界表面，则总的质量损失可达3.0%，且CVCM达1.0%。
军用规范连接器
在一定环境下如国际空间站，存在着成千上万个RF互连器件。设计师或许依靠假设：军方规范的连接器天生就是为太空应用做准备的。这是错误的。军用规范如MIL-C-39012、MIL-C-39029及MIL-PRF-49142等关于连接器的机械及电气指标有专门的详细说明，但并未将某些聚合材料的使用详述到满足TML或CVCM条件的程度。硅衬垫（广泛用于RF连接器）及用于标号的印剂也同样可以说明这一点。硅橡胶ZZ-R-765E/GEN（联邦规范）2B类，40、50、60、及70等级是生产RF连接器过程中用于衬垫的最常用材料。一般地，这些等级的硅的原材料或加工后的形式并不满足释气要求，且必须通过真空焙烘进一步加工处理直至达到要求。
关于军用规范连接器的标号，MIL-STD-130G标准中的《美国军用器材鉴别标号》就推荐的标号方法给出了一些指导，但它仅仅是导则。大部分用于标识连接器的不能消除的印剂没有满足TML或CVCM条件，即使经过真空焙烘。专用印剂如Blue
Markem7224，可能是合格的，其它材料如尼龙及最常用的粘性物质通过真空焙烘无法达到要求，所以应避免一起用于太空应用。
规范连接器组件
机械问题附属于释气现象。几乎所有聚合材料在释气时均收缩，因为许多元件是采用压配技术装配的，所以这种收缩可能对组件完全保持在一起造成破坏。而且对某一间隙尺寸制作的衬垫及收缩的接口而言，可能会导致不完全密封。
某些制造商通过让组装的部件承受增强的释气处理过程，可以尽力达到收缩后的条件。但由于上述处理后，出现了匹配问题,故不推荐使用上述方法。较好的方法是使用设计时已经考虑了热真空应用的连接器，然后使用在装配前已采用了增强释气技术处理过的材料。
结论
在基于太空的应用中没有哪方面不重要，就载人航天器和设备来说,极小的细节都可以对人的生命造成毁灭性后果。RF连接器同其它任何元件一样，需要对设计加以重视，并需要对应用环境有全面的理解。适用太空应用的RF连接器，特别因为其涉及释气问题，所以对质量损失和污染方面的重视是其中重要的特点。
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