CN2896603Y - 快插、自锁型射频同轴连接器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种快插、自锁型射频同轴连接器，在连接状态时，该连接器的公连接器和母连接器的接合基准面之间的间隙为零，同时能保持很大的轴向接触压力和良好的同轴度；此外，减小了体积及减轻了重量。本实用新型的射频同轴连接器包括公连接器和母连接器，母连接器的外导体表面设有环形凸起，环形凸起包括一支承斜面，公连接器内设有碟形多齿锁紧片，在公连接器和母连接器处于连接状态时，支承斜面支承锁紧片，锁紧片与支承斜面之间产生的切向力，在与支承斜面的接触点的法向产生推力，将母连接器的基准面压在公连接器的基准面上。本实用新型的快插、自锁型射频同轴连接器可以用在一般的民用或工业装备上，也可用于航空、航天领域。

Description

快插、自锁型射频同轴连接器

技术领域

本实用新型涉及射频同轴连接器，尤其是涉及一种在通讯行业使用的、能够快速插拔的自锁式射频同轴连接器。

背景技术

射频同轴连接器是一种专门用来连接传输电磁波的各种端口的机电元件，它可以用于高频仪器、仪表的输出输入端口、通讯机站内部各功能模块之间的连接以及无线电发射天线与发射模块之间的连接。射频同轴连接器要有效地传输电磁波信号和能量，其特性阻抗必须与所连接系统的特性阻抗相匹配，并且连接器本身的反射系数以及插入损耗要小，必须有良好的屏蔽效率和低的交调干扰。传统的射频同轴连接器大多采用螺纹连接，如SMA、N、TNC等，在某些使用频率低、环境情况比较好的情况下也采用卡口，卡槽或带有机械阻尼的插入式结构，如BNC、SMB、MCX等，但在有振动冲击和恶劣的环境中仍必须使用传统螺纹连接方式的射频同轴连接器。螺纹型射频同轴连接器的缺点是体积和重量较大，装卸费时，无法满足高密度排列的要求，并且在剧烈振动的情况下螺纹连接有时会发生松动。卡口或卡槽之类的直插结构，由于其机械结构和零件在加工和装配时的累计误差无法消除连接器基准面之间在使用时的间隙，这个间隙导致传输特性阻抗不连续，因而增大了反射系数，所以这种基准面有间隙的连接器不能很理想地传输电磁波，从而降低了连接器的使用频率，同时这种连接器结构往往导致其内、外导体的轴向窜动和径向晃动，使得机械连接的可靠性也不够理想，所以它在使用中有局限性。随着通讯行业的迅速发展，特别是来自移动通讯领域的需求，迫切需要一种能够快速插拔、体积小、重量轻，电性能良好、排列密度大、使用频率更高及连接可靠性更高的射频同轴连接器来替代传统的螺纹型射频同轴连接器。在国内虽已有一些快速直插或带自锁功能的连接器问世，但均不能满足上述要求。

2003年2月6日公开的美国专利申请说明书US 2003/0027435揭示了一种射频同轴连接器，如图8所示。该同轴连接器包括第一连接器元件2和第二连接器元件3。第一连接器元件2设有一个如图9所示的扣环25，在第一连接器元件2中还设有一个形状如图10所示的波浪垫圈53，波浪垫圈53靠在导体5的内壁19上。当第一连接器元件2和第二连接器元件3连接在一起时，扣环25部分地容放于凹槽42中，起锁紧作用，利用波浪垫圈53的弹性来推开第一连接器元件2和第二连接器元件3来解决第一个连接器和第二个连接器之间的窜动问题。

这种改进后的快插、自锁型射频同轴连接器比以往自锁式连接器有所改进，用波浪垫圈53的弹性来解决连接后的连接器窜动问题，但并没有真正解决射频同轴连接器接合基准面的间隙为零问题。首先，从图8可以看出，波浪垫圈的弹性虽然使得端面上有一个轴向推力来消除机械上的窜动，但在波浪垫圈安装位置的整个圆周，在第一连接器元件与第二连接器元件的接合面之间还存在一个不规则的空气间隙，因而使得传输线在该处发生阻抗的不连续，引起附加反射，并且这个反射会随着频率提高而越来越大。连接器不匹配引起的反射是射频同轴连接器的一个重要指标，所以这种结构不是一种理想的射频同轴连接器结构。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足之处，提供一种快插、自锁型射频同轴连接器，在连接状态时，该连接器的公连接器和母连接器的接合基准面之间的间隙为零，同时能保持很大的轴向接触压力和良好的同轴度，以使连接器的特性阻抗均匀连续，反射小，并改善交调和射频泄漏，即使在剧烈振动的情况下公连接器和母连接器其基准面之间的连接也不会发生松动。

此外，本实用新型提供的快插、自锁型射频同轴连接器旨在能够减小射频同轴连接器的体积及减轻其重量，从而实现射频同轴连接器的高密度排列，降低制造成本。

本实用新型的快插、自锁型射频同轴连接器，包括公连接器和母连接器，公连接器和母连接器相互接合的基准面均为平面，母连接器的外导体表面设有环形凸起，环形凸起包括一支承斜面，公连接器内设有碟形多齿锁紧片，在公连接器和母连接器处于连接状态时，支承斜面支承锁紧片，锁紧片与支承斜面之间产生的切向力，在与支承斜面的接触点的法向产生推力，将母连接器的基准面压在公连接器的基准面上。

碟形多齿锁紧片由弹性金属材料制成。

碟形多齿锁紧片包括多个外齿和多个内齿，外齿和内齿分布在不同的圆周上，同圆心；各个外齿通过两个连接片与相邻的两个内齿连为一体，各个内齿通过两个连接片与相邻的两个外齿连为一体，相邻的外齿之间及相邻的内齿之间存在空隙，各个内齿都有自己单独的自由度，外齿齿面与内齿齿面之间的夹角为钝角。

外齿固定在公连接器外导体中，在公连接器和母连接器处于连接状态时，内齿的齿面与支承斜面之间的夹角α为90°≤α≤115°。

本实用新型利用碟形多齿锁紧片在公连接器和母连接器的连接过程中产生的切向力，在接触点的法向方向产生很大的推力，将所述母连接器的接合基准面压在公连接器的接合基准面上，因此可以克服现有技术的上述缺点，实现插合时两个基准面之间零间隙，并有很大的接触压力，极小的接触电阻，特性阻抗均匀连续，反射极小，改善了交调性能和射频泄漏，而且能够在剧烈振动的条件下不发生松动，此外，本实用新型的快插、自锁型射频同轴连接器采用的碟形多齿弹性锁紧片，其活动范围小，减少了射频同轴连接器的体积和重量，使得射频同轴连接器能够用更高密度排列于电子设备上。

附图说明

图1是本实用新型快插、自锁型射频同轴连接器的母连接器的示意图；

图2是本实用新型快插、自锁型射频同轴连接器的公连接器的示意图；

图3是本实用新型快插、自锁型射频同轴连接器的公连接器和本实用新型的母连接器处于连接状态的示意图；

图4是图3的P部分的局部放大图；

图5是本实用新型快插、自锁型射频同轴连接器的碟形多齿锁紧片的示意图；

图6是本实用新型快插、自锁型射频同轴连接器的碟形多齿锁紧片的局部示意图；

图7是本实用新型快插、自锁型射频同轴连接器的压紧环的剖视图；

图8是现有技术的快插、自锁型同轴连接器处于连接状态下的示意图；

图9是现有技术的扣环的示意图；

图10是现有技术的波浪垫圈的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的快插、自锁型射频同轴连接器的具体实施方式作进一步详细的描述。

图1示出了本实用新型的母连接器6，母连接器6包括外导体61和内导体62。外导体61的电气机械基准面614和圆柱面615之间有一斜角615a，主要用于公连接器的导入和导出。外导体61的外表面设有环形凸起，环形凸起包括在母连接器的接合基准面614一侧的引导斜面616和与引导斜面616相对的支承斜面618，引导斜面616和支承斜面618向外会合成一平顶617。

图2示出了本实用新型的公连接器7，公连接器7包括外导体71、内导体72和螺套73。外导体71的内表面设有锁紧片9。在螺套73的后端面有一斜面730，外导体71的外表面上也有一个斜面714，在装配螺套73时斜面730和斜面714相互起单方向导向作用，螺套73和外导体71只要有0.02～0.06mm的过盈配合，装配时轻压配和即可到位。这改变了以往螺套与外导体之间的连接采用滚铆或卡环的复杂工艺。较佳的是，在螺套73的外表面设置网状滚花，以增加推入和解开公连接器7的摩擦力。或者，如图所示，在螺套73的外表面设置多个环形凸起733，所述环形凸起的高度由低到高，形成梯度，便于增加推入和解开公连接器7的摩擦力。较佳的是，所述环形凸起的数量为4～8个。在外导体71的内表面开有环形槽718，在环形槽718中设有O型密封圈12。较佳的是，O型密封圈的材料为橡胶。在公连接器与母连接器连接时，该O型密封圈既可用作气密封，又可防止有害气体和潮气的侵入，提高了快插、自锁型射频同轴连接器在接合状态下电气性能的稳定性。在外导体71靠近螺套73的端部的内表面上设有环形台阶715，在台阶715上安放有碟形锁紧片9的外齿91和压紧环74。图7示出了压紧环74的剖视图。压紧环74的一面742与在外导体71的顶部延伸的折弯部分719相接触，另一面741与碟形锁紧片9相接触，折弯部分719压在压紧环74上，使得压紧环74紧压碟形多齿锁紧片9，从而将压紧环74和碟形多齿锁紧片9一起固定在外导体71中。

图5是本实用新型的碟形多齿锁紧片的示意图。碟形多齿锁紧片包括多个外齿91和多个内齿92，外齿91和内齿92分布在不同的圆周上，圆心相同。外齿的高度相同。较佳的是，相邻内齿的高度略有差异，内齿的齿端至少分布在两个不同的圆周上，较佳的是，内齿的齿端分布在三个不同的圆周上，这样可保证有更大的锁紧范围和更高的可靠性。各个外齿91通过两个连接片93与相邻的两个内齿92连为一体，各个内齿92通过两个连接片93与相邻的两个外齿91连为一体，相邻的外齿91之间及相邻的内齿92之间存在空隙，各个内齿都有自己单独的自由度，即每一内齿可以相对于其它内齿自由活动，外齿齿面与内齿齿面之间的夹角为钝角，如此构成锁紧片。外齿91用作固定锁紧片，内齿92用来作支承锁紧用，中间的空隙作隔离，使各齿都有自己的自由空间。碟形多齿锁紧片的材料应有一定的弹性，以适应扭曲变形的需要。较佳的是，碟形多齿锁紧片由金属弹性材料制成。根据不同的快插、自锁型射频同轴连接器型号将碟形多齿锁紧片的内、外齿数量设计为12～24个。

图3是本实用新型的公连接器和母连接器处于连接状态的示意图。结合图1、图2和图5，当公连接器7与母连接器6相连接时，公连接器7的锁紧片9首先与母连接器6的接合基准面614接触，然后沿着斜角615a、圆柱面615、引导斜面616上升至最高点平顶617。即锁紧片9由松弛的自由状态达到最大扭曲变形。公连接器7继续朝着母连接器6移动，当公连接器基准面与母连接器基准面接近相碰时，锁紧片9经过平顶617与支承斜面618的交界处，进入斜面618，锁紧片9被扭曲的能量将迅速释放。形成锁紧片9的内齿和支承斜面618之间的一个切向力，锁紧片9的诸个内齿牢牢地顶在母连接器的支承斜面618上，或支承斜面618与平底619的交界处。此时母连接器的基准面614和公连接器的基准面713之间的接触间隙正好为零，锁紧片9与支承斜面的夹角为α，如图4所示。其中，90°≤α≤115°。而此时锁紧片9被扭曲的能量并未完全释放，扭力释放的力的方向指向支承斜面618的切线方向，锁紧片9又几乎垂直斜坡，所以一个很小的切向力在该点法向将产生一个很大的推力，即锁紧片的顶端920对支承斜面618产生比切向的扭力大几十倍到几百倍的推力，力的方向指向支承斜面，锁紧片9在整个园周共有12～24个齿，这些齿分布在整个园周，方向又一致，它们所产生的合力是非常大的，这个合力产生了公连接器与母连接器的接合基准面713与614的轴向接触压力。这样一来，本实用新型的快插、自锁型射频同轴连接器的接合基准面既达到了零间隙，又保持了很大的接触压力，同时母连接器6的圆柱面615正好落在公连接器7的孔716内，使该快插、自锁型射频同轴连接器的同轴度也达到了理想状态，所以本实用新型的快插、自锁型射频同轴连接器在被锁紧时有良好的屏蔽效率，减少了射频泄漏现象，使得连接器特性阻抗处于良好的匹配状态，电磁波能非常畅通无阻地传输，减少了反射损耗，提高了传输效率，同时大大地降低了交调干扰。

下面再对锁紧片的作用原理及作用过程作进一步的说明。在公连接器和母连接器连接之前，锁紧片的所有内齿处于松弛状态。公连接器和母连接器连接时，受到母连接器6的接合基准面614、斜角615a、圆柱面615以及引导斜面616制约的内齿端部920，由松弛的自由状态逐渐爬上最高点平顶617，锁紧片内齿之间的空隙处被上升的坡度扭曲变形，但内齿部位仍能保持原来直线状态，滑过平顶617进入支承斜面618时，母连接器6的基准面614与公连接器7的基准面713开始相碰，此时锁紧片的内齿92迅速沿着支承斜面618滑向快插、自锁型射频同轴连接器的轴心，而锁紧片到达支承斜面618或支承斜面618与平底619交界处时，锁紧片与支承斜面618的夹角几乎为直角，在支承斜面618与平底619的交界处，锁紧片被扭曲的变形能量并没有全部释放，锁紧片的内齿与支承斜面618之间已没有空隙，限制锁紧片的内齿继续延支承斜面618的切线方向继续前进，但切线方向的扭力还在起作用，使得锁紧片牢牢地塞在支承斜面618的表面，这时内齿的顶部920顶住支承斜面，从此时的锁紧片受力分析可知，由于锁紧片切向还存在扭力，锁紧片与斜面的夹角几乎成90°，这时一个很小的切向扭力，就能在它的法向产生一个巨大的推力，这个推力在每个内齿的端部同时产生，方向指向轴心，12个到24个齿的这个推力的水平分量使母连接器的基准面614对公连接器的基准面713产生合力，这就是射频同轴连接器采用这种结构后接合基准面产生巨大压力的理论依据。正是这个力解决了快插、自锁型射频同轴连接器的接合基准面间隙为零和基准面压力的问题。这个轴向的12个到24个齿的合力就是设计需要的锁紧力，这个锁紧力的维持是靠每个内齿的支撑能力。外齿及内齿的形状如图6所示。

两段较小的截面AB及CD两段用于内齿92的扭曲，当内齿92承受锁紧力时，由于AB及CD是经过内齿92连为一体的，所以AB及CD成一条直线，也就是说内齿92的支撑底是AD，显然就能支撑很大的力。锁紧片的这种设计，能够保证在锁紧状态时有足够的刚性支撑快插、自锁型射频同轴连接器应有的锁紧力和连接时的保持力。此外，压在锁紧片上的压紧环可以有效地承受锁紧片给它的推力，减少了锁紧片的受力变形，提高了锁紧片的承受能力。

当需要松开快插、自锁型射频同轴连接器时，只要用公连接器的螺套73的折叠部位731推锁紧片9。推开锁紧片要克服的力总共有两个，第一个是锁紧片的剩余扭力，第二个是锁紧片端部920与支承斜面618的静磨擦力。这两个力都是非常小的，可以用螺套73的折叠部位731轻易地把锁紧片的内齿推回平顶617即可松开射频同轴连接器，由此实现了射频同轴连接器的快速插拔。

本实用新型的快插、自锁型射频同轴连接器可以比用螺纹连接方式有更高的可靠性，螺纹连接的射频同轴连接器在机械振动时经常出现松动现象，为解决螺纹连接器在振动状态下松动，在一些特别的重要场合，如锁相系统传输，给特制的六角形螺母的角上钻一小孔穿上一根很细的不锈钢丝防止螺母松动。采用本实用新型的快插、自锁型射频同轴连接器，因为当公连接器7与母连接器6相接合时，锁紧片停留在支承斜面618或支承斜面618与平底619的交界处，此时锁紧片与支承斜面618的夹角几乎为90°，锁紧片与支承斜面618已无空隙，它的顶部920牢牢地顶住支承斜面618，被扭曲的锁紧片的扭力没有被全部释放，当射频同轴连接器因外界力受到振动冲击时，剩余的扭力始终在起作用，扭力的方向指向轴心，越振越紧，它将会更进一步提高它的锁紧力。另外，本实用新型的锁紧片活动范围较小，所以不容易产生疲劳，因此本实用新型的射频同轴连接器的插拔寿命很长，可以远远超过一些现有产品100次规定值。

本实用新型的碟形多齿锁紧片只要能停留在支承斜面618上任意位置都能起到锁紧作用，因此支承斜面在轴线上的投影长度是可以看作零件加工和装配时的最大累计误差，该投影长度约0.40mm，即使按比较保守的设计取0.20mm分配给零件加工和装配的总和误差，也已能保证零件合格率要求了，所以采用本实用新型的快插、自锁型射频同轴连接器有很好的加工工艺性，能降低生产制造成本。

采用本实用新型的快插、自锁型射频同轴连接器连接时能保证外导体先导向，内导体然后才可用针插入，且内导体之间有足够接触长度和接触压力，提高了内导体的接触可靠性。

采用本实用新型的快插、自锁型射频同轴连接器，真正能解决了公连接器与母连接器在连接时的接合基准面零间隙，同时在它们的接合基准面保持足够大的接触压力，使射频同轴连接器特性阻抗连续稳定，具有较小的反射系数、较低的插入损耗和射频泄漏及良好的交调性能；在机械性能方面，快插、自锁型射频同轴连接器插入力小，锁紧力大，解锁力小，自锁功能稳定可靠，抗振动冲击力强，耐恶劣环境；此外，本实用新型的快插、自锁型射频同轴连接器采用的锁紧片，其活动范围小，所以本实用新型的快插、自锁型射频同轴连接器比现有的射频同轴连接器体积更小，重量更轻，能够以更高的密度排列在电子设备上，且耗铜量下降，加工工序减少，同时还可大量节省资源。

本实用新型的快插、自锁型射频同轴连接器可以用在一般的民用或工业装备上，也可用于航空、航天领域。

Claims (10)

1.一种快插、自锁型射频同轴连接器，包括公连接器和母连接器，所述公连接器和母连接器相互接合的基准面均为平面，所述母连接器的外导体表面设有环形凸起，所述环形凸起包括一支承斜面，其特征在于，所述公连接器内设有碟形多齿锁紧片，在所述公连接器和母连接器处于连接状态时，所述支承斜面支承所述锁紧片，所述锁紧片与所述支承斜面之间产生的切向力，在与所述支承斜面的接触点的法向产生推力，将所述母连接器的基准面压在所述公连接器的基准面上。

2.如权利要求1所述的快插、自锁型射频同轴连接器，其特征在于，所述碟形多齿锁紧片由弹性金属材料制成。

3.如权利要求2所述的快插、自锁型射频同轴连接器，其特征在于，所述碟形多齿锁紧片包括多个外齿和多个内齿，所述外齿和所述内齿分布在不同的圆周上，同圆心；各个外齿通过两个连接片与相邻的两个内齿连为一体，各个内齿通过两个连接片与相邻的两个外齿连为一体，相邻的外齿之间及相邻的内齿之间存在空隙，各个内齿都有自己单独的自由度，外齿齿面与内齿齿面之间的夹角为钝角。

4.如权利要求3所述的快插、自锁型射频同轴连接器，其特征在于，所述外齿固定在所述公连接器的外导体中，在所述公连接器和所述母连接器处于连接状态时，所述内齿的齿面与所述支承斜面之间的夹角α为90°≤α≤115°。

5.如权利要求4所述的快插、自锁型射频同轴连接器，其特征在于，在所述外导体的内壁上开有一个环形台阶，所述外齿设置在所述环形台阶上；还包括一压紧环和一压紧件，所述压紧环压在所述外齿上，所述压紧件由在所述外导体顶部延伸的折弯部分构成，所述折弯部分压在所述压紧环上。

6.如权利要求1至5中任一项所述的快插、自锁型射频同轴连接器，其特征在于，所述碟形多齿锁紧片包括12～24个外齿和12～24个内齿。

7.如权利要求6所述的快插、自锁型射频同轴连接器，其特征在于，相邻所述外齿的齿端高度相同，相邻所述内齿的齿端高度不同，所述内齿的齿端至少分布在两个不同的圆周上。

8.如权利要求1所述的快插、自锁型射频同轴连接器，其特征在于，所述公连接器包括螺套和外导体，在所述螺套的后端面和所述外导体的外表面上各设有一个用于导向的斜面，所述斜面在装配所述螺套时起单方向导向作用，所述螺套和所述外导体之间为过盈配合。

9.如权利要求8所述的快插、自锁型射频同轴连接器，其特征在于，所述螺套的外表面设有网状滚花或多个环形凸起。

10.如权利要求1所述的快插、自锁型射频同轴连接器，其特征在于，所述公连接器的内壁设有一个环形槽，在所述槽内设有O型密封圈。

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