CN1327279A - 具有阻抗匹配片的rf连接器 - Google Patents

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Abstract

一种用于将传输线连接到信号接收器的超小型推接式RF连接器。该连接器具有屏蔽的传输线部分,所述传输线部分具有穿过连接器轴向延伸的信号线和接地线。一个中心插头耦合到信号线并从连接器前表面的中心沿轴向延伸。一个半圆片耦合到接地线并从连接器的前表面基本上沿中心插头的长度延伸并且部分环绕中心插头以减少气隙阻抗,该片在其半圆形的各端部并且临近中心插头的位置具有第一和第二引线接合表面。

Description

具有阻抗匹配片的RF连接器
本发明涉及用于将电信号耦合到接收信号的电器件上的适配器、接口和连接器。
需要在信号源与信号接收器即从信号源接收电信号的部件之间提供连接。例如，信号发生器可以生成10Gb/S的RF调制信号，通过同轴电缆传送到用于电信应用的高速激光模块的调制激励器(modulatordriver)中。该激励器协助生成经调制的输出激光束，该激光束具有从调制信号得到的调制。
在这种高频情况下，为了将信号反射减至最小并使系统性能最佳化，提供阻抗匹配以获得优化的电路返回损耗十分重要。一般地，阻抗匹配意味着外部设备(接收器)以及传输线的阻抗与信号源的阻抗匹配。不适当的阻抗匹配可能导致过度的失真和噪声问题，例如信号反射。因此，诸如同轴电缆之类的传输线经常用于高频RF信号，以在信号源和接收器之间提供均匀且匹配的阻抗。
但是，传输线端部和接收信号的终端部件之间的连接通常将不希望的阻抗引入到信号通路中，从而引起信号反射且对系统性能有不利影响。例如，在高速激光模块通讯应用中，来自信号发生器输出端的同轴电缆通过标准同轴型接口插入适配器或连接器例如RF连接器的接收端(输入端)。RF连接器的输出端具有未屏蔽的中心插头。当连接器插入激光模块外壳的合适的插座时，中心插头(通常约0.7毫米长)被通过引线接合到调制激励器(信号接收器)。激励器利用由同轴电缆传送的RF调制信号来调制激光束。
同轴电缆可以设计成具有均匀的阻抗，例如50欧姆，该阻抗与调制激励器的50欧姆的输入阻抗相匹配。但是，沿暴露的未屏蔽的中心插头的长度方向在RF连接器的表面到调制激励器之间存在气隙。这种不匹配会导致不希望的信号反射和其它不利结果，从而降低了系统性能。
解决上述问题的先前尝试包括从用户端的RF信号到接收信号的部件终端采用分离的适配器和接口。但是，所用部件数量的增加降低了整个性能，并且导致较高成本和更复杂的终端产品制造工艺。而且，当使用分离部件时，总是存在与性能降低有关的接口问题。分离部件还增加了性能的波动。
根据本发明，提供了一种超小型推接式RF连接器(sub-miniaturepush-on RF connector)，用于将传输线连接到信号接收器。连接器具有屏蔽的传输线部分，所述传输线具有穿过连接器轴向延伸的信号线和接地线。中心插头耦合到信号线并从连接器的前表面中心沿轴向延伸。耦合到接地线的半圆形片从连接器的前表面基本上沿中心插头的长度延伸并部分环绕中心插头以减少气隙阻抗，该片在其半圆形的的端部并且临近中心插头处具有第一和第二引线接合表面。
图1是采用本发明改进RF连接器的系统的方框图；
图2是根据本发明一个实施例的图1中系统的改进的具有阻抗匹配片的超小型推接式(SMP)RF连接器的透视图；
图3表示插入到图1系统的激光模块插座内的图2 SMP RF连接器；以及
图4是图2 SMP RF连接器的顶视图，其中心插头和阻抗匹配片通过引线接合到调制激励器。
现参见图1，其中示出了采用改进的RF连接器110的系统100的方框图，该改进的RF连接器具有用于改善阻抗匹配、连接和信号传输的阻抗匹配片。如图所示，信号发生器101产生高频(例如，10Gb/s)RF信号，该信号通过同轴电缆105传送。同轴电缆例如通过插塞式插头或标准同轴接口连接到RF连接器110的输入端。本发明的RF连接器110被插入到产生调制输出激光束121的高速激光模块120的适当插座内。
下面参见图2，其中画出了根据本发明一个实施例的图1改进的RF连接器110的透视图。RF连接器110优选是超小型推接式(SMP)RF连接器，并且包括阻抗匹配片210。如图所示，同轴电缆105连接到SMP RF连接器110的后端(输入端)。在RF连接器110的前端(输出端)，中心插头201从前表面202延伸约0.7毫米。
中心插头201在其基部电连接到连接器110的穿过连接器壳体沿轴向延伸的屏蔽传输线部分的信号线223上。屏蔽传输线部分还包括屏蔽线或接地线222。中心插头201从连接器的前表面202中心沿轴向延伸。在一个实施例中，它是信号线223的延伸。在连接器110的另一端(后端)，屏蔽传输线部分端接在插座内或输入端221，用于与具有信号线和接地线的屏蔽传输线(同轴线105)匹配。因此，当同轴线105插入到连接器110的输入端时，其信号线与连接器110的信号线223电连接，从而连接到中心插头210，其接地线(即屏蔽线)电连接到RF连接器的屏蔽传输线部分的接地线部分222。
半圆的“U形”阻抗匹配片210从连接器210的前表面202基本上沿中心插头的长度延伸，并且沿匹配片210的厚度范围部分环绕中心插头201。片210电连接到连接器110的屏蔽传输线部分的接地线，由此连接到同轴电缆105的RF接地线。
片210具有两个基本平的并且平行的端面211、212，它们靠近中心插头201。表面211、212可以指第一和第二引线接合表面，它们在半圆形片210的两端，并且设置成邻近中心插头201。端面211、212基本上沿从中心插头201的辐射线对准，使得引线接合可以在中心插头201的顶端以及在附近表面211、212上进行。在一个实施例中，表面211、212在稍微高于插头201精确轴中心的平面内，使得接合到中心插头201的顶端的引线基本上与接合到表面211、212上的引线在同一高度上。如果表面211、212比插头201的顶端高许多，将更难于将插头201引线接合到信号的输入端。如果表面211、212比插头201的顶端低许多，将难于用与中心插头210引线接合同样的工艺将表面211、212引线接合到接地端，并且屏蔽程度和防气隙阻抗的能力减小。因此，连接器110是将传输线(105)连接到信号接收器(图4的420)的SMP RF连接器。
下面参见图3，其中示出了组装在系统100的高速激光模块120内的SMP RF连接器110。RF连接器110插入模块120的插座307内。为了简化说明，没有示出激光模块120的其它部件(例如，调制激励器和激光装置)。通过孔305发射输出激光束。电接触片303提供模块120外部的其它部件和信号源与包括在其内的部件之间的连接，例如，连接到调制激励器。
片210沿中心插头201的长度方向部分地环绕中心插头201，由此减少了由中心插头201周围的气隙引起的气隙阻抗。将会看到，由于片210部分环绕并且靠近中心插头201，它为中心插头201提供了良好的屏蔽。这明显地减少了在现有技术中连接器完全未屏蔽的情况下，沿中心插头201的气隙长度引起的阻抗。因此，中心插头和连接器表面202到连接到接收器装置的引线接合之间的气隙不会将阻抗匹配降低(导致阻抗或阻抗不匹配)到没有阻抗匹配片210的情况下的程度。这样，片210有助于确保信号源与接收器沿传输线之间的阻抗匹配。而且，由于设置了表面211，212，片210提供了从部件终端到RF接地线之间方便的引线接合通道。
在一个实施例中，RF连接器110的壳体具有一个外部232和一个内部231。在一个实施例中，内部231具有肩部或凸缘，用于在RF连接器110被插入到模块120的插座307中时用作挡块。外部232可以具有形成在其侧壁的“校准平面”(未示出)。将会看到，这些校准平面是相对的平表面，位于外部232的环形截面中，可以用于RF连接器110的精确对准，例如，正如在电信应用中常要求的，用于将RF连接器对准成平行于封装基面。
下面参见图4，其中示出了SMP RF连接器110的顶视图，其中心插头201和阻抗匹配片210通过引线接到调制激励器420。如图所示，激励器420的信号输入头通过接合引线401接合到中心插头201的上表面，接近其尖端(远端)。激励器420的接地端分别通过接合引线411、412引线接合到各表面211、212。在图4所示的实施例中，两个紧密间隔的接合引线412用于连接阻抗匹配片210的表面212，并且两个紧密间隔的接合引线411将激励器420的接地端连接到阻抗匹配片210的表面211。在一个替代实施例中，可以使用不同数目的接合引线将各个表面211、212连接到激励器420的对应接地端。例如，可以使用一根接合引线，三根或者两对的两根。
在图4中，长度d2表示沿轴向从连接器110的表面202到中心插头201的大致末端的大约距离，约为0.7毫米。长度d3表示从插头201的末端和片210的外表面(大约在引线接合到这些元件的地方)到接收器装置(激励器420)的端部的长度。长度d1是d2和d3的和，表示从连接器110的表面202到激励器420的端部的轴向距离。
如图所示，阻抗匹配片210的使用将气隙从距离d1减小到更短的距离d3。而且，阻抗匹配片210的存在使得能够容易地分别通过接合引线411、412将激励器420的接地端引线接合到表面211、212。没有阻抗匹配片210，会存在距离d2的气隙，并且会更难将激励器420的接地端连接到RF接地端。通过消除距离d2的气隙，并且为接合引线411、412、401提供精确并相似的引线接合长度，使电路返回损耗得以优化并且使信号通路的阻抗保持匹配。实验结果表明阻抗匹配片210的使用明显改善了在高速电信应用中的性能，使得其性能优于在使用没有阻抗匹配片的连接器时的性能。
由此，本发明的SMP RF连接器以单个封装提供了改善的阻抗匹配和性能，而不必使用分离的连接器和匹配元件。由于主要RF功能元件安装在便携连接器中，仅需要在封装外壳上具有一个简单的孔以用于安装，所以本发明还消除了RF性能对依赖于激光封装卖主的依赖。另外，SMP RF连接器具有简单的、节约成本的校准平面，用来将封装内的部件按要求的平行度安装于封装基体中。因此使封装的物理要求和容差最小化，使封装体的成本得以显著降低。
在另一实施例中，插头201不必在表面202的精确中心，而可以偏离中心。在这种情况下，片210不必是半圆形的，但仍然部分包住插头210，以减小气隙阻抗，并且端接在临近插头201的顶部的两个引线接合表面上。在一个优选实施例中，片210作为RF连接器110的整体部件加以模制，并且特别地，可以是接地线部分222的一体部分和延伸。在另一个实施例中，片210可以加到表面201上并且例如接合到接地线222。
应该理解，对于本领域的技术人员来说，在不背离如下面的权利要求所述的本发明原理和范围的情况下，可以对上面为了解释本发明特性而描述的各部件的细节、材料和结构进行各种改变。

Claims (8)

1.一种连接器，用于将传输线连接到信号接收器，包括：
(a)具有信号线和接地线的屏蔽传输线部分；
(b)信号插头，与信号线相连并且从连接器的前表面沿轴向延伸；
(c)阻抗匹配片，与接地线相连并从连接器的前表面基本上沿中心插头的长度延伸，并部分环绕中心插头，用以减少气隙阻抗，该阻抗匹配片在其端部并临近所述中心插头的位置具有第一和第二引线接合表面。
2.根据权利要求1所述的连接器，其中所述连接器是RF连接器。
3.根据权利要求2所述的连接器，其中所述连接器是超小型推接式RF连接器。
4.根据权利要求1所述的连接器，其中阻抗匹配片的所述第一和第二引线接合表面基本上是平面，并且互相平行。
5.根据权利要求1所述的连接器，还包括一个输入端，用于与具有信号线和接地线的屏蔽传输线相配合。
6.根据权利要求5所述的连接器，其中所述屏蔽传输线是同轴传输线。
7.根据权利要求1所述的连接器，其中所述信号插头是从连接器前表面的中心延伸的中心插头，并且阻抗匹配片是半圆形的片，其中所述第一和第二引线接合表面位于该片半圆形的两端。
8.根据权利要求1所述的连接器，其中所述阻抗匹配片是半圆形片，并且其中所述第一和第二引线接合表面位于该片半圆形的两端。
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