CN104040804A - Rf连接器 - Google Patents

Abstract

一种同轴连接器系统，包括同轴插头连接器(10)和插座连接器(11)。同轴连接器具有：中心导体(21、31)，它们确定了连接器的中心轴线(51、52)；以及外部导体(20、30)，它们与中心导体(21、31)同轴。插头连接器的外部导体(20)具有带狭缝(25)的圆筒形，所述狭缝形成多个弹性加载的接触元件(26)，而插座连接器的外部导体(30)具有形成接触表面(34)的圆筒形形状。而且，连接器具有机械接触表面(22、32)，它们与相应中心轴线(51、52)成直角，并远离弹性加载的接触元件(26)和接触表面(34)。圆柱形的精确定中装置(23、33)提供于连接器处，它们相互装配，并使得连接器的中心轴线(51、52)精确对齐，从而导致减小的无源互调。这种设计能够进一步减小外部导体和内部导体之间的接触间隙，以便进一步改善高频下的回波损耗。

Description

RF连接器

技术领域

本发明涉及一种用于射频(RF)的同轴插头和插座连接器，它包括插座部件和插头部件，还包括插座部件和插头部件的精确定中装置。

背景技术

如在美国专利4929188中公开的、具有外部导体的前部触点的RF连接器在插头部件和插座部件之间需要非常小的压力，以便获得低的互调连接。这需要相对较重的连接器壳体和较高的锁定力。

美国专利申请公开2011/0130048A1公开了一种RF连接器，该RF连接器没有外部导体的前部触点。代替地，提供了在外部导体信号路径外部的轴向机械止动器。这允许较低的锁定力。缺点是外部导体电流路径随着机械公差以及插头部件和插座部件之间的相对位置而变化。因此，在较高频率下连接器的回波损耗退化。

这由美国专利7294023B2进一步改进。环形触点元件插入插座壳体内，从而提供多个接触点。这允许高质量的宽带连接。这种设计的缺点是它的复杂性和相关成本。

德国实用新型DE1813161U公开了一种射频插头连接器，其中该外部导体在其前端接触插座连接器。此外，该连接器没有定中装置，从而允许插头连接器相对于插座连接器轴线偏离地定位。

美国专利申请公开US2008/0254668A1公开了另一种连接器，其中插头和插座连接器之间的轴向距离由插头连接器的外部导体来确定，接触在插座连接器内、基准平面处的表面。而且，并不提供定中，原因是插头连接器在外部导体处具有弹簧元件，以便补偿定中偏差。

欧洲专利申请公开EP0080845公开了还一同轴连接器，其中，插头连接器和插座连接器之间的轴向关系能够由于插入在它们之间的弹簧的弹性而变化。

在国际专利申请公开WO2010/113536A1中公开了一种用于印刷电路板的同轴连接器。该连接器没有轴向止动器。代替地，在插头连接器的外部导体处有换级触点(notches)，所述换级触点装配至插座连接器的槽内。这没有导致良好确定的轴向定位。而是，该连接器设计成容忍在轴向方向的位移。而且，没有定中装置。实际上，外部导体为柔性，并可以补偿变化。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种用于低互调宽带连接且高回波损耗的RF同轴插头和插座连接器，其具有相对简单和坚固的机械设计，并能够容易以较低成本大量地制造。

该问题的解决方案在独立权利要求中介绍。从属权利要求涉及本发明的进一步改进。

同轴插头连接器和同轴插座连接器均具有壳体、中心导体和外部导体。中心导体通过它们的中心来确定连接器的中心轴线。外部导体同轴地环绕中心导体布置，并由绝缘体保持。壳体可以是外部导体的一部分。

同轴插头连接器具有外部导体，该外部导体装配至插座连接器的插座内。在插头连接器处的中心导体接触并且优选地装配至插座连接器的中心导体。为了匹配插头连接器，中心导体插入插座连接器的中心导体内。而且，优选地具有用于将插头连接器机械紧固在插座连接器上的至少一个装置。

同轴插头连接器具有外部导体，该外部导体具有多个平行狭缝，这些平行狭缝从面对插座连接器的一侧延伸，并将外部导体分成多个弹性(弹簧)加载的接触元件。这些弹性加载的接触元件装配至同轴插座连接器的内部轮廓中，该内部轮廓包括圆柱形和圆锥形部分。

为了能够高质量的电接触，提供了用于定位插头连接器与插座连接器的关系的装置。插头连接器具有与它的中心轴线成直角的机械接触表面。插座连接器具有相应的机械接触表面，该机械接触表面也与连接器的中心轴线成直角。这些机械接触表面确定了用于各连接器的机械基准表面。当匹配时，两个机械接触表面相互紧密接触。因此，当这些连接器匹配时，这些机械接触表面确定了插头连接器和插座连接器沿中心轴线方向的空间关系。这可以允许插头连接器相对于插座连接器精确定位。因此，这些机械接触表面并不如现有技术已知那样是外部导体的电触点的一部分。替代地，机械接触表面是分开的表面，远离弹性加载的接触元件。

同轴连接器还有精确定中装置，用于使得插头连接器的中心轴线与插座连接器的中心轴线对齐。插头连接器优选地具有内部导体的圆柱形外表面，而插座连接器优选地具有外部导体的圆柱形内表面。精确定中装置远离弹性加载的接触元件。而且，精确定中装置远离确定插头连接器和插座连接器沿中心轴线方向的空间关系的机械接触表面。圆柱形内表面紧密装配至圆柱形外表面，因此限制两个中心轴线的平行位移，因此插头连接器的中心轴线与插座连接器的中心轴线对齐。也可选择地，精确定中装置可以有圆锥形形状，包括在插头连接器处和在插座连接器处的圆锥形表面。而且，优选地，精确定中装置和/或机械接触表面的尺寸设置成防止插头连接器相对于插座连接器倾斜。

由于精确定位，这意味着插头连接器相对于插座连接器的位置在侧向(径向)和轴向上处在相对较低公差内。当匹配时，插头连接器的外部导体的这些弹性加载的接触元件与插座连接器的外部导体在插座连接器的接触表面处电接触。由于高精度定中，全部弹性加载的接触元件的接触力都相等。这导致均匀的电流分布，因此导致较高回波损耗和较低无源互调。为了允许连接器的简单和低压力匹配，圆锥形部分提供于插座连接器的外部导体处，该圆锥形部分在这些连接器匹配时将弹性加载的接触元件连续压向更小半径。根据圆锥形部分的斜度，可以获得较低插入力和较高接触压力。

插座连接器在它的外部导体的内侧处具有环形凸起。当匹配时，凸起的内径优选地与插头连接器的外部导体的弹性加载的接触元件的内径相同。这导致整个匹配连接器的大致恒定内径。插头连接器的外部导体的端部紧邻凸起，但是仍然离开该凸起，从而能够电容耦合，这提供了高频性能。这只能通过插头连接器和插座连接器的确定的空间关系来实现，如同通过机械接触表面和精确定中装置实现的那样。

在优选实施例中，O形环优选地提供于插头连接器处，用于在匹配时密封在插头连接器的外部导体和插座连接器的外部导体之间的间隙。该O形环优选地布置在连接器的、相对于它的机械接触表面的内侧处，并接近机械接触表面。

附图说明

下面将参考附图通过示例实施例来介绍本发明，而并不限制总体发明思想。

图1显示了根据本发明的同轴插座连接器和同轴插头连接器。

图2以剖视图显示了同轴插座连接器和同轴插头连接器。

图3以剖视图显示了匹配的插座连接器和插头连接器。

图4显示了匹配的这些连接器的细节。

图5显示了这些连接器的还一细节。

图6显示了现有技术的细节。

图7显示了在外部导体之间的电流路径。

图8显示了在现有技术的外部导体之间的电流路径。

具体实施方式

在图1中显示了同轴插座连接器11和同轴插头连接器10。同轴插座连接器11包括至少一个中心导体31和一个外部导体30。插座连接器的中心轴线52由中心导体31的中心来确定。

互补的同轴插头连接器10包括至少一个中心导体21和一个外部导体20。插头连接器的中心轴线51由中心导体21的中心来确定。当与同轴插座连接器11匹配时，中心轴线51、52重合。外部导体包括多个狭缝25，在它们之间具有连接区(land)，从而在它的、面对插座连接器的端部形成多个弹性加载的接触元件26。至少一个锁定装置29提供为用于将插头连接器10锁定或固定在插座连接器11上。锁定装置可以是螺纹类型或卡口类型。

图2显示了插座连接器11和插头连接器10的剖视图。

图3显示了匹配在一起的两个连接器10、11。插头连接器10的外部导体20装配至插座连接器11的外部导体30中。而且，插头连接器10的中心导体21和插座连接器11的中心导体31连接在一起。优选地，插座连接器11的中心导体31为阴连接器，而插头连接器10的中心导体21为阳连接器。也可选择地，类型可以反过来。中心导体21、31通过绝缘体40、45而保持在外部导体20、30内。为了锁定匹配的这些连接器，第一锁定装置41提供于插头连接器10处，它与插座连接器11处的第二锁定装置46相互作用。

插头连接器10相对于插座连接器11的精确定位通过以下措施来实现：

-沿插头连接器10的中心轴线51和插座连接器11的中心轴线52(的方向)的位置由插头连接器的机械接触表面22和插座连接器的机械接触表面32来确定，它们在这些连接器匹配时紧密接触。由这些机械接触表面确定的接触平面是连接器的机械基准平面50。

-精确定中例如插头连接器10的中心轴线51和插座连接器11的中心轴线52的对齐通过装配至插座连接器的精确定中装置33中的、插头连接器的精确定中装置23来进行。

插头连接器的精确定中装置23优选地具有圆柱形的精确机械加工外部轮廓。插头连接器的精确定中装置23优选地外部导体的、允许保持较低机械公差的部分，但是它也可以与外部导体分离。而且，插座连接器的精确定中装置33优选地具有圆柱形的精确机械加工内部轮廓，从而紧密装配至插头连接器的精确定中装置23。插座连接器的精确定中装置33可以是外部导体30的一部分，但是也可以与外部导体30分离。当匹配时，精确定中装置23、33使得插头连接器的中心轴线51和插座连接器的中心轴线52对齐。为了简化这些连接器的匹配和为了在匹配时连续增加接触压力，圆锥形部分37可以提供于插座连接器的精确定中装置33和插座连接器的接触表面34之间。

为了获得良好的电接触，插头连接器的外部导体20具有多个狭缝25，这些狭缝从外部导体20的面对插座连接器的端部延伸，并形成多个弹性加载的接触元件26。当匹配时，这些弹性加载的接触元件的接触区域24与插座连接器的外部导体30在插座连接器的接触表面34处电接触。

图4以放大图表示了图3的细节“A”。为了改善在高频下的回波损耗，插座连接器11在它的外部导体30的内侧处具有环形凸起35。当匹配时，凸起的内径36优选地与插头连接器的外部导体20在面对插座连接器的端部处的内径27相同。这导致整个匹配连接器上大致恒定内径。而且，还显示了在插头连接器外部导体与插座连接器之间的外部导体间隙53以及在插座连接器的外部导体与插头连接器之间的内部导体间隙54。优选地，这些间隙具有近似相同的、非常小的宽度。

图5和6表示了本发明相对于现有技术的改进。由于精确对齐，具体地说，通过轴向对齐和精确定中，能够在弹性加载的接触元件26和环形凸起35之间获得具有良好确定距离的狭窄间隙53。这导致在弹性加载的接触元件26和环形凸起35之间的、良好确定和较短的电流路径以及高效电容耦合。而且，所有弹性加载的接触元件26都具有相同的弯曲，因此具有相同接触压力，从而导致较低的无源互调。从如图8所示的现有技术，已知轴向机械止动器。没有提供精确定中装置，因此在插头连接器的外部导体61和插座连接器的外部导体60之间的径向移位是可能的。这可以导致外部导体接触元件的变形，从而使得外部导体间隙张开，这导致在较高频率下的较低回波损耗。而且，变形导致各个接触元件的不同接触压力，从而增大无源互调。当连接器运动或者施加于连接器的机械负载变化时，例如当附接在连接器上的电缆运动时，或者在连接器的热膨胀作用下，各个接触元件的弯曲发生变化。这可以导致在各个接触元件和插座连接器的外部导体之间的接触点变化以及接触力变化。因此，无源互调可能增大。

在图7中，详细表示了在插头连接器的外部导体和插座连接器的外部导体之间的接触区域的还一细节。射频电流的电流路径55遵循插座连接器的外部导体30的环形凸起35和弹性加载的接触元件26的内部轮廓。由于在弹性加载的接触元件26和环形凸起35之间的小外部导体间隙53，因此具有相对较高的耦合电容56，这对于较高频率将使得间隙短路。这种耦合电容增大了回波损耗，并进一步降低了连接器的无源互调。

在图8中详细表示了在现有技术的插头连接器的外部导体和插座连接器的外部导体之间的接触区域的还一细节。同样，射频电流63遵循现有技术的插头连接器的外部导体和现有技术的插座连接器的外部导体60的内部轮廓。因为机械公差必须比本发明大，因此在现有技术的插头连接器的外部导体61和现有技术的插座连接器的外部导体60之间具有更大距离。因此，现有技术的外部导体的间隙62更大。电流路径形成环绕间隙62的相对较大环路，从而导致阻抗失配和减小的回波损耗。

附图标记列表

10 同轴插头连接器

11 同轴插座连接器

20 插头连接器的外部导体

21 插头连接器的中心导体

22 插头连接器的机械接触表面

23 插头连接器的精确定中装置

24 插头连接器的外部导体接触区域

25 狭缝

26 弹性加载的接触元件

27 在插头连接器的外部导体的第一端处的内径

28 O形环

29 锁定装置

30 插座连接器的外部导体

31 插座连接器的中心导体

32 插座连接器的机械接触表面

33 插座连接器的精确定中装置

34 插座连接器的接触表面

35 环形凸起

36 凸起的内径

37 圆锥形部分

40 绝缘体

41 锁定装置

45 绝缘体

46 锁定装置

50 机械基准平面

51 插头连接器的中心轴线

52 插座连接器的中心轴线

53 外部导体间隙

54 内部导体间隙

55 电流路径

60 现有技术的插座连接器的外部导体

61 现有技术的插头连接器的外部导体

62 现有技术的外部导体间隙

63 电流路径

Claims (7)

1.一种同轴插头连接器(10)，至少包括：

-中心导体(21)，该中心导体确定了所述连接器的中心轴线(51)；

-外部导体(20)，该外部导体与中心导体同轴，该外部导体具有基本圆筒形形状，并且具有狭缝(25)，从而形成多个弹性加载的接触元件(26)；

-机械接触表面(22)，该机械接触表面与中心轴线成直角，且远离弹性加载的接触元件(26)，以在插头连接器和插座连接器匹配时沿中心轴线方向确定所述插头连接器和插座连接器的空间关系；

其特征在于：

提供至少一个精确定中装置(23)，用于使得所述插头连接器的中心轴线(51)与用于匹配的所述插座连接器(11)的中心轴线(52)对齐。

2.一种同轴插座连接器(11)，至少包括：

-中心导体(31)，该中心导体确定了所述连接器的中心轴线(52)；

-外部导体(30)，该外部导体与中心导体同轴，该外部导体具有带接触表面(34)的基本圆筒形形状；

-机械接触表面(32)，该机械接触表面与中心轴线成直角，且远离所述接触表面(34)，以在插座连接器和插头连接器匹配时沿中心轴线方向确定所述插座连接器和插头连接器的空间关系；

其特征在于：

提供至少一个精确定中装置(33)，用于使得插座连接器的中心轴线(52)与用于匹配的插头连接器(10)的中心轴线(51)对齐。

3.根据权利要求1所述的同轴插头连接器(10)，其特征在于：

所述至少一个精确定中装置(23)具有圆柱形外部轮廓，该圆柱形外部轮廓被精确机械加工，并与同轴插座连接器的至少一个精确定中装置匹配。

4.根据权利要求2所述的同轴插座连接器(11)，其特征在于：

所述至少一个精确定中装置(33)具有圆柱形内部轮廓，该圆柱形内部轮廓被精确机械加工，并与同轴插头连接器的至少一个精确定中装置匹配。

5.根据权利要求2所述的同轴插座连接器(11)，其特征在于：

接近所述接触表面(34)提供环形凸起(35)，该环形凸起具有与同轴插头连接器的弹性加载的接触元件(26)相同的内径。

6.根据前述任意一项权利要求所述的同轴插头连接器和同轴插座连接器(10、11)，其特征在于：

提供O形环，用于在插头连接器和插座连接器匹配时密封插头连接器的外部导体与插座连接器的外部导体之间的间隙。

7.一种同轴连接器系统，包括根据权利要求1所述的同轴插头连接器(10)和根据权利要求2所述的同轴插座连接器(11)。