CN1102733A - 一种用于带波纹状外导电管的同轴电缆的同轴接插器 - Google Patents

Abstract

一种同轴接插器(10)，其用于具有波纹状的包括 一种螺旋形波纹状的外导电管(108)的电缆(100)。 接插器的转换接头(40)可以包括一个可起皱的套筒 (44)，套筒内是一个最初带有选定尺寸的一个轴向切 缝(72)的衬管(70)。衬管的内表面(74)制成槽纹，以 形成一些凸脊和凹槽(用于具有环形波纹的电缆)或 者一条连续的螺旋形凸脊(76)和相应的凹槽(78)，以 构成具有相应螺距的螺纹，以及一般的内直径允许电 缆嵌入。

Description

本发明涉及到电气接插器，更具体地说，涉及到用于带波纹状外导电管的同轴电缆的接插器。这种接插器包括一个具有一互补性波纹形状的接插器后部，用于对其作机械固定和电气连接。一个接插器前部连接于其后部，用于配接一互补性接插器。

同轴电缆一般包括有一个由一层非导电材料围绕着的和在一外导电管内精确对中的内导电柱，并且具有一绝缘材料制成的外层包皮。在某种同轴电缆中，外导电管形成一条用于微波讯号传输所必需的接地回路，而这种电缆名为半刚性同轴电缆。在某种半刚性电缆中，外导电管因波纹而得到加强，而在某种这样的电缆中，波纹是螺旋形的，这在军用规范MIL-C-28830/AA建议草案中有所说明。美国专利No.5，154，636公开有用于这种电缆的一种接插器，其包括带有一内接触柱的接插器前部组件，内接触柱设置在外导电壳体内的一绝缘衬套里面，而外壳包括有一向后伸展的带螺纹的凸缘，凸缘中设置有一个锥形环圈。一个接插器后部单独装设到电缆端部上，并且其包括具有一带螺纹的内表面的一个箝紧件，以配接电缆外导电管的螺旋形波纹。锥形环圈的内直径至少要象带螺旋形波纹的电缆外导电管的内部直径一样小，并包括有一个带倒角的端部，在接插器前部组件拧向箝紧件的该端上时，此端部与电缆外导电管的敞开端部的内表面相接合，向外撑开已接合的部分，靠住沿着箝紧件前端的一个互补的带倒角的表面。美国专利No.5，137，470公开有一种类似的接插器。

所需要的是一种用于带有波纹式外导电管的同轴电缆的同轴接插器，其容易装配于电缆而不致使电缆的外导电管发生变形，并且可确保外导电管的内表面与接插器的接插导电外壳的电气连接。同轴接插器应当是可以对波纹形电缆外导电管进行起皱，而只是使电缆外导电管稍微地朝向内导电柱径向向内产生变形，并且建立起牢靠的机械和电气连接。接插器应当是能够钎焊到电缆波纹状外导电管上，以建立起牢靠的机械和电气连接，且还应当是能够以模块组合方式与各种各样的接插器前部的一种一起使用。

因此，本发明是以用于连接于以下型式同轴电缆的一端的接插器为目的，此电缆具有一个带波纹外形的外导电管，并且制备的端部外露一段长度的外导电管延至一前缘边，以及由外导电管前缘边和绝缘层进一步向前外露一部分内导电柱。接插器具有以下型式，即其具有一个接插器后部，该后部适于机械地固接于同轴电缆的制备好的一端，并且用彷形加工方法制成为带有交替的凸脊和凹槽，以形成波纹形状而互补于电缆外导电管的波纹形状，以及建立对外导电管的接地连接。接插器前部形成有一个配接端面，用于配接某一互补的接插器并包括一个内接触柱，其从外露于配接端面处一第一接触段延至外露于电缆一个端面处的一第二接触段，此第二接触段适于与同轴电缆的内导电柱的一端作电气接合。接插器前部还具有围绕着内接触柱的绝缘衬套，以及接插导电外壳，其特征如下所述。

接插器后部包括一个套筒部，其从包括一个环形内凸缘的主体部向其后端延伸，在凸缘的前面设置有第二接触段。一只衬管设置在套筒部之内，且其是圆筒形的，并具有一个外表面和一个内表面，此内表面限定一个从其后端接纳电缆进入其中的区域。此内表面最初具有的内直径刚好大到足以接纳同轴电缆的制备好的一端进入其中，直到波纹状外导电管的前缘边靠住环形内凸缘而内导电柱的端部电气接合于第二接触段为止。在衬管内表面上制有许多凸脊和凹槽，凸脊的高度小于电缆的波纹状外导电管的凹槽深度，而衬管凹槽的尺寸设定成窄于波纹状外导电管的凸脊的程度逐渐加大。

接插器后部适于在其中以此衬管接纳电缆的制备好的端部，衬管的尺寸和形状选定成至少可以紧密地互补电缆的外导电管的外表面。这样会有利于建立接插器后部对于电缆的外导电管的电气连接，从而在电缆与接插器之间建立牢靠的机械连接。

现在将参照有关附图并通过具体实施例详细描述本发明的其他目的、结构与特点。附图中：

图1是本发明的同轴电缆接插器的等轴侧视图，其中衬管和转换接头部从接插器前部组件分解出来;

图2是图1中接插器的衬管和转换接头的纵向剖视图，其中一制备好的电缆端部有待于嵌入其中;

图3和图4是图1中的接插器的纵向剖视图，其中接插器已经拧入到同轴电缆上面，而随后依靠起皱压紧到带螺旋形波纹的外导电管上面，且转换接头依靠螺纹联接于接插器前部组件的一个凸缘;

图5和图6是电缆端部和衬管的局部放大的纵向剖视图，其中图5表示衬管外形和电缆的外导电管外形轮廓上的对应关系，而图6则表示起皱后的状况;

图7是类似于图4所示的一个用于较大直径的同轴电缆的接插器实施例;

图8是应用于同轴电缆的另一个接插器实施例的纵向剖视图，其中内接触柱具有一插口接触段，并可以与图4中的接插器相配接;

图9是另一个类似于图4的接插器的视图，其中接插器前部组件是直角式接插器;以及

图10和图11是又一个接插器实施例的等轴侧视图和剖面视图，其中该实施例的接插器是使用钎料或导电环氧树脂连接于同轴电缆的。

本发明的同轴接插器包括有一接插器前部和一接插器后部，接插器后部具有一主体段42并包括一衬管70，衬管70将配置在一个从主体段42向后伸展的可起皱的套筒部44的里面。接插器后部最好是一单个的转换接头组件40，如图1和图2所示，转换接头组件40可以固接到一接插器前部组件10上，这样就可以实现如下将要说明的模块组合化。接插器前部组件10包括一导电外壳12和一个由一绝缘衬套16同轴地保持在其中的内导电柱或接触柱14，如图3所示。接插器的配接接口18，自图1中可见，其包括有一销状接触段20，销状接触段20通过一个由四个悬臂弹簧片24构成的外接触段22同轴地环绕着。一个联接螺母26可转动地固接于导电外壳12上，并便于该接插器和一个与其配接的或互补的接插器形成牢靠的配接（见图8）。

从接插器前部组件10的一装配端面28沿轴向向后伸展的是一内接触柱14的插口接触段30，插口接触段30与电缆的内导电柱配接。导电外壳12包括有一从装配端面28沿轴向向后延伸的带外螺纹的凸缘32，其可与从转换接头组件40的主体段42向前延伸的带内螺纹的凸缘46相配合，以使转换接头组件40与接插器前部组件10可形成牢靠的机械和接地联接。衬管70表示为一C形截面的构件，起动其具有一条沿此构件的确定的轴向切缝72，切缝72的间隙具有选定的尺寸。衬管70具有一内表面74，表面74用仿形切削而成，以一定的角度在选定间距的各个凸脊78之间形成一些平行的毗邻凹槽76，该角度略偏离正交于轴向方向的角度，从而使得这些毗邻的凹槽76形成一大致为螺旋形的螺纹，而且当衬管70被压挤成至少基本上封闭住切槽72的间隙时，其构成一条基本上连续的螺旋形螺纹。

参照图2所示，电缆100显示出具有一个从电缆100延伸出的带有一外露段104的一内导电柱102，其形状最好是形成一个可与一插口接触段相配接的销状接触段。内导电柱102设置在一绝缘衬套106（如虚线所示）的里面，绝缘衬套106把内导电柱同轴地保持在外导电管108的里面，而外导电管108则包容在一外套管110的里面。外导电管108包括有一带有交替的一些凸脊112和一些凹槽114的波纹形状，如图所示，这一波纹形状是一种螺旋式波纹，其中实际上是一条沿着外导电管的长度缠绕起来的，例如以一个凹槽对凹槽大约为0.105英寸间距的，连续的凸脊，而圆角的凸脊顶端与凹槽底部之间的尺寸可以是大约0.032英寸。外导电管延伸到一前缘边116，前缘边116最好是正交于内导电柱。在这种电缆中，电流是贴近外导电管108的内表面层118传输的，外导电管108的厚度大约是0.008英寸。各凸脊112朝内沿内表面层118而环绕着绝缘层106所形成的空间120充满着空气，而绝缘层106可以是低损耗泡沫聚乙烯材料。

转换接头组件40是通过如下方式组装起来的，既把衬管70放置在很大的后部空腔48中，直至其前缘边80贴靠住由环形内凸缘52所形成的面朝后的端面50。然后套筒44的一个后缘边部分被向内折进而形成沿着衬管70的后缘边82的一个内弯折凸缘54，如自图3可见，凸缘54压靠衬管后缘边82并将衬管70紧紧地固定在环形内凸缘52与内弯折套筒部分54之间。在转换接头组件40被拧入到接插器前部组件10上时，插口接触段30则配置在主体段42的前部空腔56的里面。整个接插器就准备妥当，以便接纳一制备好的用于终端设备的电缆端部进入其中;另一种可应用的方案是，在将转换接头40固定于接插器前部组件10上之前，其可以先接于电缆端部。

已制备好的电缆端部拧入到转换接头组件40的电缆接纳后端58中，直到外导电管108的前缘边116紧贴住环形内凸缘52，以及内导电柱销状段104与插口接触段30配接在一起，可起皱的套筒44随后用起皱工具（未示出）起皱，其方式类似于使用其他电气接插件时所遵循的各道起皱工序，从而使套筒44沿径向向内变形，以使得宽大的空腔48的内表面60紧靠压在衬管70的外表面上，并且通过闭合间隙72（见图1）而把衬管70压缩到一较小的直径。起皱工具包括一些模具，这些模具如一般使用起皱工具时常见的一样，其接近于某一确定的起皱用直径，用以控制本发明中的皱褶大小，从而尽量减小包缆外导电管的变形;作为对起皱控制的首要设置手段，沿着衬管轴向切缝的间隙的闭合将终止起皱过程，与此同时，限定间隙72的两相对的端面边缘84则贴靠在一起，以阻止套筒44的进一步变形。

在安装过程中，其结果是，如图4可见，衬管70的内表面74紧贴地靠着外导电管108的外表面移动，同时衬管70的凸脊78移入外导电管108的凹槽114中，而外导电管108的凸脊112被压进衬管70的凹槽76，并不使外导电管沿径向向内变形，却围绕外导电管压箝住凸脊112。此后外导电管将维持一个沿径向向外的弹性偏压而顶住衬管70的内表面74，该弹性偏压在电缆外导电管108与衬管内表面74之间提供一摩擦接合，以防止电缆端部在操作使用期间由于搬运或振动而偶然从接插器松扣。其次，可以相信，沿着内表面74的间隙72的两相对边缘84的棱角会趋于戳入电缆外导电管108，以有助于防止偶然的松扣。这样，电缆100就牢牢地被固定到转换接头组件40上，而在内导电柱102与接触件14之间以及外导电管108与环形内凸缘52之间，以及对于接插器组件10的外导电外壳12，建立起牢靠的电气连接。

衬管内表面74和电缆导电管的外形示于图5和图6。最好衬管的凸脊76的顶端较具有电缆外导电管108的相应凹槽114的底部深度要低的“高度”，因此一旦衬管的凹槽底部78与电缆外导电管的凹脊112的顶端相接合在一起时，衬管的凸脊的顶端76与电缆外导电管的凹槽的底部114是间隔开的。轴向切缝72的间隙宽度选定成使在已起皱的状态下，衬管的（沿着凸脊的顶端）一般内直径大于电缆外导电管沿面朝外的表面（沿着凹槽的底部）的直径，因而起到最终防止过度起皱和沿径向向内进入绝缘层106变形的作用。

衬管与外导电管的贴合最好是只发生在标示有ER的区域即“接合区域”内，而不要使贴合发生在标示有NR的区域即“非接合区域”内。衬管外形的确切尺寸要选定成适合于在电缆制造公差范围内的变化，以致当电缆就外导电管的外直径和凹槽底部114的半径一这些尺寸均由电缆标准控制-来说是处于其最小的情况时，也会产生牢靠的贴合，外导电管的凸脊112的得到的半径R₁在规范限度之内处于其最大的情况，而衬管凹槽78的半径R₂必须选定成要确保沿着区域ER的尽可能大的轴向长度上产生可靠的贴合和箝紧。在这些区域内的箝紧将使得电缆外导电管的凸脊变形逐渐增大而挤入充满空气的空间120，但既不会影响电缆外导电管受到控制的内直径，也不会使绝缘层106变形。沿着电缆外导电管108前缘边116的这种箝紧将促使该前缘边逐渐向前更加紧紧地顶靠住环形内凸缘52，以进一步增强外导电管面朝内的表面118在此前缘边的大部分周边上顶住环形内凸缘的压缩力。对基本上不带有任何弹簧特性的回火黄铜衬管进行起皱，从而使其压紧带有显著弹性变形的电缆外导电管，并因而在转换接头上储存有弹簧能量，这样所造成的箝紧作用和塑性变形的外导电管和转换接头之间形成了一种冷焊连接。

转换接头组件40的一个实施例可以包括一个含有立体段42、套筒部44和凸缘46的构件，此构件由比如合金No.C36000这样的中等硬度的黄铜机加工制成，套筒部经过回火以提高延展性，以达到适合于起皱的程度，此构件随后进行镀银。衬管70的材料为中等硬度的经过回火的黄铜，比如合金No.C36000，成形后进行机加工，衬管在其外表面上滚花之后镀金。两个端部80、82最好是沿外缘边或内缘边都进行倒角，以便于任何一端嵌入套筒部44并便于接纳电缆外导电管108前缘边116的任何一端。为了便于进行适当的起皱，套筒部44的外表面包括一个看得见的标记，该标记沿轴向顺着外表面处于覆盖着其中衬管的轴向切缝的部位，从而为在工具中的转换接头定位，以使切缝和标记沿着两相对置的起皱模具之一的弧形起皱表面的底部对中。

对于具有铜制外导电管的50欧姆的电缆、泡沫聚乙烯绝缘层和包铜钢材料制成的内导电柱的标准是，在凹槽底部处的标称外直径为0.186英寸，允许的公差变动为±0.005英寸，而在凸脊顶部处的标称外直径为0.250英寸，公差为±0.005英寸;凹槽至凹槽的间距L为0.105英寸，允许的公差变动为±0.010英寸;凹槽半径为0.020英寸，允许的公差变动为±0.005英寸，而外导电器厚度为0.008英寸，公差为±0.0006英寸;内导电柱直径为0.075英寸，公差为±0.001英寸。为此，衬管70可以依靠机加工形成一条贯穿其中的螺旋形螺纹，该螺纹的凸脊顶部半径为0.032英寸、凹槽半径R₂为0.038英寸和深度为0.023英寸，而起皱前的内直径为0.224英寸;而后对衬管作机加工，使其具有切缝宽度大约为0.100英寸，使得起皱以后的内直径可不小于大约0.191英寸，而切缝在衬管的外直径处闭合。结果是衬管最小内直径不小于电缆外导电管的最大允许外直径0.186+0.005英寸，即0.191英寸。

同轴接插器的第二个实施例示于图7，其中接插器组件200具有一接插器前部组件202和适配于电缆206的转换接头组件204。电缆206表示出相对于接插器的配接表面具有比图1至图4中的电缆100要大的直径。外导电管208的直径较大，而转换接头204的衬管210和套筒212也相应地直径较大。内导电柱214的直径较大，而插口接触段216也相应地较大。转换接头组件204的带内螺纹的前部凸缘218直径较大，接插器前部组件202的带外螺纹的凸缘220也是如此。本实施例保持配接接口222的尺寸与图1至图4中实施例的配接接口18的尺寸一样。

图8表示同轴接插器300的一个实施例，该接插器适配于具有与图1至图4中的电缆100一样尺寸的电缆302，但是，其中在接插器前部组件306里面的内接触件在配接接口310处具有一插口接触段308。接插器300的这一实施例还包括一沿导电外壳314外表面所形成的螺纹表面312。接插器300因而适于作为对轴接插器10的补足并可以与之配接。不过，固接于接插器前部组件306上的转换接头组件316是等同于图1至图4中的转换接头组件10的。

一种直角式接插器400示于图9中，其中再次采用等同于图1至图4中的转换接头组件40的转换接头402，以便用于具有与其电缆100一样尺寸的电缆404。接插器前部组件406包括一含有管段410的直角形导电外壳408，转换接头402可固接于此管段410上。内导电管显示出包括一第一内接触件412，内接触件412从配接接口414延伸，绕过直角弯段，达到装接于其内端的一第二内接触件416，此件终止在可与电缆的内导电柱420的销状段相配接的插口接触段418处。非导电衬套422制作成可把直角式内接触组件包容在直角式导电外壳里面的适当的对中位置上。

图10和图11表示出本发明的同轴接插器的又一个实施例。接插器组件500包括一外壳502，其具有一后部套筒504，在套筒504的里面设置有衬管506，此衬管具有带螺旋形螺纹的凹槽508，其与同轴电缆512的带螺旋形波纹的外导电管510互补。可以看到，钎料接纳孔514穿过后部套筒504并与穿过衬管506的钎料接纳孔516对齐以贯穿到一相应的凸脊518上，并因而终止在电缆的外导电管510的一互补的凹槽520处。钎料522可以经由接纳孔514、516流入并围绕电缆的外导电管顺着凹槽520回流，且在其中凝固而形成连接衬管506和电缆的外导电管510的钎焊焊接。钎料522可以是低温，比如93℃-回流型的，诸如罗德岛天佑区的钌特殊合金公司（Arconium  Speciality  Alloys，Providence，Rhode  Island）所出售的奥斯特合金No.200（Ostalloy  No.200），其含有44%铟、42%锡和14%镉。另外，代替钎料可以使用导电的环氧树脂，诸如马萨诸塞州勃列利加市的环氧树脂技术公司（Epoxy  Technology，Inc.，Billerica，Massachusetts）所出售的埃波泰克H20E（EPOTEC  H20E）银环氧树脂，可用注射管方式配置，据说要在80℃下固化90分钟。

本发明可以包括一个同轴接插器的整体式导电外壳的一个转换接头段，并包括一个在其中配置一衬管的套筒段，此套筒段可用起皱的办法装于制备好的同轴电缆端部上。图8和图9的实施例示出了本发明的转换接头组件的组合或特性的一些优点，同时本发明体现出一种独立的转换接头组件的形式，而转换接头组件并不是与接插器的导电外壳构成一体的一部分。

对本领域的技术人员来说，可设想到本发明的其他各种变化和改型，而这些变化和改型都将包函在本发明的精神和权利要求的范围之内。

Claims (10)

1、一种用于连接到同轴电缆的一端的接插器，电缆的型式是，其具有一个带波纹状外形的外导电管，而此制备好的端部露出一段外导电管至一前缘边，以及由外导电管和绝缘层进一步向前外露出内导电柱的一部分；接插器的型式是，其具有一个接插器后部，其适于机械地固接于同轴电缆的制备好的端部，并且用仿形加工方法制出带有交替的凸脊和凹槽的形状，以形成一波纹形状互补于电缆外导电管的波纹形状，并建立对外导电管的接地连接；其还具有一个接插器前部，其形成一个配接端面用于配接某一互补的接插器，且其包括一个内接触柱，内接触柱从外露于配接端面处的一第一接触段伸展至外露于电缆一个端面处的一第二接触段，此第二接触段适于与同轴电缆的内导电柱的一端形成电气接合；一个围绕着内接触柱的绝缘衬套；以及一个接插器导电外壳；其特征在于，

所述接插器后部包括一个套筒部，其从包含一个环形内凸缘的主体部伸向其后端，在凸缘的前面设置第二接触段；一个衬管，其设置在所述套筒部内，且其是圆筒形的并具有一个外表面和一个内表面，该内表面构成一个从其后端接纳电缆进入其中的区域，所述内表面最初具有的内直径刚好大到足以接纳同轴电缆的制备好的一端进入其中，直到所述波纹状外导电管的前缘边靠住所述环形内凸缘，且内导电柱的端部电气接合于第二接触段为止；以及

在所述衬管内表面上形成多个所述凸脊和凹槽，所述凸脊的弯度小于电缆的波纹状外导电管的凹槽的深度，而所述衬管的凹槽的尺寸确定成窄于波纹状外导电管的凸脊的程度逐渐加大；

其中所述接插器后部适于以所述衬管接纳电缆的制备好的一端进入其中，衬管的尺寸和形状选定成至少可以紧密地互补电缆的外导电器的外表面，以便于建立接插器后部对于电缆的外导电管的电气连接，从而在电缆与接插器之间建立牢靠的机械连接。

2、如权利要求1所述的接插器，其特征在于，所述接插器后部包括至少一个径向上通过所述套筒部和所述衬管伸入其中而延伸到所述电缆接纳区域的孔，以使得可固化的液态导电材料被引入所述接插器后部的所述电缆接纳区域，其后把制备好的电缆端部接入其中，用于在所述接插器后部与电缆外导电管之间建立机械和电气连接。

3、如权利要求2所述的接插器。其特征在于，每一所述至少一个孔在衬管的一个所述的凸脊处截交所述衬管内表面，以使所述可固化的液态导电材料能流入电缆外导电管的一个凹槽中，且随后固化。

4、如权利要求1所述的接插器，其特征在于，所述套筒部是可以变形的，而所述衬管包括一条沿着衬管的轴向切缝，该切缝从衬管外表面通向所述内表面，其具有选定的宽度，以使所述衬管一旦围绕着嵌入其中的电缆的外导电管被起皱时，其直径能减少到某一得到控制的量值，使所述衬管凸脊进入波纹状外导电管的凹槽，而所述波纹状外导电管的凸脊进入并贴近所述越来越窄的衬管凹槽的底部表面，并被箝住，这一切会使所述接插器后部能箝紧电缆外导电管的外表面，以便在所述接插器与电缆外导电管之间形成起皱连接。

5、如权利要求4所述的接插器，其特征在于，所述接插器前部是一个独立的组件，其具有一个从后部或组件端面伸展出的带螺纹凸缘，而所述接插器后部是一个独立的组件，其包括一个从所述主体部向前伸展出的带互补性螺纹的凸缘，可以拧到所述接插器前部的所述带螺纹凸缘上，从而所述接插器后部形成一个带有模块性质的转换接头，该接头可固接于某一选定的接插器前部组件。

6、如权利要求4所述的接插器，其特征在于，所述套筒部具有的轴向长度稍微大于所述衬管的轴向长度，且在所述衬管嵌入其中直至贴紧所述环形内凸缘时，所述套筒部的端部被弯折靠住所述衬管的后端，用以将所述衬管保持在所述套筒部之内。

7、如权利要求4所述的接插器，其特征在于，所述套筒部包括一个沿着其外表面的可见标记，其叠置于其中所述衬管的所述轴向切缝之上。

8、如权利要求4所述的接插器，其特征在于，所述衬管包括在其对置的所述两端的边缘上邻近其外表面处进行倒角，以便于所述衬管嵌入所述套筒部。

9、如权利要求4所述的、用于具有螺旋形波纹状外导电管的电缆的接插器，其特征在于，所述衬管内表面仿形加工成，在其上面包含有螺旋形凸脊和相应的螺旋形凹槽，它们互补于螺旋形波纹状的电缆外导电管，而由所述螺旋形凸脊的顶部所限定的所述衬管的内直径最初是逐渐地小于由螺旋形波纹状外导电管的凸脊顶部所限定的电缆外导电管的外直径，从而电缆外导电管可在制备好的电缆端部嵌入所述接插器后部期间借助螺纹拧入所述衬管中。

10、如权利要求9所述的接插器，其特征在于，所述衬管包括在其相对置的两端边缘上邻近所述内表面处进行倒角，便于电缆端部嵌入其中。

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