CN111342249A - 用于同轴电缆的连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连接器，所述连接器构造成将同轴电缆连接到印刷电路板，同轴电缆在其一个端部上露出外导体以及从露出的外导体露出的内导体，其特征在于，所述连接器包括：支撑部，所述支撑部包括具有侧壁的中空结构，同轴电缆的该端部插入中空结构中并且露出的外导体与中空结构的侧壁机械连接和电连接在一起，使得所述支撑部以垂直于印刷电路板的方式支撑相应的同轴电缆；接合部，所述接合部与支撑部相连，所述接合部构造成将连接器固定到印刷电路板的第一侧上。由此能够改善同轴电缆与印刷电路板的连接性能。此外，本发明还涉及一种同轴电缆组件和印刷电路板组件以及一种天线系统。

Description

用于同轴电缆的连接器
技术领域
本发明涉及一种连接器和多端口连接器，其用于将同轴电缆连接到印刷电路板上。此外，本发明还涉及一种带有所述连接器的同轴电缆组件、印刷电路板组件以及天线系统。
背景技术
同轴电缆作为射频(RF)传输线广泛应用在天线系统中。图1示意性示出了同轴电缆1与印刷电路板2的传统连接方式。如图1所示，同轴电缆1平行于印刷电路板2延伸。在同轴电缆1一端将绝缘外皮3形式的电缆外壳剥除掉，露出外导体4。露出的外导体4与设置在印刷电路板2一侧上的外导体焊盘5焊接在一起。外导体焊盘5与印刷电路板2的接地层(如接地铜层)电连接，因此同轴电缆1的外导体4与印刷电路板2的接地铜层电连接，从而外导体4接地。
将露出的外导体4的外侧段连同处于外导体4和内导体6之间的绝缘介质层剥除掉，从而露出内导体6。紧邻外导体焊盘5设有过孔7，将同轴电缆1的内导体6弯折并以垂直于印刷电路板2的方向穿过过孔7。内导体6与印刷电路板2另一侧上的金属图案焊接。由此，实现了同轴电缆1与印刷电路板2之间的连接。
同轴电缆1与印刷电路板2的上述连接技术具有若干缺点：第一，同轴电缆1的内导体6暴露在环境中，由于同轴电缆用于传输易于辐射能量的射频信号，所以与露出的内导体6相关联的能量损失可能很大；第二，内导体6的弯折会产生寄生电感，这可能使得在同轴电缆1和印刷电路板2之间实现良好的阻抗匹配变得更加困难，并且因此可能增加回波损耗，并且特别是在系统的运行频段较高时，该寄生电感的影响变得格外显著；第三，同轴电缆1与印刷电路板2可能不精确地连接。特别是由于外导体4平行于印刷电路板2延伸，使得外导体4与外导体焊盘5仅以一条交线相接合。这进一步加大的接合位置的不确定性。特别是在波束成形天线中，存在多条并行传输的同轴电缆，接合位置的不确定性带来的误差可能使得各同轴电缆之间的相位同步性变差，这可能会对天线的波束成形特性产生不利影响。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够克服现有技术中至少一个缺陷的连接器、同轴电缆组件、印刷电路板组件和天线系统。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种连接器。所述连接器构造成将同轴电缆连接到印刷电路板，同轴电缆在其一个端部上具有露出的外导体以及从所述露出的外导体延伸出去的露出的内导体。所述连接器包括：支撑部，所述支撑部包括具有侧壁的中空结构，所述支撑部构造用于将同轴电缆的该端部容纳在该中空结构内，使得露出的外导体与侧壁的内表面机械连接和电连接在一起，从而同轴电缆在所述支撑部内部垂直于印刷电路板地延伸；接合部，所述接合部与支撑部相连，所述接合部构造成将连接器固定到印刷电路板的第一侧上，其中，所述接合部安装在印刷电路板中的过孔上方。
根据本发明的连接器是有利的。首先，同轴电缆的内导体处于连接器的内部，无需暴露在环境中，从而减小了能量损耗。其次，内导体在连接器内部以基本上垂直于印刷电路板的方向延伸，避免了内导体的弯折，降低了回波损耗。另外，连接器与印刷电路板之间是面接合而非点接合或线接合，从而改善了接合位置的准确和一致性。
在一些实施方式中，所述中空结构呈柱形或者锥形。
在一些实施方式中，所述露出的外导体保持在中空结构内，所述露出的内导体与印刷电路板的第一侧或者与第一侧相对的第二侧上的金属图案电连接。
在一些实施方式中，中空结构设置在过孔上方并且与其对齐。
在一些实施方式中，所述露出的外导体保持在中空结构内，所述露出的内导体穿过中空结构和过孔并电连接至位于与印刷电路板的第一侧相对的第二侧上的金属图案。
在一些实施方式中，在所述过孔中设有在中空结构内延伸的导电体，所述露出的内导体连接至所述导电体，所述导电体连接至印刷电路板的第一侧或者相对的第二侧上的金属图案。
在一些实施方式中，在支撑部上构造有至少一个窗。
在一些实施方式中，露出的外导体与支撑部的侧壁焊接在一起。
在一些实施方式中，露出的外导体通过压接的方式或者附加的紧固件与支撑部的侧壁连接在一起。
在一些实施方式中，接合部电连接到印刷电路板上。
在一些实施方式中，接合部位于支撑部的下方并且包括从支撑部的侧壁径向向外伸出的一个或者多个凸缘。
在一些实施方式中，凸缘彼此之间通过间隙间隔开。
在一些实施方式中，印刷电路板上设有接合焊盘，所述凸缘焊接到所述接合焊盘上。
在一些实施方式中，所述连接器将同轴电缆连接到印刷电路板的靠近接地元件的一侧上，并且所述接合部构造用于与所述接地元件电连接。
在一些实施方式中，所述接合部构造用于与印刷电路板的接地元件焊接、插接或者借助附加的机械结构接合。
在一些实施方式中，所述接地元件构成为印刷电路板上的接地层，或者构成为与接地层电连接的接地结构。
在一些实施方式中，连接器构造成金属连接器。
在一些实施方式中，所述连接器包括塑料本体和构造在塑料本体上的金属层。
在一些实施方式中，所述金属层构造用于与露出的外导体电连接和机械连接。
根据本发明的第二方面，本发明提供一种多端口连接器。所述多端口连接器构造成将多个同轴电缆连接到印刷电路板上，所述多个同轴电缆分别在其一个端部上具有露出外导体以及从露出的外导体延伸出去的露出的内导体。所述多端口连接器包括：多个支撑部，每个支撑部均包括具有侧壁的中空结构，其中，每个支撑部构造用于将相应的同轴电缆的该端部容纳在该中空结构中，使得相应露出的外导体与相应侧壁的内表面机械连接和电连接在一起，从而相应的同轴电缆在相应的支撑部内部垂直于印刷电路板地延伸；和接合部，所述接合部与所述多个支撑部相连，并且构造成将连接器固定到印刷电路板的第一侧上。
在一些实施方式中，所述多个支撑部至少成一列地集成在所述接合部上。
在一些实施方式中，所述多个支撑部彼此间隔开地或者贴靠地布置。
在一些实施方式中，中空结构呈柱形或者锥形。
在一些实施方式中，所述露出的外导体保持在中空结构内，所述露出的内导体与印刷电路板的第一侧或者与第一侧相对的第二侧上的金属图案的印制导线电连接。
在一些实施方式中，印刷电路板上设有多个过孔，每个中空结构设置成围绕相应的过孔。
在一些实施方式中，所述露出的外导体保持在中空结构内，所述露出的内导体穿过中空结构和过孔并电连接至位于与印刷电路板的第一侧相对的第二侧上的金属图案的印制导线。
在一些实施方式中，在所述过孔中设有被中空结构包围的导电体，所述露出的内导体连接至导电体，所述导电体连接至印刷电路板的第一侧或者相对的第二侧上的金属图案的印制导线。
在一些实施方式中，在支撑部上构造有至少一个窗。
在一些实施方式中，露出的外导体与支撑部的侧壁焊接在一起。
在一些实施方式中，露出的外导体通过压接的方式或者附加的紧固件与支撑部的侧壁连接在一起。
在一些实施方式中，接合部焊接到或者插接到印刷电路板上，或者借助附加的接合件固定到印刷电路板上。
在一些实施方式中，接合部位于支撑部的下方并且包括从支撑部的侧壁径向向外伸出的一个或者多个凸缘。
在一些实施方式中，凸缘彼此之间通过间隙间隔开。
在一些实施方式中，印刷电路板上设有接合焊盘，所述凸缘焊接到所述接合焊盘上。
在一些实施方式中，所述连接器将同轴电缆连接到印刷电路板的靠近接地元件的一侧上，并且所述接合部构造用于与所述接地元件电连接。
在一些实施方式中，所述接合部构造用于与印刷电路板的接地元件焊接、插接或者借助附加的机械结构接合。
在一些实施方式中，所述接地元件构成为印刷电路板上的接地层，或者构成为与接地层电连接的接地结构。
在一些实施方式中，多端口连接器构造成金属多端口连接器。
在一些实施方式中，所述多端口连接器包括塑料本体和构造在塑料本体上的金属层。
在一些实施方式中，所述金属层构造用于与同轴电缆的外导体电连接和机械连接。
根据本发明的第三方面，本发明提供一种同轴电缆组件。所述同轴电缆组件包括根据本发明第一方面所述的连接器和安装在所述连接器或上的同轴电缆，或者包括根据本发明第二方面所述的多端口连接器和安装在所述连接器或上的多个同轴电缆。
根据本发明的第四方面，本发明提供一种印刷电路板组件。所述印刷电路板组件包括印刷电路板和安装在印刷电路板上的本发明第一方面所述的连接器或根据本发明第二方面所述的多端口连接器。
根据本发明的第五方面，本发明提供一种天线系统。所述天线系统包括根据本发明的第三方面所述的同轴电缆组件，或者包括根据本发明的第四方面所述的印刷电路板组件。
附图说明
在附图中：
图1是同轴电缆与印刷电路板的传统连接方式的示意性透视图；
图2是同轴电缆与印刷电路板的根据本发明各实施方式的连接方式的示意性俯视透视图；
图3是根据本发明实施方式的连接器的示意性透视图；
图4是图3中的用于将同轴电缆连接到印刷电路板上的连接器的一种剖视图；
图5是图2中同轴电缆和印刷电路板的示意性仰视透视图；
图6是图3中的用于将同轴电缆连接到印刷电路板上的连接器的另一种剖视图；
图7是根据本发明各实施方式的多端口连接器的示意性透视图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的具体实施方式，其中的附图示出了本发明的若干实施例。然而应当理解的是，本发明可以以多种不同的方式呈现出来，并不局限于下文描述的实施例；事实上，下文描述的实施例旨在使本发明的公开更为完整，并向本领域技术人员充分说明本发明的保护范围。还应当理解的是，本文公开的实施例能够以各种方式进行组合，从而提供更多额外的实施例。
应当理解的是，说明书中的用辞仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本发明。说明书使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)除非另外定义，均具有本领域技术人员通常理解的含义。为简明和/或清楚起见，公知的功能或结构可以不再详细说明。
说明书使用的单数形式“一”、“所述”和“该”除非清楚指明，均包含复数形式。说明书使用的用辞“包括”、“包含”和“含有”表示存在所声称的特征，但并不排斥存在一个或多个其它特征。说明书使用的用辞“和/或”包括相关列出项中的一个或多个的任意和全部组合。
在说明书中，诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“高”、“低”等的空间关系用辞可以说明一个特征与另一特征在附图中的关系。应当理解的是，空间关系用辞除了包含附图所示的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，在附图中的装置倒转时，原先描述为在其它特征“下方”的特征，此时可以描述为在其它特征的“上方”。装置还可以以其它方式定向(旋转90°或在其它方位)，此时将相应地解释相对空间关系。
应当理解的是，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件。在附图中，为清楚起见，某些特征的尺寸可以进行变形。
下文参照图2至图6介绍同轴电缆1与印刷电路板2的根据本发明实施方式的连接方式。
如图2所示，多条同轴电缆1借助多个根据本发明实施例所述的连接器8连接到印刷电路板2。同轴电缆1端部分别伸入到安装在印刷电路板2上的连接器8内，以实现所述连接。
图3示出了根据本发明实施方式的连接器8，该连接器8用于将同轴电缆1连接到印刷电路板2上。连接器8大致呈筒状，并且包括支撑部10和接合部20。支撑部10位于接合部20上方，并且彼此连接在一起。在该实施例中，支撑部10可以与接合部20一件式地构成。在其他实施例中，支撑部10也可以与接合部20构成为独立的部件，例如通过焊接或过盈配合彼此连接在一起。支撑部10用于以垂直于印刷电路板2的方式支撑相应的同轴电缆1，而接合部20用于将连接器8接合到印刷电路板2上。连接器8由金属制成(例如铜制连接器或铝制连接器)。在其他实施例中，连接器8也可以构造成镀有金属的连接器，例如，连接器8可以包括塑料本体和构造在塑料本体中的至少部分上的金属层。这能够降低了制造成本，特别是当需要批量制造时，成本的有效控制是格外有利的。
支撑部10具有一个中空的内部，并且因此具有一个延伸穿过该支撑部10的通道。在图3的实施例中，支撑部10具有中空的筒形结构。在其他实施例中，支撑部10也可以构造成任何其他形状(例如锥形)。支撑部10的外部形状可以与延伸穿过其中的通道的形状不同(例如，支撑部可以具有六边形外部形状和圆柱形通道)。如图3和4所示，支撑部10包括筒形的侧壁11。支撑部10在第一端部处具有第一开口13，并且在相对的第二端部处具有第二开口15。同轴电缆1露出外导体的端部经由第一开口13伸入到连接器8内，并且露出的内导体6从第二开口15伸出。
接合部20包括从支撑部10的侧壁11的下端部径向向外伸出的一个或者多个凸缘21。凸缘21可以彼此之间通过一个或多个间隙22间隔开。这些间隙22有利于应力释放。此外，这些间隙22还能够防止热量过快传导，这在在手工焊接时是有利的。凸缘21例如可以通过焊接到印刷电路板2的接合焊盘9(见图2)上而固定至印刷电路板2。在其他实施例中，接合部20也可以插接到印刷电路板2上，或者借助紧固件(例如螺钉或塑料紧固件等)固定到印刷电路板2上。
图4示出了带有伸入其中的同轴电缆1的连接器8的一种剖视图。印刷电路板2包括过孔7，并且接合焊盘9设置在过孔7周围(参见附图2)。连接器8的接合部20与接合焊盘9焊接在一起，并且支撑部10的侧壁11包围该过孔7。同轴电缆1一端的绝缘外皮3(即电缆护套)被剥除，从而露出外导体4。外导体4包围着绝缘介质层(未示出)，并且所述绝缘介质层包围着内导体6和。露出的外导体4的外侧段连同相应的绝缘介质层被剥除，从而露出内导体6。露出外导体4和内导体6的同轴电缆1的端部经由第一开口13伸入到连接器8内。同轴电缆1的外导体4与连接器8的支撑部10焊接在一起(例如通过焊料环)。由于接合焊盘9与印刷电路板2的接地铜层电连接，因此，同轴电缆1的外导体4、支撑部10、接合部20、接合焊盘9和印刷电路板2的接地铜层建立起了导电路径。由此外导体4电气地接地。在其他实施例中，还可以通过其他方式实现支撑部10与同轴电缆1的外导体4之间的电连接和机械连接，例如通过压接的方式或者附加的紧固件(例如扎带)。
在外导体4和支撑部10之间实现电连接和机械连接的同时，进一步露出的内导体6延伸穿过第二开口15和印刷电路板2上的过孔7，从而内导体延伸至印刷电路板2的另一侧(即与安装有连接器8的一侧相对置的那侧)。继续参见图5，设置在印刷电路板2的另一侧上的金属图案包括与相应的印制导线17连接的焊盘16。每个露出的内导体6在印刷电路板2的所述另一侧上与相应的一个焊盘16焊接在一起，由此将内导体6与印刷电路板2另一侧的印制导线17电连接和机械连接。
因此，如上所描述那样，同轴电缆1的外导体4与印刷电路板2一侧的接地铜层相电连接，并且同轴电缆1的外导体6与印刷电路板2另一侧的金属图案的印制导线17相电连接。所述印制导线17和接地铜层形成了印刷电路板2上的射频传输线。由此，连接器8可以用于将同轴电缆1与印刷电路板2上的射频传输线电连接，从而来自同轴电缆1的信号能够传输到该印刷电路板2上。
在一些实施例中，可以先将同轴电缆1的外导体4和连接器8焊接在一起，然后再将连接器8焊接到印刷电路板2上的接合焊盘9上。在其他实施例中，可以先将连接器8焊接到相应的接合焊盘9上，然后再将同轴电缆1焊接到连接器8上。由此，同轴电缆1的端部能够在连接器8内部以垂直于印刷电路板2的方向接合到印刷电路板2上。
同轴电缆1与印刷电路板2的这种连接方式具有若干优点。首先，同轴电缆1的露出的内导体6的大部分处于连接器8的内部，无需暴露在环境中，从而减小了辐射损耗。其次，内导体6在连接器8内部以基本上垂直于印刷电路板2的方向延伸，因此无需折弯内导体6，从而降低了回波损耗。另外，连接器8环绕地与外导体4相接合(即面接合而非点接合或线接合)，并且同样地连接器8与印刷电路板2也以2维表面相接合，从而改善了接合位置的准确和一致性。
图6示出带有伸入其中的同轴电缆1的连接器8的另一种剖视图。如图6所示，印刷电路板2上设有导电体18。该导电体18穿过印刷电路板2上的过孔7与处于金属图案17焊接。连接器8的接合部20与接合焊盘9焊接在一起，并且支撑部10的侧壁11包围导电体18。在该实施例中，内导体6没有穿过支撑部10的第二开口15和过孔7延伸到印刷电路板2的另一侧。相反，内导体6保留在支撑部10的内部，并且和导电体18通过焊接的方式电连接和机械连接，以便将同轴电缆1电连接至印刷电路板2，射频信号能够有效地传输给印制导线17。在其他实施例中，内导体6和导电体18之间还可以通过压接、插接等方式实现电连接。支撑部10上可以构造有至少一个窗(未示出)，供用于在内导体6和导电体18之间形成电连接的工具通过。
在以上所描述的实施例中，连接器8均构造成将同轴电缆1连接到印刷电路板2的背侧、或者说靠近接地铜层的一侧上。在其他实施例中，连接器8还可以构造成将同轴电缆1连接到印刷电路板2的正侧、或者说具有金属图案的一侧上。在该实施例中，连接器8的接合部20可以与印刷电路板2正侧上的接地元件电连接，该接地元件进一步与在印刷电路板2背侧上的接地铜层电连接。
接下去，借助图7阐述一种多端口连接器80。如图7所示，该多端口连接器80构造成将多个同轴电缆1连接到印刷电路板2上。在该实施例中，该多端口连接器80包括四个支撑部100和一个位于这些支撑部100下方的接合部200。支撑部100分别构造成为具有侧壁110的中空结构。接合部200从每个支撑部100的侧壁110径向向外伸出，形成一个长条形板件。这四个支撑部100排成一列地彼此间隔开地集成在接合部200上。在其他实施例中，多端口连接器80可以包括更多或更少个支撑部100。这些支撑部100也可以多列地集成在接合部200上。支撑部100可以与接合部200一件式地构成。在其他实施例中，支撑部100也可以与接合部200构成为独立的部件，例如可以通过焊接或过盈配合彼此连接在一起。
类似地，露出外导体4的同轴电缆1端部分别插入到相应的支撑部100的中空结构中，并且露出的外导体4与中空结构的侧壁110例如通过焊接机械连接和电连接在一起。多端口连接器80的接合部200与接合焊盘9焊接在一起。由于接合焊盘9与印刷电路板2的接地铜层电连接，因此，多个同轴电缆1的外导体4分别实现了接地。此外，印刷电路板2上设有多个过孔7。每个支撑部100的中空结构设置成围绕相应的过孔7。露出的内导体6分别朝向印刷电路板2方向延伸穿过印刷电路板2上的过孔7，延伸至印刷电路板2的另一侧。在印刷电路板2的另一侧上，多个同轴电缆1的内导体6分别与金属图案17相连接。由此，多个同轴电缆1分别实现了与印刷电路板2的有效连接，从而来自多个同轴电缆1的信号能够顺利地传输给该印刷电路板2。
同轴电缆1与印刷电路板2的这种连接方式能简化安装过程。特别是在波束成形天线中，通常存在多条并行传输的同轴电缆。如果每个同轴电缆对应一个连接器，那么安装的过程相对繁琐。基于多端口连接器80的构造方式，可以例如仅通过一次焊接就能将整个多端口连接器80安装到印刷电路板2上。之后，需要将同轴电缆1分别插入到相应的支撑部100中，并且将同轴电缆1分别电连接和机械连接到相应的支撑部100中。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种连接器，所述连接器构造成将同轴电缆连接到印刷电路板，同轴电缆在其一个端部上具有露出的外导体以及从所述露出的外导体延伸出去的露出的内导体，其特征在于，所述连接器包括：
支撑部，所述支撑部包括具有侧壁的中空结构，所述支撑部构造用于将同轴电缆的该端部容纳在该中空结构内，使得露出的外导体与侧壁的内表面机械连接和电连接在一起，从而同轴电缆在所述支撑部内部垂直于印刷电路板地延伸；
接合部，所述接合部与支撑部相连，所述接合部构造成将连接器固定到印刷电路板的第一侧上，其中，所述接合部安装在印刷电路板中的过孔上方。
2.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述中空结构呈柱形或者锥形。
3.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述露出的外导体保持在中空结构内，所述露出的内导体与印刷电路板的第一侧或者与第一侧相对的第二侧上的金属图案电连接。
4.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，中空结构设置在过孔上方并且与其对齐。
5.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述露出的外导体保持在中空结构内，所述露出的内导体穿过中空结构和过孔并电连接至位于与印刷电路板的第一侧相对的第二侧上的金属图案。
6.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，在所述过孔中设有在中空结构内延伸的导电体，所述露出的内导体连接至所述导电体，所述导电体连接至印刷电路板的第一侧或者相对的第二侧上的金属图案。
7.根据权利要求6所述的连接器，其特征在于，在支撑部上构造有至少一个窗。
8.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，露出的外导体与支撑部的侧壁焊接在一起。
9.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，露出的外导体通过压接的方式或者附加的紧固件与支撑部的侧壁连接在一起。
10.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，接合部电连接到印刷电路板上。
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