CN109004322B - 一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器，包括耦合插接外导体，耦合插接外导体右端连接有主外导体，主外导体右端连接有界面端外导体，耦合插接外导体的左端中心、右端中心分别通过耦合端绝缘子安装有耦合端内导体、微带端支撑绝缘子支撑有微带端内导体，微带端内导体底端连接有接触块，主外导体内插设有主内导体，界面端外导体上套设有内齿垫圈、螺母和密封圈，界面端外导体内部安装有界面端绝缘子，耦合器的装接速度快，连接套提高了耦合器的结构强度，根据热仿真软件将内导体的外径尺寸定位为2.5mm,耦合器的耐功率能力强，内导体的装接效率和传输效率高。

Description

一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器

技术领域

本发明涉及耦合器领域，具体为一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器。

背景技术

在微波***中，往往需将一路微波功率按比例分成几路，这就是功率分配问题。实现这一功能的元件称为功率分配元器件即耦合器，主要包括：定向耦合器、功率分配器以及各种微波分支器件。

耦合器是从无线信号主干通道中提取出一小部分信号的射频器件，耦合器与功分器一样都属于功率分配器件，不同的是耦合器是不等功率的分配器件。耦合器与功分器搭配使用，主要为了达到一个目标—使信号源的发射功率能够尽量平均分配到室内分布***的各个天线口，使每个天线口的发射功率基本相同。

目前，弹载环境下（高温低气压）对大功率连接器的使用比较多，对功率的要求也比较高，而且弹载环境一般都要对整个***的运行状态进行监控，耦合器就成为了该环境下的首选产品。

然而目前市面上的耦合器均采用射频连接器+微电路板模式，输入输出端为N型连接器的标准界面端口，此种耦合器使用频率普遍在6GHz以下，耦合度也是最高只能达到30dB，最重要的是耐功率能力很差，一般只有几瓦特到十几瓦特不等，根本无法满足市场的需求，且现有的耦合器结构复杂，装接速度较慢。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器，耦合器的装接速度快，装接难度低，连接套提高了耦合器的结构强度，耦合器不易烧毁，延长了耦合器的使用寿命，根据热仿真软件合理地将内导体的外径尺寸定位为2.5mm,提高了耦合器的耐功率能力，两个内导体之间的先螺纹咬合、后高温焊锡的连接方式不仅提高了内导体的装接效率和装接准确率，也提高了内导体之间的传输效率，降低了功率的损失和内导体连接部位的发热量，提高了内导体的使用寿命，能有效的解决背景技术提出的问题。

一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器，包括耦合插接外导体，所述耦合插接外导体右端连接有主外导体，所述耦合插接外导体的左端中心通过柱槽安装有耦合端绝缘子，所述耦合插接外导体的右端中心通过微带端支撑绝缘子支撑有微带端内导体，所述耦合端绝缘子内部插设有耦合端内导体，所述微带端内导体末端连接有接触块，所述接触块底端伸出耦合插接外导体的底侧连接有接触头；

所述主外导体右端连接有界面端外导体，所述主外导体内插设有主内导体，所述界面端外导体外侧套设有内齿垫圈和位于内齿垫圈左侧的螺母，所述界面端外导体左端外侧还安装有密封圈，所述界面端外导体右端内部安装有界面端绝缘子。

进一步地，所述耦合插接外导体的底侧右端设有插接槽，所述主外导体的左端连接有与插接槽相匹配的插接片。

进一步地，所述界面端外导体顶面左侧设有凹槽，所述主外导体的底端设置有与凹槽相匹配的弹性凸块，所述弹性凸块和界面端外导体上均设有销槽，所述销槽内插设有固定销轴。

进一步地，所述主内导体与微带端内导体通过螺纹咬合的方式连接在一起，且主内导体与微带端内导体之间的连接缝隙内还填充有高温焊锡层。

进一步地，所述界面端绝缘子的顶面与主内导体的右端底侧相贴。

进一步地，所述微带端支撑绝缘子、耦合端绝缘子和界面端绝缘子均采用聚四氟乙烯材质制成。

进一步地，所述主内导体、耦合端内导体和微带端内导体的外径尺寸均为.mm。

进一步地，所述微带端内导体正剖面呈L形，且微带端内导体通过导电连接块与耦合端内导体相连接。

进一步地，所述耦合插接外导体与主外导体之间、主外导体与界面端外导体之间均通过连接套相连接，所述连接套上安装有环形散热片。

进一步地，所述连接套包括外螺纹套和内螺纹套，所述外螺纹套的螺纹端与其相对的内螺纹套的螺纹端相匹配，两个外螺纹套分别安装在主外导体的两端，两个内螺纹套分别安装在耦合插接外导体的右端、界面端外导体的左端。

（1）本发明的主外导体与耦合插接外导体之间采用插接结构连接在一起，且主外导体与界面端外导体之间采用弹性凸块轻松***凹槽而完成两个外导体的连接，大大提高了耦合器的装接速度；

（2）本发明的连接套采用螺纹咬合的方式将相邻两个外导体之间更稳固地连接起来，不仅装接速度快，且加固了相邻两个外导体之间的连接强度，连接套在耦合器遭受外力的时候吸收外力，从而使外导体与主外导体的连接、主外导体与界面端外导体的连接均不会轻易断开，也不会损坏连接件，从而提高了耦合器的结构强度，也提高了耦合器工作的稳定性，环形散热片还能起到辅助散热的作用，从而使耦合器工作更安全，耦合器不易烧毁，延长了耦合器的使用寿命；

（3）本发明的根据热仿真软件合理地将内导体的外径尺寸定位为2.5mm,2.5mm的内导体外径尺寸大于标准的TNCA的内导体直径，从而使内导体能传输更大的电流、输出更大的功率，提高了耦合器的耐功率能力；

（4）本发明的两个内导体之间的先螺纹咬合、后高温焊锡的连接方式不仅提高了内导体的装接效率和装接准确率，也提高了内导体之间的传输效率，降低了功率的损失和内导体连接部位的发热量，提高了内导体的使用寿命；

（5）本发明的若干绝缘子均采用聚四氟乙烯材料制作，使绝缘子的稳定性较强，绝缘子能在高温、霜冻和其他严酷环境下不会被腐蚀或老化，且密封圈的设计使耦合器内部腔体保持密封，从而保护了内导体不被腐蚀，且内导***置也不会改变，提高了耦合器的工作稳定性。

附图说明

图1为本发明的正面半剖结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图。

1-耦合插接外导体；2-主外导体；3-界面端外导体；4-微带端内导体；5-耦合端内导体；6-主内导体；7-导电连接块；8-连接套；

11-柱槽；12-微带端支撑绝缘子；13-插接槽；14-耦合端绝缘子；

21-插接片；22-弹性凸块；23-销槽；24-固定销轴；

31-内齿垫圈；32-螺母；33-密封圈；34-界面端绝缘子；35-凹槽；

41-接触块；42-接触头；

81-外螺纹套；82-内螺纹套。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明提供了一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器，包括耦合插接外导体1，耦合插接外导体1即耦合端和插接端两个共同的外导体，所述耦合插接外导体1右端连接有主外导体2，所述主外导体2右端连接有界面端外导体3。

需补充说明的是，耦合插接外导体1、主外导体2和界面端外导体3内还设有腔体，腔体内填充有空气介质，从而减小了耦合器的总体积，使耦合器能更方便地使用。耦合端直接与连接器腔体设计为一体结构，从加工和装配工艺方面来讲，优化了装配精度，提高了产品的耦合度。

所述耦合插接外导体1的底侧右端设有插接槽13，所述主外导体2的左端连接有与插接槽13相匹配的插接片21。插接片21的正剖面呈“U”形，能***插接槽13内。所述界面端外导体3顶面左侧设有凹槽35，所述主外导体2的底端设置有与凹槽35相匹配的弹性凸块22，所述弹性凸块22和界面端外导体上均设有销槽23，所述销槽23内插设有固定销轴24。

优选的是，主外导体2与耦合插接外导体1之间采用插接结构连接在一起，且主外导体2与界面端外导体3之间采用弹性凸块22轻松***凹槽35而完成两者的连接，大大提高了耦合器的装接速度。

所述耦合插接外导体1与主外导体2之间、主外导体2与界面端外导体3之间均通过连接套8相连接，所述连接套8上安装有环形散热片。所述连接套8包括外螺纹套81和内螺纹套82，所述外螺纹套81的螺纹端与其相对的内螺纹套82的螺纹端相匹配，两个外螺纹套81分别安装在主外导体2的两端，两个内螺纹套82分别安装在耦合插接外导体1的右端、界面端外导体3的左端。

优选的是，连接套8采用螺纹咬合的方式将相邻两个外导体之间更稳固地连接起来，不仅装接速度快，且加固了相邻两个外导体之间的连接强度，在耦合器遭受外力的时候连接套8首先承当外力，从而使外导体1与主外导体2的连接、主外导体2与界面端外导体3的连接均不会轻易断开，也不会损坏连接件，从而提高了耦合器的结构强度，也提高了耦合器工作的稳定性，环形散热片还能起到辅助散热的作用，从而使耦合器工作更安全，耦合器不易烧毁，延长了耦合器的使用寿命。

所述耦合插接外导体1的左端中心通过柱槽11安装有耦合端绝缘子14，所述耦合端绝缘子14内部插设有耦合端内导体5，耦合端内导体5左端连接有连接头，连接头即耦合器的耦合端，连接头采用标注内的SMA型连接器界面，便于耦合器的测试及数据监控。

所述耦合插接外导体1的右端中心通过微带端支撑绝缘子12支撑有微带端内导体4，所述微带端内导体4末端连接有接触块41，所述接触块41底端伸出耦合插接外导体1的底侧连接有接触头42，接触头42伸出耦合插接外导体1的底侧，便于与外界的电路元件接触，从而将使功率的分配和传输更加高效。

所述主外导体2内插设有主内导体6，所述界面端外导体3外侧套设有内齿垫圈31和位于内齿垫圈31左侧的螺母32，所述界面端外导体3左端外侧还安装有密封圈33，界面端外导体3右端内部安装有界面端绝缘子34。密封圈33和内齿垫圈31能提高主外导体2与界面端外导体3之间连接的密封性,从而使腔体内保持密封,从而使内导体不会轻易被外界腐蚀。

所述主内导体6与微带端内导体4通过螺纹咬合的方式连接在一起，方便了两个内导体之间的装接，提高了内导体的装接速度，且主内导体6与微带端内导体4之间的连接缝隙内还填充有高温焊锡层。将两个内导体通过螺纹咬合的方式连接在一起后，两个内导体精准对接，从而避免了人为固定连接然后焊接内导体造成的误差。利用焊锡枪将高温焊锡焊到两个内导体之间的螺纹缝隙中，从而降低了两个内导体之间的缝隙面积，从而增大了接触面积，避免了内导体之间连接缝隙过大而造成的传输效率低、发热严重等问题。

因此两个内导体之间的先螺纹咬合后高温焊锡的连接方式不仅提高了内导体之间的传输效率，降低了功率的损失，也降低了内导体的发热，提高了内导体的使用寿命。

所述微带端内导体4正剖面呈L形，微带端内导体4位于主内导体6和耦合端内导体5之间，既能起到传递信号的作用，也能起到输出信号的作用。且微带端内导体4通过导电连接块7与耦合端内导体5相连接，三个内导体相互能传输电流、功率等电信号。

所述主内导体6、耦合端内导体5和微带端内导体4的外径尺寸均为2.5mm，2.5mm的尺寸根据热仿真软件计算模拟而得出，2.5mm的内导体外径尺寸大于标准的TNCA的内导体直径，从而使内导体能传输更大的电流、输出更大的功率，提高了耦合器的耐功率能力。

所述界面端绝缘子34的顶面与主内导体6的右端底侧相贴，界面端绝缘子34和微带端支撑绝缘子12的作用相同，都是用来支撑内导体的，使内导体的固定更加稳定。

所述微带端支撑绝缘子12、耦合端绝缘子14和界面端绝缘子34均采用聚四氟乙烯材质制成，聚四氟乙烯材料制作的绝缘子具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、无毒害、电绝缘性佳等优点，因此耦合器内的各种绝缘子不会因高温而融化或变形，也不会因低温而碎裂，且抗老化能力强，能长时间地稳定地支撑各个内导体，从而保证了内导体的位置，保证了耦合器稳定的工作性能，使耦合器能在严酷环境下稳定工作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器，包括耦合插接外导体（1），其特征在于：所述耦合插接外导体（1）右端连接有主外导体（2），所述耦合插接外导体（1）的左端中心通过柱槽（11）安装有耦合端绝缘子（14），所述耦合插接外导体（1）的右端中心通过微带端支撑绝缘子（12）支撑有微带端内导体（4），所述耦合端绝缘子（14）内部插设有耦合端内导体（5），所述微带端内导体（4）末端连接有接触块（41），所述接触块（41）底端伸出耦合插接外导体（1）的底侧连接有接触头（42），所述微带端内导体（4）正剖面呈L形，且微带端内导体（4）通过导电连接块（7）与耦合端内导体（5）相连接，导电连接块（7）与微带端内导体（4）的拐弯处连接；

所述主外导体（2）右端连接有界面端外导体（3），所述主外导体（2）内插设有主内导体（6），所述界面端外导体（3）外侧套设有内齿垫圈（31）和位于内齿垫圈（31）左侧的螺母（32），所述界面端外导体（3）左端外侧还安装有密封圈（33），所述界面端外导体（3）右端内部安装有界面端绝缘子（34）；

所述主内导体（6）与微带端内导体（4）通过螺纹咬合的方式连接在一起，且主内导体（6）与微带端内导体（4）之间的连接缝隙内还填充有高温焊锡层。

2.根据权利要求1所述的一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器，其特征在于：所述耦合插接外导体（1）的底侧右端设有插接槽（13），所述主外导体（2）的左端连接有与插接槽（13）相匹配的插接片（21）。

3.根据权利要求1所述的一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器，其特征在于：所述界面端外导体（3）顶面左侧设有凹槽（35），所述主外导体（2）的底端设置有与凹槽（35）相匹配的弹性凸块（22），所述弹性凸块（22）和界面端外导体上均设有销槽（23），所述销槽（23）内插设有固定销轴（24）。

4.根据权利要求1所述的一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器，其特征在于：所述界面端绝缘子（34）的顶面与主内导体（6）的右端底侧相贴。

5.根据权利要求1所述的一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器，其特征在于：所述微带端支撑绝缘子（12）、耦合端绝缘子（14）和界面端绝缘子（34）均采用聚四氟乙烯材质制成。

6.根据权利要求1所述的一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器，其特征在于：所述主内导体（6）、耦合端内导体（5）和微带端内导体（4）的外径尺寸均为2.5mm。

7.根据权利要求1所述的一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器，其特征在于：所述耦合插接外导体（1）与主外导体（2）之间、主外导体（2）与界面端外导体（3）之间均通过连接套（8）相连接，所述连接套（8）上安装有环形散热片。

8.根据权利要求7所述的一种严酷环境下小体积大功率弯式耦合器，其特征在于：所述连接套（8）包括外螺纹套（81）和内螺纹套（82），所述外螺纹套（81）的螺纹端与其相对的内螺纹套（82）的螺纹端相匹配，两个外螺纹套（81）分别安装在主外导体（2）的两端，两个内螺纹套（82）分别安装在耦合插接外导体（1）的右端、界面端外导体（3）的左端。