CN116565651A - 一种超大功率射频连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超大功率射频连接器，J型射频连接器中，锥孔绝缘介质安装于J型射频连接器壳体内部，锥孔绝缘介质设有锥孔，插针一端位于锥孔中；K型射频连接器中，锥台绝缘介质安装于K型射频连接器壳体内部，锥台绝缘介质为锥台结构，插孔设于锥台绝缘介质中；对插时，锥台绝缘介质与锥孔绝缘介质的配合面为与射频连接器同轴的锥形面，同时J型射频连接器的插针插入K型射频连接器的插孔。本发明使二次电子倍增的积累效应明显降低，大幅提高了产品的抗微放电能力，同时有利于接头插合后残余气体溢出，提高了抗低气压放电的能力。本发明将射频连接器在4GHz以下的抗微放电能力提高到万瓦级，填补了空间宇航用超大功率射频连接器的市场空白。
Description
技术领域
本发明涉及一种超大功率射频连接器，属于功率电子元器件领域。
背景技术
随着技术进步及国际态势的发展，空间大功率超大功率产品的应用越来越广泛。
目前国内外在空间系统大功率辐射的实现方式主要分为两种：分布式和集中式。分布式主要采用阵列形式实现，每一个阵列单元的传输功率均较小，普遍在百瓦以下；其显著的优点是回避了单通道大功率传输的难点。集中式的优点是系统设计简单，但是单通道的大功率或超大功率传输是核心难点之一。
现有的满足空间条件的射频连接器主要有SMA和TNC型两种连接器，其中SMA型适合小信号的射频传输，TNC型适用较大功率的信号传输，一般在百瓦量级。
目前针对空间应用的超大功率射频连接器，特别是具有抗万瓦级微放电能力的产品尚属于空白区域。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种超大功率射频连接器，包括J型射频连接器和K型射频连接器；J型射频连接器包括J型射频连接器壳体，锥孔绝缘介质和插针；锥孔绝缘介质安装于J型射频连接器壳体内部，锥孔绝缘介质设有锥孔，插针一端位于所述锥孔中，插针另一端连接外部电缆内导体或微带结构；K型射频连接器包括K型射频连接器壳体，锥台绝缘介质和插孔；锥台绝缘介质安装于K型射频连接器壳体内部，锥台绝缘介质为锥台结构，插孔设于锥台绝缘介质中且与锥台绝缘介质同轴，插孔连接外部电缆内导体或微带结构；J型射频连接器与K型射频连接器对插时，K型射频连接器的锥台绝缘介质与J型射频连接器的锥孔绝缘介质嵌套配合，锥台绝缘介质与锥孔绝缘介质的配合面为与射频连接器同轴的锥形面，同时J型射频连接器的插针插入K型射频连接器的插孔。本发明解决了传统阶梯接触界面连接器在功率传输方向上存在平行于电场方向的接触间隙状态的缺陷，提出锥形介质接触界面，使得二次电子倍增的积累效应明显降低，大幅提高了产品的抗微放电能力，同时有利于接头插合后残余气体溢出，有利于提高抗低气压放电的能力。本发明将射频连接器在4GHz以下的抗微放电能力提高到万瓦级，填补了空间宇航用超大功率射频连接器的市场空白。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种超大功率射频连接器，包括J型射频连接器和K型射频连接器；
J型射频连接器包括J型射频连接器壳体，锥孔绝缘介质和插针；锥孔绝缘介质安装于J型射频连接器壳体内部，锥孔绝缘介质设有锥孔，插针一端位于所述锥孔中，插针另一端连接外部电缆内导体或微带结构；
K型射频连接器包括K型射频连接器壳体，锥台绝缘介质和插孔；锥台绝缘介质安装于K型射频连接器壳体内部，锥台绝缘介质为锥台结构，插孔设于锥台绝缘介质中且与锥台绝缘介质同轴，插孔连接外部电缆内导体或微带结构；
J型射频连接器与K型射频连接器对插时，K型射频连接器的锥台绝缘介质与J型射频连接器的锥孔绝缘介质嵌套配合，锥台绝缘介质与锥孔绝缘介质的配合面为与射频连接器同轴的锥形面，同时J型射频连接器的插针插入K型射频连接器的插孔。
进一步的，所述J型射频连接器还包括连接器紧固螺套；
连接器紧固螺套设于J型射频连接器壳体外部，用于实现J型射频连接器与K型射频连接器对插时的紧固连接。
进一步的，所述J型射频连接器壳体内壁设有第一定位凸台，J型射频连接器中的锥孔绝缘介质外壁与第一定位凸台配合，实现锥孔绝缘介质在J型射频连接器壳体内部的定位；
所述K型射频连接器壳体内壁设有第二定位凸台，K型射频连接器中的锥台绝缘介质外壁与第二定位凸台配合，实现锥台绝缘介质在K型射频连接器壳体内部的定位。
进一步的，所述J型射频连接器中的锥孔绝缘介质和K型射频连接器中的锥台绝缘介质采用同种材料，所述锥孔绝缘介质和锥台绝缘介质所用材料为聚四氟乙烯或聚醚醚酮。
进一步的，所述K型射频连接器中的锥台绝缘介质外壁相对于锥台绝缘介质轴线的角度连续变化。
进一步的，所述J型射频连接器中插针的直径为3～5mm，K型射频连接器中插孔与所述插针间隙配合。
进一步的，所述锥孔绝缘介质中锥孔的大端直径为10～18mm，锥孔绝缘介质中锥孔的小端直径为6.5～10mm。
进一步的，所述锥台绝缘介质的大端直径与所述锥孔的大端直径相等，所述锥台绝缘介质的小端直径与所述锥孔的小端直径相等。
进一步的，所述插针另一端通过焊接或螺接的方式连接外部电缆内导体或微带结构；
所述插孔通过焊接或螺接的方式连接外部电缆内导体或微带结构。
本发明与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：
(1)本发明一种超大功率射频连接器，使对插时J型射频连接器和K型射频连接器的绝缘介质的配合面为锥形面，有效降低了插合面之间的二次电子倍增效应，大幅提高了产品的抗微放电能力；
(2)本发明超大功率射频连接器，K型射频连接器中的锥台绝缘介质外壁为渐变的连续结构，且J型射频连接器和K型射频连接器的绝缘介质采用同一材料，避免了局部空间电场增强；
(3)本发明超大功率射频连接器，采用锥面结构的设计，有利于接头插合后残余气体溢出，有利于提高抗低气压放电的能力；
(4)本发明超大功率射频连接器，使得射频连接器在4GHz以下的抗微放电能力提高到万瓦级；填补了空间宇航用超大功率射频连接器的市场空白。
附图说明
图1为本发明J型射频连接器的结构示意图；
图2为本发明K型射频连接器的结构示意图；
图3为本发明K型射频连接器和J型射频连接器插合后连接状态示意图。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
一种超大功率射频连接器，连接器包含J型射频连接器和K型射频连接器。如图1和图2所示为本发明J型和K型射频连接器的结构示意图，图3所示为本发明K型J型插合后连接状态示意图。
J型射频连接器1包括插针11、锥孔绝缘介质12、J型射频连接器壳体13及连接器紧固螺套14；锥孔绝缘介质12装入J型射频连接器壳体13，通过壳体所设第一定位凸台131定位；插针11穿过锥孔绝缘介质12中心孔，插针11可与大功率电缆的内导体连接或其他微带结构连接；J型射频连接器1与K型射频连接器2对插时使用连接器紧固螺套14进行紧固。
K型射频连接器2包括插孔21、渐变的锥台绝缘介质22、K型射频连接器壳体23；锥台绝缘介质22装入K型射频连接器壳体23，通过壳体所设第二定位凸台231定位；插孔21为渐变锥台绝缘介质22的中心孔，插孔21与大功率电缆内导体连接或其他微带结构连接；K型射频连接器2对插时插入J型射频连接器1内，并通过J型射频连接器紧固螺套14进行紧固。
所述超大功率射频连接器绝缘介质材料选用低损耗介质材料，例如但不限于聚四氟乙烯、聚醚醚酮等。
插针11可通过焊接或其他方式与大功率电缆内导体连接或其他微带结构连接。
插孔21固定在渐变锥台绝缘介质中心孔，插孔21通过焊接或其他方式与大功率电缆内导体连接或其他微带结构连接。
本发明的原理是：
本发明通过锥形界面的设计，解决了现有设计中，在功率传输方向上存在平行于电场方向的接触间隙状态；连接器内外导体绝缘介质设计为锥形界面，有利于减小插合面之间的二次电子倍增效应，大幅提高了产品的抗微放电能力。
实施例1：
本发明提供的一种超大功率射频连接器，可广泛用于超大功率射频连接器的设计。下面以J型射频连接器和K型射频连接器的设计为例对本发明进行详细说明。
J型射频连接器1包括插针11、锥孔绝缘介质12、J型射频连接器壳体13及连接器紧固螺套14；锥孔绝缘介质12装入J型射频连接器壳体13，通过壳体所设第一定位凸台131定位；插针11穿过锥孔绝缘介质12中心孔，插针11可通过焊接或其他方式与大功率电缆的内导体连接或其他微带结构连接；J型射频连接器1与K型射频连接器2对插时使用连接器紧固螺套14进行紧固。
K型射频连接器2包括插孔21、渐变的锥台绝缘介质22、K型射频连接器壳体23；锥台绝缘介质22装入K型射频连接器壳体23，通过壳体所设第二定位凸台231定位；插孔21为渐变锥台绝缘介质22的中心孔，插孔21通过焊接或其他方式与大功率电缆内导体连接或其他微带结构连接；K型射频连接器2对插时插入J型射频连接器1内，并通过J型射频连接器紧固螺套14进行紧固。
如图3所示，J型射频连接器1和K型射频连接器2插合后互相嵌套补偿，形成径向介质全填充结构，两部分介质的插合面与电场方向存在一定的夹角。，J型射频连接器1和K型射频连接器2通过连接器紧固螺套14进行紧固。
射频传输系统中，射频连接器的截面尺寸越大，则功率容量越大；射频传输系统截面尺寸确定后传输频率越接近截止频率，射频传输系统功率容量就越低。为保证连接器耐峰值功率、降低内导体发热量，连接器内外导体截面需要选择较大的尺寸。为保证连接器抗微放电能力，绝缘介质需要满足一定的厚度要求，连接器内外导体设计为锥形界面，有利于减小插合面之间的二次电子倍增效应。本实施例中，J型射频连接器插针直径范围为3～5mm，锥孔绝缘介质外沿即大端直径范围为10～18mm，内沿即小端直径范围为6.5～10mm。K型射频连接器插孔直径范围为3～5mm，渐变锥台绝缘介质上边沿即小端直径范围为6.5～10mm，下边沿即大端直径范围为10～18mm。
本实施例将射频连接器在4GHz以下的抗微放电能力提高到万瓦级；填补了空间宇航用超大功率射频连接器的市场空白，本实施例的射频连接器已通过L波段15000W以上的微放电验证，在1.25GHz频率，最大通过了17500W的抗微放电实验验证。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (9)
1.一种超大功率射频连接器，其特征在于，包括J型射频连接器和K型射频连接器；
J型射频连接器包括J型射频连接器壳体，锥孔绝缘介质和插针；锥孔绝缘介质安装于J型射频连接器壳体内部，锥孔绝缘介质设有锥孔，插针一端位于所述锥孔中，插针另一端连接外部电缆内导体或微带结构；
K型射频连接器包括K型射频连接器壳体，锥台绝缘介质和插孔；锥台绝缘介质安装于K型射频连接器壳体内部，锥台绝缘介质为锥台结构，插孔设于锥台绝缘介质中且与锥台绝缘介质同轴，插孔连接外部电缆内导体或微带结构；
J型射频连接器与K型射频连接器对插时，K型射频连接器的锥台绝缘介质与J型射频连接器的锥孔绝缘介质嵌套配合，锥台绝缘介质与锥孔绝缘介质的配合面为与射频连接器同轴的锥形面，同时J型射频连接器的插针插入K型射频连接器的插孔。
2.根据权利要求1所述的一种超大功率射频连接器，其特征在于，所述J型射频连接器还包括连接器紧固螺套；
连接器紧固螺套设于J型射频连接器壳体外部，用于实现J型射频连接器与K型射频连接器对插时的紧固连接。
3.根据权利要求1所述的一种超大功率射频连接器，其特征在于，所述J型射频连接器壳体内壁设有第一定位凸台，J型射频连接器中的锥孔绝缘介质外壁与第一定位凸台配合，实现锥孔绝缘介质在J型射频连接器壳体内部的定位；
所述K型射频连接器壳体内壁设有第二定位凸台，K型射频连接器中的锥台绝缘介质外壁与第二定位凸台配合，实现锥台绝缘介质在K型射频连接器壳体内部的定位。
4.根据权利要求1所述的一种超大功率射频连接器，其特征在于，所述J型射频连接器中的锥孔绝缘介质和K型射频连接器中的锥台绝缘介质采用同种材料，所述锥孔绝缘介质和锥台绝缘介质所用材料为聚四氟乙烯或聚醚醚酮。
5.根据权利要求1所述的一种超大功率射频连接器，其特征在于，所述K型射频连接器中的锥台绝缘介质外壁相对于锥台绝缘介质轴线的角度连续变化。
6.根据权利要求1所述的一种超大功率射频连接器，其特征在于，所述J型射频连接器中插针的直径为3～5mm，K型射频连接器中插孔与所述插针间隙配合。
7.根据权利要求1或6所述的一种超大功率射频连接器，其特征在于，所述锥孔绝缘介质中锥孔的大端直径为10～18mm，锥孔绝缘介质中锥孔的小端直径为6.5～10mm。
8.根据权利要求7所述的一种超大功率射频连接器，其特征在于，所述锥台绝缘介质的大端直径与所述锥孔的大端直径相等，所述锥台绝缘介质的小端直径与所述锥孔的小端直径相等。
9.根据权利要求1所述的一种超大功率射频连接器，其特征在于，所述插针另一端通过焊接或螺接的方式连接外部电缆内导体或微带结构；
所述插孔通过焊接或螺接的方式连接外部电缆内导体或微带结构。
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