CN1323079A - 连接同轴电缆和印制电路板的装置 - Google Patents

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Abstract

一种连接同轴电缆和印制电路板的装置,其包括:一个管状插座,适合于固定在电路板上;和一个插头,适合于安装在同轴电缆的一端,所述插头包括一个管状插头本体和一个用于连接电缆中心导体的中心触点,该插座和这个插头被设计成这样,使得插头能够在垂直于印制电路板所在平面的方向上插入插座,该插座包括一个弹性部分,适合于将插头本体在所述方向上挤向印制电路板,从而使插头的中心触点与印制电路板的导线保持接触。

Description

连接同轴电缆和印制电路板的装置
本发明涉及一种将同轴电缆与印制电路板连接起来的装置。
为了将同轴电缆与印制电路板连接起来，大家知道采用了这样一种装置，其包括有一个管状插座，适合于固定在电路板上，还有一个插头，适合于安装在同轴电缆的一端，用来插入插座。
有这样一种需要，也就是在垂直于电路板的方向，将同轴电缆跟印制电路板连接起来。
本发明利用一种连接装置，将同轴电缆跟印制电路板连接起来，从而满足了这一需要，这种装置特别简单，成本低廉，还非常可靠，并且包括：
-一个管状插座，适合于固定到电路板上；和
-一个插头，适合于安装在同轴电缆的一端上，所述的插头包括一个管状插头本体和用于连接电缆中心导体的一个中心触点。
将这个插座和插头安排成这样，以至于插头能够在垂直于印制电路板所在平面的方向上插入插座，这个装置的特征在于这个插座包括一个有弹性的部分这样一个事实，该有弹性的部分适合于促使插头本体沿着所述方向朝着印制电路板运动，从而保持插头的中心触点压着印制电路板的导线(conductive track)。
插座弹性部分施加的弹性作用力能够在这个接插件的整个寿命中将同轴电缆跟印制电路板保持可靠的机械连接，从而避免电路板和电缆之间电连接中断。
更好的是插头的中心触点有一个突起，跟印制电路板上的导线接触，从而使插头的中心触点和电路板的导线实现直接电连接。
在一个实施例中，插座的弹性部分由多个能够发生弹性形变的小片(tab)构成，这些小片用槽分开，该槽至少构成插座高度的一部分。
方便地来说，在插座的弹性部分，有一段比较窄。
插头本体可以有一个圆柱形的中心部分，两端各有一个锥形部分，包括一个顶部锥形部分，该顶部锥形部分有一个承压面，用于接触能够发生弹性形变的小片，还包括一个底部锥形部分，借此将插头跟插座结合，顶部锥形部分的高度最好大于底部锥形部分的高度。
由于所述的承压面相对于插头本体的轴线是倾斜的，当它们压在所述承压面上的时候，那些小片给它施加一个作用力，使插头本体向印制电路板靠紧。
通过这种方式给出的很大的承压面使得插头本体在朝着电路板的方向上具有很好的机械保持力。
在另外一个实施例中，弹性部分至少是由一个能够弯曲的舌簧构成的，这个舌簧朝着插座的内侧折弯。
实际上，电缆的中心导体通过焊料环或者压接与插头的中心触点实现机械连接和电连接。根据本发明，这个插头本体至少有一个开口，能够让进行焊接或者压接操作必需的工具通过。
由于同轴电缆的外导体常常通过焊接或者压接与插头的本体实现机械连接和电连接，因此，插头本体也包括至少一个开口，用于让进行焊接或者压接操作必需的工具通过。
插头的中心触点的突起可以是刚性的。
在本发明中，具有一个绝缘套管，其适合于插入在插头的中心触点的突起部和插头本体之间。
该绝缘套管可以是能够发生弹性形变的，例如用弹性体做成，特别是可以用硅树脂做成。
在另一种形式下，这个绝缘套管是用聚合体泡沫塑料做成的。
在一个特殊的实施例中，在插头的绝缘套管和中心触点突起之间保持一机械间隙，使中心触点能够在轴线方向移动。
更方便的是该装置包括有一个环绕着插座弹性部分的外支承件(bearing piece)，并保持该弹性部分和插头本体接触。
这一支承件通过防止弹性部分朝另外一个方向发生形变，导致插头本体与插座分离，以此来保证插头本体可靠地固定在插座中。
这个支承件是用一个管底(cap)构成，特别是用一个聚合体管底构成。
在另一种情况下，这个支承件是一个弹性环，环绕在插座的弹性部分上。
本发明还提供一种方法，用于将同轴电缆在垂直于所述电路板所在平面的方向与印制电路板连接起来，这个方法包括以下步骤：
-在印制电路板上安装一个插座，例如通过焊接方式来安装，这个插座有一个弹性部分；
-将同轴电缆的一端安装在插头上，这个插头包括一个插头本体和一个中心触点，通过将电缆的中心导体与所述中心触点连接，并将电缆的外导体与插头本体连接，例如通过焊接或者压接；和
-在垂直于印制电路板所在平面的方向上将插头本体插入插座内，在插入的时候以及在插入以后，插座的弹性部分发生形变，给插头施加一个作用力，这个作用力的方向基本上垂直于印制电路板所在平面，从而保持插头的中心触点与电路板上的导线接触上。
为了更好地理解本发明，下面参考附图就实施例详细说明如下，然而该实施例并非用来限制本发明。在这些附图中：
图1是本发明第一个实施例中的连接装置的一个部分剖面示意图；
图2是用于图1所示连接装置的插头本体的一个立体图；
图3是图1所示连接装置的一个立体图；
图4是另一种形式的插座的透视图；
图5a、5b和图6是对应于图1所示的连接装置安装了一个支承部分以后的截面示意图；
图7是本发明第二个实施例中连接装置的一个示意图；
图8是图7所示连接装置的一个透视图；和
图9是图7所示连接装置中插头本体的一个透视图。
图1给出了一个连接装置1，其包括一个插头2，安装在同轴电缆3的一端，还有一个插座4，固定在印制电路板5上。
在下面考虑的实施例中，插座4是通过切下金属板并卷起来做成的，通过焊接将它固定在印制电路板5上。
插座4的形状是一个管状外壳，沿着轴X旋转对称，在它的一端有一个径向法兰盘6，从插座4向外伸出。
这个法兰盘6被用作一个承压面，使插座4能够固定在印制电路板5上。
在有法兰盘的这一端还有一个半圆形的孔19，从图3可以清楚地看到它。
插座4包括一个弹性部分7，在远离法兰盘6的另一端沿着轴向延伸。
这个弹性部分7是用6个能够发生弹性形变的小片8构成的，这些小片8被槽9分开，该槽占据了插座4的高度的大约三分之二。
弹性小片8的形状是这样，弹性部分7有一段10比较窄。
换句话说，如同能够从图1看出来的一样，小片8的形状在轴向截面发生了弯曲。
插座4有一个圆孔11，由弹性部分7形成，使同轴电缆3能够通过，从而在垂直于所述电路板所在平面的方向上与印制电路板5连接上。
插头2包括用铜特别制作出来的一个管状插头本体12，还有一个钉子形状的中心触点13，适合于接收电缆3的中心导体14和适合于压在电路板5上。
插头本体12有一个纵向中心通道15，将它的外层护套16拿掉以后，专门用于接受同轴电缆3的一端。
插头本体12有一个顶部圆孔20和一个底部圆孔21。
电缆的外层导体17，或者接地编织套，穿过顶部圆孔20伸入通道15。
在中心导体14和外导体17之间的电介质18尽量延伸进去到插头2中心触点13中，并且只有全部剥开了的中心导体14穿进中心触点13。
电缆3的中心导体14通过焊接或者压接与插头2的中心触点13实现机械连接和电连接。
为了这一目的，提供了一个侧边开孔22，通过插头本体12，让焊接或者压接操作必需的工具通过。
同样，电缆3的外导体16在插头本体12的通道15中焊接，同样有一个侧边开孔23，通过插头本体，用于让进行这一操作必需的工具通过。电缆外导体17和插头本体12之间的电连接就是用这种方式实现的。
插头本体12在轴线X上有一个圆柱形的中心部分，在这一部分的两端，有一个锥形的部分，在朝着插头本体外面的方向上汇聚。
插头本体12插入插座4的锥形部分叫做“底部”锥形部分24a。
外表面由弹性小片8构成承压面的锥形部分叫做“顶部”锥形部分24b。
顶部锥形部分24b的高度大于底部锥形部分24a的高度，因为较大的承压面更能够保持小片与插头本体接触。
此外，顶部锥形部分24b顶点的角度是用这样一种方式选择的，该方法使得插头本体12插入插座4中的时候，小片8略微张开一点。
这样，弹性小片8对插头本体12的反作用力将它推向印制电路板5，并顶住插头本体12，防止它朝离开插座4的方向有任何移动。
中心触点13有一个轴向突起25，适合于与印制电路板上的导线承接(未显示)，从而使电缆的中心导体14与导线实现电连接。
这个突起25有一个突出的表面26，用于与导线承接。
突起25还有一个侧翼(shoulder)27，在离开所述突出表面26的远端，用作绝缘套管30的承压面。
在描述的实施例中，套管30是能够发生弹性形变的。
绝缘套管30的形状是围绕着轴线X的管状，它的中心有一个纵向通道，通过它使其能够与插头2的中心触点13接触。
绝缘套管30的一端还有一个外向的径向法兰盘31，用于同时承受突起25的承压面27和围绕插头本体开孔21的外边缘。
套管30的外径小于套管部分地插入的插头本体12的开孔21的直径。
套管30的内径大于中心触点13的直径。
这样，在绝缘套管13已经插入在中心触点13的突起25和插头本体12之间的时候，在插头本体12和绝缘套管30之间存在径向间隙，在绝缘套管30和中心触点13之间也存在径向间隙。
由于绝缘套管30是能够发生弹性形变的，在电缆3和电路板5之间应用于电缆的轴向上，就能够获得更好的阻抗。
将会看到由于插头本体12是用金属制作的，通过包括插头本体12、插座4和固定插座的法兰盘6的导电路径，接地编织套17跟印制电路板的地线连接。
通过在垂直于电路板的方向给电缆施加足够的拉力，可以将同轴电缆3跟印制电路板5分开。
图4画出了一个插座40，它跟插座4基本上相似，跟插座4不同的是，它是用一块金属加工制作出来的。
跟插座4一样，插座40有一个弹性部分41，该弹性部分是由可以发生弹性形变的小片42构成的，它还有一个径向法兰盘43以及位于底部的一个半圆形侧孔44。
插座40还有一个向外的圆形侧翼45，位于弹性部分41的底端。
图5a、5b和图6说明图1所示的连接装置，它有一个支承件，安装在上面，用于锁定插座4的弹性部分7。
如图5a和5b所示，这个支承件的形状是一个管底50、51的形状，它是用聚合物制作的，套在插座的弹性部分7上，防止弹性小片8向外张开。
在前面描述的实例中，其管底有一个开孔52，同轴电缆3能够通过这个开孔52。
该管底50、51的开孔52的直径大于同轴电缆的直径，从而使同轴电缆能够在开孔52内沿着径向移动。
在插头本体12已经插入插座4以后，通过从同轴电缆3的自由端滑过，将管底50、51放进插座4的位置中。
在图5a和图5b中给出管底的两个实例。
管底50有一个内部径向壁53，承受着小片的顶部边缘，还有一个内侧壁54，用于防止弹性小片8分开。
另一个管底51有一个内侧壁55，直接承受着小片的侧边缘，从而防止小片8发生任何移动，它的内部径向壁56相对于小片8向上抬高了。
管底50、51具有有效地锁定弹性部分7的优点，并且其成本很低。
图6说明一个园环形状的支承件57，它套在弹性部分7较窄一段10的小片8外面。
它能够防止这些小片8分开。
图7到图9给出了一个构成本发明第二个实施例的连接装置。
连接装置60包括一个基本上是圆柱形的插座61，用于固定在印制电路板(没有画出)上，还有一个插头62，用于与同轴电缆3的一端连接。
插座61有一个向外的径向法兰盘63，使得插座能够固定在印制电路板上。
插座至少还有一个矩形弹性舌簧64，向它的内侧折叠，能够向外发生弹性形变。
插头62包括一个圆柱形的管状插头本体65，在它的相对两端提供顶部圆孔66和底部圆孔67。
插头本体65在它插入插座61的那一部分有一个圆柱形和锥形的扩大部分68，扩大了的锥形部分被用作舌簧64的承压面。
插头本体65还有一个纵向槽69，从顶部开孔66向扩大部分68的附近延伸。
如前面的实施例一样，圆孔67用于让插头62中心触点上的突起70通过。
为了将电缆3跟印制电路板连接，首先将插座61固定在电路板上，然后将插头62安装在同轴电缆3的一端上。
然后，将插头本体65插入插座61，使柔性的舌簧64向外张开，以使插头本体65的扩大部分68移动通过它。
当然，上面描述的实施例无论如何不是用来限制本发明，在不超出本发明的范围内，可以进行一些必要的修改。

Claims (18)

1．一种连接同轴电缆(3)和印制电路板(5)的装置(1；60)，其装置包括：
-一个管状插座(4；40；61)，适合于固定在电路板上；和
-一个插头(2；62)，适合于安装在同轴电缆(3)的一端，该插头包括一个管状插头本体(212；65)和用于与电缆的中心导体(14)连接的一个中心触点(13)，
这个插座和插头被这样设计，使插头能够在垂直于印制电路板所在平面的方向上插入插座，其特征在于：所述的插座包括一个弹性部分(7；41；64)，其适合于将插头本体沿着所述方向挤向印制电路板，从而使插头的中心触点与印制电路板上的导线保持压接。
2．如权利要求1所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，其特征在于：所述插头(2；62)的中心触点(13)有一个突起(25；70)，该突起与印制电路板(5)的导线接触。
3．如权利要求1或2所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，其特征在于：所述插座(4；40)的弹性部分(7；41)是由多个能够进行弹性形变的小片(8；42)构成的，这些小片由槽(9)分开，该槽至少形成插座(4；40)高度的一部分。
4．如权利要求3所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，其特征在于：所述插座(4；40)在它的弹性部分(7；41)的一段(10)比较窄。
5．如权利要求4所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，其特征在于：所述插头本体(12)有一个圆柱形的中心部分，其在两端有相应的锥形部分向外延伸，这些锥形部分包括有一个顶部锥形部分(24b)，其有一个承压面，用于承受能够进行弹性形变的小片；还有一个底部锥形部分(24a)，插头利用它进入插座，顶部锥形部分(24b)的高度最好是大于底部锥形部分(24a)的高度。
6．如权利要求1或2所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，其特征在于：所述弹性部分至少是由一个柔性舌簧(64)构成的，该舌簧朝向插座(61)的内侧折叠。
7．如上述权利要求中的任一权利要求所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，该电缆(3)的中心导体(14)通过焊接环或者压接与插头(2)的中心触点(13)保持机械连接和电连接，其特征在于：所述插头本体有至少一个开孔(22)，用于让进行焊接或者压接操作必需的工具通过。
8．如上述权利要求中的任一权利要求所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，该同轴电缆(3)的外导体(17)通过焊接或者压接与插头本体(12)实现机械连接和电连接，其特征在于：所述插头本体(12)包括至少一个开孔(23)，用于让进行焊接或者压接操作必需的工具通过。
9．如权利要求中2-8中任一权利要求所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，其特征在于：所述插头中心触点的突起(25；70)是刚性的。
10．如权利要求中2-9中任一权利要求所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，其特征在于：一个绝缘套管(30)被插入在插头本体和插头中心触点的突起(25；70)之间。
11．如权利要求10所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，其特征在于：所述绝缘套管是能够发生弹性形变的。
12．如权利要求11所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，其特征在于：所述绝缘套管(30)是用聚合物做成的，特别是用硅树脂做成的。
13．如权利要求11所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，其特征在于：所述绝缘套管(30)是用聚合物泡塑料做成的。
14．如权利要求中10-13中任一权利要求所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，其特征在于：在所述绝缘套管(30)和插头中心触点的突起(25；70)之间有一个机械间隙。
15．如上述权利要求中的任一权利要求所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，其特征在于：其包括一个外支承件(50；51；57)，围绕着插座(4；40)的弹性部分(7；41)，使所述弹性部分与插头本体保持接触。
16．如权利要求15所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，其特征在于：所述支承件(50；51)是由一个管底构成的，特别是用一个聚合物管底构成的。
17．如权利要求15所述的连接同轴电缆和印制电路板的装置，其特征在于：所述支承件(57)是围绕插座弹性部分(7；41)的一个弹性环。
18．一种连接同轴电缆(3)和印制电路板(5)的方法，其连接在垂直于所述电路板所在平面的方向上，其特征在于：其包括以下步骤：
-将插座(4；40；61)安装在印制电路板(5)上，例如通过焊接，该插座包括一个弹性部分(7；41；64)；
-将同轴电缆(3)的一端安装在插头(2；62)上，该插头包括一个插头本体(12；65)和一个中心触点(13)，例如通过焊接或者压接，将电缆的中心导体(14)与所述中心触点连接，并将电缆的外导体(17)与插头本体(12；65)连接；和
-将插头本体(12；65)安装进入插座(4；40；61)中，以垂直于印制电路板所在平面的方向，插座的弹性部分在所述的安装过程中发生变形，并在此之后施加一个作用力，这个作用力基本上沿着垂直于印制电路板所在平面的方向，从而使插头的中心触点(13)与电路板的导线保持接触。
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