CN110600952A - 大功率容差盲插同轴连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的一种大功率容差盲插同轴连接器，在本发明的一种大功率容差盲插同轴连接器中，插座内导体通过绝缘子安装在插座外导体的安装容腔中，绝缘子的外侧壁与插座外导体的内侧壁接触，这样，绝缘子填满安装容腔，绝缘子与插座外导体的内侧壁和插座内导体的外侧壁之间的接触面积较大，能够较好地传导热量，尤其是在大功率产生高温的情况下，绝缘子使得插座内导体中的热量能够较快地扩散。
Description
技术领域
本发明涉及一种大功率容差盲插同轴连接器。
背景技术
RRU(远端射频单元)是新一代移动通信基站的重要组成部分，双频/多频RRU是其中重要的产品分支，这种类型的RRU对板到板射频连接器的功率水平有更高的要求。
首先，由于射频连接器要同时传输两路或多路载波信号，需要承受的功率水平是单路载波的几倍；同时，RRU内部的工作温度较高(一般会在100摄氏度以上)。当几路高频信号同时工作时，射频连接器的内导体的温度会迅速升高。
现有的板对板连接器无法满足双频/多频RRU在高温、大功率的条件下长期、可靠地工作的需求。并且，由于连接器，特别是内导体无法将PCB信号线热量传导出去，会导致PCB 过热，加大电路板损耗。射频连接器的内导体的弹性件是连接的关键零件，目前多由青铜材料制成，在长期高温的工作环境中，会出现应力松弛的现象，导致接触不良，信号传输失真。为了减少热量的产生，已知的方法是加大中心接触件的直径，然而直径的加大会导致整体结构占用空间的加大，同时会导致使用频率降低。而且，这种大容差连接器尺寸的加大，会导致连接器的站板面积的加大，会导致客户其他器件无法安装，也与RRU小型化的趋势相背。此外，这种大容差连接器尺寸的加大，在大容差的情况下，阻抗补偿的难度会进一步加大，在高频的时候甚至无法满足客户使用要求。因此，对于板对板连接器，需要寻求新方案，使其能在高温大功率的情况下，能够很好的散热，尤其是要将内导体的的热量导出。
电路板在焊接好表贴部件后需要与其他的PCB板连接传输高频信号，由于制造和装配公差，需要板间连接器可盲插得连接在一起，并补偿板对板轴向偏置和径向的不对准。能够盲插和补偿容差的连接器是现有技术中已知的，它们通常具有两个插座和一个转接器，两个插座通过转接器可操作地相互连接。现有的板对板连接主要有以下几种技术：
来自Gilbert Engineering Co.公司的US4925403公开于1988年，公开了一种具有适配件的上述类型的同轴连接器。该连接器设计为其可补偿一定的横向偏置。通过适配件外部导体的方式建立机械咬合连接。
来自于Huber+Suhner公司的WO2011/088902公开于2011年，涉及一种通用类型的印刷电路板同轴连接器。该连接器包括可以通过适配件可操作地互相连接的第一连接器部件和第二连接器部件。至少一个连接器一侧包括机械的、可操作的连接装置，其“刚性地”与相应的连接器部件以及适配件的相应端互相连接，也就是在正常环境下，连接完全是不再可释放的，或者只能通过增加的力来释放。可操作的连接装置相应于导体布置，从而允许尽可能大的轴向和横向上的偏置。
来自于同一申请人的CN101330181公开于2008年,涉及一种目前广泛使用的板对板射频同轴连接器。该连接器包括半锁紧端插座，滑动端插座和转接器，转接器一端于半锁紧端插座连接，一端与滑动端插座连接，由于锁紧端的机械结构使得拔出时转接器总是留在锁紧端，另外该连接器采用特殊形状绝缘子来对界面处的轴向偏置进行阻抗补偿从而提高连接器的射频性能。
还有许多类似的知识产权，不在此一一列举，从当前的知识产权和已知技术中，没有一个给出关于如何提高板对板连接器耐受功率的建议。所有上述专利和目前广泛使用的板对板射频同轴连接器大多使用PTFE或者LCP等材料做为绝缘介质，由于这类介质的导热系数相对较低0.2(W/m/k)，另外在插座端，只有为了支撑与内导体和外导体很小的接触面积，因而内导体(温度最高部分)的热量无法有效导出，在高温大功率的工作条件下容易失效。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种大功率容差盲插同轴连接器，能够使连接器的导热性较好。
为实现上述目的，本发明提供一种大功率容差盲插同轴连接器，包括由导电材料制成的插座外导体，插座外导体的左部和右部分别具有安装容腔和插接容腔，安装容腔中固定有绝缘子，绝缘子的外侧壁与插座外导体的内侧壁接触，绝缘子的中心穿设有与插接容腔同轴设置的插座内导体，插座内导体具有分别从绝缘子左右两侧露出的左连接端和右连接端，所述右连接端伸入至插接容腔中。
优选地，所述安装容腔呈圆柱状，绝缘子填充满安装容腔。
优选地，所述插座内导体具有穿设在绝缘子的中心孔中的中间连接段，中间连接段的左右两端分别具有左环形轴肩和右环形轴肩，绝缘子的左右两侧面分别设有左沉孔和右沉孔，所述左环形轴肩卡在左沉孔中，所述右环形轴肩卡在右沉孔中。
更为优选地，所述绝缘子的右侧面向右凸起第一环形凸台，所述右沉孔位于第一环形凸台内侧。
更为优选地，所述插接容腔的左端与安装容腔的右端之间设有右环形分隔壁。
更为优选地，所述右环形分隔壁右侧面位于第一环形凸台右侧面的右侧。
优选地，所述绝缘子的左侧面设有环形凹槽，环形凹槽的外侧为第二环形凸台，环形凹槽的内侧为第三环形凸台，所述左沉孔位于第三环形凸台的内侧。
更为优选地，所述插座外导体的右端设有开口朝左的喇叭形导向口。
优选地，所述绝缘子导热系数大于0.8W/m/k。
优选地，所述绝缘子左右方向的长度为L，绝缘子的直径为D，L/D大于等于0.5。
如上所述，本发明涉及的一种大功率容差盲插同轴连接器，具有以下有益效果：在本发明的一种大功率容差盲插同轴连接器中，插座内导体通过绝缘子安装在插座外导体的安装容腔中，绝缘子的外侧壁与插座外导体的内侧壁接触，这样，绝缘子填满安装容腔，绝缘子与插座外导体的内侧壁和插座内导体的外侧壁之间的接触面积较大，能够较好地传导热量，尤其是在大功率产生高温的情况下，绝缘子使得插座内导体中的热量能够较快地扩散。
附图说明
图1显示为本发明的大功率容差盲插同轴连接器的结构示意图；
图2显示为本发明的大功率容差盲插同轴连接器与连接件的特征尺寸示意图；
图3显示为本发明的大功率容差盲插同轴连接器与连接件的结构示意图；
图4显示为本发明的大功率容差盲插同轴连接器的阻抗区域示意图；
图5显示为本发明的大功率容差盲插同轴连接器与PCB板的连接示意图。
图6显示为绝缘子的剖面结构示意图。
元件标号说明
1 插座外导体
2 安装容腔
3 插接容腔
4 绝缘子
5 插座内导体
6 左连接端
7 右连接端
8 中间连接段
9 左环形轴肩
10 右环形轴肩
11 左沉孔
12 右沉孔
13 第一环形凸台
14 右环形分隔壁
15 环形凹槽
16 第二环形凸台
17 第三环形凸台
18 导向口
19 焊脚
20 PCB板
21 左环形分隔壁
22 连接件
23 负极插头
24 正极插头
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1至图6所示，本发明提供一种大功率容差盲插同轴连接器，包括由导电材料制成的插座外导体1，插座外导体1的左部和右部分别具有安装容腔2和插接容腔3，安装容腔2 中固定有绝缘子4，绝缘子4的外侧壁与插座外导体1的内侧壁接触，绝缘子4的中心穿设有与插接容腔3同轴设置的插座内导体5，插座内导体5具有分别从绝缘子4左右两侧露出的左连接端6和右连接端7，所述右连接端7伸入至插接容腔3中。
在本发明的一种大功率容差盲插同轴连接器中，插座内导体5通过绝缘子4安装在插座外导体1的安装容腔2中，绝缘子4的外侧壁与插座外导体1的内侧壁接触，这样，绝缘子4填满安装容腔2，绝缘子4与插座外导体1的内侧壁和插座内导体5的外侧壁之间的接触面积较大，能够较好地传导热量，尤其是在大功率产生高温的情况下，绝缘子4使得插座内导体5中的热量能够较快地扩散。
在本发明的一种大功率容差盲插同轴连接器中，如图1和图2所示，所述安装容腔2呈圆柱状，绝缘子4填充满安装容腔2。绝缘子4采用高导热绝缘材料制成，优选地，所述绝缘子4导热系数大于0.8W/m/k。如图6所示，所述绝缘子4左右方向的长度为L，绝缘子4 的直径为D，L/D大于等于0.5。因此，绝缘子4的宽度较大，提供足够宽的导热接触面积而将插座内导体5工作时所产生的热量高效地传导至插座外导体1上并由插座外导体1扩散出去，这样就能够保证插座内导体5上的热量均匀分布，由于传输射频功率，该导热材料在具有很高的导热系数的同时，还需要有很高的高频介电参数的稳定性，通常可采用PPS或LCP 加陶瓷填料来制作绝缘子4。
在本发明的一种大功率容差盲插同轴连接器中，如图1和图2所示，所述插座内导体5 具有穿设在绝缘子4的中心孔中的中间连接段8，中间连接段8的左右两端分别具有左环形轴肩9和右环形轴肩10，请参考图6，绝缘子4的左右两侧面分别设有左沉孔11和右沉孔12，所述左环形轴肩9卡在左沉孔11中，所述右环形轴肩10卡在右沉孔12中。左环形轴肩 9和右环形轴肩10能够补偿传输信号时的阻抗不匹配，板对板连接器工作时，由于连接器与连接件22连接时，连接件22的负极插头23与连接器的插座外导体1导电连接，连接件22 的正极插头24与连接器的插座内导体5连接，连接器与连接件22之间具有径向和轴向容差，所以在连接件22的端部与插接容腔3的底部之间会出现一段很长空气间隙(通常1mm)，如图3和图4所示，图中的区域R和T为高阻抗区域，在专利CN101330181中采用“哑铃型”的绝缘子4和插座端壳体上的台阶来实现区域U和S出的低阻。这种方法在很大范围能解决阻抗不匹配，实现较好的射频性能。不过由同轴线的阻抗公式式中z为阻抗，ε为介质的介电常数，D为插座外导体1的内径，d为插座内导体5的外径。从公式我们可以看出，阻抗z对d的变化更为敏感。在实现S处的低阻时，专利CN101330181中通过减小插座外导体1上S区域所对应位置的台阶内径，这样插座外导体1上S区域的台阶会离插座内导体5过于接近，在长期大功率的条件下工作式容易产生耐电压不足的问题，严重时引起打火。如图4所示，本发明的技术方案中，采用增加插座内导体5在S区域对应位置的外径的方法来实现S处的低阻，只用增加一个很小的值(插座内导体5在S区域对应位置的外径单边增加0.2mm)，就能实现阻抗匹配，同时插座外导体1内壁与插座内导体5外壁之间保持很大的间隙，增加连接器的耐电压。
请参考图1、图2和图6，所述绝缘子4的右侧面向右凸起第一环形凸台13，所述右沉孔12位于第一环形凸台13内侧。如图1和图2所示，所述插接容腔3的左端与安装容腔2 的右端之间设有右环形分隔壁14。如图3和图4所示，在连接件22插入到插接容腔3中时，连接件22的左端与插接容腔3的左侧面之间具有轴向间隙容差，此容差一般为±1mm，作为一种优选的实施方式，所述右环形分隔壁14右侧面位于第一环形凸台13右侧面的右侧。这样，如果连接件22的左端与插接容腔3的左侧面相抵时，连接件22上的负极插头23的端部能与右环形分隔壁14相抵接触。优选地，所述插座外导体1的右端设有开口朝左的喇叭形导向口18。这样，在连接件22从右向左地插入到插接容腔3中时，导向孔能够引导连接件22 的负极插头23与连接器的插座外导体1对中。
请参考图1、图2和图6，所述绝缘子4的左侧面设有环形凹槽15，环形凹槽15的外侧为第二环形凸台16，环形凹槽15的内侧为第三环形凸台17，所述左沉孔11位于第三环形凸台17的内侧。
由于绝缘子4是采用绝缘材料添加陶瓷填料制成的，陶瓷填料增加塑料的导热能力，因此绝缘子4导热性良好。绝缘材料都相对比较脆，采用传统的压力装配的模式容易导致绝缘子破裂，更适合采用嵌件注塑工艺把插座外导体和插座内导体及绝缘子注塑在一起，图4中的右环形轴肩10在起到阻抗匹配作用的同时，还可以作为注塑时的封胶面，用于在往安装容腔2中注塑高导热材料时封胶，避免塑料爬至插座内导体5的外表面上，左环形分隔壁21和右环形分隔壁14将绝缘子4卡在安装容腔2中。
如图5所示，本发明的连接器左端可以连接PCB板20，插座内导体5与PCB板20上的正极连接端连接，插座外导体1上设有焊脚19，焊脚19与PCB板20上的负极连接端焊接连接，在PCB板20与插座外导体1的配合处有特征尺寸为h>0.5mm的小间隙，由于h>0.5mm，在PCB板20与连接器之间有足够的空间让此处的空气可以流动，有一定的热耗散作用。另外，连接器与电路板之间具有特征尺寸为h的小间隙保证了连接器在该处的耐压能力，按照 30kv/cm的空气击穿场强，此处最高耐压可达到1500V，在传输大功率信号时，此处不会被击穿。但是同时此小间隙区域会形成特征尺寸为h高阻抗区域。为此，本发明中采用在插座内导体5上设置左环形轴肩9来实现v段的低阻抗，从而实现与h段的高阻抗形成补偿效应，从而保证连接器的射频性能。
本发明的一种大功率容差盲插同轴连接器中，连接器与连接件22之间的轴向容差至少可达±1mm，连接器与连接件22之间的径向容差可达±3℃；连接器在使用频率范围内射频性能良好，信号反射和衰减很少；连接器在工作时能够将插座内导体5和PCB板20上的热量很好的导出；同时通过改善连接器的内部结构，改善连接器的热分布，提高了连接器在高温下的耐受功率(2.7GHz,时，160W@105℃)。此外，本发明的一种大功率容差盲插同轴连接器在不增大连接器尺寸的情况下，实现很大的容差，提高连接器的使用功率，同时保证连接器有很高是以用频率和射频性能，占用很少的客户安装空间。
基于上述实施例的技术方案，本发明的一种大功率容差盲插同轴连接器中，插座内导体 5通过绝缘子4安装在插座外导体1的安装容腔2中，绝缘子4的外侧壁与插座外导体1的内侧壁接触，这样，绝缘子4填满安装容腔2，绝缘子4与插座外导体1的内侧壁和插座内导体5的外侧壁之间的接触面积较大，能够较好地传导热量，尤其是在大功率产生高温的情况下，绝缘子4使得插座内导体5中的热量能够较快地扩散。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种大功率容差盲插同轴连接器，其特征是，包括由导电材料制成的插座外导体(1)，插座外导体(1)的左部和右部分别具有安装容腔(2)和插接容腔(3)，安装容腔(2)中固定有绝缘子(4)，绝缘子(4)的外侧壁与插座外导体(1)的内侧壁接触，绝缘子(4)的中心穿设有与插接容腔(3)同轴设置的插座内导体(5)，插座内导体(5)具有分别从绝缘子(4)左右两侧露出的左连接端(6)和右连接端(7)，所述右连接端(7)伸入至插接容腔(3)中。
2.根据权利要求1所述的大功率容差盲插同轴连接器，其特征在于：所述安装容腔(2)呈圆柱状，绝缘子(4)填充满安装容腔(2)。
3.根据权利要求1所述的大功率容差盲插同轴连接器，其特征在于：所述插座内导体(5)具有穿设在绝缘子(4)的中心孔中的中间连接段(8)，中间连接段(8)的左右两端分别具有左环形轴肩(9)和右环形轴肩(10)，绝缘子(4)的左右两侧面分别设有左沉孔(11)和右沉孔(12)，所述左环形轴肩(9)卡在左沉孔(11)中，所述右环形轴肩(10)卡在右沉孔(12)中。
4.根据权利要求3所述的大功率容差盲插同轴连接器，其特征在于：所述绝缘子(4)的右侧面向右凸起第一环形凸台(13)，所述右沉孔(12)位于第一环形凸台(13)内侧。
5.根据权利要求4所述的大功率容差盲插同轴连接器，其特征在于：所述插接容腔(3)的左端与安装容腔(2)的右端之间设有右环形分隔壁(14)。
6.根据权利要求5所述的大功率容差盲插同轴连接器，其特征在于：所述右环形分隔壁(14)右侧面位于第一环形凸台(13)右侧面的右侧。
7.根据权利要求3所述的大功率容差盲插同轴连接器，其特征在于：所述绝缘子(4)的左侧面设有环形凹槽(15)，环形凹槽(15)的外侧为第二环形凸台(16)，环形凹槽(15)的内侧为第三环形凸台(17)，所述左沉孔(11)位于第三环形凸台(17)的内侧。
8.根据权利要求1所述的大功率容差盲插同轴连接器，其特征在于：所述插座外导体(1)的右端设有开口朝左的喇叭形导向口(18)。
9.根据权利要求1所述的大功率容差盲插同轴连接器，其特征在于：所述绝缘子(4)导热系数大于0.8W/m/k。
10.根据权利要求1所述的大功率容差盲插同轴连接器，其特征在于：所述绝缘子(4)左右方向的长度为L，绝缘子(4)的直径为D，L/D大于等于0.5。
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