CN1535490A - 自调节的超小型同轴电缆连接器 - Google Patents

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Abstract

一种超小型同轴电缆连接器，它包括一壳体、一绝缘体以及导电体构件，所述导电体构件包括一偏压件，该偏压件接合一接触面接触末端，并将该接触面接触末端偏压成与诸如电路板上的迹线的一电路电气接触而无需进行焊接，并且进行调节以适应由热失配所产生的相对移动。

Description

自调节的超小型同轴电缆连接器
相关申请
本申请基于现有技术领域的、提出于2001年7月26日的待审批临时申请序列第60/307,952号。
技术领域
本发明涉及用于同轴电缆或类似装置的连接器，更具体地说，本发明涉及用于连接微波频率同轴电缆和类似的传输线的超小型同轴电缆连接器(SMA)。
背景技术
超小型同轴电缆连接器(SMA)通常用作微波频率下的高性能超小型同轴电缆连接器。熟悉本技术领域的人们将这些连接器与包括柔性和半刚性电缆在内的同轴电缆一起使用。与半刚性电缆一起使用时，它们可用于高达约18千兆赫，当与柔性电缆一起使用时，超小型同轴电缆连接器通常可用在从直流至约12.4千兆赫的范围。在其它但较为稀少的情况下，它们可能规定在高至18千兆赫的频率下进行工作，但可不受模式限制地地在高至约25千兆赫的频率下起作用。已设计出一些在更为稀少的情况下、在高至27千兆赫的频率下进行工作的超小型同轴电缆连接器。
超小型同轴电缆连接器可以在宽频带下工作，并具有较低的反射。它们通常设计成具有恒定的50欧姆的阻抗，并且微波工业在许多必需形成同轴线至以印刷或以其它方式设置在电路板上的迹线或其它电路元件的接触面的应用场合中经常使用它们。
这些标准的超小型同轴电缆连接器通常具有一外部壳体和以保证与外部导电体均匀接触的螺纹连接。在一些设计中，可以使用搭扣配合或压配合。在任何设计中，紧密接合使超小型同轴电缆连接器能使高频处的反射和衰减最小，并提供机械强度和耐久性。当设置成紧密连接时，电抗是最小的，使这种连接器能在超出与其它类型的搭扣式超小型连接器相关的频率使用。
超小型同轴电缆连接器用于微波有源和无源元件、高端无线电电子学装置、检测仪表应用以及航空电子设备。在市场上可获得许多不同类型的超小型同轴电缆连接器，包括来自例如Molex的Light Horse Technologies，Inc.和JohnsonComponets之类的公司的连接器。这些连接器例如可以压接、夹紧以及焊接端子附接方式提供。它们提供从印刷电路板带状线。迹线或者其它类似的电路元件到同轴电缆的充分连接。在授予Ziers的美国专利第6,217,382号和授予Magnuso的美国专利第5,823,790号中可以找到超小型同轴电缆连接器和相关插头的例子。
许多现在较常用的超小型同轴电缆连接器需要使用焊接连接，以半永久地将形成为导电体的信号线或印刷在电路板上的迹线附接至超小型同轴电缆连接器的中心导电体(或连接件)。例如，在连接器内中心地定位的中心导电体或其它连接件构件延伸入位于电路板中、电路迹线处的一通孔中，并焊接于其上。需要焊接连接的各种超小型同轴电缆连接器的例子为用于半刚性电缆的SMA直角焊接型插头、直线型插头、以及用于半刚性电缆的直线型大头插座、用于柔性或半刚性电缆的焊接型的天线连接件插头、以及三件式插头、插座和大头插座。许多其它类型的超小型同轴电缆连接器插头使用焊接连接。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种克服上述的现有技术超小型同轴电缆连接器的缺陷的超小型同轴电缆连接器。
本发明的还有一个目的是提供无需将导电体焊接在电路板迹线或其它电路元件上的超小型同轴电缆连接器，并且该超小型同轴电缆连接器还可以进行调节以适应热失配所产生的相对运动。
本发明是有长处的，它提供一种新颖和不显眼的超小型同轴电缆连接器以及一种使用超小型同轴电缆连接器标准来传递千兆赫(GHz)范围的高频信号的方法。本发明能得到一成本低廉且可靠的超小型同轴电缆连接器接触面，该接触面垂直对齐于电路板的表面和其上的任何电气迹线，且不使用传统的焊接加工或通孔安装件。因此，本发明的超小型同轴电缆连接器无需使连接器和电路板经受焊接所需的温度升高，就可以进行附接。
本发明的超小型同轴电缆连接器也无需在装配或加工中接触到电气迹线就附接至电路板。可以一成本低廉的方式安装该超小型同轴电缆连接器，并消除容差积累，从而使一套壳(壳体)能比一般的超小型同轴电缆连接器更加成本低廉，这是因为，不再需要现有技术在制造一般的超小型同轴电缆连接器通常所需的精密加工过程。
本发明的超小型同轴电缆连接器能够自动调节以适应材料的热失配所产生的相对移动，从而能使用成本更为低廉的材料，并同时减少由于焊料断裂和基板开裂而导致信号减弱的可能性。即使存在热失配，也可在3千兆赫以上使用该连接器。
根据本发明，连接器包括一外部壳体。一绝缘体被接纳在该外部壳体中，并包括一纵向延伸孔。一导电体构件被接纳在孔中，并包括一接触面接触末端，该接触面接触末端用于电气连接电路板上的诸如带状线或迹线电路之类的电路。一偏压件接合接触末端，并将接触面接触末端偏压成自调节地电气接触电路板上的电路，而无需进行焊接。连接器自动地进行调节，以适应由热失配所产生的相对运动。该外部壳体、绝缘体以及导电体构件较佳的形成为一超小型同轴电缆连接器(SMA)。导电体构件还包括一与接触面接触末端相对的近端连接件，以使用标准的SMA接触面连接来电气连接同轴电缆。
在本发明的还有一个方面中，偏压件包括一可伸缩的、弹簧加载的中间接触件。本发明的再一个方面中，该偏压件可包括一绒毛按钮(fuzz button)或一弹簧销(pogo pin)。例如，该偏压件可包括诸如镀金的钼绒状结构之类的一导电的绒状结构，它施加压力，且保持电气接触。
在本发明的还有一个方面中，绝缘体和接触面接触末端的尺寸均构造成形成50欧姆的阻抗。壳体可以形成为一SMA壳体，并且其形状构造成可供进行螺纹配合、压配合或搭扣配合之一的一种连接。
附图简述
当结合附图考虑时，从下文的本发明详细描述中，本发明的其它目的、特征和优点会变得更加清楚。在诸附图中：
图1是示出本发明的超小型同轴电缆连接器的一第一实施例的剖视图，图中示出了壳体的基本构件、绝缘体和导电体构件。
图2是示出本发明的超小型同轴电缆连接器的一与图1中所示实施例相似的第二实施例的剖视图，只是该实施例具有不同的绝缘体和末端构造。
图3是示出本发明的超小型同轴电缆连接器的一与图1中所示实施例相似的第三实施例的剖视图，只是该实施例具有不同的绝缘体和末端构造。
图4是本发明的超小型同轴电缆连接器的一与图1中所示实施例相似的第四实施例，只是该实施例具有不同的壳体结构。
图5是沿着图4的线5-5截取的剖视图。
具体实施方式
现将在下文中参照诸附图更为全面地描述本发明，在诸附图中示出了本发明的较佳实施例。不过，也可以不同的方式来实施本发明，且本发明不应被认为为局限于这里所述实施例。而是，提供这些实施例以使本说明书透彻和完整，并且向那些熟悉本技术领域的人们充分地表达本发明的保护范围。在所有这些图中，用相似的标号来标示相似的构件。
本发明是有长处的，它提供一种新颖和不显眼的超小型同轴电缆连接器，这种连接器能使用超小型同轴电缆连接器标准来传递千兆赫(GHz)范围的高频信号。本发明能得到一成本低廉且可靠的超小型同轴电缆连接器接触面，该接触面垂直对齐于电路板的表面和诸如带状线或其上的电气迹线之类任何信号线，且不使用传统的焊接加工或通孔安装件。因此，本发明的超小型同轴电缆连接器无需使连接器和电路板经受焊接所需的温度升高，就可以进行附接。
本发明的超小型同轴电缆连接器也可以无需如通常在装配或加工中所需地那样接触到带状线或其它电气迹线而附接至电路板。可以一成本低廉的方式安装该超小型同轴电缆连接器，并消除容差积累，从而使一套壳(壳体)能比一般的超小型同轴电缆连接器更加成本低廉，这是因为，不再需要精密加工过程，诸如那些当制造更为一般的超小型同轴电缆连接器所需的精密加工过程。
本发明的超小型同轴电缆连接器能够自动调节以适应材料的热失配所产生的相对移动，从而能使用更易发生热失配的成本更为低廉的材料，并同时减少由于焊料断裂和基板开裂而导致信号减弱的可能性。即使在不同材料之间存在热失配，也可在3千兆赫以上使用该连接器。
图1-5示出了本发明的超小型同轴电缆连接器10的不同实施例，所述的连接器是自调节的，并克服了如上所述的现有技术的不足之处。为了清楚起见，在整个本说明书中，在诸不同实施例中所共有的相似结构零件将在对它们的描述中使用相同的标号。
现在请参见图1，其中示出了本发明的一超小型同轴电缆连接器(SMA)10，还示出了传统地形成为一SMA壳体的外部壳体12。在图1所示的特定实施例中，该SMA壳体12具有螺纹或其它的合适的紧固金属构件，并形成为一压配合连接，如那些熟悉本技术领域的人们所知的。在还有其它的实施例中，SMA壳体12可以形成为具有能更紧和更精确地配合的压配合连接。在图1所示的特定实施例中，在SMA壳体12的下部或远侧部16上形成有一环形的支承或安装凸缘14，并且它包括可接受任何类型的、用于超小型同轴电缆连接器的连接器附接机构的支承孔或其它支承结构18(如熟悉本技术领域的人们所知)。SMA壳体12的近端20构造成接受一同轴电缆连接器的端部，它是标准的。该SMA(或外部)壳体12通常用金属的导电材料制成，如熟悉本技术领域的人们所知。在图2和3中所示的实施例具有一结构相似的、采用环形的支承或安装凸缘14的SMA壳体，而图4和5中所示的实施例则示出了一没有环形支承或安装凸缘14的SMA壳体12的实施例。其中使用一直线形的加肋部分14a，如图所示。
一大致圆筒形的绝缘体22用作一主体件，并被接纳在SMA壳体12内。绝缘体22有近端和远端24、26。在所示实施例中，一纵向延伸孔28从近端24延伸至远端26。绝缘体22由其介电常数能在导电的外部套壳(SMA壳体12)与接纳在从近端24延伸至远端26的纵向延伸孔28中的一导电体构件30之间形成一绝缘屏障的绝缘材料制成。导电体构件30较佳的是具有类似销子的一形状。绝缘体22的尺寸构造成形成50欧姆的阻抗，且可具有多种的形状，如图1-5所示。图1所示的绝缘体22为在远端24处具有一外台阶状肩部32，而图3所示的绝缘体则形成为在远端处有一直线的圆筒形截面34、没有任何台阶状的肩部。图2、4及5的实施例示出了一带台阶的形状，但在外台阶状肩部32上有一倾斜部分36。这些绝缘体的形状能协助与不同类型的电气带状线或电路板上的迹线连接，或者帮助熟悉本技术领域的人们所设计出的其它连接。
导电体构件30被接纳在孔28中，并且在其远端处包括一接触面接触末端40，以与诸如印刷在电路板上的电路迹线之类的电路电气接触。在近端处设置了一SMA近端连接件部分42，以用来电气连接标准类型的SMA连接中的同轴电缆，并且其形状也构造成如此。
根据本发明，一偏压件44接合SMA接触面末端40和SMA近端连接件42，以完成SMA接触面接触末端40与SMA近端连接件42之间的电气通路。偏压件44将SMA接触面接触末端40偏压成与诸如印刷在电路板上的迹线之类的一电路电气接触，而无需焊接步骤或通孔装配。该改进的超小型同轴电缆连接器10可调节以适应任何热失配所引起的相对移动，这种热失配正是工业中经常遇到的一个问题。绝缘体22、纵向延伸孔28以及导电体30的尺寸可以与熟悉本技术领域的人们在本工业中所用的尺寸形状相似。
根据本发明的一个方面，偏压件44形成为一可伸缩的、弹簧加载的中间接触件，它是导电的，以提供从SMA近端连接件42至SMA接触面接触末端的电气通路。已经发现，偏压件44可以形成为一中间接触件，并包括和具有一弹簧机构，如绒毛按钮或弹簧销，和/或包括带有两个部分和一内部弹簧的构件。有许多不同类型的绒毛按钮和弹簧销可供使用。一种类型的弹簧件也可以包括一镀金的钼绒，它填塞穿过一材料的通路并提供导电通路。该金属绒可提供一种如熟悉本技术领域的人们所建议的弹簧类型的机构。绒毛按钮的例子示于美国专利第5,552,752号、第5,631,446号、第5,146,453号、第5,619,399号、第5,834,335号、第5,886,590号、第6,192,576号以及第5,982,186号。可以修改这些和其它类型的绒毛按钮，以可与本发明一起工作。
也可以使用一弹簧销，并且它是适于接触和压靠一表面的一弹簧加载的电气连接件。一种类型的典型弹簧销连接件可包括形成为弹簧段的导线、销或电路，或者其它的弹性件。在美国专利第6,252,415号、第6,242,933号、第6,137,296号、第6,114,869号、第6,079,999号、第5,451,883号、以及第5,948,960号中示出了各种类型的弹簧销的例子。可以修改这些和其它类型的弹簧销，以可与本发明一起工作。
绝缘体22的尺寸构造成形成50欧姆的阻抗。本发明的SMA接触面接触末端44的尺寸也构造成形成50欧姆的阻抗。因为接触末端44不是焊接到电路板上的电路迹线或者其它的电气触件上的，所以，SMA接触面接触末端44在其端部处的形状必须构造成能充分地接合电路板上的电路迹线或者其它的电气元件。而且，即使当发生诸如由热失配所引起的相对移动时，施加在末端44上的偏压力也必须仍能足以保持电气接触。可以使用不同类型的SMA接触面接触末端40，如图1和3所示。在图3中，纵向延伸孔28在远端处包括一内台阶状部分46，该内台阶状部分接纳在SMA接触面接触末端44上的一台阶状肩部48，以阻止伸出的纵向运动，并防止末端从孔中掉出。图3中所示的实施例不包括该台阶状的形状，但偏压件44可以通过如熟悉本技术领域的人们设想的一合适的附接连接来以可靠的方式接合SMA接触面接触末端44。
图1-5中所示的实施例仅仅是本发明中的超小型同轴电缆连接器的示范例，熟悉本技术领域的人们也可以设想出其它的结构形式。
在前面的描述和相关附图中所进行的揭示的启发下，熟悉本技术领域的人将会想到本发明的许多修改形式和其它实施例。因此，应予理解的是，本发明并不局限于所揭示的特殊实施例，且这些修改形式和实施例将被包含在所附权利要求书的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种超小型同轴电缆连接器(SMA)，它包括：
一SMA壳体；
一接纳在SMA壳体中的绝缘体，它具有近端和远端以及一从近端延伸至远端的纵向延伸孔；
一接纳在孔中的导电体构件，它包括：在远端处的一接触面接触末端，且其形状构造成电气接触一电路板上的电路；在近端处的一近端连接件，它用来电气连接一同轴电缆；以及一接合接触面接触末端和近端连接件的偏压件，它用来完成接触面接触末端与近端连接件之间的一电气通路，并将接触面接触末端偏压成与一电路板上的电路电气接触，并进行调节以适应热失配所引起的相对移动。
2.如权利要求1所述的超小型同轴电缆连接器(SMA)，其特征在于，所述偏压件包括一可伸缩的、弹簧加载的中间接触件。
3.如权利要求1所述的超小型同轴电缆连接器(SMA)，其特征在于，所述偏压件包括一绒毛按钮。
4.如权利要求1所述的超小型同轴电缆连接器(SMA)，其特征在于，所述偏压件包括弹簧销。
5.如权利要求1所述的超小型同轴电缆连接器(SMA)，其特征在于，所述偏压件包括一导电的绒状结构。
6.如权利要求5所述的超小型同轴电缆连接器(SMA)，其特征在于，所述导电的绒状结构包括一镀金的钼绒。
7.如权利要求1所述的超小型同轴电缆连接器(SMA)，其特征在于，所述绝缘体的尺寸构造成形成50欧姆的阻抗。
8.如权利要求1所述的超小型同轴电缆连接器(SMA)，其特征在于，所述接触面接触末端的尺寸构造成形成50欧姆的阻抗。
9.如权利要求1所述的超小型同轴电缆连接器(SMA)，其特征在于，所述SMA壳体的形状构造成用于进行螺纹配合或压配合连接。
10.一种连接器，它包括
一外部壳体；
接纳在外部壳体内并具有一纵向延伸孔的一绝缘体；
接纳在孔中的一导电体，它包括一接触面接触末端和一偏压件，所述偏压件用来将接触面接触末端偏压成与一电路板上的电路自调节地电气接触，并进行调节以适应热失配所引起的相对移动。
11.如权利要求10所述的连接器，其特征在于，所述外部壳体、绝缘体以及导电体构件形成为一超小型同轴电缆连接器(SMA)。
12.如权利要求10所述的连接器，其特征在于，所述导电体构件还包括与接触面接触末端相对的一近端连接件，该近端连接件用来电气连接至一同轴电缆。
13.如权利要求10所述的连接器，其特征在于，所述偏压件包括一可伸缩的、弹簧加载的中间接触件。
14.如权利要求10所述的连接器，其特征在于，所述偏压件包括一绒毛按钮。
15.如权利要求10所述的连接器，其特征在于，所述偏压件包括弹簧销。
16.如权利要求10所述的连接器，其特征在于，所述偏压件包括一导电的绒状结构。
17.如权利要求16所述的连接器，其特征在于，所述导电的绒状结构包括一镀金的钼绒。
18.如权利要求10所述的连接器，其特征在于，所述绝缘体的尺寸构造成形成50欧姆的阻抗。
19.如权利要求10所述的连接器，其特征在于，所述接触面接触末端的尺寸构造成形成50欧姆的阻抗。
20.如权利要求10所述的连接器，其特征在于，所述壳体的形状构造成用于进行螺纹配合或压配合连接。
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