CN106229775A - 快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器及连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器及连接方法，包括插座和插头，所述插座包括内导体插孔，绝缘体，插座外导体，浮动套，弹簧和安装面板，所述插头包括插头外导体，内导体插针，弹性卡环和安装板。所述弹性卡环与所述咬合槽适配咬合连接，所述插座的内孔直线段与插头的外圆直线段相互插入配合。本发明当插头与插座插合时，其两个基准面重合形成一个理论“零”间隙，确保了电容的连续性，同时采用特殊的咬合结构，消除了径向间隙，避免了插合静止状态下轴向串动间隙，同时本发明具有尺寸小、结构紧凑，反射系数小，电压驻波小，具备全频段线性电压驻波比，屏蔽效率优越等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种射频同轴连接器，具体涉及一种快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器及连接方法。
背景技术
同轴连接器按照插头、插座连接的方式，大致可分为螺纹、卡口、推入式等几类。推入式浮动安装同轴连接器，由于快速插拔、浮动式盲插、有利于模块化密集安装等优点，自问世以来其已发展了BMA型、OSSP型。美国Tyco、法国Radiall、瑞士Huber+Suhner等数十家著名公司研制快速插拔、浮动式的射频同轴连接器。其中美国Tyco、法国Radiall、瑞士Huber+Suhner年供货量都达200多万套，并成功的用于各类军事武器系统和民用通信领域中。
但是，从国外的产品以及公开的资料来看，其产品主要存在以下主要不足：
推入式浮动安装同轴连接器的使用频率不高，BMA型为18GHz，OSSP型为28GHz，电气性能比较差（射频泄漏、电压驻波比）。只能满足一般民用设备的使用要求，无法在现代通信高新技术设备中加以运用。目前，工作频率为毫米波段的连接器，基本上限于螺纹机构连接器，如APC3.5系列、APC2.4系列、SK系列、1.0系列；其主要不足之处：螺纹连接安装不方便、工作效率不高，不能实现快速盲插和模块化浮动式安装。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种采用特殊的咬合结构，消除了径向间隙，避免了插合静止状态下轴向串动间隙，同时本发明具有尺寸小、结构紧凑，反射系数小，电压驻波小，具备全频段线性电压驻波比，屏蔽效率优越等优点的快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器及连接方法。
技术方案：本发明所述的一种快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器，包括插座和插头，所述插座包括内导体插孔，绝缘体，插座外导体，浮动套，弹簧和安装面板，所述内导体插孔设在所述插座外导体的空腔内，且所述内导体插孔和插座外导体沿轴线平行设置，所述内导体插孔上设有绝缘体，所述插座外导体端部设有咬合槽，所述插座外导体外侧还设有浮动套，所述浮动套与所述插座外导体之间设有弹簧；所述插头包括插头外导体，内导体插针，弹性卡环和安装板，所述内导体插针设在所述插头外导体的空腔内，且所述内导体插针与插头外导体沿轴线平行设置，所述插头外导体外侧设有环状的弹性卡环，所述插头外导体与安装板固定连接；所述弹性卡环与所述咬合槽适配咬合连接，所述插座的内孔直线段与插头的外圆直线段相互插入配合。
进一步的，所述弹性卡环包括外径半圆弧球面，内孔，直边和槽。
进一步的，所述内导体插孔包括第一开槽和第二开槽，内导体插孔端部设有圆孔，所述第一开槽与轴线成一斜角，第二开槽对称与轴线。
进一步的，所述斜角角度范围是开槽方向与水平方向呈30-65°，第一开槽与圆孔的距离d最小为0.1mm。
进一步的，所述弹簧采用两端弹簧钢丝相连的两股拼紧，且沿两端弹簧钢丝直径的一半磨平。
进一步的，所述咬合槽的外角角度与内角角度的角度范围分别是10-20°、65-75°。
本发明还公开了上述一种快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器的盲插和浮动连接方法，包括：
（1）插合前：固定安装的插头连接器和浮动安装的插座连接器的径向不对准A应不大于0.60mm；
（2） 插合中：插座的弹簧依靠插头推入的外力作用，使得插座的外导体相对于浮动套产生产径向浮动和轴向位移，使得插头与插座中外导体、内导体插孔自动对准，便于消除干涉时的盲插拔；
（3）插合后：浮动安装允许的轴向总位移W为1.6mm，为保证插合总长度维持在正常工作状态时，安装装置应保证最少轴向位移W为0.3mm，这样即可保证0-70GHz全频带线性电压驻波比和卓越的电磁屏蔽效果。
进一步的，步骤（1）当径向不对准A大于0.60mm时，去除弹性卡环，同样可实现盲插拔。
有益效果：本发明的有益效果如下：
a．当插头与插座插合时，插合两个基准面重合形成一个理论“零”间隙，确保了电容的连续性，保证微波信号的线性传输；
b．头座的连接依靠插座的咬合槽与插头的弹性卡环的半圆弧球面形成径向涨紧正压力，可消除径向间隙；与咬合槽前后角度，角度的倾斜面充分接触而形成足够的轴向推力，从而避免插合静止态状下轴向窜动间隙；
c．由于插头前端有外圆直线段与插座里面有内孔直线段可相互插入配合,其最小孔径、最大外径配合间隙可以相当小，接触部位刚性好、强度高，圆周的接触区域完整，使得连接器插合后抗振动性好；
d．头座插合后，形成半圆弧球面与咬合槽接触以及两直线段相互配合的完美结合，从而消除静止态状下径向晃动间隙，头座在啮合后的相互接触面完整而牢固，抗振动和抗冲击性好，为电容的连续性提供了强有力的保持，获得阻抗的恒定一致性，结果电磁波能量按线性传输，反射系数最小，电磁能量泄漏少，屏蔽效率优良；
e．本发明系列连接器在产品测试时，其工作频率很高，反射系数小，电压驻波小，具备全频段(0-70GHz)线性电压驻波比，屏蔽效率优越，电气性能优于OSSP型系列、BMA型系列产品。
附图说明
图1为本发明的插座结构示意图；
图2为本发明的插头结构示意图；
图3为本发明的插座结构局部放大示意图；
图4为本发明的插头结构局部放大示意图；
图5为本发明的弹性卡环结构示意图；
图6为本发明的内导体插孔结构示意图；
图7为本发明的弹簧结构主视图；
图8为图7的立体结构示意图；
图9为本发明盲插和浮动安装时插合前的结构示意图；
图10为本发明盲插和浮动安装时插合中的结构示意图；
图11为本发明盲插和浮动安装时插合后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明：
本发明所述的一种快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器，包括插座1和插头2，如图1所示的插座结构示意图，插座1包括内导体插孔6，绝缘体7，插座外导体4，浮动套9，弹簧10和安装面板12，所述内导体插孔6设在所述插座外导体4的空腔内，且所述内导体插孔6和插座外导体4沿轴线平行设置，所述内导体插孔6上设有绝缘体7，所述插座外导体4端部设有咬合槽13，所述插座外导体4外侧还设有浮动套9，所述浮动套9与所述插座外导体4之间设有弹簧10。
如图2所示的插头结构示意图。插头2包括插头外导体5，内导体插针8，弹性卡环3和安装板11，所述内导体插针8设在所述插头外导体5的空腔内，且所述内导体插针8与插头外导体5沿轴线平行设置，所述插头外导体5外侧设有环状的弹性卡环3，所述插头外导体5与安装板11固定连接。
如图3和图4所示的局部放大示意图。当插头2与插座1插合时，插合基准面41与基准面51重合形成一个理论“零”间隙，确保了电容的连续性，保证微波信号的线性传输。
头座的连接依靠插座1的咬合槽13与插头2的弹性卡环3的半圆弧球面31形成径向涨紧正压力，可消除径向间隙；与咬合槽13的外角角度44与内角角度45的倾斜面充分接触而形成足够的轴向推力，从而避免插合静止态状下轴向窜动间隙。
由于插头2前端有外圆直线段52与插座1里面有内孔直线段42可相互插入配合,其最小孔径47（例如：最小为φ2.41mm），最大外径54（例如：最大为φ2.4mm），配合间隙可以相当小，接触部位刚性好、强度高，圆周的接触区域完整，使得连接器插合后抗振动性好。
头座插合后，形成半圆弧球面31与咬合槽13接触以及两直线段（直线段42与52）相互配合的完美结合，从而消除静止态状下径向晃动间隙，头座在啮合后的相互接触面完整而牢固，抗振动和抗冲击性好，为电容的连续性提供了强有力的保持，获得阻抗的恒定一致性，结果电磁波能量按线性传输，反射系数最小，电磁能量泄漏少，屏蔽效率优良。
如图5所示的弹性卡环结构示意图，弹性卡环3包括外径半圆弧球面31，内孔32，直边33和槽34，通过这些机械几何组合，使得弹性卡环3具有优良的弹性性能。
如图6所示的内导体插孔结构示意图，内导体插孔6包括第一开槽61和第二开槽62，通过收口开槽保证弹性性能，内导体插孔6端部设有圆孔63，所述第一开槽61与轴线成一斜角，第二开槽62对称与轴线。第一开槽61与圆孔63的距离为d，从而得到圆孔63为完整的圆孔，保证了内导体插针与内导体插孔插入时的便捷性和不损坏内导体插孔。
如图7和图8所示的弹簧结构示意图。该弹簧10采用两端弹簧钢丝相连的两股拼紧，且沿两端弹簧钢丝直径的一半磨平，从而增强接触的稳定性。
如图9到图10所示的盲插和浮动安装原理示意图，具体的连接方法如下：
（1）插合前：固定安装的插头连接器2和浮动安装的插座连接器1的径向不对准A应不大于0.60mm；当径向不对准A大于0.60mm时，去除弹性卡环，同样可实现盲插拔。
（2插合中：插座的弹簧依靠插头推入的外力作用，使得插座的外导体相对于浮动套产生产径向浮动和轴向位移，使得插头与插座中外导体、内导体插孔自动对准，便于消除干涉时的盲插拔；头座相互插入时，发出“嗒”的一声，即插合到位，啮合力小于18N，最多需要2秒钟；
（3）插合后：浮动安装允许的轴向总位移W为1.6mm，为保证插合总长度维持在正常工作状态时，安装装置应保证最少轴向位移W为0.3mm，这样即可保证0-70GHz全频带线性电压驻波比和卓越的电磁屏蔽效果。
头座分离时，需5N～18N即可分离，经试验，机械寿命大于1000次插拔。
本发明是一种快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器，根据我国军用通讯系统、武器系统的8毫米波（或3毫米波）工作频率的要求，用户提出武器装备在此波段快速插拔、浮动式盲插、模块化密集安装连接器的需要，所以着手研制了针对此要求的新型微型射频同轴连接器系列产品，其特性阻抗为50Ω、传输频率高达70GHz，最大限度地实现客户利益，该系列产品完全符合我国海陆空武器装备的独特需求。其主要优势在于：
（1）既可刚性插合连接，又可实现板到板模块化的浮动式（轴向、径向）安装的盲配插合连接；
（2）全频带(0-70GHz)线性电压驻波比；
（3）卓越的防护性能和电磁屏蔽效果；
本发明射频同轴连接器与BMA型、OSSP型系列主要区别在于：
1.彻底革新了BMA型、OSSP型接触形式。
BMA型、OSSP型接触形式主要不足之处在于：
BMA型、OSSP型头座的连接依靠插座的抱持装置(弹性簧片)径向涨紧正压力“包箍式”接触，而无轴向推力，可造成径向摆动和轴向窜动，抗振动和抗冲击性差；
BMA型、OSSP型头座在插合基准面处形成一个“6”间隙(最大间隙为0.38mm)，导致电容的不连续性，产生非线性传输，结果是反射系数增大，电磁能量外泄，屏蔽效率变差,电气性能指标不佳。
2．外形尺寸比OSSP型系列、BMA型系列小
本发明射频同轴连接器外形尺寸比OSSP型系列、BMA型系列更小、更紧凑,增加模块化安装密度，为节约安装空间、缩小整机体积、减轻了武器装备及整机系统的重量、降低了耗材提供了一套很好的解决方案。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器，其特征在于：包括插座（1）和插头（2），所述插座（1）包括内导体插孔（6），绝缘体（7），插座外导体（4），浮动套（9），弹簧（10）和安装面板（12），所述内导体插孔（6）设在所述插座外导体（4）的空腔内，且所述内导体插孔（6）和插座外导体（4）沿轴线平行设置，所述内导体插孔（6）上设有绝缘体（7），所述插座外导体（4）端部设有咬合槽（13），所述插座外导体（4）外侧还设有浮动套（9），所述浮动套（9）与所述插座外导体（4）之间设有弹簧（10）；所述插头（2）包括插头外导体（5），内导体插针（8），弹性卡环（3）和安装板（11），所述内导体插针（8）设在所述插头外导体（5）的空腔内，且所述内导体插针（8）与插头外导体（5）沿轴线平行设置，所述插头外导体（5）外侧设有环状的弹性卡环（3），所述插头外导体（5）与安装板（11）固定连接；所述弹性卡环（3）与所述咬合槽（13）适配咬合连接，所述插座（1）的内孔直线段与插头（2）的外圆直线段相互插入配合。
2.根据权利要求1所述的一种快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器，其特征在于：所述弹性卡环（3）包括外径半圆弧球面（31），内孔（32），直边（33）和槽（34）。
3.根据权利要求1所述的一种快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器，其特征在于：所述内导体插孔（6）包括第一开槽（61）和第二开槽（62），内导体插孔（6）端部设有圆孔（63），所述第一开槽（61）与轴线成一斜角，第二开槽（62）对称与轴线。
4.根据权利要求3所述的一种快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器，其特征在于：所述斜角角度范围是开槽方向与水平方向呈30-65°，第一开槽（61）与圆孔（63）的距离d最小为0.1mm。
5.根据权利要求1所述的一种快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器，其特征在于：所述弹簧（10）采用两端弹簧钢丝相连的两股拼紧，且沿两端弹簧钢丝直径的一半磨平。
6.根据权利要求1所述的一种快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器，其特征在于：所述咬合槽（13）的外角角度（44）与内角角度（45）的角度范围分别是10-20°、65-75°。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器的盲插和浮动连接方法，其特征在于：包括：
（1）插合前：固定安装的插头连接器和浮动安装的插座连接器的径向不对准A应不大于0.60mm；
（2） 插合中：插座的弹簧依靠插头推入的外力作用，使得插座的外导体相对于浮动套产生产径向浮动和轴向位移，使得插头与插座中外导体、内导体插孔自动对准，便于消除干涉时的盲插拔；
（3）插合后：浮动安装允许的轴向总位移W为1.6mm，为保证插合总长度维持在正常工作状态时，安装装置应保证最少轴向位移W为0.3mm，这样即可保证0-70GHz全频带线性电压驻波比和卓越的电磁屏蔽效果。
8.根据权利要求7所述的一种快速盲插和浮动式安装的射频同轴连接器的盲插和浮动连接方法，其特征在于：步骤（1）当径向不对准A大于0.60mm时，去除弹性卡环，同样可实现盲插拔。
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| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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