CN101330181B - 射频同轴连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种射频同轴连接器，包括插座和转接器，所述插座包括外导体和中心导体，转接器上的插头可以***插座内，转接器也包括外导体和中心导体并可以分别与插座上的外导体、中心导体形成接触配合，所述转接器的插头内设有一哑铃形第一绝缘体，第一绝缘体填充在外导体和中心导体之间，第一绝缘体的中间部位比两端部要细，从而第一绝缘体的中间部位与转接器的外导体之间形成一环形的空隙。这样在插头与插座的接合区域内形成不同的阻抗区域，高阻抗区域与低阻抗区域可以形成阻抗互补，从而降低高阻抗区域对连接器性能的不良影响，提高了产品的电气与射频性能。本发明的射频同轴连接器与现有技术相比可以允许更大的轴向偏移量。

Description

射频同轴连接器
技术领域
本发明涉及一种射频同轴连接器。
背景技术
射频同轴连接器可以用于电路板对电路板、电路板对射频模块或射频模块对射频模块的互连。在这些应用场合，市场的发展趋势是两个被连接的元件之间的相对位置的公差越来越大，这样它们的制造就越容易，成本也越低。
目前有几种电路板对电路板的互连技术允许板间的轴向与径向偏移：最老的一种技术是基于标准的自插式的连接器，如SMB和MCX，具有与电路板互连的插头与插座，如图1所示，这些连接器的内导体与外导体都具有一种插针与插孔的交错连接方式。该连接方式允许有限的轴向偏移。由于内外导体的弹性的插孔所能承受的轴向与径向偏移量是非常小，这使得在同一块电路板上安置的连接器不会超过三对；为了解决这个问题，第二类电路板互连技术使用了一种叫转接器的中间连接器件，市场上主要的产品有MMBX和SMP产品系列，转接器可以相对于固定在电路板上的插座有微小的转动，从而允许一径向的偏移，该偏移等于Lsin(α)，其中L为转接器的长度，α为转接器可转动的角度。如图2所示，SMP的最大电路板间距H的轴向偏移量与径向偏移角度分别为±0.3毫米和±4°和而MMBX的轴向偏移量与径向偏移角度分别为±0.70毫米和±4.5°。上述连接器的射频电气性能取决于其互连界面部分的阻抗匹配水平，连接器互连界面处的空气间隙使该区域出现高阻抗。
此外，为了保证在轴向距离H在最小公差时连接的偏移角度足够大，中心导体的插针与插孔之间的搭接距离必须尽量小。这样中心导体在角度偏移时不会产生过应力。但这限制了连接器适用的电路板间距H的轴向偏移量的提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以允许较大的轴向偏移量而又具有良好的射频电气性能的射频同轴连接器。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种射频同轴连接器，包括插座和转接器，所述插座包括外导体和中心导体，转接器上的插头可以***插座内，转接器也包括外导体和中心导体并可以分别与插座上的外导体、中心导体形成接触配合，所述转接器的插头内设有一哑铃形第一绝缘体，第一绝缘体填充在转接器的外导体和中心导体之间，第一绝缘体的中间部位比两端部要细，从而第一绝缘体的中间部位与转接器的外导体之间形成一环形的空隙，所述插座外导体内孔中设有一向中心延伸的肩部，所述插座的后部还设有第二绝缘体，第二绝缘体填充在插座外导体与中心导体之间，其前端面与肩部的前端面平齐。
进一步地，所述插座外导体内孔直径B＝3.65～4.05mm，插座外导体内孔深度I＝2.3～3.3mm，肩部内孔直径G＝2.3～2.7mm，肩部宽度E＝0.2～0.6mm，插座中心导体直径A＝0.66～1.06mm，转接器外导体内径D＝3.0～3.4mm，转接器内导体外径C＝1.07～1.47mm，第一绝缘体端部宽度F＝0.6～1.0mm，第一绝缘体中间部位外径J＝1.6～2.0mm。
进一步地，所述插座外导体内孔直径B＝3.85mm，插座外导体内孔深度I＝2.8mm，肩部内孔直径G＝2.5mm，肩部宽度E＝0.4mm，插座中心导体直径A＝0.86mm，转接器外导体内径D＝3.2mm，转接器内导体外径C＝1.27mm，第一绝缘体端部宽度F＝0.8mm，第一绝缘体中间部位外径J＝1.8mm。
本发明的有益效果是：由于在转接器的插头内设有哑铃形的第一绝缘体，从而在插头与插座的接合区域内形成不同的阻抗区域：当被连接的元器件间距具有很大的轴向公差的时候，在连接器的互连界面处会出现较大的空气间隙，从而形成高阻抗区域；而第一绝缘体的端部区域形成低阻抗区域，第一绝缘体的中间部位与转接器外导体之间的环形空隙内形成标准阻抗区域，这样高阻抗区域与低阻抗区域可以形成阻抗互补，从而降低高阻抗区域对连接器性能的不良影响，提高了产品的电气与射频性能。因此，本发明的射频同轴连接器与现有技术相比可以允许更大的轴向偏移量(＞1毫米)，减少连接界面处由空气间隙引起的阻抗不匹配的量，在频率范围从0到6GHZ内具有良好的射频电气性能。
配合插座肩部的设计，使肩部区域也形成一个低阻抗区域，从而使互连界面的高阻抗区域两侧均形成低阻抗区域，这样可以提高阻抗互补的效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是现有的一种自插式的同轴连接器的结构示意图。
图2是现有的一种带转接器的同轴连接器的结构示意图。
图3是本发明同轴连接器的结构示意图。
图4是本发明中第一绝缘体的结构示意图。
图5是本发明同轴连接器中不同的阻抗区域分布示意图。
图6是现有连接器的电压驻波比曲线。
图7是本发明连接器的电压驻波比曲线(参数优化前)。
图8是本发明连接器的电压驻波比曲线(参数优化后)。
图中：1、插座  11、插座外导体  12、插座中心导体  13、插座肩部2、转接器  20、插头  21、转接器外导体  22、转接器中心导体  3、第二绝缘体4、第一绝缘体  41、第一绝缘体端部  42、第一绝缘体中间部位  5、环形的空隙
具体实施方式
如图3所示，本发明射频同轴连接器包括插座1和转接器2，插座1包括外导体11和中心导体12，转接器2的一端设有插头20，插头20可以***插座1内，转接器2也包括外导体21和中心导体22，当插头20***插座1内时，转接器2的外导体21、中心导体22分别与插座1的外导体11、中心导体12形成接触配合。
转接器的插头20内设有一个哑铃形的第一绝缘体4，第一绝缘体4的形状如图4所示，其中间部位42比两端部41要细。第一绝缘体4填充在外导体21和中心导体22之间，其中间部位与转接器的外导体之间形成一环形的空隙5，这一环形的空隙5形成一个标准阻抗区域(如图5中的V所示)。
插座外导体11内孔中设有一向中心延伸的肩部13。当插头20***插座1内时，如果插头外导体21的端面与肩部13的前端面不能紧密贴合，那么在肩部13与插头端面(包括第一绝缘体4的端面)之间就形成空气间隙，该空气间隙就形成影响连接器性能的高阻抗区域(如图5中的T所示)，而插头内的第一绝缘体端部所在区域形成一个低阻抗区域(如图5中的U所示)，这样一个高阻抗区域T和一个低阻抗区域U相邻，可以形成互补，从而降低连接的阻抗不匹配，提高连接性能。
进一步地，插座的后部还设有第二绝缘体3，第二绝缘体3填充在插座外导体11与中心导体12之间，其前端面与肩部13的前端面平齐。这样在外导体11与中心导体12之间的部分就形成了一个标准阻抗区域(如图5中的R所示)，在肩部13的内孔与中心导体12之间的部分就形成了一个低阻抗区域(如图5中的S所示)，该低阻抗区域S也与高阻抗区域T相邻，也可以进一步形成阻抗互补，提高接合性能。也就是说，当互连件的轴向偏差较大时，因接合界面处的空气间隙形成的高阻抗区域T可以很好地被与之相邻的低阻抗区域S、U所补偿抵消，从而提高阻抗匹配，在允许较大轴向偏移的情况下提高连接器的接合性能。上述R、S、T、U、V均代表不同阻抗区域的轴向范围，而其径向范围则介于外导体与中心导体之间。
要达到更好的阻抗匹配性能，可以对插座中心导体的外径A、插座外导体的内孔直径B、转接器中心导体的插孔外径C、转接器外导体的内孔直径D、绝缘体的相对介电系数和端部宽度F、插座外导体的肩部内孔直径G及宽度E进行参数优化。高阻抗区域的阻抗值在该区域的外导体内孔直径B及内导体的外径A确定后即已确定且呈感性阻抗。优化后的参数如下：插座外导体内孔直径B＝3.65-4.05mm，插座外导体内孔深度I＝2.3-3.3mm，肩部内孔直径G＝2.3-2.7mm，肩部宽度E＝0.2～0.6mm，插座中心导体直径A＝0.66～1.06mm，转接器外导体内径D＝3.0～3.4mm，转接器内导体外径C＝1.07～1.47mm，第一绝缘体端部宽度F＝0.6～1.0mm，第一绝缘体中间部位外径J＝1.6～2.0mm。参数优化的作用在于通过计算在两低阻抗区域(呈容性阻抗)不同阻抗取值，以及在高低阻抗区域的不同长度形状等因素时，这三个区域的阻抗的感性与容性的互补以及时延的互补情况，从而选择使它们的互补状态达到最佳的长度及形状值，求得使连接器性能最佳的设计参数。
本发明的结构经过参数优化后，性能的提高是非常明显的，可以通过对不同频率下的电压驻波比曲线的对比看出，现有连接器的曲线如图6所示，其电压驻波比会随空气间隙的增大而增大，即随着接合界面处的空气间隙的增大，其接合性能会显著地降低。而本发明连接器在参数优化前的电压驻波比曲线如图7所示，空气间隙为0时的电压驻波比升高了；当插座外导体内孔直径B＝3.85mm，插座外导体内孔深度I＝2.8mm，肩部内孔直径G＝2.5mm，肩部宽度E＝0.4mm，插座中心导体直径A＝0.86mm，转接器外导体内径D＝3.2mm，转接器内导体外径C＝1.27mm，第一绝缘体端部宽度F＝0.8mm，第一绝缘体中间部位外径J＝1.8mm时，本发明的电压驻波比曲线如图8所示，在同样的空气间隙和频率下，其电压驻波比整体降低了(接合性能提高了)，并且在两个极限位置处(即空气间隙为0和最大时)的电压驻波比相近且最高，而在其余的中间位置的电压驻波比会低于极限位置，即在大多数的接合状态下其电压驻波比会低于极限位置，从而获得较好的接合性能。

Claims (3)

1.一种射频同轴连接器，包括插座(1)和转接器(2)，所述插座(1)包括外导体(11)和中心导体(12)，转接器(2)上的插头(20)可以***插座(1)内，转接器(2)也包括外导体(21)和中心导体(22)并可以分别与插座上的外导体(11)、中心导体(12)形成接触配合，其特征是：所述转接器的插头(20)内设有一哑铃形第一绝缘体(4)，第一绝缘体(4)填充在转接器的外导体(21)和中心导体(22)之间，第一绝缘体(4)的中间部位(42)比两端部(41)要细，从而第一绝缘体的中间部位(42)与转接器的外导体(21)之间形成一环形的空隙(5)，所述插座外导体(11)内孔中设有一向中心延伸的肩部(13)，所述插座(1)的后部还设有第二绝缘体(3)，第二绝缘体(3)填充在插座外导体(11)与中心导体(12)之间，其前端面与肩部(13)的前端面平齐。
2.根据权利要求1所述的射频同轴连接器，其特征是：所述插座外导体内孔直径B＝3.65～4.05mm，插座外导体内孔深度I＝2.3～3.3mm，肩部内孔直径G＝2.3～2.7mm，肩部宽度E＝0.2～0.6mm，插座中心导体直径A＝0.66～1.06mm，转接器外导体内径D＝3.0～3.4mm，转接器内导体外径C＝1.07～1.47mm，第一绝缘体端部宽度F＝0.6～1.0mm，第一绝缘体中间部位外径J＝1.6～2.0mm。
3.根据权利要求1所述的射频同轴连接器，其特征是：所述插座外导体内孔直径B＝3.85mm，插座外导体内孔深度I＝2.8mm，肩部内孔直径G＝2.5mm，肩部宽度E＝0.4mm，插座中心导体直径A＝0.86mm，转接器外导体内径D＝3.2mm，转接器内导体外径C＝1.27mm，第一绝缘体端部宽度F＝0.8mm，第一绝缘体中间部位外径J＝1.8mm。
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