TW201733210A - 用於具有高射頻性能水平之射頻信號之同軸連接系統 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種同軸連接系統，在該同軸連接系統中，使用固態絕緣結構且提供連接器之導引部分之一延長，同時獨立於鎖定裝置而確保接地觸點之一軸向固定，該鎖定裝置在插頭與插座呈互相連接組態時將該插頭機械地鎖定至該插座。

Description

用於具有高射頻性能水平之射頻信號之同軸連接系統
本發明係關於一種特定而言用於傳輸射頻RF信號之同軸連接系統。 本發明之特定目標應用係電信設備(諸如用於無線通信市場之基地收發站BTS、RRU/RRH (遠端無線電單元/遠端無線電頭)單元及分散式天線系統)之連接。 本發明一般而言亦與醫療領域、工業領域、航空或運輸領域及空間領域中之連接系統有關。 更特定而言，本發明旨在提出一種同軸類型之連接系統，針對該同軸類型之連接系統，電RF性能水平及機械RF性能水平係受控制且隨時間穩定的，特定而言，該同軸類型之連接系統具有一低接觸電阻及一低互調變位準。
市場及先前技術之已有特徵係用於低被動互調變之同軸類型之電力連接器且專用於蜂巢式無線電話基礎設施之電信組。 在此市場中之趨勢係使被動互調變產物之產生最小化。此乃因儘管被動組件(諸如同軸連接器及RF導線)被視為係線性的，但已發現實際上此等組件易於表現為互調變產生器(亦即，RF信號之不希望調變之非線性產生器)，此可導致自該等組件輸出之信號之一失真。 圖1以縱向剖面展示一同軸電力連接系統，該同軸電力連接系統以系列7/16名稱(如在標準IEC 61169-4中所規定)已銷售30年以上。 插座3包括一中心觸點30及一周邊觸點31，周邊觸點31配置於該中心觸點之周邊處從而形成一接地觸點。此外，一固態絕緣體(未表示)插置於中心觸點與接地觸點之間，所有此等元件被裝納於一主體32中。為機械地鎖定插頭與插座之間的互相連接而提供一鎖定螺帽4，鎖定螺帽4將圍繞插頭及插座兩者而被擰緊。 插頭2自身包括一中心觸點20及一周邊觸點21，周邊觸點21配置於該中心觸點之周邊處從而形成一接地觸點。 為使被動互調變最小化，接地觸點31與21之間在連接系統之縱向軸線X方向上之軸向鄰接觸點A必須牢固。此藉由施加至鎖定螺帽4之一強緊固擰緊扭力來保證。亦需要此緊固扭力來減小在連接器之使用壽命內受溫度差異、振動等影響而出現的與應力效應及應變鬆弛有關之鬆動風險，尤其在扭力不足之情形下溫度差異、振動等可引起螺帽之鬆動，因此，擰緊扭力要比所需扭力強，以便隨時間提供對接地觸點之間的接觸壓力之最大保證，且由此來提供一低互調變位準。 因此，在根據圖1之一同軸電力連接系統1中，需要： -  對承受施加之剪力之穩健部件(諸如螺紋34及螺帽24)、承受施加之拉力之穩健部件(諸如主體32)及承受施加之壓縮力之穩健部件(諸如接地觸點31)進行工程設計，此等力由螺紋34上之螺帽24之強擰緊扭力產生， -  使用一大型扭力扳手來施加一顯著且受控制之擰緊扭力，對系列7/16而言通常為30 N.m至35 N.m。 然而，所施加之緊固扭力可具有隨時間變松之一趨勢，並導致與連接器相關聯之電性能水平改變。並且，此等連接器之尺寸係大的。 近期已開發具有高RF性能水平(尤其具有一極低被動互調變)之新同軸電力連接器。此等連接器係以系列4.3-10銷售之連接器且規定於標準專案61169-54中。 圖2上展示此一同軸連接系統。一O形環密封件6較佳配置於剛性接地觸點21之周邊處。先前所闡述之相同元件由相同參考符號指定。在此系統中，一旦完成鎖定，接地觸點21、31之間在軸線X方向上便留有一軸向操作遊隙(軸向間隙) J。因此，接地觸點21、31之間的電接地連接僅由彈性接地觸點31抵靠剛性接地觸點21之凹部內部之徑向支承而產生。此等連接器之尺寸小於7/16連接器。 然而，以系列4.3-10名稱銷售之此一系統呈現某些主要不便性。首先，在插座3之彈性外觸點31與中心觸點30之間未提供固態絕緣結構。因此，在兩個連接器之配合/解除配合期間，該等彈性外觸點31及中心觸點30不受實體保護，且尤其可能損壞彈性外觸點31。此不保證一連接器(插座)具有一長壽命。並且，在彈性觸點31之一變形及/或損壞之情形下，動態互調變係不穩定的。 此外，插頭2之接地觸點21具有形成一導引部分210 (其具有直徑D及沿軸線X之一長度L)之一圓柱形外表面，在連接期間，導引部分210抵靠插座3之主體32之導引部分320被機械地導引。為促進連接，接地觸點21在其自由末端處呈現一倒角，該倒角明顯減小導引區。因此，比率L/D僅係大約0.3。因此，連接器之間的穩定性較低從而使得無法確保一良好同軸性。此亦暗示動態互調變之性能之一降低。 此外，在對插座3無絕緣支撐保護之情形下，低比率L/D及一帶槽彈性接地觸點31使連接存在一風險。此風險在配合/解除配合操作期間可引起系統之一破裂，或可引起插座3之帶槽接地觸點31之瓣狀體310之變形，諸如圖2A中所展示。此變形將強烈影響系統之被動互調變性質，此在視覺上係不容易看到的。 因此，需要進一步改良同軸類型之RF連接系統，使其具有高RF性能、更具體而言具有一低被動互調變位準及一穩定動態互調變位準。 本發明旨在解決此需要中之全部或某些需要。
因此，本發明之標的物係用於傳輸射頻RF信號之具有縱向軸線X之一同軸連接系統，該同軸連接系統包括形成一插頭之一第一系統元件及形成一插座之一第二系統元件，該插頭及該插座各自包括： · 一中心觸點， · 一周邊觸點，其配置於該中心觸點之周邊上從而形成一接地觸點， · 一固態絕緣結構，其插置於該中心觸點與該接地觸點之間。 該插座包括具有形成一導引部分之一圓柱形內表面之一主體。 根據本發明，接地觸點中之一者係彈性的且包括一帶槽套筒，而另一協作接地觸點係剛性的，在插頭與插座之間呈連接組態時，該彈性接地觸點徑向支承抵靠剛性接地觸點之內表面。 亦根據本發明，插頭之外觸點之外表面形成一導引部分，在連接期間，該導引部分抵靠插座之主體之導引部分被機械地導引，插頭之接地觸點之該導引部分具有一直徑D及沿軸線X之一長度L，從而界定高於或等於0.5之一比率L/D。 因此，本發明主要在於使用固態絕緣結構及連接器之導引部分之一延長，同時獨立於鎖定裝置而確保接地觸點之一軸向固定，該鎖定裝置在插頭與插座呈互相連接組態時將插頭機械地鎖定至插座。 使用一固態絕緣結構(尤其在插座中)避免彈性外觸點及/或中心觸點之不期望變形。此機械保護保證連接系統之一長壽命及一穩定動態互調變。必須理解，在本發明之框架中，固態絕緣結構不同於僅有空氣(其亦係一絕緣物)。相反，根據本發明之固態絕緣結構係由必須足夠強以保護帶槽接地觸點之一固體件製成。此固體件可充滿材料或最終具有內部孔或一或多個空心。在此實施例中，具有內部孔之固體件必須滿足保護帶槽接地觸點之要求。 與先前技術中之所有連接器(諸如前文中所闡述，特定而言，名稱為系列7-16及系列4.3-10之連接器)相比，和插座之主體之導引部分一起與一低徑向間隙相關聯的插頭之一較長長度之導引部分以一穩定同軸性保持連接穩定。此允許根據本發明之連接系統之一極低且穩定之被動互調變位準。 在一較佳實施例中，根據本發明之同軸連接系統之尺寸與名稱為QMA系列(專屬介面)之已知先前技術連接器之尺寸同級，且小於7/16系列連接器之尺寸。 總言之，根據本發明之一連接系統展現高RF性能水平，特定而言具有隨時間穩定之低被動及動態互調變位準。 較佳地，插座之主體之導引部分之直徑與插頭之接地觸點之導引部分之直徑D之間的差(E) (亦即，徑向空隙)經大小設定使得比率E/L低於0.05、較佳低於0.03。 替代地或結合前述特徵，主體之導引部分之直徑與插頭之接地觸點之導引部分之直徑D之間的差(E) (亦即，徑向空隙)經大小設定使得在插座與插頭呈其互相連接組態時其之間的傾斜角低於3°、較佳低於1.5°。 在一有利實施例中，在插頭與插座解除配合期間，傾斜角之值保持低於3°、較佳低於1.5°，直至分別導引部分彼此之完全斷開連接。由於此特徵，因此帶槽接地觸點在解除配合操作期間無疑地會受到機械保護。 在另一有利實施例中，該系統包括一鎖定裝置，該鎖定裝置適於在插頭與插座呈互相連接組態時將插頭機械地鎖定至插座。 在一第一變體中，鎖定裝置可係螺桿/螺帽類型的且由經安裝圍繞插頭自由旋轉之一螺帽及一螺桿組成，插座之主體之周邊上形成有該螺桿之螺紋。 在一第二變體中，鎖定裝置可係彈簧鎖類型的且包括圍繞插頭安裝之一耦合環，該耦合環具有至少一閂鎖鉤，該閂鎖鉤適於在呈連接組態時卡扣至形成於插座之主體之周邊處之一凹槽中，該卡扣在連接期間實施。 較佳地，彈簧鎖裝置可包括經安裝圍繞插頭自由平移之一解鎖螺帽，該解鎖螺帽具有向內突出之一表面，且適於在蓋形螺帽沿連接方向之相反方向移動後旋即使鉤與插座之主體之周邊凹槽解嚙合。
圖1至圖2B係關於根據先前技術之同軸連接系統之不同實例。 此等圖1至圖2B已在前文中給出評論且因此下文中不再進行進一步評論。 為清晰起見，針對全部圖1至圖5A使用指定根據先前技術之一連接系統及根據本發明之一連接系統之相同元件之相同參考編號。 下文中，參考任一類型之RF線闡述本發明。 在根據本發明之同軸連接系統1中，插頭2及插座3中之每一者包括插置於中心觸點20、30與接地觸點21、31之間的一固態絕緣結構23、33。因此，與以系列4.3-10銷售之一連接器(如圖2上所展示)相比，插座3包含處於中心觸點30與接地觸點31之間的一固態絕緣結構33。此固態絕緣結構33在配合(連接)期間實體保護凹形中心觸點30及帶槽彈性接地觸點31。此外，此避免由外部物件之侵入所致之意外損壞之風險。 如圖3、圖3A、圖3B、圖4A及圖5A上所展示，根據本發明之插座3包括具有形成一導引部分320之一圓柱形內表面之一主體32。 在根據本發明之同軸連接系統1中，當主體32之自由端與插頭2之一部件25呈互相連接組態時，主體32之自由端抵靠插頭2之一部件25而縱向機械鄰接，使得在沿軸線X之接地觸點之間提供一最小軸向間隙(J) (圖3B、圖4A及圖5A)。在所展示實施例中，形成一鄰接的插頭之部件25係於插頭2之周邊處提供之一肩部。在彈簧鎖組態中，透過凹槽321中之鉤41與主體32之自由端抵靠O形環密封件6之鄰接而提供完全配對時之最終軸向間隙(J)。 根據本發明及圖3至圖5A上所展示，已進行大小設定使得導引部分210具有一直徑D及沿軸線X之一長度L，從而界定高於或等於0.5之一比率L/D。舉例而言，在所展示之實施例中，比率L/D等於0.55。比較而言，在4.3-10系列中此比率L/D僅係大約0.3。 與先前技術之全部同軸連接系統相比，自連接開始起作用之導引長度以一實質性方式增加。 發明者已分析，具有一高比率L/D之導引部分之此一大長度L結合主體32之導引部分320之直徑與插頭2之導引部分210之直徑D之間的一低徑向間隙(徑向空隙) E一起產生低且具一較高穩定性(亦即，連接之一較佳同軸性)之一可能橫向傾斜。因此，與先前技術之同軸連接系統相比，被動互調變係較低的。 較佳地，大小設定使得插座3與插頭2之間的傾斜角α在插座3與插頭2呈互相連接組態時低於3°、較佳低於1.5°。替代地及/或結合性地，大小設定使得比率E/L低於0.05、較佳低於0.03。 此外，在根據本發明之同軸連接系統1中，在部件31 (更具體而言，該部件之自由端處之凸塊)與互補主體21之內部表面之間做出電接地路徑(圖3B)。另一方面，由導引部分210及320進行機械導引。 由於接地觸點31凹入至部分320，因此機械導引在電觸點連接前提供一較佳對準。(圖3C)。當帶槽接地觸點31在配合期間剛連接剛性接地觸點21之內表面時，或當帶槽接地觸點31在解除配合期間與剛性接地觸點21之內表面斷開連接時，插座與插頭之間的傾斜角α之值保持低於7°。因此，保護電接地觸點免受重複配合/解除配合操作，且因此，互調變係較低的且更加穩定。 圖4至圖4A展示適於在插頭2與插座3呈互相連接組態時將插頭2機械地鎖定至插座3之一鎖定裝置4之一第一變體。在此所圖解說明變體中，鎖定裝置4係螺桿/螺帽類型的。在已達成互相連接之後，經安裝圍繞插頭2自由旋轉之一螺帽24被擰緊至形成於插座3之主體32之周邊上之螺紋34上。因此達成鎖定組態。 圖5至圖5A展示此處為一彈簧鎖類型的一鎖定裝置4之一第二變體。在互相連接結束時，主體32之周邊部分徑向移動離開圍繞插頭2安裝之一耦合環40之某些閂鎖鉤41，且然後，將鉤41卡扣至主體32之一凹槽321中。 為自插座3解鎖插頭2，裝置4包括經安裝圍繞插頭2自由平移之一解鎖螺帽42，該解鎖螺帽具有向內突出之一表面43。因此，在螺帽42沿連接方向之相反方向移動後，表面43旋即將鉤41與插座3之主體32之周邊凹槽321解嚙合。 與根據先前技術之一同軸連接系統(諸如以系列7/16名稱或以4.3-10名稱銷售之同軸連接系統，或諸如在WO2014/026383專利申請案中所揭露之同軸連接系統)相比，剛剛已闡述之根據本發明之一同軸連接系統1之優點眾多： -  對彈性外觸點及中心觸點兩者之一可靠機械保護； -  高RF信號傳輸性能水平得以保持，甚至增加，尤其具有一隨時間低且穩定之被動及動態互調變位準； -  與先前技術之低被動互調變連接器相比，連接得以小型化。 在不以任何方式背離本發明之框架之情形下，可提供其他變體及增強。 除非另有規定，否則表達「包括一」應理解為與「包括至少一個」同義。
1‧‧‧同軸電力連接系統/同軸連接系統
2‧‧‧插頭
3‧‧‧插座
4‧‧‧鎖定螺帽/鎖定裝置/裝置
6‧‧‧O形環密封件
20‧‧‧中心觸點
21‧‧‧周邊觸點/接地觸點/剛性接地觸點/互補主體/協作接地觸點
23‧‧‧固態絕緣結構
24‧‧‧螺帽
25‧‧‧部件
30‧‧‧中心觸點/凹形中心觸點
31‧‧‧周邊觸點/接地觸點/彈性接地觸點/彈性外觸點/彈性觸點/帶槽接地觸點/帶槽彈性接地觸點/部件
32‧‧‧主體
33‧‧‧固態絕緣結構
34‧‧‧螺紋
40‧‧‧耦合環
41‧‧‧閂鎖鉤/鉤
42‧‧‧解鎖螺帽/螺帽
43‧‧‧表面
210‧‧‧導引部分
310‧‧‧瓣狀體
320‧‧‧導引部分/部分
321‧‧‧凹槽/周邊凹槽
A‧‧‧軸向鄰接觸點
D‧‧‧直徑
E‧‧‧差/低徑向間隙/徑向空隙
J‧‧‧軸向操作遊隙/軸向間隙/最小軸向間隙/最終軸向間隙
L‧‧‧長度/大長度
X‧‧‧縱向軸線/軸線
α‧‧‧傾斜角
在閱讀本發明之例示性實施方案之詳細說明後將更明瞭本發明之其他優點及特徵，該等例示性實施方案參考以下各圖作為說明性且非限制性實例而給出，在各圖中： -  圖1係根據先前技術之一同軸電力及低被動互調變連接系統系列7/16之一縱向剖面圖，插頭與插座呈互相連接且鎖定組態； - 圖2係根據先前技術之以系列4.3-10銷售之一同軸連接系統之一縱向剖面圖，插頭與插座呈互相連接且鎖定組態； - 圖2A展示在圖2中之系統中引起之配合風險； - 圖3係根據本發明之呈縱向剖面之一同軸連接系統，插頭與插座係處於待連接之一預備位置； - 圖3A展示圖3之同軸連接系統之插頭進入插座中之配合之開始之位置； - 圖3B展示圖3之同軸連接系統之插頭進入插座中之互相連接； - 圖3C展示圖3之同軸連接系統之插頭進入插座中之配合及解除配合階段期間之最大可允許傾斜角； -  圖4係根據本發明之一同軸連接系統之一插頭之一縱向剖面圖，該插頭配備有螺桿/螺帽類型之一鎖定裝置之一螺帽； -  圖4A係根據本發明之使用根據圖4之插頭之一同軸連接系統之一縱向剖面圖，插頭與插座呈互相連接且鎖定組態； - 圖5係根據本發明之一同軸連接系統之一插頭之一縱向剖面圖，該插頭配備有彈簧鎖類型之一鎖定裝置之一耦合螺帽及一耦合環； -  圖5A係根據本發明之使用根據圖5之插頭之一同軸連接系統之一縱向剖面圖，插頭與插座呈互相連接且鎖定組態。
1‧‧‧同軸電力連接系統/同軸連接系統
2‧‧‧插頭
3‧‧‧插座
20‧‧‧中心觸點
21‧‧‧周邊觸點/接地觸點/剛性接地觸點/互補主體/協作接地觸點
23‧‧‧固態絕緣結構
30‧‧‧中心觸點/凹形中心觸點
31‧‧‧周邊觸點/接地觸點/彈性接地觸點/彈性外觸點/彈性觸點/帶槽接地觸點/帶槽彈性接地觸點/部件
32‧‧‧主體
33‧‧‧固態絕緣結構
210‧‧‧導引部分
320‧‧‧導引部分/部分
E‧‧‧差/低徑向間隙/徑向空隙
J‧‧‧軸向操作遊隙/軸向間隙/最小軸向間隙/最終軸向間隙
L‧‧‧長度/大長度
X‧‧‧縱向軸線/軸線

Claims (9)

  1. 一種用於傳輸射頻RF信號之具有縱向軸線X之同軸連接系統(1)，其包括形成一插頭(2)之一第一系統元件及形成一插座(3)之一第二系統元件，該插頭與該插座各自包括： 一中心觸點(20；30)， 一周邊觸點(21；31)，其配置於該中心觸點之周邊上從而形成一接地觸點， 一固態絕緣結構(23；33)，其插置於該中心觸點與該接地觸點之間， 其中該插座包括具有形成一導引部分(320)之一圓柱形內表面之一主體(32)， 其中該接地觸點(31)中之一者係彈性的且包括一帶槽套筒，而另一協作接地觸點(21)係剛性的，在該插頭與該插座之間呈連接組態時，該彈性接地觸點(31)徑向支承抵靠該剛性接地觸點(21)之內表面； 且其中該插頭(2)之該接地觸點(21)之外表面形成一導引部分(210)，在該連接期間，該導引部分(210)抵靠該插座之該主體(32)之該導引部分(320)被機械地導引，該插頭之該接地觸點之該導引部分具有一直徑D及沿該軸線X之一長度L，從而界定高於或等於0.5之一比率L/D。
  2. 如請求項1之同軸連接系統，其中該主體(32)之該導引部分之直徑與該插頭之該接地觸點(21)之該導引部分之該直徑D之間的差(E) (亦即徑向空隙)經大小設定使得比率E/L低於0.05、較佳低於0.03。
  3. 如請求項1或2之同軸連接系統，其中該主體(32)之該導引部分之該直徑與該插頭之該接地觸點之該導引部分之該直徑D之間的該差(E) (亦即該徑向空隙)經大小設定使得在該插座與該插頭呈其互相連接組態時其之間的傾斜角(α)低於3°、較佳低於1.5°。
  4. 如請求項3之同軸連接系統，其中當該帶槽接地觸點(31)在配合期間剛連接該剛性接地觸點(21)之該內表面時，或當該帶槽接地觸點(31)在解除配合期間與該剛性接地觸點(21)之該內表面斷開連接時，該插座與該插頭之間的該傾斜角(α)之值保持低於7°。
  5. 如請求項1或2之同軸連接系統，其中該固態絕緣結構呈現孔或一或多個空心。
  6. 如請求項1或2之同軸連接系統，其包括一鎖定裝置(4)，該鎖定裝置(4)適於在該插頭與該插座呈互相連接組態時將該插頭機械地鎖定至該插座。
  7. 如請求項6之同軸連接系統，該鎖定裝置係螺桿/螺帽類型的且由經安裝圍繞該插頭(2)自由旋轉之一螺帽(24)及一螺桿組成，該插座(3)之該主體(32)之該周邊上形成有該螺桿之螺紋(34)。
  8. 如請求項6之同軸連接系統，該鎖定裝置(4)係彈簧鎖類型的且包括圍繞該插頭(2)安裝之一耦合環(40)，該耦合環(40)具有至少一閂鎖鉤(41)，該閂鎖鉤(41)適於在呈該連接組態時卡扣至形成於該插座之該主體(32)之該周邊處之一凹槽(321)中，該卡扣在該連接期間實施。
  9. 如請求項8之同軸連接系統，其中該彈簧鎖裝置包括經安裝圍繞該插頭(2)自由平移之一解鎖螺帽(42)，該解鎖螺帽具有向內突出之一表面(43)，且適於在該螺帽沿連接方向之相反方向移動後旋即將該等鉤(41)與該插座之該主體(32)之該周邊凹槽解嚙合。
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