CN104350648B - 模块化射频连接器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电连接器，其包括：第一模块、第二模块、第一支撑珠、第二支撑珠以及导线。第一模块包括第一槽和第一肋。第一模块被金属化以导电。第二模块包括第二槽和第二肋。第二模块被金属化以导电。第一支撑珠不导电，第二支撑珠不导电，导线导电。第一支撑珠和第二支撑珠用于支撑导线。在将第一模块的第一肋插入至第二模块的第二槽时，第一支撑珠、第二支撑珠以及导线保持于第一模块和第二模块之间。

Description

模块化射频连接器系统

技术领域

本PCT申请要求2012年5月31日提交的美国第61/689,187号临时申请，以及2013年3月15日提交的美国第13/815,759号非临时申请的在先申请的优先权，在此通过引用方式将它们整体引入。

背景技术

1.本发明的技术领域

本发明涉及电连接器。本发明更具体地涉及例如同轴连接器的电连接器，用于在射频(RF)范围或射频频谱内传输电信号。

2.背景技术的讨论

在射频频谱内进行操作的电连接器是公知的。由于传输的电信号的数量的增加，导致电连接器数量增加。但是，在某些应用场合中，能够适应电连接器的空间量却没有增加。因此，连接器的每单位空间的密度没有增加。该密度可以得到增加，而密度的增加受限于人的手指能以多近的距离将一个电连接器紧邻在先已安装的电连接器来安装。

本领域中也公知成组的连接器，例如公开于第7,927,125号美国专利的连接器，在此通过引用方式将其引入。该连接器具有预先限定数量的、能够进行适配的电端口(electrical ports)。如果所需端口的数量超出连接器所提供的端口的数量，则必须使用另一个连接器或者必须制备特定的连接器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种易于连接的装置，这是由于该装置能够容许连接器之间的错位。

本发明的另一个目的在于提供一种能增加每单位面积存在的连接器数量的装置。

在本发明的一种形式中，该装置包括：中心触点、外导体、绝缘材料以及弹簧。绝缘材料保持在中心触点和外导体之间，弹簧与外导体接触。

在本发明的另一种形式中，该装置包括：第一连接器、第二连接器以及适配器。第一连接器包括：中心触点、外导体以及绝缘材料层。第一连接器的中心触点和外导体由绝缘材料层分隔。第一连接器的外导体包括内环形凸起。第二连接器包括：中心触点、外导体以及绝缘材料层。第二连接器的中心触点和外导体由绝缘材料层分隔。第二连接器的外导体包括形成于外导体凹部内的环形区域。适配器包括：中心触点、外导体以及绝缘材料层。绝缘材料层保持在适配器的中心触点和外导体之间。适配器的外导体包括第一插脚(leg)和第二插脚。适配器的外导体的第一插脚具有接触面，而适配器的外导体的第二插脚具有结节。适配器的中心触点包括两个插孔触点，其中所述两个插孔触点之一包括接触面。当适配器与第二连接器连接时，适配器外导体的第二插脚的结节与形成于第二连接器的外导体凹部内的环形区域连接，以通过第二连接器来保持适配器。然后，在将适配器导向第一连接器时，外导体的第一插脚的接触面与第一连接器的外导体的内环形凸起接触。另外，当将适配器进一步导向第一连接器时，外导体的第一插脚的接触面保持与第一连接器的外导体的内环形凸起接触，而适配器的中心导体的两个插孔触点中的第一插孔触点的接触面与第一连接器的中心触点接触。

在本发明的另一种形式中，所述装置包括：第一模块、第二模块、第一支撑珠、第二支撑珠以及导电的导线或触点。第一模块具有第一槽和第一肋，第二模块具有第二槽和第二肋。触点由第一支撑珠和第二支撑珠进行支撑。第一模块和第二模块由导电材料制成，或者它们由非导电材料制成，其中每个模块的外表面被金属化。第一支撑珠和第二支撑珠由非导电材料制成。当第一模块的第一肋插入到第二模块的第二槽中时，第一支撑珠、第二支撑珠和触点保持于第一模块和第二模块之间，由此形成同轴连接器。

因此，本发明实现了上述的发明目的。本发明提供一种能够容许待连接在一起的两个连接器之间的错位的装置，本发明还提供一种增加了每单位面积连接器端口密度的装置。另外，本发明用于能够构造为各种安装类型的射频电连接器。

附图说明

本发明更完整的评价和伴随的优点通过下面的详细描述并结合所附的附图而容易得知并且更好理解。其中：

图1为本发明的电连接器的第一实施例的截面侧视图，该电连接器包括第一连接器、适配器和第二连接器；

图2为本发明的电连接器的第二实施例的截面侧视图；

图3为本发明的电连接器的第三实施例的截面侧视图，该电连接器包括第一连接器、适配器和第二连接器；

图4为图3的本发明第三实施例的截面侧视图，其中适配器与第二连接器连接；

图5为图4的本发明第三实施例的截面侧视图，其中适配器最初已与第一连接器连接；

图6为图5的本发明第三实施例的截面侧视图，其中适配器的中心导体最初已与第一连接器的中心导体连接；

图7为图6的本发明第三实施例的截面侧视图，其中第一连接器与适配器完全连接，且适配器与第二连接器完全连接；

图8为图4的本发明第三实施例的截面侧视图，其中适配器包括薄片套层(layer foil sleeve)，且适配器的插脚包括附加的材料；

图9为具有插脚的图8适配器的截面侧视图，其中插脚包括能完全与第一连接器和第二连接器进行连接的附加的材料；

图10为本发明第四实施例的截面侧视图，其是电缆连接器，尚未通过适配器与印刷电路板安装连接器连接，并且该图还示出了尚未通过适配器与另一个印刷电路板安装连接器进行连接的印刷电路板连接器；

图11为图10的第四实施例的立体图；

图12为本发明第五实施例的主视图；

图13为图12的连接器的一个模块的侧视图和对接连接器的一个模块的侧视图；

图14为本发明第五实施例的另一种变型的主视图；

图15为图15的连接器的一个模块的侧视图和对接连接器的一个模块的侧视图；

图16为图14的连接器的两个模块之间进行压入配合的放大视图；

图17为两个模块压在一起之前构成压入配合的肋和槽的放大视图；

图18为本发明的第五实施例的再一种变型的主视图；

图19为图18的连接器的一个模块的侧视图和对接连接器的一个模块的侧视图；

图20为连接器组件的立体图；以及

图21为连接器组件的另一个实施例的分解立体图。

具体实施方式

现在参考附图，其中相似的附图标号在几个附图中表示相同或相应的部分，本发明的实施例也显示于其中。

图1为本发明的电连接器的第一实施例的截面侧视图。连接器组件10为75欧姆SMP型连接器，其包括：第一连接器1、适配器7以及第二连接器12。第一连接器1包括：导电的外导体2、绝缘材料层4以及导电的中心触点5。绝缘材料层4保持中心触点5，而外导体2保持绝缘材料层。外导体2形成凹部3。中心触点5通过绝缘材料层4而与外导体2电绝缘，中心触点5为插头触点。

图1的第二连接器12与第一连接器1相似。第二连接器12包括：导电的外导体11、绝缘材料层27以及中心触点14。外导体11形成凹部13。

适配器7包括：导电的外导体6、绝缘材料层16以及中心触点17。外导体7包括插脚8、15，而中心触点17在其每个端部包括插孔触点9、18。外导体2、6、11，中心触点5、17、14，以及绝缘材料层4、16、27均由合适的工程材料制成。

在使用中，当第一连接器1与适配器7完全连接，且第二连接器12与适配器7完全连接时，适配器7的触点9与第一连接器1的触点5连接，适配器7的触点18与第二连接器12的触点14连接，适配器7的外导体6的插脚8与第一连接器1的外导体2的凹部3的表面连接，而适配器7的外导体6的插脚15与第二连接器12的外导体11的凹部13的表面连接。在这种接合中，第一连接器1的外导体2通过适配器7的外导体6与第二连接器12的外导体11电连接，第一连接器1的中心触点5通过适配器7的中心触点17与第二连接器12的中心触点14电连接。

图2为本发明的电连接器的第二实施例的截面侧视图。连接器组件20包括：与连接器21相匹配的漂浮鼻式(floating nose)75欧姆SMP型连接器。漂浮鼻式连接器24包括：外导体28、绝缘材料层31以及中心触点30。中心触点30连接到软线26。中心触点30与软线26电连接。外导体28包括凹部29以容纳连接器21的外导体22。外导体28与弹簧垫圈25接触。弹簧垫圈25保持在连接器24的凹部32内。外导体28、22，中心触点30、23，以及绝缘材料层31由合适的工程材料制成。

在使用中，当连接器21与连接器24进行匹配时，这两个连接器21、24相互之间可能会稍微有些错位。由于连接器21的外导体22导入至连接器24的外导体28的凹部29内，如果两个连接器21、24错位，则两个连接器将不能匹配，而是在进一步将连接器21导入至连接器24时，弹簧垫圈25将被压缩以允许外导体28漂浮且进行自身对齐，从而连接器21的外导体22将会与连接器24的外导体的凹部的表面完全接合，并且，同样地，连接器21的插孔中心触点23将与连接器24的插头中心触点30完全接合。

图3为本发明的电连接器的第三实施例的截面侧视图。连接器组件40包括：第一连接器41、适配器47以及第二连接器53。第一连接器41包括：外导体42、绝缘层以及中心触点44。外导体42包括凹部43。外导体42包括凹部43内的内环形凸起45。内环形凸起45由外导体42保持。外导体42和内环形凸起45为电连接。绝缘材料层46保持于内环形凸起45和中心触点44之间。中心触点44不与包括内环形凸起45的外导体42电连接。

图3中第二连接器53包括：外导体54、绝缘材料层57以及中心触点56。外导体54形成凹部55。凹部55包括环形区域61。绝缘材料层57保持于内环形凸起54和中心触点56之间。中心触点56不与外导体54电连接。

适配器47包括：导电的外导体48、绝缘材料层62以及中心触点63。外导体48包括插脚50、49，插脚50包括结节60，插脚49包括接触面58。中心触点63包括两个插孔触点51、52。插孔触点51在其末端包括接触面59。外导体48不与中心触点63电连接。绝缘材料层62保持于外导体48和中心触点63之间。外导体42、48、54，中心触点44、63、56以及绝缘材料层46、62、57均由合适的工程材料制成。

在使用中，将适配器47推向第二连接器53。最后，适配器47与第二连接器53完全连接，从而将适配器47的外导体48的插脚50的结节60支撑在第二连接器53的外导体54的凹部55的环形区域61内，适配器47的插孔触点52与第二连接器53的中心触点56完全连接。第二连接器53的外导体54与适配器47的外导体48电连接，而第二连接器53的中心触点56与适配器47的中心触点63的插孔触点52电连接，如图4所示。

然后，将第一连接器41推向适配器47。最后，适配器47的外导体48的插脚49的接触面58与第一连接器41的外导体42的内环形凸起45进行物理连接和电连接，如图5所示。在该情况下，注意第一连接器41的中心触点44还未与适配器47的中心触点63的插孔触点51的接触面59进行接触。适配器47的插脚49的扩口端和第一连接器41的内环形凸起45的圆锥形状有助于使两个主体对齐而进一步接合。另外，连接器接合面的逐渐变小有助于对连接器组件未匹配时的阻抗变化进行自补偿。该特征也允许比正常较大的轴向漂浮而在性能上没有明显的降低。

之后，将第一连接器41继续推向适配器47。最后，第一连接器41的中心触点44与适配器47的中心触点63的插孔触点51的接触面59进行物理连接和电连接，如图6所示。此时，如图6所示，显示出适配器47的外导体48的插脚49的接触面58相较于图5所示的先前的位置，在第一连接器41的内环形凸起45的表面上更加向前。

在仍继续将第一连接器41推向适配器47时，第一连接器41与适配器完全连接，如图7所示。在此位置，第一连接器41的中心触点44通过适配器47的中心触点63与第二连接器53的中心触点56电连接，而外导体42通过适配器47的外导体48和第一连接器41的内环形凸起45与第二连接器53的外导体54电连接。如果将第一连接器41与第二连接器53脱开，由于适配器47的结节60保持于第二连接器53的环形区域61内，适配器47仍会保持与第二连接器53的连接。

图8为图4的本发明第三实施例的截面侧视图。其中，适配器47包括薄片套层65，而适配器47的插脚49包括附加材料67。薄片套层65提供改进的电磁干扰性能。适配器47的插脚49内的附加材料67提供改进的阻抗。薄片套层65由导电材料制成。

图9为具有插脚的图8的适配器47的截面侧视图，其中插脚包括能与第一连接器41和第二连接器53完全连接的附加材料67。薄片套层65未在图9中示出。

图10为本发明第四实施例的截面侧视图。其是由电缆连接器79构成的组件80，该电缆连接器79尚未通过适配器47与印刷电路板安装连接器70进行连接，并且该图还示出了尚未通过适配器47与另一个印刷电路板安装连接器75进行连接的印刷电路板连接器89。印刷电路板安装连接器70包括能够与印刷电路板进行安装的部位74、以及与图3公开的实施例所讨论的凹部55和中心触点56相同的凹部55和中心触点56。印刷电路板安装连接器75包括能够与印刷电路板进行安装的部位78，并且与印刷电路板安装连接器70相似的是，连接器75也包括凹部55和中心触点56。图10中所示的两个适配器47与图3中所示的适配器47相同，因此相同的标号保持不变。

电缆连接器79还包括接受同轴电缆81的部分。同轴电缆81的中心导体与中心触点44电连接。同轴电缆81的外屏蔽与内环形凸起45电连接。图10中的凹部43、中心触点44以及内环形凸起45与图3中所表示的相同标号的特征相同。电缆连接器79的印刷电路板安装连接器89包括能够与印刷电路板进行安装的部位82。

图11为图10的组件80的立体图。所示为印刷电路板安装连接器70，其包括14个适配器47。印刷电路板安装连接器75也包括与其凹部55连接的适配器47。电缆连接器79包括14个用于接受相同数量的同轴电缆81的部位，以及14个能够安装用于与印刷电路板安装连接器进行连接的位置82。示出了支架85、86用于确保电缆连接器79的安全。

图12为本发明第五实施例的主视图，其为由多个相同的模块91、92、93、左端部模块94和右端部模块95构成的组件90。模块91、92、93、94和95中的每一个模块压在一起形成组件90。当两个模块叠加在一起时，这两个模块形成用于两个连接器的空腔。当左端部模块94堆叠并压在模块91上时，形成连接器96、97。每个模块91、91、93在每一侧具有连接器主体腔的一半。左端部模块94和右端部模块95仅在一侧具有用于半个连接器的空腔。多个触点示于图12，其中之一标识为触点98。触点98是通过将左端部模块94堆叠并压在模块91上产生的多个连接器之一的中心触点。其它触点是接地触点，其中之一与接地触点99相同。

图13为图12的模块之一(例如模块91)、标识为102的模块以及接地触点99的侧视图。当使用图12所示的组件90时，其与由多个模块(其中之一为所示模块102)构成的具有相似结构的组件相匹配。模块91包含一半射频连接器界面96和一半连接器凹部107。电导线或触点100示于连接器凹部107内。连接器96的连接器界面几何相似于图3所示的连接器53。模块91还显示了第二个一半连接器界面97和相关的一半连接器凹部108，触点98示出在该凹部内。模块91，除触点100、98外，可由塑料制成并被金属化，或者其可由金属材料制成。可以使用任意的工程材料。接地触点99显示为从模块91上移除，而在使用中，接地触点99是组装于模块91上的。接地触点99由导电材料制成且与模块91电连接。接地触点99的凸出触点能与印刷电路板连接。

通过组装与模块102相似的模块所构造的连接器组件形成一组件，其可以通过适配器47与图12所示的组件90进行匹配。模块102示出两个连接器103、104的一半，其中分别包含触点105、106。注意连接器103、104的几何形状基本与图3所示的连接器41的形状相似。适配器47未示出，然而适配器47将用于连接器96和连接器103之间、连接器97和连接器104之间最终的电连接。

图14为显示组件110的第五实施例另一种变型的主视图。组件110包括模块111、112、113、左端部模块114和右端部模块115。与图12所示的组件90相似，模块114、111、112、113和115压在一起形成组件110。一旦形成组件110，连接器96、97也就形成。触点98和接地触点99示于图中。模块压在一起后为了确保模块在一起，需要使用一组肋和槽。肋117、118、119示于右端部模块115上，而模块113具有一组互补的槽。

图15为图14的模块115的侧视图，还示出了模块124。在实践中，组件110通过图中未示出的适配器47与由模块124构造的模块组件相匹配。肋117、118、119示于图中。还示出了分体式绝缘体120、121，它们用于保持导体100、98与模块115进行电接触。模块115包括与图3所示的连接器53几何形状相似的连接器半部96、97。互补模块124包括与图3的连接器41相似的连接器界面103、97。

图16为图14的模块115的肋117以及模块113的槽的放大的部分视图。在组装时，模块115、113与其它模块一起被推到一起。压入配合的量由距离A来表示。图17表示模块113、115压在一起之前的压入配合区域，其中压在一起的组件示于图16中。模块113的槽由标号141表示，对肋117和槽141的摩擦系数、宽度、长度以及角度进行设计从而一旦模块被压在一起，模块113、115不会发生分离。

图18为组件130所示的第五实施例的再一种变型。组件130包括模块131、132、133、左端部模块134和右端部模块135。模块组件形成连接器96、97。还示出了接地触点99。

图19为标出连接器凹部107、108的模块131的侧视图。支撑珠137、138、139位于连接器凹部107内。支撑珠137、138、139支持触点100以使触点100不与模块131以及其他与模块131连接的模块电接触，以形成组件130。连接器96、97具有图3所示的连接器53的几何形状。相匹配的连接器由模块形成，其中之一由标号136表示。模块136的连接器103、104与图3所示的连接器41的几何形状相似。还示出了模块136的触点122、123。

图20为五个模块150、151、152、153、154的立体图，其中，所述模块与图19中示出的模块相似。示出的四个模块150、151、152、153处于组装后的状态，示出的第五模块154处于准备与其余模块压在一起的状态。左端部模块和右端部模块未示出。在将模块进行组装时，显示出连接器96、97形成于模块150、151之间。与其它附图的某些附图相似，也示出了接地触点99。另外，保留于模块之间的是触点和支撑珠。电导线或触点98、100显示于模块153、154之间。触点100由三个支撑珠137、138、139支撑，而触点98则由支撑珠156、155支撑。支撑珠137、138、139、155、156由非导电材料，或具有上述特性的任意其它合适的工程材料构成。

模块154包括连接器凹部173、174、157、158，肋175、176、177，槽178、179、180，支撑珠凹部159、160、170、171、172和接地触点凹部185。接地触点99适配至接地触点凹部185。模块153包括连接器凹部157、158，槽178、179、180，支撑珠凹部159、160、170、171、172。因此，模块150、151、152、153和154是相同的。支撑珠凹部159保持支撑珠137。支撑珠凹部160保持支撑珠138。支撑珠凹部170保持支撑珠139。支撑珠凹部171保持支撑珠156。支撑珠凹部172保持支撑珠155。当模块154与模块153固定时，触点100、98以及支撑珠137、138、139、156、155保持在模块153、154之间。模块150、151、152、153、154可以由导电材料构成，或者它们可由金属化的聚合物材料制成。

图21为显示本发明组件200的另一个实施例的放大立体图。组件200包括模块201、206、220。模块201包含四个连接器凹部，其中之一由标号202示出。模块206在一侧包含四个连接器凹部，其中之一由标号210示出。模块206在另一侧还包含四个连接器凹部，其中之一由标号208示出。模块220包含四个连接器凹部，其中之一由标号222示出。触点207由支撑珠211、212支撑。支撑珠保持于模块201的连接器凹部202和模块206的连接器凹部210内的支撑珠凹部内。其它邻近触点207的触点和支撑珠以相似的方式保持。同样地，在将模块220、206、221固定在一起时，收纳于模块220的连接器凹部中的触点221和其它触点以及支撑珠保持于模块220和模块206之间。模块201、206、220可以通过肋和槽的方式固定在一起。模块201包括槽225，模块206包括槽226，模块220包括用于与接地触点99连接的槽。

模块化射频连接器系统可以由各种安装方式和若干端口构成。每个连接器由每一侧包含一半连接器主体腔的一组可堆叠的模块制成。这使得可从侧面进行任意形状的中心触点和支撑绝缘体的组装。每个模块在一侧具有肋，而在其另一侧具有槽，当进行堆叠时，通过肋和槽将多个模块进行锁定。这种方式简化了连接器的结构，并且使主体模块的制作方法具有较低的成本。连接器接合面逐渐变小有助于对因连接器未匹配而产生的阻抗变化进行自补偿。该特征也允许比正常更大的轴向漂浮而在性能上没有明显的降低。

本发明的一个优点是，它包括自补偿界面设计，允许更大的轴向漂浮而没有阻抗和性能的降低。

另一个优点是，具有锁定肋的模块化模块设计允许从侧面进行弯曲(swept)直角触点和支撑绝缘体的简单组装。

本设计的再一个优点是，模块化模块设计允许在相同的组件中具有不同类型的连接器构造。

可以想到的是，本发明的理念可以用于不同安装选择的各种模块构造的应用中。还可以想到的是，肋和槽可以具有不同的形状。另一个应用是可以将模块进行垂直堆叠而代替水平堆叠。另外，可以使用单列和多列界面的模块，还可使用各种连接器界面类型。

明显地，在上述启示下，对本发明的各种改变和变型是可能的。因此，可以理解的是，在后附的权利要求的范围内，本发明可以与如上述具体描述的内容不同的方式来实施。

Claims (5)

1.一种电连接器装置，包括：

第一连接器，其具有：第一中心触点、第一外导体以及第一绝缘材料层，所述第一中心触点和所述第一外导体由所述第一绝缘材料层隔开，所述第一外导体具有内环形凸起；

第二连接器，其具有：第二中心触点、第二外导体以及第二绝缘材料层，所述第二中心触点和所述第二外导体由所述第二绝缘材料层隔开，所述第二外导体具有形成于所述第二外导体凹部内的环形区域；

适配器，其具有：第三中心触点、第三外导体以及位于第三中心触点和第三外导体之间的第三绝缘材料层，所述第三外导体具有第一插脚和第二插脚，所述第一插脚具有第一接触面，所述第二插脚具有结节，所述第三中心触点具有两个插孔触点，这两个插孔触点中的第一插孔触点具有第二接触面，并且其中，

当所述适配器与所述第二连接器连接时，所述适配器的第三外导体的第二插脚的结节与形成于所述第二连接器的第二外导体凹部内的环形区域接合，以通过所述第二连接器保持所述适配器，并且其中，

在将所述适配器导向所述第一连接器时，所述第三外导体的第一插脚的第一接触面与所述第一连接器的第一外导体的内环形凸起接触，并且其中，在将所述适配器进一步导向所述第一连接器时，所述第三外导体的第一插脚的第一接触面保持与所述第一连接器的第一外导体的内环形凸起接触，所述适配器的第三中心触点的两个插孔触点中的第一插孔触点的第二接触面与所述第一连接器的第一中心触点接触。

2.如权利要求1所述的电连接器装置，其中，所述第一连接器的第一中心触点和所述第一连接器的第一外导体由导电材料制成，而所述第一连接器的第一绝缘材料层由非导电材料制成。

3.如权利要求2所述的电连接器装置，其中，所述第二连接器的第二中心触点和所述第二连接器的第二外导体由导电材料制成，而所述第二连接器的第二绝缘材料层由非导电材料制成。

4.如权利要求3所述的电连接器装置，其中，所述适配器的第三中心触点和所述适配器的第三外导体由导电材料制成，而所述适配器的第三绝缘材料层由非导电材料制成。

5.如权利要求4所述的电连接器装置，其中，所述第一连接器和第二连接器中至少之一符合75欧姆SMP连接器的类型。