CN110729584A - 一种具有与pcb板柔性接触的高性能同轴连接器 - Google Patents

一种具有与pcb板柔性接触的高性能同轴连接器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及连接器技术领域，特别涉及一种具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，通过在内导体组件的一端上依次连接有弹簧和针头，内导体组件通过针头伸至第一壳体外与外设的PCB板接触使得内导体组件与PCB板电连接，这样能够免焊接或压接，能重复使用，便于后续维护与更换；在同轴连接器与PCB板之间发生松动时，弹簧通过自身的回复力将针头继续往第一壳体外伸，使得同轴连接器与PCB板始终保持电连接，有效地降低了由于接触不良或装接不到位而导致连接器匹配不良的问题，从而提高了配合的可靠性，提高了配合效率。

Description

一种具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器
技术领域
本发明涉及连接器技术领域，特别涉及一种具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器。
背景技术
射频同轴连接器大量应用于电路板与电路板、电路板与射频模块之间的互联。在电子通信行业，出于市场方面的考虑，小型化及成本低廉化显得尤其重要，这促使电子通信产品的模块化程度越来越高。目前市场上该类连接器的主流产品大都采用表贴或者穿孔焊接式，均需采用焊接工艺，较为麻烦。首先将射频同轴连接器内导体采用锡焊等方式焊接在被测试的PCB板的内导体上，再用螺钉等方式将连接器和PCB板的外导体连接在一起，这种连接方式会使测试结果受焊接质量，如焊点的大小，产品接地等因素的影响，对焊接工艺水平要求较高，造作不当引起PCB板损伤破坏，影响整机性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够有效降低由于接触不良或装接不到位而导致连接器匹配不良的同轴连接器。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，包括第一壳体，所述第一壳体的内腔设有内导体组件，所述内导体组件的一端上依次连接有弹簧和针头，所述内导体组件通过所述针头伸至所述第一壳体外与外设的PCB板接触使得所述内导体组件与PCB板电连接
本发明的有益效果在于：
通过在内导体组件的一端上依次连接有弹簧和针头，内导体组件通过针头伸至第一壳体外与外设的PCB板接触使得内导体组件与PCB板电连接，这样能够免焊接或压接，能重复使用，便于后续维护与更换；在同轴连接器与PCB板之间发生松动时，弹簧通过自身的回复力将针头继续往第一壳体外伸，使得同轴连接器与PCB板始终保持电连接，有效地降低了由于接触不良或装接不到位而导致连接器匹配不良的问题，从而提高了配合的可靠性，提高了配合效率；采用内导体组件、弹簧以及针头构成的浮动机构，能够延长机械的使用寿命(能够达到静态测试500000次，动态测试10000次的要求)；通过本方案设计的同轴连接器，便于实现连接器模块化，PCB板可实现大规模的使用、便于实现连接器小型化、低矮化和可靠性高的综合性能以及便于实现连接器耐环境性能优越，具有较强的抗振动、冲击性能，满足环境使用要求。
附图说明
图1为根据本发明的一种具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器的结构示意图；
图2为根据本发明的一种具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器的结构示意图；
图3为根据本发明的一种具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器的结构示意图；
图4为根据本发明的一种具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器的俯视结构示意图；
标号说明：
1、第一壳体；
2、PCB板；
3、第一内导体；
4、第二内导体；401、第四套环；402、第五套环；
5、弹簧；
6、针头；
7、绝缘子；
8、第二壳体；801、第一套环；802、第二套环；803、第三套环。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1，本发明提供的技术方案：
一种具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，包括第一壳体，所述第一壳体的内腔设有内导体组件，所述内导体组件的一端上依次连接有弹簧和针头，所述内导体组件通过所述针头伸至所述第一壳体外与外设的PCB板接触使得所述内导体组件与PCB板电连接
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
通过在内导体组件的一端上依次连接有弹簧和针头，内导体组件通过针头伸至第一壳体外与外设的PCB板接触使得内导体组件与PCB板电连接，这样能够免焊接或压接，能重复使用，便于后续维护与更换；在同轴连接器与PCB板之间发生松动时，弹簧通过自身的回复力将针头继续往第一壳体外伸，使得同轴连接器与PCB板始终保持电连接，有效地降低了由于接触不良或装接不到位而导致连接器匹配不良的问题，从而提高了配合的可靠性，提高了配合效率；采用内导体组件、弹簧以及针头构成的浮动机构，能够延长机械的使用寿命(能够达到静态测试500000次，动态测试10000次的要求)；通过本方案设计的同轴连接器，便于实现连接器模块化，PCB板可实现大规模的使用、便于实现连接器小型化、低矮化和可靠性高的综合性能以及便于实现连接器耐环境性能优越，具有较强的抗振动、冲击性能，满足环境使用要求。
进一步的，所述针头伸至所述第一壳体外的距离大于或等于所述同轴连接器与PCB板之间的间隙，在所述内导体组件与所述PCB板电连接时，所述弹簧处于压缩状态。
进一步的，所述针头伸至所述第一壳体外的距离为0.4-1mm。
由上述描述可知，针头伸至第一壳体外的距离为0.4-1mm，能够保证内导体组件始终与PCB板的中心焊盘接触导通从而不影响连接使用，实现内导体组件的浮动接触，达到与PCB板柔性接触的要求；也可满足由于加工造成的PCB板翘曲和平面度误差大等引起的大误差。
进一步的，所述内导体组件包括第一内导体和第二内导体，所述第二内导体套设在所述第一内导体的一端，所述第一内导体与所述弹簧的一端连接，所述弹簧的一端相对的另一端与所述针头连接，所述弹簧和针头均位于第二内导体内腔。
进一步的，还包括绝缘子，所述绝缘子为环状圆柱，所述环状圆柱套设在所述第一内导体外壁上且所述环状圆柱的一底面与所述第二内导体接触。
进一步的，所述环状圆柱的两底面上均开设有第一环形槽，所述第一环形槽的槽深为0.15-0.2mm。
从上述描述可知，状圆柱的两底面上均开设有第一环形槽，这相当于在绝缘子上增加一电感，减小不连续电容导致的传输线失配，这样容性和感性不连续性就起相互补偿的作用。
进一步的，还包括第二壳体，所述第二内导体位于第二壳体内腔，所述第二壳体包括第一套环、第二套环和第三套环且所述第一套环、第二套环和第三套环一体成型，所述第二套环位于所述第一套环和第三套环之间且分别与所述第一套环和第三套环接触，所述第三套环的外径小于第二套环的外径，所述第一套环的外径和第二套环的外径相等，所述第一套环的内径大于所述第二套环的内径，所述第三套环的内径和第二套环的内径相等。
进一步的，所述第二内导体包括第四套环和第五套环且所述第四套环和第五套环一体成型，所述第四套环的外径大于所述第五套环的外径，所述第四套环的一侧面与所述第一套环的一侧面相平齐，所述第一套环和第四套环的高度差为0.15-0.2mm，所述第三套环的高度为0.1-0.15mm。
从上述描述可知，第一套环和第四套环的高度差为0.15-0.2mm，第三套环的高度为0.1-0.15mm，在同轴变截面处进行了错位补偿，保证了该同轴连接器可在毫米波段使用，满足高性能高频率的使用要求。
进一步的，所述第一内导体与所述第二内导体之间通过螺纹连接。
从上述描述可知，第一内导体与第二内导体之间通过螺纹连接，保证了内导体组件在第一壳体内不发生转动和位移，保证了产品的性能可靠性。
进一步的，所述第一内导体远离所述第二内导体的一侧面上设有盲孔。
请参照图1至图4，本发明的实施例一为：
请参照图1、图2和图4，一种具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，包括第一壳体1，所述第一壳体1的内腔设有内导体组件，所述内导体组件的一端上依次连接有弹簧5和针头6，所述内导体组件通过所述针头6伸至所述第一壳体1外与外设的PCB板2接触使得所述内导体组件与PCB板2电连接。
所述针头6伸至所述第一壳体1外的距离大于或等于所述同轴连接器与PCB板2之间的间隙，在所述内导体组件与所述PCB板2电连接时，所述弹簧5处于压缩状态。
针头6与PCB板2的焊盘导体连通，由于第一壳体1与PCB板2锁紧时，针头6受轴向压力挤压时，向弹簧5方向移动，弹簧5压缩变形，针头6分别与第一内导体3和第二内导体4紧密接触，第一壳体1与PCB板2的外导体之间通过螺纹连接，插头和连接座通过螺纹锁紧，保证了电气信号的正常传输。
所述针头6伸至所述第一壳体1外的距离(图3中用字母A表示)为0.4-1mm，优选为0.85mm。
所述内导体组件包括第一内导体3和第二内导体4，所述第二内导体4套设在所述第一内导体3的一端，所述第一内导体3与所述弹簧5的一端连接，所述弹簧5的一端相对的另一端与所述针头6连接，所述弹簧5和针头6均位于第二内导体4内腔。
还包括绝缘子7，所述绝缘子7为环状圆柱，所述环状圆柱套设在所述第一内导体3外壁上且所述环状圆柱的一底面与所述第二内导体4接触。
所述环状圆柱的两底面上均开设有第一环形槽，所述第一环形槽的槽深(图3中用字母B表示)为0.15-0.2mm，优选为0.15mm。
还包括第二壳体8，所述第二内导体4位于第二壳体8内腔，所述第二壳体8包括第一套环801、第二套环802和第三套环803且所述第一套环801、第二套环802和第三套环803一体成型，所述第二套环802位于所述第一套环801和第三套环803之间且分别与所述第一套环801和第三套环803接触，所述第三套环803的外径小于第二套环802的外径，所述第一套环801的外径和第二套环802的外径相等，所述第一套环801的内径大于所述第二套环802的内径，所述第三套环803的内径和第二套环802的内径相等。
所述第二内导体4包括第四套环401和第五套环402且所述第四套环401和第五套环402一体成型，所述第四套环401的外径大于所述第五套环402的外径，所述第四套环401的一侧面与所述第一套环801的一侧面相平齐，所述第一套环801和第四套环401的高度差(图3中用字母C表示)为0.15-0.2mm，优选为0.2mm，所述第三套环803的高度为0.1-0.15mm(图3中用字母D表示)，优选为0.1mm。
同轴连接器与PCB板2连接时，将绝缘子7套在第一内导体3上，弹簧5和针头6依次装入第二内导体4内，所述第一内导体3与所述第二内导体4之间通过螺纹连接，保证了绝缘子7在第一内导体3上不轴向窜动和径向转动，安全可靠的固定在内导体零件上，然后将内导体组件装入第一壳体1内，再将第二壳体8压入第一壳体1内，保证了内导体组件在第一壳体1内不发生转动和位移，保证了产品的性能可靠性。
所述第一内导体3远离所述第二内导体4的一侧面上设有盲孔。
所述弹簧5采用不锈钢丝绕制而成。
所述绝缘子7采用PEI塑料机加车制成。
本方案设计的同轴连接器的设计原理为：
由于在介质区域内应该使特性阻抗等于标称值Z0＝50Ω。根据阻抗公式(1)
其中：Z0——特性阻抗，50Ω
εr——介质的相对介电常数
D——外导体的内径
d——内导体的外径
同轴连接器上限截止频率主要取决于连接器外导体内径尺寸、内导体外径尺寸、介质的相对介电常数，见公式(2)。
Figure BDA0002280384850000062
其中：fc——上限截止频率
ε——介质的相对介电常数
D——外导体的内径
d——内导体的外径
则上限截止频率fc≈46GHz。
由于绝缘子7的引入，在空气传输线和介质传输线间会引入不连续电容，为了减小不连续电容导致的传输线失配，通常会在接触面处做共面补偿，挖去一部分绝缘子7(图3中字母B表示处)，这相当于在绝缘子7部分增加一电感；容性和感性不连续性就起相互补偿的作用，同时在同轴变截面处进行了错位补偿(图3中字母C和D处)，这样保证了该连接器可在毫米波段使用，满足高性能高频率的使用要求。
综上所述，本发明提供的一种具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，通过在内导体组件的一端上依次连接有弹簧和针头，内导体组件通过针头伸至第一壳体外与外设的PCB板接触使得内导体组件与PCB板电连接，这样能够免焊接或压接，能重复使用，便于后续维护与更换；在同轴连接器与PCB板之间发生松动时，弹簧通过自身的回复力将针头继续往第一壳体外伸，使得同轴连接器与PCB板始终保持电连接，有效地降低了由于接触不良或装接不到位而导致连接器匹配不良的问题，从而提高了配合的可靠性，提高了配合效率；采用内导体组件、弹簧以及针头构成的浮动机构，能够延长机械的使用寿命(能够达到静态测试500000次，动态测试10000次的要求)；通过本方案设计的同轴连接器，便于实现连接器模块化，PCB板可实现大规模的使用、便于实现连接器小型化、低矮化和可靠性高的综合性能以及便于实现连接器耐环境性能优越，具有较强的抗振动、冲击性能，满足环境使用要求。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，其特征在于，包括第一壳体，所述第一壳体的内腔设有内导体组件，所述内导体组件的一端上依次连接有弹簧和针头，所述内导体组件通过所述针头伸至所述第一壳体外与外设的PCB板接触使得所述内导体组件与PCB板电连接。
2.根据权利要求1所述的具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，其特征在于，所述针头伸至所述第一壳体外的距离大于或等于所述同轴连接器与PCB板之间的间隙，在所述内导体组件与所述PCB板电连接时，所述弹簧处于压缩状态。
3.根据权利要求1所述的具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，其特征在于，所述针头伸至所述第一壳体外的距离为0.4-1mm。
4.根据权利要求1所述的具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，其特征在于，所述内导体组件包括第一内导体和第二内导体，所述第二内导体套设在所述第一内导体的一端，所述第一内导体与所述弹簧的一端连接，所述弹簧的一端相对的另一端与所述针头连接，所述弹簧和针头均位于第二内导体内腔。
5.根据权利要求4所述的具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，其特征在于，还包括绝缘子，所述绝缘子为环状圆柱，所述环状圆柱套设在所述第一内导体外壁上且所述环状圆柱的一底面与所述第二内导体接触。
6.根据权利要求5所述的具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，其特征在于，所述环状圆柱的两底面上均开设有第一环形槽，所述第一环形槽的槽深为0.15-0.2mm。
7.根据权利要求4所述的具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，其特征在于，还包括第二壳体，所述第二内导体位于第二壳体内腔，所述第二壳体包括第一套环、第二套环和第三套环且所述第一套环、第二套环和第三套环一体成型，所述第二套环位于所述第一套环和第三套环之间且分别与所述第一套环和第三套环接触，所述第三套环的外径小于第二套环的外径，所述第一套环的外径和第二套环的外径相等，所述第一套环的内径大于所述第二套环的内径，所述第三套环的内径和第二套环的内径相等。
8.根据权利要求7所述的具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，其特征在于，所述第二内导体包括第四套环和第五套环且所述第四套环和第五套环一体成型，所述第四套环的外径大于所述第五套环的外径，所述第四套环的一侧面与所述第一套环的一侧面相平齐，所述第一套环和第四套环的高度差为0.15-0.2mm，所述第三套环的高度为0.1-0.15mm。
9.根据权利要求4所述的具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，其特征在于，所述第一内导体与所述第二内导体之间通过螺纹连接。
10.根据权利要求4所述的具有与PCB板柔性接触的高性能同轴连接器，其特征在于，所述第一内导体远离所述第二内导体的一侧面上设有盲孔。
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