CN107196160A - 一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器阳头及同轴连接器 - Google Patents

一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器阳头及同轴连接器 Download PDF

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刘之峰
唐波
路波
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Abstract

本发明涉及一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器阳头及同轴连接器。可减小同轴转接器插入力尖点的转接器阳头上的阳头内导体由连接段、导入段和倒角一体构成，所述连接段为圆柱体形，所述导入段的左端面直径与连接段的直径相同且导入段形成于连接段的右侧，所述导入段的右端面直径小于导入段的左端面直径，自导入段的右端面至导入段的左端面平滑过渡；所述倒角形成于导入段的右侧。它消除了不必要插入力尖点的产生，使插入力平缓增大，避免对电路的冲击，同时保证了改进后内导体间可靠的接触。

Description

一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器阳头及同轴连 接器
技术领域
本发明涉及一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器阳头及同轴连接器。
背景技术
同轴转接器在毫米波测试系统中被广泛使用，目前同轴转接器内导体弹性连接通常有开槽收口、弹簧爪和弹簧三种方式。开槽收口方式制造成本相对较低，易于实现，在一般电气连接中被广泛采用。如图1和图2所示，是常用的开槽收口连接方式的阴头内导体(图2)和阳头内导体(图1)，阴头内导体一般开“十字槽”和“一字槽”，开槽后通过收口夹具对开槽进行收口，经过时效处理热处理成型。由于阴头内导体进行了收口处理，阳头内导体前端采用倒角设计，便于内导体对插时导向。同轴转接器除了需要具有良好的电气性能外，插拔力也是衡量转接器性能优劣的重要指标。申请人发现转接器阳头内导体插入阴头内导体过程中，存在插入力迅速增大形成尖点，后回落到一稳定值的现象，虽然过程短暂，但对电路中器件必然造成较大冲击。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供了一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器阳头及同轴连接器，它阳头内导体接触圆柱段采用了锥形设计，延长了插入力增大的轴向空间，使插入力变得平缓；同时阳头内导体末端仍采用圆柱体设计，保证内导体间接触可靠程度与改进前一致，其采用的技术方案如下：
一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器阳头，其特征在于：其上的阳头内导体由连接段、导入段和倒角一体构成，所述连接段为圆柱体形，所述导入段的左端面直径与连接段的直径相同且导入段形成于连接段的右侧，所述导入段的右端面直径小于导入段的左端面直径，自导入段的右端面至导入段的左端面平滑过渡；所述倒角形成于导入段的右侧。
在上述技术方案基础上，所述导入段为圆台形。
一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器，其特征在于：包括转接器阳头和转接器阴头，所述转接器阳头的阳头内导体由连接段、导入段和倒角一体构成，所述连接段为圆柱体形，所述导入段的左端面直径与连接段的直径相同且导入段形成于连接段的右侧，所述导入段的右端面直径小于导入段的左端面直径，自导入段的右端面至导入段的左端面平滑过渡；所述倒角形成于导入段的右侧，所述转接器阴头的阴头内导体上开设有十字槽或一字槽，所述阴头内导体经过收口处理。
在上述技术方案基础上，所述导入段为圆台形。
本发明具有如下优点：消除了不必要插入力尖点的产生，使插入力平缓增大，避免对电路的冲击，同时保证了改进后内导体间可靠的接触。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1：现有的转接器阳头的结构示意图；
图2：本发明所述转接器阴头的结构示意图；
图3：本发明所述转接器阳头的结构示意图；
图4：现有的转接器阳头插拔过程示意图；
图5：现有的转接器阳头内导体完全插入阴头内导体后两者位置关系示意图；
图6：现有的转接器的插拔力曲线图；
图7：现有的转接器插入过程中阳头内导体受力示意图；
图8：现有的转接器拔出过程中阳头内导体受力示意图；
图9：转接器阳头锥度取值1.5度时插入力曲线；
图10：使用实施例2所述的可减小同轴转接器插入力尖点的转接器阳头得到的插入力曲线；
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
这里需要说明的是，文中所述方位词左、右均是以图3所示的视图为基准定义的，以图3的左为左，以图3的右为右，应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请所请求的保护范围。
在同轴转接器连接过程中，发现两转接器连接过程中在某一位置阻力明显增大，需要耗费较大的力才能渡过此位置，后所需力量减小。通过测量和分析得出结论，接触发生在阳头内导体倒角过渡到圆柱位置处时插入力迅速增大，达到正常所需插入力大小的三到五倍，后插入力减小稳定在所需合适的插入力大小。由于此位置并不是两转接器正常工作时所处位置，所以说此处过大的插入力是需要尽量消除的，否则电路中器件将受到较大的冲击。
实施例1
本实施例的一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器阳头，其特征在于：其上的阳头内导体由连接段1、导入段2和倒角3一体构成，所述连接段1为圆柱体形，所述导入段2的左端面直径与连接段1的直径相同且导入段2形成于连接段1的右侧，所述导入段2的右端面直径小于导入段2的左端面直径，自导入段2的右端面至导入段2的左端面曲面过渡；所述倒角3形成于导入段2的右侧。
一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器，其特征在于：包括转接器阳头10和转接器阴头20，所述转接器阳头10的阳头内导体由连接段1、导入段2和倒角3一体构成，所述连接段1为圆柱体形，所述导入段2的左端面直径与连接段1的直径相同且导入段2形成于连接段1的右侧，所述导入段2的右端面直径小于导入段2的左端面直径，自导入段2的右端面至导入段2的左端面曲面过渡；所述倒角3形成于导入段2的右侧，所述转接器阴头20的阴头内导体21上开设有十字槽，所述阴头内导体经过收口处理。
实施例2
如图2和图3所示，本实施例的一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器阳头，其特征在于：其上的阳头内导体由连接段1、导入段2和倒角3一体构成，所述连接段1为圆柱体形，所述导入段2为圆台形，导入段2的左端面直径与连接段1的直径相同且导入段2形成于连接段1的右侧，所述倒角3形成于导入段2的右侧。
此处需要说明的是：用一个平行于圆锥底面的平面去截圆锥，底面与截面之间的部分叫做圆台，圆台也可认为是圆锥被它的轴的两个垂直平面所截的部分，因此也可叫"截头圆锥"。
一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器，其特征在于：包括转接器阳头10和转接器阴头20，所述转接器阳头10的阳头内导体由连接段1、导入段2和倒角3一体构成，所述连接段1为圆柱体形，所述导入段2为圆台形，导入段2的左端面直径与连接段1的直径相同且导入段2形成于连接段1的右侧，所述倒角3形成于导入段2的右侧，所述转接器阴头20的阴头内导体21上开设有一字槽22，所述阴头内导体经过收口处理。
经实验和成本核算，阳头内导体采用锥形过渡(有一段为圆台形)的方案是相对简单易于实现的，另外还可在阳头内导体上采用曲面的过渡方案，还有就是针对阴头开槽内导体进行处理，这些都有可能会得到更优的效果，但设计上和加工上必然会增大难度，相比较于在插入力的改善上已经得不偿失，故以实施例2的技术方案为佳。
转接器是微波传输中重要的连接器件，一般由外导体、内导体、介质撑、螺套、垫片和连接螺套等零件组成。转接器间连接一般采用螺套拧紧的方式，外导体间通过螺套螺纹连接拉紧而紧密贴合，内导体间通过弹性连接保证接触良好。内导体弹性连接通常有开槽收口、弹簧爪和弹簧三种方式。开槽收口方式制造成本相对较低，易于实现，在一般电气连接中被广泛采用。
开槽收口方式中阴头内导体开槽收口后，阳头内导体插入过程中将阴头内导体接触片撑起，靠弹性挤压保证两者的可靠连接。由于两者的接触压力不便于测量，在设计时，一般给出内导体插拔力要求，间接控制内导体的可靠连接。
插拔力需要有一个合适的范围，插拔力太大太小都将影响转接器的性能。插拔力过大会对转接器以及电路中器件产生较大的冲击；插拔力太小会导致接触不良，影响电性能。
首先对几个概念预先定义：
插拔力——转接器阳头内导体插拔过程中所受到的轴向力；
插入力——转接器阳头内导体插入阴头内导体过程中所受到的轴向力；
拔出力——转接器阳头内导体拔出阴头内导体过程中所受到的轴向力；
保持力——两转接器连接后阳头内导体与阴头内导体间的正压力。
其中，保持力是维持内导体间可靠连接所必需的，是设计最终控制的目标，与其余三者之间存在正压力与摩擦力的对应关系，设计通过控制插拔力达到间接控制保持力的目的。
开槽内导体经机加工和线切割工序后需要通过时效处理工艺进行收口成型，考虑到此过程的复杂性，为了建模的方便和保证模型接近真实，作如下简化假设：
1.开槽内导体收口时变形只发生在开槽根部；
2.经时效处理后成型好，无残余应力，无回弹。
本申请以2.4mm转接器为研究对象，利用ABAQUS仿真软件对其插拔力进行仿真分析。
2.4mm转接器插拔过程示意图见图4。图4中(1)过程为阳头内导体插入过程中与阴头内导体刚好接触时位置，此时阳头内导体接触处为倒角处，此处起导向作用，(4)为阳头内导体拔出过程中即将脱离阴头内导体位置，(4)与(1)阳头内导体与阴头内导体位置关系相同，只是阳头内导体运动方向相反。
图5所示为阳头内导体完全插入阴头内导体后两者位置关系，也是实际工作中阳头内导体与阴头内导体所处位置。(2)代表插入过程，(3)代表拔出过程。
利用ABAQUS对内导体插拔过程进行仿真分析，得到插拔力曲线如图6所示。图6中(1)、(2)、(3)和(4)分别对应插拔过程示意图中(1)、(2)、(3)和(4)。
(1)过程插入力极具增大后迅速减小，形成尖点，此处非转接器工作位置，应尽量减小此处插入力大小，降低或消除尖点的产生。如图7所示为(1)插入过程阳头内导体受力示意图，(1)过程插入力是正压力F和摩擦力Ff在轴向的合力，对于2.4mm阳头倒角成30°，大小为Ff＝μF，μ为摩擦系数，取值0.2，可得插入力为0.673F，而(2)和(3)过程中插入力只由摩擦力提供大小为0.2F，可见尖点处插入力是(2)和(3)过程插入力的3倍多，公式计算与仿真结果是比较符合的。同时需要提出的是，为了使仿真更贴近现实，在模型建立时对棱边进行了圆角处理，圆角大小为R0.02，采用圆角后尖点幅度有所减小是正常的。
(2)和(3)过程中插入力和拔出力均稳定在1.5N左右。此过程中力的大小相对稳定，不随着插入深度而变化。
(4)过程中拔出力迅速减小到零后值变为正，表明拔出过程中阴头内导体对阳头内导体有推出的力。图8为拔出过程阳头内导体受力示意图，此位置处：
阴头内导体对阳头内导体存在摩擦力Ff和正压力F，拔出力即是Ff和F在轴向的合力。则合力的大小是大小为0.327F，符号为正。实际两转接器拔出过程中明显感到有弹出的力，仿真与实际情况是符合的。
由前面的分析可知，插入力尖点是正压力F和摩擦力Ff在轴向的合力，那么对于任意倒角角度θ，大小为可见尖点处插入力与倒角θ在(0°，90°)范围内存在正相关，适当减小倒角大小，可降低尖点幅度。
通过减小倒角角度可以减小插入力最大值，但不能完全消除“尖点”。阳头倒角导向长度有限，不可能将角度做的太小。考虑将阳头内导体接触圆柱段做成锥形。经过反复试验，锥度取值1.5度时插入力曲线如图9所示，可见插入力平滑增大，“尖点”被消除。由于锥度的存在，导致插入力稳定值要小于现有转接器阳头。考虑到稳定值不足也会引起微波传输通道的改变，故在后半段继续采用圆柱段设计，见图3。图10是采用结构改进方案得到的插入力曲线，可以看出插入力平缓增大并保证了最终插入力接近改进前水平。
上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器阳头，其特征在于：其上的阳头内导体由连接段(1)、导入段(2)和倒角(3)一体构成，所述连接段(1)为圆柱体形，所述导入段(2)的左端面直径与连接段(1)的直径相同且导入段(2)形成于连接段(1)的右侧，所述导入段(2)的右端面直径小于导入段(2)的左端面直径，自导入段(2)的右端面至导入段(2)的左端面平滑过渡；所述倒角(3)形成于导入段(2)的右侧。
2.如权利要求1所述的一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器阳头，其特征在于：所述导入段(2)为圆台形。
3.一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器，其特征在于：包括转接器阳头(10)和转接器阴头(20)，所述转接器阳头(10)的阳头内导体由连接段(1)、导入段(2)和倒角(3)一体构成，所述连接段(1)为圆柱体形，所述导入段(2)的左端面直径与连接段(1)的直径相同且导入段(2)形成于连接段(1)的右侧，所述导入段(2)的右端面直径小于导入段(2)的左端面直径，自导入段(2)的右端面至导入段(2)的左端面平滑过渡；所述倒角(3)形成于导入段(2)的右侧，所述转接器阴头(20)的阴头内导体(21)上开设有十字槽或一字槽(22)，所述阴头内导体经过收口处理。
4.如权利要求3所述的一种可减小同轴转接器插入力尖点的转接器，其特征在于：所述导入段(2)为圆台形。
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