CN101132086A - 一种低交调射频同轴连接器的连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有设计巧妙、有效降低三阶交调的低交调射频同轴连接器的连接结构，包括接头外壳、内导体、绝缘子，其中接头外壳的一端为带外螺纹的接口，接头外壳的另一端为法兰，其与原有产品不同点为：在法兰后平面设计为凹凸面；本发明的优点是：法兰后平面改进设计为凹凸面，并且凹凸面的结构设计间隙应控制在0.05mm±0.02mm，可使接触非线性大为改善；将接头外壳内径底部设置花键槽，以增强内导体的固定性；接头外壳法兰端凸缘宽度设计为3～10mm，这是防止非专业人员在安装拧紧螺钉时不能对称地均匀地同时拧紧的可能性；广泛用于通讯设备及移动通讯设备的射频同轴连接器、射频同轴电缆及其电缆组件中。
Description
技术领域
本发明涉及移动通讯产品的部件，具体地说涉及一种低交调射频同轴连接器的连接结构改进。
背景技术
随着通信事业尤其是移动通信事业的快速发展，射频同轴连接器、射频同轴电缆及其电缆组件获得了广泛应用，近年来在世界范围内拓宽的网络和数字蜂窝系统和个人通信系统为了提高发射功率电平，降低接收机的噪声临界值，即为了提高接收机的灵敏度或压缩频带宽度以实现已有系统的最大通信能力，同时密集的通道和频带的重新划分，对无源器件提出了新的要求。其中之一：降低无源交调干扰(PIM)则是通信行业越来越重要的问题。对无源器件产生的无源交调干扰(PIM)，国内外通信企业普遍对应用的射频同轴连接器、射频同轴电缆及其组件明确地提出了三阶交调指标的要求，因而三阶交调指标问题就成了射频同轴连接器、射频同轴电缆及其组件生产厂家和通信企业共同关注的一个重要问题。
三次PIM3是奇次交调产物中电平最强的，5次7次和9次等依次减弱，在大多数情况下，三次交调产物是形成干扰的最为恶劣的因素。因此对三阶交调指标的状况必须进行改进和提高。
发明内容
本发明针对上述存在的技术问题，提出了一种设计巧妙、有效降低三阶交调的低交调射频同轴连接器的连接结构。
经研究、分析得出：无源器件的非线性(主要模式为：接触非线性和铁磁非线性)及趋肤效应和趋肤深度均是产生PIM的基本条件，因此我们重新对连接器结构、连接器材料、零件加工精度及装配、表面电镀、测试各环节可能产生非线性的因素和条件进行了排查并得出初步结果：外导体仍选用普通黄铜HPb59-1，电镀层为Cu打底≥0.5μm，CuSnZn合金≥2μm；内导体仍选用普通锡青铜QSn6.5-0.1，电镀层为；Cu打底≥0.5μm，Ag≥2μm；零件加工及装配，测试等工艺方法不变。重点对连接器各接触环节进行了重新设计。
本发明的技术方案是这样实现的：一种低交调射频同轴连接器的连接结构，包括接头外壳、内导体、绝缘子，其中接头外壳的一端为带外螺纹的接口，接头外壳的另一端为法兰。其特别之处是，在法兰后平面设计为凹凸面，以减弱后端面与设备接口面的接触非线性。
同时也将接头外壳底部设置花键槽；以增强内导体的固定性。
以上结构改进设计重点是对法兰端安装接口结构而言的，其基本技术理论的依据为：
1.原设计无凹凸面，接触非线性变坏。无凹凸面的接触力特征如图1所示；非线性接触面及等效电路如图2所示。
(1)当两个导体接触时，在导体接触表面，由于表面粗糙度不一，在微观上总是不规则和凹凸不平的。一般说来，有以下几种接触状态：a)金属接触；b)接触面之间夹有金属氧化膜；c)接触面之间夹有绝缘介质；d)微小空气间隙；e)较大空气间隙。
(2)金属接触部位a)和金属氧化膜接触部位b)形成电流的主要通道，导致的收缩电阻和膜层电阻构成导体的接触电阻。
(3)金属氧化物(金属连接处)b)氧化物可能是单分子结构，这些是依靠隧道效应和穿透氧化膜的金属桥而导电的，因而属于半金属或半导体接触导电；
(4)在接触面之间夹有绝缘物质处c)则不导电，电流则绕到金属接触处通过；
(5)在较大空气间隙处e)电流同样环绕间隙进行导电。
(6)在这c)、e)这二种情况下，电流遭遇阻抗Z，其本身以产生一个间隙电压V，间隙电压V是潜在的，可能激活任何一个半导体而引起隧道效应和微观的弧击穿。结合面的电容C、电感L和电阻R等成分构成电子线路，其等电路模型如图2所示。其中V-I特性是非线性的。在微小间隙处d)由于电流的波动或有较强信号时，很容易形成微观的弧击穿，这些不稳定的弧击穿导致PIM产生的形式具有了必然性，且振幅随时间而变化。对发生在靠近这些电压区域的不确定的接触非线性，可以用图3来表示。
2.改进设计为凹凸面，接触非线性大为改善。有凹凸面的接触力学特征如图4所示。
(1)螺钉周围留有间隙，以保证外导体孔周围的接触压力，因为电流是以趋肤效应和一定的趋肤深度流动的；
(2)接触面积减少，同时也减少了接触面中出现非线性的各项因素的概率，以使接触向线性接触逼近；但可必须保证器件内导体与接头外壳有足够的导流面积。
3.接触表面状态的好坏，决定了接触非线性的好坏。主要体现在：
(1)接触压力越大，金属接触越多，即微小空气间隙或较大空气间隙越少；由于有较大的正面接触，接触面之间夹有的绝缘介质和金属氧化膜趋向于有可能被刺破的状况，使非线性降低的越多，反之，非线性越严重；由于有较大的正面接触压力，当信号增强时，接触面之间夹有金属氧化膜，也有被击穿的趋势，导致金属间的熔接，这本身也使非线性下降。
(2)当接触压力不够或由于振动导致接触表面形成微观的分离时，将产生严重的非线性，专业人士通常把这种接触非线性称作“螺栓效应(rasty bolt effect)”。
(3)经过反复验证，凹凸面的结构设计间隙应控制在0.05±0.02，接头外壳法兰端凸缘宽度一般应为3～10mm。这是防止非专业人员在安装拧紧螺钉时不能对称地均匀地同时拧紧的可能性。以尽量使设备面板与连接器法兰孔口周围均匀地紧压力接触。
本发明的优点是：
1.法兰后平面改进设计为凹凸面，接触非线性大为改善，设计巧妙、有效降低三阶交调；
2.将接头外壳内径底部设置花键槽；以增强内导体的固定性；
本发明产品与原产品进行比较，经权威部门测试验证：原产品PIM3值一般仅在110dBm～115dBm之间，本发明产品全部测试结果均≥120dBm。(1dBm约等于43dBc)
附图说明
下面结合附图对本发明产品作进一步的描述。
图1为原产品的无凹凸面的接触力特征图；
图1a)为原产品安装结构图；
图1b)为图1a)的受力状态图；
图2为接触非线性表面及其电子线路模型图；
图2a)为金属接触面导流状态图；
图2b)为图2a)的等效电路图；
图3为接触非线性的示意图；
图4为有凹凸面的接触力特征图；
图4a)为本发明的安装结构图；
图4b)为图4a)的受力状态图；
图5为本发明的主视剖面图；
图6为图5的左视图；
图7为图5的A-A剖视图；
图8为图5的B处局部放大图。
图中：1、接头外壳；11、带外螺纹的接口；111、圆形凹槽；12、法兰；121、凹凸面；122、凸缘；13、花键槽；2、内导体；3、绝缘子。
具体实施方式
实施例一：
从图5至图8中可以看出，一种低交调射频同轴连接器的连接结构，包括接头外壳1、内导体2、绝缘子3，接头外壳1的一端为带外螺纹的接口11，在带外螺纹的接口11内侧有三个圆形凹槽111；接头外壳1的另一端为法兰12，法兰12后平面设计为凹凸面121，凹凸面121的结构设计间隙应控制在0.03mm；接头外壳1底部设置一个花键槽13；内导体2在法兰12端引伸出绝缘子3外的部分设计成外螺纹，接头外壳法兰端凸缘122宽度设计为3mm。
实施例二：
从图5至图8中可以看出，一种低交调射频同轴连接器的连接结构，包括接头外壳1、内导体2、绝缘子3，接头外壳1的一端为带外螺纹的接口11，在带外螺纹的接口11内侧有三个圆形凹槽111；接头外壳1的另一端为法兰12，法兰12后平面设计为凹凸面121，凹凸面121的结构设计间隙应控制在0.05mm；接头外壳1底部设置六个花键槽13；内导体2在法兰12端引伸出绝缘子3外的部分设计成外螺纹，接头外壳法兰端凸缘122宽度设计为7mm。
实施例三：
从图5至图8中可以看出，一种低交调射频同轴连接器的连接结构，包括接头外壳1、内导体2、绝缘子3，接头外壳1的一端为带外螺纹的接口11，在带外螺纹的接口11内侧有三个圆形凹槽111；接头外壳1的另一端为法兰12，法兰12后平面设计为凹凸面121，凹凸面121的结构设计间隙应控制在0.07mm；接头外壳1底部设置十个花键槽13；内导体2在法兰12端引伸出绝缘子3外的部分设计成外螺纹，接头外壳法兰端凸缘122宽度设计为10mm。
本发明产品接头外壳1、内导体2所用材料是金属材料；绝缘子3所用材料是塑料；接头外壳法兰端凸缘122宽度一般设计为3～10mm，这是防止非专业人员在安装拧紧螺钉时不能对称地均匀地同时拧紧的可能性。
Claims (5)
1.一种低交调射频同轴连接器的连接结构，包括接头外壳[1]、内导体[2]、绝缘子[3]，其中接头外壳[1]的一端为带外螺纹的接口[11]，接头外壳[1]的另一端为法兰[12]，其特征是：在法兰[12]后平面设计为凹凸面[121]。
2.根据权利要求1所述的低交调射频同轴连接器的连接结构，其特征是：所述法兰凹凸面[121]的结构设计间隙应控制在0.05mm±0.02mm。
3.根据权利要求1所述的低交调射频同轴连接器的连接结构，其特征是：所述接头外壳法兰端凸缘[122]宽度设计设计为3～10mm。
4.根据权利要求1所述的低交调射频同轴连接器的连接结构，其特征是：所述接头外壳[1]底部设置花键槽[13]。
5.根据权利要求1所述的低交调射频同轴连接器的连接结构，其特征是：所述接头外壳[1]底部设置花键槽一个至十个。
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