CN111029864A - 一种射频同轴连接器及绝缘支撑 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种射频同轴连接器及绝缘支撑，所述射频同轴连接器包括：内导体(101、102)、外导体(103、104)、绝缘支撑(105)，所述绝缘支撑具有实心环形本体，无需穿孔或开设台阶，所述内导体的一部分穿过所述实心环形本体的中心孔，所述内导体在被中心孔包覆的两个边界处形成有台阶；所述外导体具有一个或多个孔腔，通过其中一个孔腔收纳所述绝缘支撑，所述外导体在与所述实心环形本体外周两侧接触的两个边界处形成有台阶。相比现有技术，本发明工艺简单，对于更小规格的1.85mm型连接器、1mm型连接器、甚至0.8mm型连接器更容易加工实现，同时还可达到良好的阻抗匹配效果。

Description

一种射频同轴连接器及绝缘支撑

技术领域

本申请涉及射频连接器技术领域，尤其涉及一种射频同轴连接器及绝缘支撑。

背景技术

近年来，卫星通信、全球定位、雷达、智能交通、智慧城市等领域迅猛发展，尤其是5G技术和汽车雷达应用逐渐成熟，系统的工作频率也随之提高，毫米波频段逐渐成为民用领域频谱拓展的新方向。对能够应用在50GHz的2.4mm型连接器需求明显增多，反映出对更高频率更小尺寸的射频同轴连接器的需求是一个发展趋势。

射频连接器一般由内导体、外导体、绝缘支撑以及连接机构组成。现有的毫米波连接器(如K型连接器、2.4mm型连接器)技术方案中，所述绝缘支撑采用钻6个空气孔的结构降低其相对介电常数，绝缘支撑空气同轴线到空气同轴线的过渡处采用挖空气台阶的共面补偿来达到阻抗匹配，这种结构在直径较大的绝缘支撑上可以实现很好的匹配效果，但对于匹配更高频率的射频同轴连接器，绝缘支撑的尺寸会相应地减小，则导致需要挖掉的空气台阶和空气孔的尺寸也会更小，需要更小的钻头加工空气孔，需要更薄的刀片制作空气台阶，这对现有工艺条件带来一定的挑战。

发明内容

本申请实施例提供一种射频同轴连接器及绝缘支撑，解决小尺寸射频连接器绝缘支撑的阻抗匹配问题。

本申请实施例提供一种射频同轴连接器，包括：内导体、外导体、绝缘支撑，所述绝缘支撑具有实心环形本体，所述实心环形本体具有与其同轴的中心孔；所述内导体的一部分穿过所述实心环形本体的中心孔，所述内导体在被中心孔包覆的两个边界处形成有台阶；所述外导体具有一个或多个孔腔，通过其中一个孔腔收纳所述绝缘支撑，所述外导体在与所述实心环形本体外周两侧接触的两个边界处形成有台阶。

所述射频同轴连接器采用压接连接方式时，

所述内导体包括第一内导体和第二内导体，与第二内导体相邻的所述第一内导体的第一压接端为开孔结构，与第一内导体相邻的所述第二内导体的第二压接端为柱状结构，所述第二压接端插入所述第一压接端形成所述第一内导体与第二内导体间的压接连接；所述第一内导体的第一压接端的开孔边缘与所述绝缘支撑接触处形成第一内台阶；所述第二内导体穿过绝缘支撑的中空孔，所述第二内导体在与远离压接连接处的所述中空孔的第二边缘相接处形成第二内台阶。

进一步地，所述射频同轴连接器采用压接连接方式时，所述外导体包括第一外导体和第二外导体，所述第一外导体具有多个孔腔，所述第一内导体彼此绝缘的置于第一外导体的孔腔中；所述第二外导体具有多个孔腔，所述第二内导体彼此绝缘的置于第二外导体的孔腔中；所述绝缘支撑置于所述第二外导体的靠近连接处的孔腔中，所述第二外导体在连接状态下插入所述第一外导体的靠近连接处的孔腔；所述第一外导体与所述绝缘支撑相接处形成台阶、所述绝缘支撑与置入其中的第二外导体的孔腔底部相接处形成台阶。

所述射频同轴连接器采用螺纹旋紧连接方式时，

所述内导体包括穿过绝缘支撑的中空孔彼此接触连接的两个第三内导体，所述第三内导体在与中空孔边缘相接处具有台阶；所述外导体包括两个第三外导体、两个第四外导体，所述第三外导体具有多个孔腔，所述第四外导体置于第三外导体靠近连接中线处的孔腔中，所述第四外导体为孔腔结构，在靠近连接中线处的孔腔边缘具有包覆绝缘支撑的台阶。

进一步地，所述绝缘支撑具有穿过中空孔轴线的半剖开口，用于将所述第三内导体通过所述半剖开口置于所述中空孔中，所述开口深度大于或等于绝缘支撑本体半径与中空孔半径之差且小于绝缘支撑本体直径，或者所述开口深度大于或等于绝缘支撑本体半径与中空孔半径之和且小于绝缘支撑本体直径。

所述射频同轴连接器进一步包括：

置于绝缘支撑外侧且两端与所述第四外导体相接的金属挡圈；

置于所述第三外导体的靠近连接中线处的孔腔外壁的套筒。

所述由两个第三内导体构成的内导体呈轴对称和中心对称结构，从中心线向远端各设置三个台阶，所述台阶位于内导体直径变化处，其中：

所述三个台阶中的中间台阶与第四外导体的台阶配合实现错位补偿和共面补偿。

更具体地，所述内导体采用铍青铜材料制成，所述外导体采用铜合金材料制成，所述绝缘支撑采用聚醚酰亚胺材料制成。

本申请实施例还提供一种射频同轴连接器的绝缘支撑，所述绝缘支撑具有实心环形本体，所述实心环形本体具有与其同轴的中空孔，实心环形本体为一体无缝结构或者为设有通过轴线及中空孔的剖开口的半剖开结构；在包括内导体、外导体、绝缘支撑的射频同轴连接器中，所述绝缘支撑的实心环形本体的中心孔边缘与局部穿过所述实心环形本体的中心孔的所述内导体上的台阶相匹配；所述绝缘支撑的实心环形本体外周两侧边缘与相接的所述外导体在相接处形成的台阶匹配。所述绝缘支撑采用聚醚酰亚胺材料制成。

本申请实施例还提供一种射频同轴连接器的绝缘支撑的切割工装机构，该切割工装机构包括切割工装本体、贯通所述切割工装本体的通孔、从切割工装本体外部贯通所述通孔边缘的切割槽，所述通孔的水平中心线下部具有与待切割绝缘支撑外径一致的第一半径，所述通孔的水平中心线上部的呈水平尺寸逐步扩大的形状，该水平尺寸大于待切割绝缘支撑外径，所述通孔的高度与待切割绝缘支撑外周直径一致。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本发明的技术方案采用实心绝缘支撑结构，相比现有技术方案，对于K型连接器和2.4mm型连接器，绝缘支撑工艺简单，更容易加工实现；对于更小规格的1.85mm型连接器、1mm型连接器、甚至0.8mm型连接器，绝缘支撑尺寸即使很小，现有工艺不能或者很难达到生产要求，采用本发明中的连接器结构工艺简单且利于产品实现，同时，还可达到良好的阻抗匹配效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为压接结构连接器示意图；

图2为压接结构连接器外导体台阶示意图；

图3为压接结构连接器内导体台阶示意图；

图4为螺纹旋紧连接器示意图；

图5为螺纹旋紧结构台阶示意图；

图6为绝缘支撑切割工装机构示意图；

图7为切割后的绝缘支撑示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

根据电磁场理论，任何给定尺寸的绝缘支撑都会激发一定频率的高阶模。毫米波同轴连接器的使用频率接近其空气介质时的上限截止频率，绝缘支撑激发的高阶模频率往往落在使用频率的范围之内。高阶模的产生表示传输能量的损耗，反映在同轴连接器上即影响了连接器的电压驻波比，插入损耗，使用频率范围等电气性能。绝缘支撑是毫米波同轴连接器的必备零件，但它会产生高阶模。激发高阶模的最高频率仍低于其空气介质时的上限截止频率，即高阶模的传输在空气介质段呈指数衰减，不可能传输得很远。

现有射频连接器中的绝缘支撑，大多采用在绝缘支撑本体利用钻头开设若干小孔(通常为6个)或利用刀具开设多个空气台阶来实现50欧姆的电匹配，面对射频连接器的线芯尺寸逐步变小的需求发展趋势，绝缘支撑尺寸必然也只能越来越小，现有工艺不能或者很难达到生产要求，不利于产品加工实现。

为克服上述困难，本发明的射频同轴连接器的新结构中，采用实心绝缘支撑结构，无需在绝缘支撑本体上开设小孔或者空气台阶。对于K型连接器、2.4mm型连接器，对于1.85mm型连接器、1mm型连接器、甚至0.8mm型连接器，只需根据对应尺寸缩小绝缘支撑的尺寸即可，无需复杂的加工过程，利于产品实现，同样达到良好的阻抗匹配效果。

为达到良好的阻抗匹配效果，采用实心绝缘支撑结构在链接器连接状态下，只需在实心绝缘支撑本体所包覆的内导体，以及包覆实心绝缘支撑本体的外导体上，开设台阶即可。所述连接器在未连接时，通常为两个分体接头，在连接时，连为一体，所以所述内导体和所述外导体是指连接时的整体特征，例如两个插头的内导体部分插接后接触在一起整体形成内导体，外导体部分插接后接触在一起整体形成外导体。

实心绝缘支撑本体为环状结构，通常其同轴的中空孔中传入内导体，在与内导体接触的内环边缘处形成台阶，在该台阶处内导体产生补偿效应；在与外导体接触的外环边缘处形成台阶，在该台阶处外导体产生补偿效应。

内导体采用铍青铜材料制成，外导体采用铜合金材料制成。所述绝缘支撑采用聚醚酰亚胺材料。

本发明基于上述内导体、外导体与绝缘支撑间的台阶补偿，绝缘支撑距离连接器的机械电气参考面的距离能避免配对连接器绝缘支撑之间可能引起的共振，从而降低高阶模对毫米波同轴连接器电气性能的影响，提高毫米波同轴连接器的电气性能。这样就无需在绝缘支撑本体上开设小孔或者空气台阶，即使缘支撑的尺寸变小，也无需复杂的加工过程，可以同样达到良好的阻抗匹配效果。

本发明的射频同轴连接器在具体实施时可以采用多种连接方式方式设计，例如可以采用压接连接方式，或者插接连接方式，或者螺旋紧固连接方式，但其核心还是要确保内导体、外导体与绝缘支撑间的台阶补偿。

如图1所示，给出了压接结构的射频同轴连接器的结构示意图。该压接结构的射频同轴连接器，包括第一压接内导体101、第二压接内导体102、第一压接外导体103、第二压接外导体104、绝缘支撑105，第一压接内导体101、第二压接内导体102在连接状态下彼此接触形成内导体，第一压接外导体103、第二压接外导体104在连接状态下彼此接触形成外导体，其中：

所述第一压接内导体101具有两个端，在远离绝缘支撑的第一端为开四孔弹性夹紧结构，在接触绝缘支撑的第二段为开孔结构，所述开孔和第二压接内导体102压接配合，即第二压接内导体102线柱端插入所述开孔形成连为一体的压接结构。

第一压接外导体103和第二压接外导体104压接配合形成连为一体的压接结构，第一压接外导体103的具体结构可以为在其内部沿轴心依次开设直径不同的四个孔腔，第二压接外导体104从直径最大的最靠近开口的第四个孔腔装入第一压接外导体103过盈配合，形成压接连接，成为一体的外导体。

第二压接外导体104具有与绝缘支撑外径匹配的最外侧的第一孔腔，绝缘支撑105装入第二压接外导体104的第一孔腔内，然后将第二压接外导体104整体从第一压接外导体103的第四个孔腔装入。

所述第一压接内导体101、第二压接内导体102采用铍青铜材料制成，第一压接外导体103、第二压接外导体104采用铜合金材料制成。所述绝缘支撑105采用聚醚酰亚胺材料。

如图2所示，第一压接外导体103有两个：台阶一1031和台阶二1032，结合图1可以看到第二压接外导体104也具有两个台阶，并且，第一压接外导体103和第二压接外导体104彼此压接连接形成一体的外导体后，外导体在绝缘支撑两侧形成了两个台阶。

进一步地，如图3所示，所述第一压接内导体101设有第一台阶1011和第二台阶1012，结合图1及图2所示，第一台阶1011和第一压接外导体103的第一台阶1031形成错位补偿，补偿由于内外导体直径变化引起的不连续电容。第二台阶1012和第一压接外导体103的第二台阶1032实现错位补偿和共面补偿，补偿引入绝缘支撑后空气同轴线到介质同轴线引起的不连续电容。

上面结合图1、图2、图3以第一压接内导体101为例说明了内导体与绝缘支撑之间的通过开设台阶达到了补偿效应的效果，从而可以无需在绝缘支撑内部开设开孔或台阶，简化了加工复杂度。相应的，第二压接内导体102也同样的具有两个台阶，和第二压接外导体104的台阶配合，在靠近绝缘支撑的台阶1013处，也可以实现错位补偿和共面补偿，补偿引入绝缘支撑后空气同轴线到介质同轴线引起的不连续电容。

如图4所示，给出了螺纹紧固结构的射频同轴连接器半剖视图，对于螺纹紧固结构的射频同轴连接器，包括第三内导体201(201A、201B)、第三外导体202(202A、202B)、第四外导体203(203A、203B)、金属挡圈204、套筒205、绝缘支撑206。

由图4可以看到，在连接状态下，两个第三内导体201A、201B穿过绝缘支撑206的中空孔彼此接触连接形成内导体，两个第四外导体203A、203B一方面彼此接触形成连为一体包覆绝缘支撑206边缘的外导体，另一方面各自装入对应的两个第三外导体201A、201B，这样第三、第四外导体就连为一体形成包覆绝缘支撑206的外导体。

进一步地，金属挡圈204紧挨第四外导体203(203A、203B)装入第三外导体202(202A、202B)，再将两个第三外导体202A、202B和套筒205螺纹旋紧，即可确保紧固有效的电连接。

下面进一步结合图5解释说明内导体与绝缘支撑之间的台阶配置。如图5所示，给出了两个第三内导体201A、201B穿过绝缘支撑206的中空孔彼此接触连接形成的内导体示意图。可以看到，整个连接器内导体呈轴对称和中心对称结构，共计具有六个台阶，在第三内导体201A上随着直径逐步变小，在变径处分布着2011A、2012A、2013A三个台阶，在第三内导体201B上随着直径逐步变小，在变径处分布着2011B、2012B、2013B三个台阶，其中：

第一台阶2011(2011A、2011B)和图4所示的第三外导体(202A、202B)的台阶2021错位补偿，补偿由于内外导体直径变化引起的不连续电容；

第二台阶2012(2012A、2012B)和图4所示的第四外导体203(203A、203B)的台阶2031实现错位补偿和共面补偿，补偿引入绝缘支撑后，空气同轴线到介质同轴线引起的不连续电容；

第三台阶2013(2013A、2013B)对绝缘支撑6起到限位作用。

在图4所示的每个所述第三外导体(202A、202B)上依次设有三个尺寸的孔腔，在每个所述第四外导体(203A、203B)依次有两个孔腔，装配时，第四外导体(203A装入第三外导体202A的最外侧的第三个孔腔，第四外导体(203B装入第三外导体202B的最外侧的第三个孔腔，所述绝缘支撑206装配入第四外导体(203A、203B)的最外侧的第二个孔腔，所述金属挡圈204装在绝缘支撑206的外面。

图5所示的螺纹紧固连接器的内导体201(201A、201B)可以设置为分体结构，也可以设置为一体结构。在设置为时一体结构，因其具有多个台阶变径导致两边粗中间细，绝缘支撑206不能直接装配，需要用特定的工装将绝缘支撑206半剖开，直接从剖开口处将内导体201(201A、201B)的中间位置装配到绝缘支撑206的中空孔中，然后合并开口将内导体包覆在其中。

如图6所示，给出了一种针对绝缘支撑的切割工装机构，该切割工装机构包括切割工装本体、贯通所述切割工装本体的通孔、从切割工装本体外部贯通所述通孔边缘的切割槽，所述通孔的水平中心线下部具有与待切割绝缘支撑外径一致的第一半径，所述通孔的水平中心线上部的呈水平尺寸逐步扩大的形状，该水平尺寸大于待切割绝缘支撑外径，所述通孔的高度与待切割绝缘支撑外周直径一致。该切割工装机构可以将绝缘支撑206经过圆心剖开，且不会完全剖成两半。具体操作时，将刀片从槽8伸入切割绝缘支撑206，直到绝缘支撑两边接触到工装侧壁9。如图7所示，给出了所述绝缘支撑206半剖开后的结构状态，利用半剖开后的开口可以便捷的将变径的内导体装配到绝缘支撑的中空孔中。该切割工装机构一方面可以便捷地实现切割绝缘支撑，同时也可保证绝缘支撑装配同轴度。

采用实心绝缘支撑结构的射频同轴连接器，相比现有技术方案，对于K型连接器和2.4mm型连接器，绝缘支撑工艺简单，更容易加工实现；对于更小规格的1.85mm型连接器、1mm型连接器、甚至0.8mm型连接器，绝缘支撑尺寸即使很小，现有工艺不能或者很难达到生产要求，采用本发明中的连接器结构工艺简单且利于产品实现，同时，还可达到良好的阻抗匹配效果。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种射频同轴连接器，包括：内导体、外导体、绝缘支撑，其特征在于，所述绝缘支撑具有实心环形本体，所述实心环形本体具有与其同轴的中心孔；

所述内导体的一部分穿过所述实心环形本体的中心孔，所述内导体在被中心孔包覆的两个边界处形成有台阶；

所述外导体具有一个或多个孔腔，通过其中一个孔腔收纳所述绝缘支撑，所述外导体在与所述实心环形本体外周两侧接触的两个边界处形成有台阶。

2.如权利要求1所述的射频同轴连接器，其特征在于，所述射频同轴连接器采用压接连接方式时，

所述内导体包括第一内导体和第二内导体，与第二内导体相邻的所述第一内导体的第一压接端为开孔结构，与第一内导体相邻的所述第二内导体的第二压接端为柱状结构，所述第二压接端插入所述第一压接端形成所述第一内导体与第二内导体间的压接连接；

所述第一内导体的第一压接端的开孔边缘与所述绝缘支撑接触处形成第一内台阶；所述第二内导体穿过绝缘支撑的中空孔，所述第二内导体在与远离压接连接处的所述中空孔的第二边缘相接处形成第二内台阶。

3.如权利要求2所述的射频同轴连接器，其特征在于，所述射频同轴连接器采用压接连接方式时，所述外导体包括第一外导体和第二外导体，

所述第一外导体具有多个孔腔，所述第一内导体彼此绝缘的置于第一外导体的孔腔中；所述第二外导体具有多个孔腔，所述第二内导体彼此绝缘的置于第二外导体的孔腔中；所述绝缘支撑置于所述第二外导体的靠近连接处的孔腔中，所述第二外导体在连接状态下插入所述第一外导体的靠近连接处的孔腔；

所述第一外导体与所述绝缘支撑相接处形成台阶、所述绝缘支撑与置入其中的第二外导体的孔腔底部相接处形成台阶。

4.如权利要求1所述的射频同轴连接器，其特征在于，所述射频同轴连接器采用螺纹旋紧连接方式时，

所述内导体包括穿过绝缘支撑的中空孔彼此接触连接的两个第三内导体，所述第三内导体在与中空孔边缘相接处具有台阶；

所述外导体包括两个第三外导体、两个第四外导体，所述第三外导体具有多个孔腔，所述第四外导体置于第三外导体靠近连接中线处的孔腔中，所述第四外导体为孔腔结构，在靠近连接中线处的孔腔边缘具有包覆绝缘支撑的台阶。

5.如权利要求4所述的射频同轴连接器，其特征在于，所述绝缘支撑具有穿过中空孔轴线的半剖开口，用于将所述第三内导体通过所述半剖开口置于所述中空孔中，

所述开口深度大于或等于绝缘支撑本体半径与中空孔半径之差且小于绝缘支撑本体直径，

或者所述开口深度大于或等于绝缘支撑本体半径与中空孔半径之和且小于绝缘支撑本体直径。

6.如权利要求4或5所述的射频同轴连接器，其特征在于，所述射频同轴连接器进一步包括：

置于绝缘支撑外侧且两端与所述第四外导体相接的金属挡圈；

置于所述第三外导体的靠近连接中线处的孔腔外壁的套筒。

7.如权利要求4或5所述的射频同轴连接器，其特征在于，

所述由两个第三内导体构成的内导体呈轴对称和中心对称结构，从中心线向远端各设置三个台阶，所述台阶位于内导体直径变化处，其中：

所述三个台阶中的中间台阶与第四外导体的台阶配合实现错位补偿和共面补偿。

8.如权利要求1至5中任一项所述的射频同轴连接器，其特征在于，

内导体采用铍青铜材料制成，外导体采用铜合金材料制成，绝缘支撑采用聚醚酰亚胺材料制成。

9.一种射频同轴连接器的绝缘支撑，其特征在于，

所述绝缘支撑具有实心环形本体，所述实心环形本体具有与其同轴的中空孔，实心环形本体为一体无缝结构或者为设有通过轴线及中空孔的剖开口的半剖开结构；

在包括内导体、外导体、绝缘支撑的射频同轴连接器中，所述绝缘支撑的实心环形本体的中心孔边缘与局部穿过所述实心环形本体的中心孔的所述内导体上的台阶相匹配；

所述绝缘支撑的实心环形本体外周两侧边缘与相接的所述外导体在相接处形成的台阶匹配。

10.一种射频同轴连接器的绝缘支撑的切割工装机构，其特征在于，

该切割工装机构包括切割工装本体、贯通所述切割工装本体的通孔、从切割工装本体外部贯通所述通孔边缘的切割槽，所述通孔的水平中心线下部具有与待切割绝缘支撑外径一致的第一半径，所述通孔的水平中心线上部的呈水平尺寸逐步扩大的形状，该水平尺寸大于待切割绝缘支撑外径，所述通孔的高度与待切割绝缘支撑外周直径一致。

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