CN104617459A - 同轴连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便于批量实现的应用频率较高的、高可靠性的同轴连接器，包括具有收容腔的金属外壳、收容于所述收容腔内的活塞机构和开关座；所述的活塞机构包括绝缘支撑、弹性体和开关导体，该开关导体可在所述弹性体的作用下在所述收容腔内作往返运动；所述开关座包括本体、相互接触连接的可动导体和固定导体，所述可动导体包括固定于所述本体的可动导体固定部以及从该可动导体固定部朝向所述固定导体延伸的可动导体可动部；所述可动导体可动部在第一位置时与固定导体接触连接，并在所述开关导体的推动下向远离固定导体的方向移动到第二位置；所述可动导体与固定导体是由等厚的金属片材通过冲压工艺方式形成。

Description

同轴连接器

【技术领域】

本发明涉及同轴连接器技术领域，尤其涉及一种具有电路切换功能的同轴连接器。

【背景技术】

作为电子设备中较为常见的一种连接件，具有电路切换功能的同轴连接器主要用于实现内外部信号的切换，通常的该类同轴连接器具有三个中心针，第一中心针用于连接内部信号，第二中心针为公共端，连接第一中心针并可切换内外部信号，第三中心针用于连接外部信号。当公共端连接到第三中心针时，上述第一中心针便自动与公共端断开，实现信号从第一中心针切换到第三中心针传输的自动切换。

为实现上述功能，例如2006年6月21日公告的公告号为1260859的中国专利、2012年9月26日公告的公告号为102694314A的中国专利，均揭露了一种具有电路切换功能的同轴连接器：可供对接连接器插接并可安装于外部基板，通常都包括设有收容腔的金属外壳、部分配置于收容腔的固定导体（作为公共端）、与固定导体电性连通并配置于收容腔内的可动导体（作为第一中心针）、和部分配置于收容腔内的开关端子（作为第三中心针），收容腔贯通金属外壳的两侧，可动导体可于第一位置与第二位置间来回运动，于第一位置时可动导体与开关端子电气连接，于第二位置时可动导体自动与开关端子分离断开，从而实现电路的切换功能。

上述传统同轴连接器的技术特点是所有金属零件（金属外壳、固定导体、可动导体）都采用传统的机加工方式制造，尤其固定导体和可动导体都是由车床等机加工设备制造的圆柱形结构，为保证制造的精密性，需要昂贵的数控加工设备，加工成本高，耗时长。涉及组装的零件数量较多，只能手工组装作业，组装过程复杂，一个装配流程只能组装成一个成品，效率也很低下，因此产品的制造成本极高，机加工的制造方式也难以实现结构的小型化。

另一方面，传统的这类同轴连接器的可动导体必需借助其它辅助零部件（例如弹性体）的弹力来实现往返运动，根据射频（RF）传输的基本原理，增加的上述辅助零部件会对固定导体和可动导体组成的传输通路产生较大影响，可能会造成信号的传输媒介的电气分布参数较不稳定，较易出现内部谐振，这在电性能指标的高频频段部分表现更突出。另外，这种较大尺寸的固定导体和可动导体在接触连接处的截面面积会出现急剧变小的突变，引起较大的阻抗不连续，也会恶化同轴连接器的电性能指标。同轴连接器的电性能指标不理想，会使在固定导体和可动导体连接通路上传输的信号质量大大降低，影响了使用效果，也因此限制了同轴连接器的应用频率，从实践测得，其驻波比要求小于1.4的情况下，频率只能扩展到3GHz，随着电子产品的应用频率要求越来越高，对应用频率要求已高达6GHz，显然现有的技术方案已不太适合当前行业的发展需求。

综上所述，有必要提出一种新的技术方案以克服上述缺陷。

【发明内容】

基于此，本发明的主要目的在于提供一种便于批量实现的应用频率较高的、高可靠性的同轴连接器。

为达上述目的，在本发明中提供的同轴连接器，可与对接连接器插接并可安装于外部基板，包括具有收容腔的金属外壳、收容于所述收容腔内的活塞机构和开关座；所述的活塞机构包括绝缘支撑、弹性体和开关导体，该开关导体可在所述弹性体的作用下在所述收容腔内作往返运动；所述开关座包括本体、相互接触连接的可动导体和固定导体，所述本体面向所述活塞机构的表面形成有插入所述开关导体的开口，所述开关座的固定导体固定于所述本体内，所述可动导体包括固定于所述本体的可动导体固定部以及从该可动导体固定部朝向所述固定导体延伸的可动导体可动部；所述可动导体可动部可在第一位置与第二位置之间切换，在第一位置时与固定导体接触连接，并在所述开关导体的推动下向远离固定导体的方向移动到第二位置，当开关导体返回原位置的过程中回到第一位置；所述可动导体与固定导体是由等厚的金属片材通过冲压工艺方式形成。

根据由这种结构构成的同轴连接器，通过其外形尺寸较大的活塞机构来接入对接连接器的外部信号并传输到起功能主体作用的开关座中，可相对降低开关座的外形大小，也就是减小了固定导体和可动导体的外形尺寸，容易获得优越的高频性能。另外，由于开关座的可动导体和固定导体都是由等厚的金属片材通过冲压工艺方式制成，通过冲压模具即可大量高效地制造可动导体和固定导体，不再像传统的机加工方式一次一个地产出，大大提高了生产效率和零件成本。另外，由于可动导体和固定导体均为等厚金属片材，截面积都比较小，这样，在固定导体与可动导体之间的接触连接处的截面面积相对变化较小，不会出现急剧变小的突变，从而具有较好的抗阻抗不连续性效果，其性状和大小也可以根据射频设计原理任意设计成预定的应用频率范围，从而容易获得高频特性优良的信号切换功能。由于配置有活塞机构，其中的开关导体可在金属外壳的收容腔内稳定地往返运动，可靠地推动可动导体在第一位置和第二位置之间导通和断开连接，从而保证了产品的高可靠性。

另外，优选地，本发明中，所述活塞机构及其外侧的金属外壳部分组成国际通用的标准射频同轴连接器接口，优选地为标准SMA接口，所述活塞机构的弹性体为螺旋弹簧，该螺旋弹簧套装在所述开关导体上，并限位于所述绝缘支撑和所述开关座的本体的外表面之间；所述开关导体与绝缘支撑固定在一起，并随着所述螺旋弹簧的伸缩在金属外壳收容腔内往返运动。

根据由这样的结构构成的同轴连接器，通过简单的螺旋弹簧即可提供开关导体往返运动所需的弹力，工艺难度小，加工成本低。另外，通过将活塞机构及其外侧的金属外壳部分设计成现有成熟的国际通用的标准射频同轴连接器接口（如SMA接口），无需另外提供特殊的对接连接器，更易于批量化。

优选地，所述开关座的本体的外表面上设置有用于限位所述螺旋弹簧的限位凹槽，所述螺旋弹簧的下端容置于所述限位凹槽内。

优选地，所述绝缘支撑的下部设置有卡定凸台，所述螺旋弹簧的上端限位于所述卡定凸台上。

根据这样设置后，使螺旋弹簧在开关导体往返运动过程中会表现更加平稳，从而保证这样设置的同轴连接器具有高频性能指标的一致性。

优选地，所述固定导体与所述可动导体可动部接触连接的固定接触部为朝着可动导体可动部弯曲并呈近似半包形的结构；所述固定接触部的与所述可动导体可动部接触连接的区域为近似半包形结构的两侧。

根据这样的结构构成的同轴连接器，其固定导体与可动导体相互之间不会出现接触不到或部分接触的不良状况，从而降低了批量制造的不良率。

优选地，所述开关座的可动导体固定部为一长方形金属平板，从该长方形金属平板的一侧延伸并向着固定导体方向弯折成弧形段后再反向弯折延伸一段距离形成可动导体可动部，所述可动部在靠近固定导体一侧末端设置有两个接触部，该两接触部与所述固定导体的固定接触部之间形成两个触点。

根据这样的结构构成的同轴连接器，其可动导体可动部具有弧形段，增加了抗塑性变形能力，提高了同轴连接器的使用寿命；另外，通过设置两个触点，即使一个触点失效时仍可通过另一触点与固定导体连接导通，提高了同轴连接器的可靠性，从而也降低了批量制造的不良率。

优选地，所述活塞机构的绝缘支撑外侧设有圆环形凹槽，该圆环形凹槽优选地为外侧宽、靠近中心位置窄。

根据这样的结构构成的同轴连接器，由于圆环形凹槽的设置，绝缘支撑可以改用更低成本的工程树脂料，而不影响同轴连接器的高频特性。

综上所述，本发明公开的同轴连接器，具有高可靠性和优越的高频性能指标，其应用频率范围可高达6GHz以上，且便于批量生产，同时还有低成本的优点。

【附图说明】

图1为本发明一实施例的同轴连接器的剖视结构示意图；

图2为图1所示的同轴连接器与简化的对接连接器插接的剖视结构示意图；

图3为图1、2所示的同轴连接器的固定导体的立体结构示意图；

图4为图1、2所示的同轴连接器的可动导体的立体结构示意图；

图5为本发明另一实施例的同轴连接器的剖视结构示意图；

【具体实施方式】

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步描述。

请参照图1至图4所示，为本发明的一个较佳的实施例：一种符合本发明的带有标准SMA接口的同轴连接器100，其安装在外部基板上（图中未示出），该同轴连接器100的上半部分的SMA接口用于与插接对接连接器200（图中对插连接器由于不是本发明重点描述内容，已简化）插接使用，包括具有收容腔10的金属外壳1、收容于所述收容腔10内的活塞机构2和位于该活塞机构2正下方的开关座3。所述活塞机构2由下部设置有卡定凸台201的绝缘支撑20、螺旋弹簧21（作为弹性体）、开关导体22组成。所述开关座3由本体30、固定导体31和可动导体32组成。所述本体30面向所述活塞机构2的表面形成有插入所述开关导体22的开口301，且该本体30的外表面上设置有限位所述螺旋弹簧21的限位凹槽302。

此处，所述开关导体22为头部尖细的大致圆柱体形状（参照图1和图2），并通过其外缘的卡定倒刺固定在绝缘支撑20的轴心位置。该开关导体22的下部超出所述绝缘支撑20并外露出一段距离，用于作为推动开关座2相关运动的施部分。在螺旋弹簧21的作用下，所述开关导体22连同绝缘支撑20在金属外壳1的收容腔10内作沿着上下方向的往返运动。

进一步地参照图3和图4，结合图1和图2所示，所述开关座3的固定导体31和可动导体31都是由等厚的金属片材通过冲压冲裁、弯折等工艺形成。所述固定导体31，固定于所述本体30内，并设置有固定接触部312。所述可动导体32包括固定于所述本体30的可动导体固定部321以及从该可动导体固定部321朝向所述固定导体31延伸的可动导体可动部323。关于固定导体31和可动导体32的具体结构方式在后面详述，此处略。

显而易见，如图1和图2所示，所述固定导体31和可动导体32分别布置于所述开关导体22正下方的两侧。

参照图1，在同轴连接器100未通过其SMA端口插接对接连接器200时，所述螺旋弹簧21站立在开关座本体30的限位凹槽302内，并在绝缘支撑上设置的止挡部202的扯挡下，支撑所述绝缘支撑20和开关导体22在原始的位置（本文都统一称为“原位置”），由于绝缘支撑20和开关导体22的重量较轻，螺旋弹簧21此时可以认为处于自然状态。此时，所述可动导体可动部323处于第一位置，该可动导体32与固定导体31接触连接，也就是，可动部323与固定接触部312接触连接。

值得注意的是，由于本发明的设计，所述螺旋弹簧21的上端套装地限位于所述绝缘支撑下部的卡定凸台201上，其下端容置地限位于开关座本体30表面的限位凹槽302内，保证了螺旋弹簧21在结构内不会出现偏斜或移位。

参照图2，当对接连接器200插接在同轴连接器100的SMA端口时，推动所述开关导体22和绝缘支撑20朝着开关座3的方向向下运动，此时螺旋弹簧21受到挤压压缩，所述开关导体22的尖细头部进入所述开关座本体的开口301并开始向下压迫所述可动导体可动部323向远离所述固定导体31方向移动。所述向下运动继续进行，直到对接连接器200与同轴连接器100的SMA端口螺纹连接完全卡止时停止。此时，所述可动导体可动部323处于第二位置，即该可动部323与所述固定导体的固定部312的接触断开，所述固定导体31与可动导体32电气断开。当对接连接器200从同轴连接器100的SMA端口移除后，所述活塞机构2的开关导体22和绝缘支撑20在其螺旋弹簧21的伸展作用力下向上返回，所述开关导体22的头部开始不再压迫所述可动导体可动部323，直到绝缘支撑20的止挡部202扯挡在所述金属外壳的收容腔内壁时（参考图1所示），开关导体22和绝缘支撑20返回到原位置，所述可动导体可动部323返回到第一位置。

通过上述描述，所述可动导体可动部323可在第一位置（如图1所示状态）和第二位置（如图2所示状态）之间来回切换，实现开关电气接通和断开的目的。

上述过程中，由于卡定凸台201和限位凹槽302的存在，所述螺旋弹簧21限位于活塞机构2的绝缘支撑20和开关座3的本体30之间，可以自由可靠地伸缩，保证了活塞机构2的正常运动，不会出现因螺旋弹簧21的扭转或偏移而引起开关座3的可动导体32与固定导体31之间只断开很小的距离或无法断开，避免功能失效的风险，有力地保证了本发明同轴连接器结构功能的高可靠性。

另外，由于活塞机构的绝缘支撑20和开关座的本体30具有很好的绝缘介质特性，所述的螺旋弹簧21在开关导体的整个往返运动中都不会与开关导体22、固定导体31和可动导体32产生接触，从而使高频能量不会从螺旋弹簧21处泄露，避免了高频频段出现内部谐振的异常出现。

下面详细说明下开关座的固定导体31和可动导体32的具体结构形式：

参照图3所示，并结合图1和图2，所述开关座的固定导体31由一等厚的金属片材通过冲压工艺形成，其包括平板状的固定导体固定部311a、从所述固定导体固定部311a的一侧中间位置进行90度弯折形成的平板部311b、从所述固定导体固定部311a的另一侧中间位置延伸的固定导体焊接部313、以及与所述平板部311b相邻接的固定接触部312。所述固定导体固定部311a卡装固定在开关座本体30的一侧，所述固定导体焊接部313用于安装连接在外部基板上（未示出）。

进一步地，如图1和图2所示，结合图3，所述固定导体接触部312的形状为近似半包形（如图3），所述的固定接触部312朝着可动导体可动部323弯曲，所述固定接触部312与所述可动导体可动部323接触连接的区域为该近似半包形结构的两侧312a、312b。这种结构的好处将在后面详述，此处暂略。

值得说明的是，所述的固定接触部312为从所述平板部311b上通过冲压刺破成型工艺冲切后弯折形成，这种结构设置的好处是，所述固定接触部312与所述平板部311b之间不会形成一个宽度方向突然变窄的过渡区，使固定导体结构宽度方向大致一致，从而保证固定导体31的高频阻抗和其它性能指标的优越性。

参照图4所示，并结合图1和图2，所述开关座的可动导体32由一等厚的金属片材通过冲压工艺形成，其包括一长方形金属平板状的可动导体固定部321、从所述可动导体固定部321的一侧中间位置延伸的可动导体焊接部322、以及可动导体可动部323。所述可动导体固定部321卡装在开关座本体30的与固定导体固定部311a所在的另一侧，所述可动导体焊接部322用于安装连接在外部基板上（未示出）。

所述可动导体可动部323是通过以下方式形成的：从可动导体固定部321的另一侧的中间位置向着固定导体31的方向弯折形成角度大于180度的弧形段323a，并在该弧形段323a的自由侧缘反向弯折并延伸一段距离形成连接部323b，在该连接部323b的靠近固定导体31一侧的末端设置有两个接触部323c、323d，该两接触部323c、323d分别与所述固定接触部312的两侧312a、312b之间共形成两个触点（两者的接触状态参考图1），这样，由于该两个触点相互独立，当一个触点因为各种原因发生失效时，另一个触点仍可以提供可靠的连接，从而保证开关结构的寿命，提高其可靠性。

如前所述，固定导体接触部312的形状为近似半包形，这样设置的好处在于：所述近似半包形的固定导体接触部312可以将可动导体可动部323的两接触部323c、323d包覆在其下方，避免了可动导体接触部323c、323d在水平方向上发生左右移动，进一步保证了接触的可靠性。

如图1和图2所示，结合图4，所述可动导体可动部323的连接部323b位于所述开关导体22的下方，如前述内容，当开关导体22通过开关座本体30的开口301向下运动过程中，开关导体22的头部推动该连接部323b使可动部323向着远离固定导体31的向下方向移动，此时，所述323c与312a、323d与312b之间的接触连接断开，从而断开可动导体32与固定导体31之间的电气连接。

容易理解的是，由于开关导体22为导体，上述的可动导体32在被开关导体22向下推动时，与开关导体22保持电气连接。

再参考图1和图2所示，当前述的开关导体22和绝缘支撑20返回到原位置的过程中，所述可动导体可动部323借助弧形段323a和连接部323b提供的弹力返回到第一位置，所述323c与312a、323d与312b之间的接触连接再次接触连接，上述接通和断开过程可重复循环。

此处，由于所述弧形段323a和连接部323b的弹力力臂足够长，不会发生塑性变形，从而保证可动导体32与固定导体31之间电气连接的可靠性和开关座的开关功能的机械寿命。

通过上述结构设置，本发明的同轴连接器100通过其外形尺寸较大的活塞机构2来接入对接连接器200的外部信号并传输到起功能主体作用的开关座3中，可相对降低开关座3的外形大小，也就是减小了固定导体31和可动导体32的外形尺寸，减小了接触过渡区域截面相对其它区域的突变大小，从而可提供一致性较好的指标优良的阻抗参数，改善了同轴开关连接器100传递信号的特性，降低在传导过程中的能量损耗。

如图5所述，本发明的另一实施例，与前述实施例大致相同，唯一相区别的特征是所述活塞机构2的绝缘支撑20侧面设有圆环形凹槽202，该圆环形凹槽202的外侧宽、靠近中心位置窄（可以对比图5和图1的差异），这样设置的好处在于：通常情况下，由于绝缘支撑20采用昂贵的铁氟龙材料，只能通过低效的机加工方式制造，这样制造的绝缘支撑20的成本较高，为了进一步降低制造成本和大批量生产，所述的绝缘支撑改用普通LCP工程塑料并通过注塑模具制造，但这样做的问题是由于LCP材料介电常数较大，会使活塞机构2的阻抗变小，使同轴连接器100的高频指标恶化。通过在绝缘支撑20的侧面设置圆环形凹槽202，使其内部填充的为介电常数较小的空气，这样，有效补偿了因为材料变更引起的活塞机构2的阻抗变化量，从而在降低成本的同时，又能获得优良的高频性能。

综上所述，本发明公开的同轴连接器结构能达到发明目的，其应用频率较高、具有高可靠性，且便于批量实现的。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种同轴连接器，其可与对接连接器插接并可安装于外部基板，所述同轴连接器包括具有收容腔的金属外壳、收容于所述收容腔内的活塞机构和开关座；所述的活塞机构包括绝缘支撑、弹性体和开关导体，该开关导体可在所述弹性体的作用下在所述收容腔内作往返运动；所述开关座包括本体、相互接触连接的可动导体和固定导体，所述本体面向所述活塞机构的表面形成有插入所述开关导体的开口，所述开关座的固定导体固定于所述本体内，所述可动导体包括固定于所述本体的可动导体固定部以及从该可动导体固定部朝向所述固定导体延伸的可动导体可动部；所述可动导体可动部可在第一位置与第二位置之间切换，在第一位置时与固定导体接触连接，并在所述开关导体的推动下向远离固定导体的方向移动到第二位置，当开关导体返回原位置的过程中回到第一位置；所述可动导体与固定导体是由等厚的金属片材通过冲压工艺方式形成。

2.如权利要求1所述的同轴连接器，其特征在于，所述活塞机构及其外侧的金属外壳部分组成国际通用的标准射频同轴连接器接口，优选地为标准SMA接口，所述活塞机构的弹性体为螺旋弹簧，该螺旋弹簧套装在所述开关导体上，并限位于所述绝缘支撑和所述开关座的本体的外表面之间；所述开关导体与绝缘支撑固定在一起，并随着所述螺旋弹簧的伸缩在金属外壳收容腔内往返运动。

3.如权利要求2所述的同轴连接器，其特征在于，所述开关座的本体的外表面上设置有用于限位所述螺旋弹簧的限位凹槽，所述螺旋弹簧的下端容置于所述限位凹槽内。

4.如权利要求2所述的同轴连接器，其特征在于，所述绝缘支撑的下部设置有卡定凸台，所述螺旋弹簧的上端限位于所述卡定凸台上。

5.如权利要求1所述的同轴连接器，其特征在于，所述固定导体与所述可动导体可动部接触连接的固定接触部为朝着可动导体可动部弯曲并呈近似半包形的结构。

6.如权利要求5所述的同轴连接器，其特征在于，所述固定接触部的与所述可动导体可动部接触连接的区域为近似半包形结构的两侧。

7.如权利要求1所述的同轴连接器，其特征在于，所述开关座的可动导体固定部为一长方形金属平板，从该长方形金属平板的一侧延伸并向着固定导体方向弯折成弧形段后再反向弯折延伸一段距离形成可动导体可动部，所述可动部在靠近固定导体一侧末端设置有两个接触部，该两接触部与所述固定导体的固定接触部之间形成两个触点。

8.如权利要求2所述的同轴连接器，其特征在于，所述活塞机构的绝缘支撑侧面设有圆环形凹槽，该圆环形凹槽优选地为外侧宽、靠近中心位置窄。