CN1641936A - 通过外导体柱形部分轴向压接的连接器和同轴电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可通过轴向压力而互连的连接器和同轴电缆，该轴向压力作用在电缆的实体外导体的柱形部分上。通过将电缆端部绷紧而过盈配合在套筒和连接器本体中的外导体支座之间，可以在电缆中形成柱形部分。也可选择，柱形部分可以在电缆制造过程中形成于外导体中，且柱形部分保持在外导体支座和压接环之间，该压接环在轴向加压过程中通过倾斜模具表面而径向变形。为了增加直壁电缆的柔性，环状轧纹可以形成于实体外导体中，同时在各轧纹波峰处有柱形部分。柱形部分的长度为至少3毫米，或至少为轧纹深度的4倍。
Description
技术领域
本发明涉及同轴电缆的连接器。更具体地说，本发明涉及具有成本效益的连接器和同轴电缆，它能够利用沿同轴电缆外导体中的环状轧纹的波峰处形成的柱形部分的轴向压力而互连。
背景技术
采用实体外导体(solid outer conductor)的传输线电缆与有其它类型外导体(例如金属编织、箔等)的电缆相比具有改进的特性。实体外导体同轴电缆可用于各种形式，例如光滑壁、环状轧纹型和螺旋轧纹型。光滑壁电缆具有最低的材料成本，但是相对不易弯曲，光滑壁电缆的使用限制于需要延伸直电缆的用途。
螺旋电缆为柔性，且相对容易地通过拧入螺旋电缆轧纹中的连接器而可靠接在端子上。不过，螺旋电缆的外形也提供了使水渗透至电缆内的通路。
环形电缆有柔性，并提供了抗水渗透性。环形同轴电缆通常使用包括在连接器和外导体的唇缘之间的机械夹的连接器而与端子连接。机械夹组件较贵，通常需要复杂的制造操作、精确的螺纹表面和/或多个密封垫圈。
作为机械夹连接器的较便宜的可选形式是钎焊连接器。现有的钎焊连接器产生的相互连接很难制造成具有一致的质量，且即使当具有最佳制备结果时，相互连接也只具有有限的机械强度。而且，用于钎焊处理的热量可能损坏电缆绝缘层和/或护套材料。
另一便宜的可选方案是通过加压来相互连接。压接是一种形式的加压，其中，压力沿径向方向施加。压接的实心线或绞合线布置成使得不可压缩的芯处于压接中心。这使得压接模能够以高压在实心芯周围压缩连接器本体。连接器本体永久性变形，以便与导线的实心部分相符，从而形成很强的机械和电连接。连接的拉伸强度接近导线的极限拉伸强度。在压接区域中没有空隙或气穴而防止腐蚀性流体进入交界面。在连接器本体材料中的较高残余压力将保持较低和稳定的接触电阻。
压接编织外导体有更大的问题。为了防止外导体相对于中心导体变形，可以使用一种形式的支承套筒。通常，编织物被限制于管形外套筒和连接器本体之间的层中。该压接并不认为很可靠。通常，在交界面中有较大空隙，从而能够使接触表面腐蚀而变差。接头的机械拉拔强度并不接近于导线强度。最后，连接允许在全部3个部件之间相对运动，这导致形成非常差的噪音电连接。
由于轧纹图形用于实体外导体电缆中，因此，管形支承套筒将需要使套筒明显改变电缆的内部尺寸，从而使RF阻抗不连续。为了防止实体外导体的变形，在没有使用内部套筒的情况下，用于与轧纹图形键合的外部配合套筒以压接型式使用。不过，外导体变形之前可使用的压接力水平有限，从而限制了所形成的相互连接的强度。
在同轴电缆和连接器工业中的竞争集中在减小制造、材料和设备成本。还有，很多用途希望有较强、对环境密封的相互连接。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种方法和装置，它克服了在该现有技术中的缺点。
本发明提供了一种同轴电缆的电连接器，该同轴电缆具有实体外导体，该外导体有在轧纹波峰直径和轧纹底部直径之间交替的环状轧纹，该电连接器包括：连接器本体，该连接器本体具有柱形外导体支座；以及套筒，该套筒具有柱形套筒内孔；外导体支座的外支座直径大于轧纹底部直径；套筒内孔的套筒直径大于轧纹波峰直径；外支座直径和套筒直径的尺寸设置成当外导体支座插入外导体内并插入套筒内孔内时产生过盈配合，将外导体压在外导体支座和套筒内孔之间。
本发明还提供了一种与环状轧纹型同轴电缆组合的连接器，该同轴电缆具有实体外导体，该外导体有环状轧纹，该连接器包括：连接器本体，该连接器本体有外导体支座；以及套筒，该套筒具有套筒内孔；同轴电缆的外导体的端部被绷紧成为柱形部分，并通过在外导体支座和套筒内孔之间的过盈配合来保持。
本发明还提供了一种同轴电缆的电连接器，该同轴电缆有实体外导体，该电连接器包括：连接器本体，该连接器本体有柱形外导体支座；以及可变形压接环；外导体支座和压接环能够在它们之间接收实体外导体的柱形部分，并通过沿同轴电缆的纵向轴线施加压力而将柱形部分保持在连接器本体和压接环之间。
本发明还提供了一种与同轴电缆组合的连接器，该同轴电缆有实体外导体，该连接器包括：连接器本体，该连接器本体有外导体支座；以及可变形压接环；同轴电缆的外导体的端部保持在外导体支座和可变形压接环之间。
本发明提供了一种用于将连接器本体安装在同轴电缆上的方法，该同轴电缆有实体外导体，该方法包括以下步骤：将压接环放在实体外导体的端部上；将实体外导体的柱形部分插入至连接器本体的导体支座上；在连接器本体和压接环之间施加轴向压力，使压接环在实体外导体的柱形部分和导体支座上变形，将该柱形部分保持在压接环和导体支座之间。
本发明还提供了一种同轴电缆，包括：柱形实体外导体，该柱形实体外导体环绕内导体，该内导体通过绝缘体而与实体外导体隔开；该实体外导体有环状轧纹，该环状轧纹有在各轧纹波峰处的柱形部分；该柱形部分沿同轴电缆的纵向轴线的长度为轧纹深度的至少十倍。
附图说明
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图表示了本发明的实施例，并与上面对发明的总体说明和下面对实施例的详细说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明的第一实施例在轴向加压之前的简化侧剖图。
图2是本发明的第一实施例在轴向加压之后的简化侧剖图。
图3是本发明第二实施例的环状轧纹型同轴电缆的侧剖图。
图4是图3的环状轧纹型同轴电缆的侧剖图，该同轴电缆与连接器装配，并在轴向加压之前。
图5是图3的环状轧纹型同轴电缆的侧剖图，该同轴电缆与连接器装配，并在轴向加压之前，表示了轴向加压工具。
图6是图3的环状轧纹型同轴电缆轴向加压之后的侧剖图，该同轴电缆与连接器装配在一起。
其中，1：电缆；3：外导体；5：内导体；7：电介质材料；9：电缆端部；11：套筒；12：套筒内孔；13：套筒电缆端；15：套筒连接器端；17：扩口端；19：连接器本体；21：外导体支座；23：连接器本体内孔；25：柱形部分；27：压接环；29：连接器本体连接器端；31：中心接触件；33：环形槽；35：开口；37：脊；39：孔座；41：组合模具；43：倾斜模具表面；45：载体模具
具体实施方式
本发明向连接器部件施加轴向(而不是径向)机械压力，以便产生在连接器和同轴电缆外导体之间的径向压缩相互连接。
图1和2表示了本发明的第一实施例。适用于本发明的普通环状轧纹形同轴传输线电缆是由本发明的受让人(Andrew Corporation of Orland Park，Illinois)制造的LDF4。电缆1有：外导体3，该外导体3有环状轧纹；以及内导体5，该内导体5由电介质材料7环绕。当准备轴向加压时，向后剥去同轴电缆1的任何外保护套，并使电缆端部9插入穿过套筒11。套筒11可以设置有套筒内孔12，该套筒内孔12具有较大的套筒电缆端13直径，该套筒电缆端13直径过渡至套筒连接器端15直径，该套筒内孔延伸至套筒连接器端15。套筒电缆端13的直径例如可以用于接收插入的电缆1，该电缆1有在合适位置的外部保护套。套筒连接器端15的直径只是稍微大于外导体3的直径，从而能够插入外导体3。外导体3在穿过套筒插入之后进行扩口，从而产生扩口端17，这防止电缆1通过套筒内孔12脱开。
连接器本体19设置成具有互补的外导体支座21，该外导体支座21的外径将在外导体3的厚度和套筒连接器端15的直径之间产生过盈配合。优选是，连接器本体19的连接器本体内孔23的直径接近外导体3的轧纹的最小直径。当连接器本体内孔23基本等于外导体3的轧纹底部尺寸时，可以减小否则可能由于存在连接器本体19而产生的阻抗不连续。本领域技术人员也可以利用其它尺寸和特征的连接器本体(未示出)作为合适的连接器端结构，例如BNC、N型、DIN或其它标准或专用连接器。
为了完成电缆1和连接器本体19的相互连接，连接器本体19对着外导体3的扩口端17和套筒11而轴向加压。当外导体支座21压靠扩口端17且该扩口端17压靠套筒连接器端15时，将扩口端17绷紧形成柱形部分25(为外导体轧纹波峰直径)，该柱形部分形成在连接器本体19、外导体3和套筒11之间的过盈配合，如图2所示。该过盈配合提供了在外导体3和连接器本体19之间的可靠、360度无空隙的接触，同时有优良的电特征。
对于更小尺寸的电缆和相应连接器本体，手持工具可以用于产生所需轴向压力。液压压机等可以用于具有较厚外导体的较大直径电缆。
在本发明的第二实施例中，同样施加轴向压力，但是通过使同轴电缆3形成有在各轧纹波峰处的延伸柱形部分25，从而不需要扩口和将外导体3绷紧成为柱形部分25。
如图所示，对于用于第一实施例的电缆1(图1和2)，在现有同轴电缆中公知的正弦形环状轧纹在轧纹波峰处具有与底部轧纹尺寸相比大致相等的尺寸。如图3所示，根据总电缆尺寸，本发明的新颖电缆1的柱形部分25的长度为相应轧纹底部的至少四倍。优选是，柱形部分形成为使得波峰的轧纹宽度与底部轧纹宽度之比为10比1，或者轧纹波峰柱形部分25为至少3毫米。
当各柱形部分25的长度变长时，电缆1开始接近直壁电缆的柔性特征。不过，在优选尺寸时，本发明的电缆1保持与普通环形正弦轧纹形电缆(具有相同电介质材料7)相当的柔性。通过延长波峰柱形部分而导致总轧纹数目减小，将减小电缆的外导体所需的总材料，从而降低了电缆的总材料成本。
通过恰好在轧纹后面进行修剪而制备电缆端9以暴露用于相互连接的柱形部分25，成压接环27形状的套筒套装在外导体3上面，且连接器本体19的外导体支座21装配在电缆端9内并抵靠外导体3的内表面，如图4所示。
图4-6中所示的连接器本体连接器端29用于N型连接器结构。需要时也可以使用上面所述的其它连接器端结构。电缆1修剪成使得电缆1的中心导体5的端部超过外导体3和电介质材料5延伸。中心导体5可以通过包含在中心接触件31中的弹簧指状物而与导体的中心接触件31电连接。中心接触件31可以通过例如绝缘体32而与连接器本体19同轴地支承，该绝缘体32由注射模制聚合物而形成，该注射模制聚合物通过环形槽33以及一个或多个使该环形槽33与连接器本体内孔23连接的开口35而注入。模制聚合物可以通过例如在连接器本体19的内表面上的脊37以及中心接触件31的外表面而固定在外导体和中心接触件上。
压接环27是设计成在将连接器本体外导体支座21插入电缆1端部内之前滑套在电缆1的外导体3上的柱形环。为了减小在经过一定时间后可能使互连变差的热膨胀差，优选是压接环27由具有良好延展性且热膨胀系数与用于电缆外导体的材料类似的材料来形成。当外导体3的材料是铜时，压接环材料例如可以是退火铜。
如图5所示，连接器本体19可以保持在孔座39中。压接环27与两个或更多组合模具41的倾斜表面接触。为了能够在施加压力之后取下，组合模具41可以用于嵌套在另一个载体模具45内。当孔座39和组合模具41放在连接器和压接环上时，它们彼此相对轴向运动，因此，倾斜模具表面43使得压接环27以径向向内的方式变形。这使得压接环27受到超过弹性极限的应力。它产生永久性变形，如图6所示，从而将连接器本体16固定在外导体3上。
模具在施加压力过程中轴向运动同时以连续360度在压接环27上径向接触。因此，压接环27的变形均匀。这产生了无空隙相互连接，同时具有高强度、非常低且稳定的接触电阻、低内部调制畸变和高水平的互连可靠性。
对于不需要较高电缆柔性的系统或系统部件，第二实施例的连接器能够可互换地用于直壁同轴电缆。
本发明提供了具有成本效益的连接器和电缆1的互连，同时单独部件的数目、材料成本和所需的制造操作都最小。而且，根据本发明的连接器和电缆1的互连具有提高的电气和机械特性。本发明适用于标准环状轧纹型电缆以及优选用于连接器的新颖电缆。在各个实施例中，将连接器安装在电缆上可以在时间和所需装配操作最少的情况下进行。
当在前述说明中所述的比例、数字或组分有已知的等效物时，该等效物包含在本文中，就象单独说明。
尽管已经通过本发明实施例举例说明了本发明，且已经详细说明了实施例，但是申请人并不是为了将权利要求的范围限制为这些细节。本领域技术人员很容易知道附加优点和变化形式。因此，本发明的广义方面并不局限于所示和所述的特定细节、代表装置、方法和所示实例。因此，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下脱离这些细节。而且，应当知道，在不脱离由权利要求确定的本发明范围或精神的情况下，可以进行改进和/或变化。
Claims (30)
1.一种同轴电缆的电连接器，该同轴电缆具有实体外导体，该外导体有在轧纹波峰直径和轧纹底部直径之间交替的环状轧纹，该电连接器包括：
连接器本体，该连接器本体具有柱形外导体支座；以及
套筒，该套筒具有柱形套筒内孔；
外导体支座的外支座直径大于轧纹底部直径；
套筒内孔的套筒直径大于轧纹波峰直径；
外支座直径和套筒直径的尺寸设置成当外导体支座插入外导体内并插入套筒内孔内时产生过盈配合，将外导体压在外导体支座和套筒内孔之间。
2.根据权利要求1所述的电连接器，其中：当外导体支座插入外导体内并插入套筒内孔中时，外导体环状轧纹被绷紧成为柱形部分。
3.根据权利要求1所述的电连接器，还包括过渡部分，该过渡部分过渡至较大直径，该较大直径延伸至套筒内孔的电缆端。
4.根据权利要求1所述的电连接器，还包括连接器本体内孔，该连接器本体内孔与套筒内孔同轴，且内径基本等于轧纹底部直径。
5.一种与环状轧纹型同轴电缆组合的连接器，该同轴电缆具有实体外导体，该外导体有环状轧纹，该连接器包括：
连接器本体，该连接器本体有外导体支座；以及
套筒，该套筒具有套筒内孔；
同轴电缆的外导体的端部被绷紧成为柱形部分，并通过在外导体支座和套筒内孔之间的过盈配合来保持。
6.根据权利要求1所述的连接器，还包括连接器本体内孔，该连接器本体内孔与套筒内孔同轴，且内径基本等于环状轧纹的最小直径。
7.一种使连接器与同轴电缆连接的方法，包括以下步骤：
将同轴电缆的外导体插入穿过套筒的套筒内孔；
使外导体的电缆端部扩口；
将外导体支座压在外导体的电缆端部上，并压入套筒内孔中，将外导体约束在外导体支座和套筒内孔之间。
8.根据权利要求7所述的方法，其中：约束在外导体支座和套筒内孔之间的外导体被绷紧形成柱形部分。
9.根据权利要求7所述的方法，其中：压的动作是通过液压压机来执行的，该液压压机沿同轴电缆的纵向轴线操作。
10.一种同轴电缆的电连接器，该同轴电缆有实体外导体，该电连接器包括：
连接器本体，该连接器本体有柱形外导体支座；以及
可变形压接环；
外导体支座和压接环能够在它们之间接收实体外导体的柱形部分，并通过沿同轴电缆的纵向轴线施加压力而将柱形部分保持在连接器本体和压接环之间。
11.根据权利要求10所述的连接器，还包括连接器本体内孔，该连接器本体内孔与外导体支座同轴。
12.根据权利要求11所述的连接器，还包括中心接触件，该中心接触件定位成与连接器本体内孔同轴。
13.根据权利要求12所述的连接器，其中：中心接触件由绝缘体保持。
14.根据权利要求13所述的连接器，其中：绝缘体通过注射模制而形成，该注射模制通过形成于连接器本体中的至少一个开口来注射。
15.根据权利要求12所述的连接器，其中：连接器本体和中心接触件可以是BNC、N型和DIN结构中的一种。
16.一种与同轴电缆组合的连接器，该同轴电缆有实体外导体，该连接器包括：
连接器本体，该连接器本体有外导体支座；以及
可变形压接环；
同轴电缆的外导体的端部保持在外导体支座和可变形压接环之间。
17.根据权利要求16的连接器，其中：实体外导体有环状轧纹，该环状轧纹有在各轧纹的波峰处的柱形部分。
18.根据权利要求16的连接器，其中：柱形部分沿同轴电缆的纵向轴线的长度至少为轧纹深度的四倍。
19.根据权利要求16的连接器，其中：柱形部分沿同轴电缆的纵向轴线的长度至少为轧纹深度的十倍。
20.根据权利要求16的连接器，其中：柱形部分沿同轴电缆的纵向轴线的长度为至少3毫米。
21.根据权利要求16的连接器，其中：压接环和实体外导体由热膨胀系数基本相等的材料来形成。
22.根据权利要求16的连接器，还包括：在连接器本体中的内孔，该内孔与外导体支座同轴；以及中心接触件，该中心接触件通过绝缘体保持在内孔中。
23.根据权利要求22的连接器，其中：绝缘体是注射模制塑料，该塑料通过穿过连接器本体至内孔的至少一个开口而注入。
24.一种用于将连接器本体安装在同轴电缆上的方法，该同轴电缆有实体外导体，该方法包括以下步骤：
将压接环放在实体外导体的端部上；
将实体外导体的柱形部分插入至连接器本体的导体支座上；
在连接器本体和压接环之间施加轴向压力，使压接环在实体外导体的柱形部分和导体支座上变形，将该柱形部分保持在压接环和导体支座之间。
25.根据权利要求24所述的方法，其中：在连接器本体和压接环之间的轴向压力施加在压接环的360度圆周上。
26.根据权利要求24所述的方法，其中：轴向压力通过朝着同轴电缆倾斜的模具表面而施加在压接环上。
27.根据权利要求24所述的方法，其中：为了施加轴向压力，连接器本体定位在孔座中，且施加在压接环上的组合模具由主模具保持。
28.一种同轴电缆，包括：
柱形实体外导体，该柱形实体外导体环绕内导体，该内导体通过绝缘体而与实体外导体隔开；
该实体外导体有环状轧纹，该环状轧纹有在各轧纹波峰处的柱形部分；
该柱形部分沿同轴电缆的纵向轴线的长度为轧纹深度的至少十倍。
29.根据权利要求28所述的电缆，其中：柱形部分沿同轴电缆的纵向轴线的长度为至少3毫米。
30.根据权利要求28所述的电缆，其中，实体外导体是铜和铜合金中的一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090401 Termination date: 20111201 |