CN117728138A - 一种同轴连接器与平面微带的免焊连接机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同轴连接器与平面微带的免焊连接机构，所述免焊连接机构包括同轴连接器(1)、金属壳体(2)、低损耗介质压块(3)和平面微带板(4)；所述同轴连接器(1)的针型内导体(10)从金属壳体(2)的圆柱形空腔(20)的伸出并于所述平面微带板(4)的信号线(40)接触；使用低损耗介质压块(3)压接所述针型内导体(10)和信号线(40)，从而实现免焊接连接。通过对低损耗介质压块厚度及空腔的设计，对于同轴连接器和平面微带线过渡处电磁场从TEM波向准TEM波的变化具有补偿左右，可以改善电场变化带来的阻抗不连续性，使其在宽频带内具有优异的性能。
Description
技术领域
本发明涉及射频电子设备领域，尤其涉及一种同轴连接器与平面微带的免焊连接机构。
背景技术
射频同轴连接器是一种小型螺纹连接的同轴连接器，具有体积小、频带宽、性能优越的特点，其广泛的应用于射频电路中。射频同轴连接器的内导体需要与微带线电路板相连接，且需要保持宽带、低回波损耗和高隔离的特性。
现有技术中的射频同轴连接器与平面微带电路板相连接的方式主要有两种，第一种如CN101471474B所记载的，在过渡主体的中部设有矩形波导，同轴探针一端焊接于电路腔体里的微带线上，另一端穿过绝缘体深入至矩形波导内，绝缘体设置于同轴探针与电路腔体侧面的连接处；过渡主体与矩形波导之间设有调谐孔，调谐孔的方向与同轴探针的方向垂直，调谐螺钉通过调谐孔从矩形波导的宽边伸至矩形波导内。第二种如CN107275735B所记载的，同轴连接器与微带线电路板垂直设置，且在微带线距离接地端四分之一波长处的背面金属板和介质基片上有一通孔，同轴线的内导体穿过过渡腔和通孔，与微带线的条状导体相连。
上述第一种方式中，同轴连接器的针都需要焊接到平面微带线上，这样导致更换困难，不适用于需多次更换的测试场合；在高频环境中，焊接的焊锡或者金丝会对阻抗造成影响，使过渡装置的高频性能变差。上述第二种方式中，仅对平面微带线做出补偿，但是其补偿位置需要固定在1/4波长位置，偏离1/4波长后指标会恶化，因此该装置仅适用于特定波长，无法满足宽带使用，其使用场景具有较大限制。
由此可见现有技术中需要一种新的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构，从而实现具有宽带且低回波损耗的连接。
发明内容
本发明所要实现的技术目的在于提供一种同轴连接器与平面微带的免焊连接机构。从而实现同轴连接器与平面微带板之间的便捷连接，并同时实现宽带及低回波损耗。
基于上述技术目的，本发明提供一种同轴连接器与平面微带的免焊连接机构，所述免焊连接机构包括同轴连接器1、金属壳体2、低损耗介质压块3和平面微带板4；
所述金属壳体2呈L型结构，在所述L型结构的竖直面上开设有圆柱形空腔20，所述同轴连接器1从所述圆柱形空腔20的一侧插入，并使得所述同轴连接器1的针型内导体10从所述圆柱形空腔20的另一侧伸出；在所述L型结构的水平面上承载有所述平面微带板4，所述平面微带板4的上表面设置的金属布线为信号线40；
所述同轴连接器1的针型内导体10从所述圆柱形空腔20伸出后，所述针型内导体10的伸出部分与所述信号线40具有相同的延伸方向且与所述信号线40中心对齐，所述针型内导体10与所述信号线40接触；
在所述伸出部分的上方设置有低损耗介质压块3，所述低损耗介质压块3为U型结构；所述U型结构包括第一部分30、第二部分31以及连接二者之间的连接过渡部分32，所述U型结构还包括第一部分30与第二部分31之间形成的中间空腔部分33；所述连接过渡部分32在面向所述信号线40的一侧且对应于所述伸出部分的位置设置有凹槽34，所述凹槽34用于容纳针型内导体10，且所述凹槽34的尺寸与针型内导体10的外尺寸一致。
在一个实施例中，所述信号线40在与所述针型内导体10接触的一侧设置有渐变收窄段，所述渐变收窄段包括所述信号线40的线宽从渐变收窄处起始点处的第一线宽向着针型内导体10延伸的方向上逐渐收窄，直至所述信号线40延伸至平面微带板4边缘时，所述信号线40的线宽收窄至第一线宽的三分之一至三分之二的范围内。
在一个实施例中，所述渐变收窄处起始点距离针型内导体10的末端的距离为0.5mm～1mm；所述信号线40在第一线宽下的特征阻抗为50Ω。
在一个实施例中，所述信号线40在与所述针型内导体10接触的一侧设置有阶跃收窄段，所述阶跃收窄段包括所述信号线40的线宽在阶跃收窄处起始点处从第一线宽阶跃收窄至第一线宽的二分之一至五分之四的范围内。
在一个实施例中，所述阶跃收窄处起始点距离针型内导体10的末端的距离为0.5mm～1mm；所述信号线40在第一线宽下的特征阻抗为50Ω。
在一个实施例中，所述平面微带板4的上下两表面均有金属布线，中间为绝缘介质层，其中设置于下表面的金属布线作为参考地。
在一个实施例中，所述第一部分30与所述第二部分31设定有螺钉固定孔，用于将低损耗介质压块3固定在金属壳体2和平面微带板4上。
在一个实施例中，所述连接过渡部分32在所述针型内导体10的延伸方向上的第一宽度320在0.3mm～3mm之间。
在一个实施例中，所述中间空腔部分33在垂直于所述针型内导体10的延伸方向的第二宽度在2mm～6mm之间。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例所记载的本发明的发明点包括：
1.本发明中低损耗介质压块的设计，可以使同轴连接器针和微带线之间无需使用焊锡焊接就可以进行良好的固定，消除了焊接寄生参数对高频信号的影响，在DC～40GHz宽频带范围内具有低回波损耗的优异性能。该免焊接的固定方式便于更换，可多次更换而性能不受影响。
2.本发明中低损耗介质压块厚度及空腔的设计，对于同轴连接器和平面微带线过渡处电磁场从TEM波向准TEM波的变化具有补偿作用，可以改善电场变化带来的阻抗不连续性，使其在宽频带内具有优异的性能。
上述发明点贯穿于本发明技术方案，同时本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构的结构示意图；
图2是本发明的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构的剖面示意图；
图3是本发明的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构中的低损耗介质压块的结构示意图；
图4是本发明的第一实施例中的同轴连接器的针型内导体与平面微带连接方式的结构示意图；
图5是本发明的第二实施例中的同轴连接器的针型内导体与平面微带连接方式的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
在进行下面的详细描述之前，阐述贯穿本发明使用的某些单词和短语的定义可能是有利的。术语“耦接”“连接”及其派生词指两个或多个元件之间的任何直接或间接通信或者连接，而无论那些元件是否彼此物理接触。术语“传输”、“接收”和“通信”及其派生词涵盖直接和间接通信。术语“包括”和“包含”及其派生词是指包括但不限于。术语“或”是包含性的，意思是和/或。短语“与……相关联”及其派生词是指包括、包括在……内、互连、包含、包含在……内、连接或与……连接、耦接或与……耦接、与……通信、配合、交织、并列、接近、绑定或与……绑定、具有、具有属性、具有关系或与……有关系等。术语“控制器”是指控制至少一个操作的任何设备、系统或其一部分。这种控制器可以用硬件、或者硬件和软件和/或固件的组合来实施。与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式的或分布式的，无论是本地的还是远程的。短语“至少一个”，当与项目列表一起使用时，意指可以使用所列项目中的一个或多个的不同组合，并且可能只需要列表中的一个项目。例如，“A、B、C中的至少一个”包括以下组合中的任意一个：A、B、C、A和B、A和C、B和C、A和B和C。
本发明中对各种部件进行描述时，所使用的“第一”、“第二”、“第三”……的描述方式仅为了区分各个部件，仅为了表达各个部件之间互不相同的关系。上述所使用的描述方式本身不包含任何对部件之间关联的隐含意义。例如，当仅出现“第一”和“第三”的描述时，不意味着二者之间还存在“第二”，这里对“第一”和“第三”的描述仅意味着存在两个不同的独立部件。
贯穿本发明中提供的其他特定单词和短语的定义。本领域普通技术人员应该理解，在许多情况下，即使不是大多数情况下，这种定义也适用于这样定义的单词和短语的先前和将来使用。
在本发明中，模块的应用组合以及子模块的划分层级仅用于说明，在不脱离本公开的范围内，模块的应用组合以及子模块的划分层级可以具有不同的方式。
实施例1
如图1-3所示的本发明的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构，所述免焊连接机构包括同轴连接器1、金属壳体2、低损耗介质压块3和平面微带板4。所述金属壳体2呈L型结构，在所述L型结构的竖直面上开设有圆柱形空腔20，所述同轴连接器1从所述圆柱形空腔20的一侧插入，并使得所述同轴连接器1的针型内导体10从所述圆柱形空腔20的另一侧伸出。在所述L型结构的水平面上承载有平面微带板4，所述平面微带板4的上下两表面均有金属布线，中间为绝缘介质层，其中设置于下表面的金属布线作为参考地，设置于上表面的金属布线为信号线40，所述信号线40的为微带线或者共面波导线，所述信号线40末端延伸至平面微带板4边缘。
所述同轴连接器1的针型内导体10从所述圆柱形空腔20伸出后，其伸出部分与所述信号线40具有相同的延伸方向，所述信号线40与针型内导体10中心对齐。并且所述伸出部分与所述信号线40接触。在所述伸出部分的上方设置有低损耗介质压块3，所述低损耗介质压块3为U型结构，其包括第一部分30、第二部分31以及连接二者之间的连接过渡部分32，还包括第一部分30与第二部分31之间形成的中间空腔部分33。所述连接过渡部分32在面向所述信号线40的一侧且对应于所述伸出部分的位置设置有凹槽34，所述凹槽34用于容纳针型内导体10，且所述凹槽34的尺寸与针型内导体10的外尺寸一致。所述第一部分30与所述第二部分31设定有螺钉固定孔，用于将低损耗介质压块3固定在金属壳体2和平面微带板4上。同时在所述低损耗介质压块3的下压作用下，所述针型内导体10与信号线40紧密压接在一起。
本实施例中，所述低损耗介质压块3的材质为：低损耗、低介电常数的绝缘材质。
本实施例中，所述连接过渡部分32在所述针型内导体10的延伸方向上的第一宽度320在0.3mm～3mm之间。所述中间空腔部分33在垂直于所述针型内导体10的延伸方向的第二宽度在2mm～6mm之间。所述第一宽度和第二宽度数值限定的作用在于对于同轴连接器和平面微带线过渡处电磁场从TEM波向准TEM波的变化进行补偿，其取值受信号线过渡处理方式和信号线不同线宽影响。
如图4所示，本发明中，所述信号线40在与所述针型内导体10接触的一侧设置有渐变收窄处理，所述渐变收窄处理具体为：自渐变收窄处理起始点401向着针型内导体10延伸的方向上，所述信号线40的宽度逐渐收窄，直至所述信号线40延伸至平面微带板4边缘时，所述信号线40的宽度收窄至渐变收窄处起始点401处的宽度的二分之一。即如图4中所示的信号线40在起始点401处的第一线宽为D1，且该第一线宽D1对应的特征阻抗为50Ω，在所述信号线40的末端处，所述信号线40收窄为第二线宽D2，所述第二线宽D2为第一线宽D1的二分之一，且所述信号线40的宽度由第一线宽D1收窄至第二线宽D2的过程中特征阻抗逐渐增加，以实现带宽匹配。本实施例中所述渐变收窄处起始点401距离针型内导体10的末端的距离为0.5mm～1mm。
本实施例中的免焊连接机构的装配过程如下：
1.先将平面微带线电路板固定到金属壳体上，将微带线末端与金属壳体上的圆柱形空腔中心对齐。
2.将同轴连接器固定到金属壳体上，使同轴连接器内侧的针型内导体安装到平面微带线末端。
3.安装压块到同轴连接器的针型内导体上，将同轴连接器的针与平面微带线通过压块固定，保证二者之间的良好连接。
实施例2
本实施的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构与实施例1中的结构相同，如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于所述信号线40在与所述针型内导体10接触位置的设计，本实施例中，所述信号线40在与所述针型内导体10接触的一侧设置有阶跃收窄处理，所述阶跃收窄处理具体为：在阶跃收窄处起始点401处向着针型内导体10延伸的方向上，所述信号线40的线宽阶跃收窄至阶跃收窄处起始点401处的线宽的五分之三。即如图5中所示的信号线40在起始点401处的第一线宽为D1，且该第一线宽D1对应的特征阻抗为50Ω，阶跃收窄后所述信号线40收窄为第二线宽D2，所述第二线宽D2为第一线宽D1的五分之三，且所述信号线40的宽度由第一线宽D1收窄至第二线宽D2后特征阻抗逐渐增加，以实现带宽匹配。本实施例中所述渐变收窄处起始点401距离针型内导体10的末端的距离为0.5mm～1mm。
以上所述，仅为本发明的具体实施案例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术的技术人员在本发明所述的技术规范内，对本发明的修改或替换，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种同轴连接器与平面微带的免焊连接机构，其特征在于，所述免焊连接机构包括同轴连接器(1)、金属壳体(2)、低损耗介质压块(3)和平面微带板(4)；
所述金属壳体(2)呈L型结构，在所述L型结构的竖直面上开设有圆柱形空腔(20)，所述同轴连接器(1)从所述圆柱形空腔(20)的一侧插入，并使得所述同轴连接器(1)的针型内导体(10)从所述圆柱形空腔(20)的另一侧伸出；在所述L型结构的水平面上承载有所述平面微带板(4)，所述平面微带板(4)的上表面设置的金属布线为信号线(40)；
所述同轴连接器(1)的针型内导体(10)从所述圆柱形空腔(20)伸出后，所述针型内导体(10)的伸出部分与所述信号线(40)具有相同的延伸方向且与所述信号线(40)中心对齐，所述针型内导体(10)与所述信号线(40)接触；
在所述伸出部分的上方设置有低损耗介质压块(3)，所述低损耗介质压块(3)为U型结构；所述U型结构包括第一部分(30)、第二部分(31)以及连接二者之间的连接过渡部分(32)，所述U型结构还包括第一部分(30)与第二部分(31)之间形成的中间空腔部分(33)；所述连接过渡部分(32)在面向所述信号线(40)的一侧且对应于所述伸出部分的位置设置有凹槽(34)，所述凹槽(34)用于容纳针型内导体(10)，且所述凹槽(34)的尺寸与针型内导体(10)的外尺寸一致。
2.根据权利要求1所述的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构，其特征在于，所述信号线(40)在与所述针型内导体(10)接触的一侧设置有渐变收窄段，所述渐变收窄段包括所述信号线(40)的线宽从渐变收窄处起始点处的第一线宽向着针型内导体(10)延伸的方向上逐渐收窄，直至所述信号线(40)延伸至平面微带板(4)边缘时，所述信号线(40)的线宽收窄至第一线宽的三分之一至三分之二的范围内。
3.根据权利要求2所述的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构，其特征在于，所述渐变收窄处起始点距离针型内导体(10)的末端的距离为0.5mm～1mm；所述信号线(40)在第一线宽下的特征阻抗为50Ω。
4.根据权利要求1所述的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构，其特征在于，所述信号线(40)在与所述针型内导体(10)接触的一侧设置有阶跃收窄段，所述阶跃收窄段包括所述信号线(40)的线宽在阶跃收窄处起始点处从第一线宽阶跃收窄至第一线宽的二分之一至五分之四的范围内。
5.根据权利要求4所述的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构，其特征在于，所述阶跃收窄处起始点距离针型内导体(10)的末端的距离为0.5mm～1mm；所述信号线(40)在第一线宽下的特征阻抗为50Ω。
6.根据权利要求1所述的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构，其特征在于，所述平面微带板(4)的上下两表面均有金属布线，中间为绝缘介质层，其中设置于下表面的金属布线作为参考地。
7.根据权利要求1所述的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构，其特征在于，所述第一部分(30)与所述第二部分(31)设定有螺钉固定孔，用于将低损耗介质压块(3)固定在金属壳体(2)和平面微带板(4)上。
8.根据权利要求1所述的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构，其特征在于，所述连接过渡部分(32)在所述针型内导体(10)的延伸方向上的第一宽度在0.3mm～3mm之间。
9.根据权利要求1所述的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构，其特征在于，所述中间空腔部分(33)在垂直于所述针型内导体(10)的延伸方向的第二宽度在2mm～6mm之间。
10.根据权利要求1所述的同轴连接器与平面微带的免焊连接机构，其特征在于，所述低损耗介质压块(3)的材质为低损耗、低介电常数的材质。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |