TW202301745A - 具有射頻阻抗元件的電連接器組件 - Google Patents

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賽奇 Ａ 羅諾史奇
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美商卡萊爾互聯科技有限公司
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Abstract

本發明揭示一種連接器及用於與該連接器一起使用之屏蔽環，其包含：一公部分，其具有一護罩及一中心導體；及一母部分，其具有經定位以接收該中心導體之一插口及一插座。一導電屏蔽環定位於該等配合連接器部分之間。該屏蔽環具有一本體經構形用於包圍該母部分插口之撓性尖齒且經構形以被抓取於該等尖齒與該護罩之間以在該連接器之該公部分與該母部分之間提供一接地路徑。該屏蔽環本體具有具一直徑之一內表面及具一直徑之一外表面且具有形成於該屏蔽環本體之一遠端上之一錐形部分以嚙合該護罩之一表面。該屏蔽環本體具有在該近端徑向向內延伸之一唇緣以當該連接器之該公部分及該母部分配合時嚙合該母部分之該等尖齒。

Description

具有射頻阻抗元件的電連接器組件
本發明大體上關於連接器之領域，且具體而言，本發明係關於同軸電連接器。本發明係關於SMP或類似同軸連接器之射頻屏蔽效能，及當配合時防止母連接器相對於公連接器之搖擺。
通常，當與等效螺紋同軸連接器相比時，按扣式或推入式同軸連接器(諸如SMP連接器)在歷史上已遭遇過射頻屏蔽效能問題。此等推入式連接器通常併入沿連接器之母部分之長度之撓性尖齒或指狀物。撓性尖齒由沿母連接器本體長度製造之狹槽形成以促進尖齒構件之自由撓曲使得其在耦合(按扣)期間發生位移。各種類型之按扣式或推入式連接器存在此類條件及射頻屏蔽問題，包含(但不限於) SMP、SMPM、WMP、GPO、GPPO、G4PO、#12、#14及#8連接器及觸點。
推入式或按扣式同軸連接器亦可呈現軸向失準之風險(諸如在高密度應用中，其中其等用於具有特定節距公差之共軸構形中)。此軸向失準可引起連接器之受損壞，導致信號效能之降級。失準亦引起一配合不當狀況，其中連接器之EMI屏蔽未按預期起作用。
為解決屏蔽問題，電磁干擾(EMI)環元件已經設計用於按扣式連接器且用於改良頻屏蔽效能且亦確保軸向對準。此一功能可使用一個或多個環元件來實施。通常，既有環元件具有與母連接器本體之尖齒之外徑相包覆之一內徑。通常，尖齒與EMI環元件之間存在較小或無間隙。此係為了確保狹槽被機械覆蓋且提供支撐使得(若干)環元件可用作為一防搖擺環以及一射頻屏蔽。儘管與根本無環相比，既有環設計在一定程度上改良軸向對準且在射頻屏蔽效能中提供一些改良，但仍需要滿足各種行業要求。若一環元件待用於一平滑孔掣止中，則情況尤其如此。
圖1A、圖1B及圖1C展示利用代表場中之一既有環元件之一EMI環12之一連接器10之一實例。當如圖1A中所展示安裝且實施為一推入式連接器時，此一設計具有一減小遠端外徑半徑17且因此可不持續接觸連接器部分6之公護罩16。此安置將取決於護罩之掣止，諸如其係一平滑孔、一有限掣止或一完全掣止。此亦取決於連接器部件之間的堆疊公差。在既有設計中，未能持續固定及與公連接器護罩接觸引起射頻屏蔽效能歸因於接地路徑中之一損耗而降級。降級屏蔽可僅歸因於環未適當屏蔽尖齒(歸因於配合不當)。另外，儘管此一既有環可在一個或兩個掣止變異中在某種程度上作用，但其通常無法在所有三個掣止變異中作用。
另外，當使用如圖1B中所展示之既有環設計時，母尖齒24與EMI環之ID之間不存在間隙。此可防止當各種不同連接器部分處於一配合不當狀態中時對環進行適當調整。另外，由於環12之內徑與尖齒24之外徑之間不存在間隙，因此不可能產生可反射及防止傳播能量離開連接器部分6、8之內部電路之一高阻抗區段且因此當考量隔離或射頻屏蔽時，易受允許離散射頻信號進入或離開電纜組件影響。
對於此等應用，期望為推入式連接器設計之一最佳化EMI環以改良射頻屏蔽效能。進一步期望具有容易通過行業規範同時維持一防搖擺特徵(即使在一配合不當狀況下亦能維持其效能)之一EMI環及連接器設計。此一設計將解決行業中存在之一潛在效能問題。此外，可實現此改良之一EMI環(無論配合掣止如何)將比既有技術有利且高度期望。
一種連接器及用於與該連接器一起使用之屏蔽環包含具有一護罩及一中心導體之一公部分及具有含撓性尖齒及經定位以接收該中心導體之一插座之一插口之一母部分。該公部分及母部分經構形用於配合在一起以提供一電連接。一導電屏蔽環定位於該等配合連接器部分之間。該屏蔽環具有經構形用於包圍該母部分之該等撓性尖齒且經構形以被抓取於該等尖齒與該護罩之間之一本體以在該連接器之該公部分與該母部分之間提供一接地路徑。該屏蔽環本體具有具一直徑之一內表面及具一直徑之一外表面且具有形成於該屏蔽環本體之一遠端上之一錐形部分以嚙合該護罩之一表面。該屏蔽環本體具有在該近端徑向向內延伸之一唇緣以當該連接器之該公部分及該母部分配合時嚙合該母部分之該等尖齒。
圖1A、圖1B及圖1C展示一推入式或按扣式連接器組件5及為了說明而代表場中之一既有環元件之一EMI環12之一實例。連接器組件5代表一一般推入式連接器且包含具有一公接腳或中心導體7之一公部分6及具有用於接收接腳7之一母插座9之一母部分8。母部分8展示為耦合至一適當電纜10。公部分6亦可與一電纜(圖中未展示)耦合。繪示連接器組件5係非限制性且公部分6或母部分8之一或兩者可以其他方式配置或安裝(諸如安裝於一電路板上)。因此，本發明不受限於連接器及其實施之連接器部分之配置。
根據推入式連接器組件，公部分6及母部分8經構形用於推靠在一起以形成一完整連接，其中接腳7由插座9接收且母部分8之撓性尖齒24接收為公部分6之一公護罩16，如本文該所討論。通常，接腳7及插座9由適當絕緣元件11、13包圍(如圖1A中所展示)以使連接器組件之中心導體元件與外尖齒24或護罩16隔離。尖齒24及護罩16形成各連接器部分6、8之外導體。取決於推入式連接器組件之類型，護罩16可在插座31中形成用於接收撓性尖齒24之擴口端38之一掣止36。端38按扣至掣止36中以安置及固定兩個連接器部分6、8，如圖1B中所展示。
EMI環12具有在近端處具有一外徑15且在遠端具有一減小外徑14之一本體。環中之一錐形或錐形部分17透過一錐度半徑18自近端直徑15漸縮至遠端直徑14。一遠端外徑半徑19促進插入公護罩16中。如圖1B中所展示，護罩16包圍接腳7且形成用於接收母部分8之一插座31。一狹槽20形成於實心環12中以壓縮環，如圖1C中所見。環12被抓取於公部分6與母部分8之間。具體而言，環12包圍連接器之母部分8之撓性尖齒24且與尖齒24一起插入由公部分6之公護罩16形成之插座31中。
如圖1B之截面中所見，環12亦具有透過內徑錐度30自一近端內徑28漸縮至一較小遠端內徑29之一特定截面厚度26。當環12位於如圖1B中所展示之連接器之一座面32中時，此一既有環設計存在屏蔽問題。更具體而言，如圖1B中所展示，當環12位於公護罩16中時，近端處之環12可能不會接觸公護罩16。環12之此安置將取決於護罩16之掣止，諸如其係一平滑孔、一有限掣止或一完全掣止。安置亦取決於連接器部件之間的堆疊公差。環12歸因於接地路徑中之一損耗而無法安置及與公連接器護罩16持續接觸引起射頻屏蔽效能中之降級。歸因於配合不當，降級屏蔽態樣可能根本無法按預期屏蔽尖齒14。另外，儘管如圖1A中所展示之此一環12可在一個或兩個掣止連接器變異中在某種程度上作用，但其無法在三個變異中作用。
另外，在減小遠端內徑29及外徑14之情況中，母尖齒24與EMI環12之內徑29之間存在非常小間隙或無明顯間隙，如圖1B中所見。此防止環12在連接器6、8處於一配合不當狀況中時進行適當調整。另外，由於環之內徑29與尖齒24之外徑34之間不存在間隙，因此幾乎不可能產生可反射及防止傳播能量離開連接器之內部電路之一高阻抗特徵。因此當考量隔離或射頻屏蔽時，如圖中所展示之既有解決方案易受允許離散射頻信號進入或離開電纜組件影響。
圖2至圖4繪示根據本發明之一實施例之一EMI屏蔽環結構。EMI屏蔽環結構或環50由Be-Cu或一類似撓性金屬或合金組成。接著，環50塗佈有一或多層(圖中未展示)金或一類似高導電性金屬或合金。環50解決先前技術之各種缺點且接觸同軸連接器之母部分之本體以限制連接器之母部分相相對於公部分之搖擺。屏蔽環50包含允許連接器組件51更佳地接觸及平滑配合/脫離且允許連接器部分在配合時相對於彼此旋轉之一唇緣。
參考圖2A，圖中繪示用於利用本發明50之EMI環之一推入式連接器組件51。具體而言，連接器組件51併入一公部分或本體54及一母部分或本體52可將其等推靠在一起或按扣在一起以產生一電連接。如圖2B中所繪示，兩個連接器部分52、54組合在一起且抓取其間之EMI環50。母連接器部分52繪示為附接至一電纜56，而公連接器部分54繪示為具有可與一適當信號導體(包含一電纜、一印刷電路板或其他信號攜載媒體)耦合之一介面58。連接器之公部分及母部分之各者之不同形狀因數或實施方案，或用於安置環50之推入式/按扣式連接器之類型不受限於本發明，亦不受限於所繪示之實施例。
通常，利用本發明之EMI環50之推入式連接器51係一同軸連接器且包含具有一內或中心導體或接腳64之一公部分及呈由一適合絕緣層66分離之公護罩76之形式之一外導體，如圖3中所展示。如圖2A中所展示，母部分52耦合至具有由絕緣物62包圍之一中心導體60之一電纜56。電纜56中之中心導體及絕緣物及外導體(圖中未展示)由適合絕緣物57包圍以構成成品電纜。電纜之中心導體60與由適當絕緣物72包圍之母部分52之一插座70耦合且電纜之外導體與連接器插口75之母本體耦合。插口75包含複數個撓性尖齒74，如相對於推入式連接器構形之本技術中所熟知。
參考圖3，公連接器部分54包含形成一插座78以收容接腳64及絕緣物66之一護罩76。如所提及，護罩、插座及接腳可實施為若干連接器形狀因數且可與(例如)電纜及電路板連接一起使用。因此，本發明之EMI環50不受限於如上所述之一特定推入式連接器配置。護罩76之插座78經構形以接收連接器之母部分52之撓性尖齒74，同時將中心接腳64接收至母連接器部分52之插座70中。圖2A至圖4中所繪示之實施例包含一掣止80，其接收撓性尖齒74之擴口端82，此等撓性尖齒74組成連接器之母連接器部分52的插口75。本發明可與使用具有各自位準之嚙合/脫離力之不同掣止系統(諸如完全掣止、有限掣止及平滑孔)之連接器一起使用。因此，本發明可與各種不同推入式及按扣式配合樣式一起使用。
如圖3中所繪示，EMI屏蔽環50具有界定一內徑D1之一內表面100。屏蔽環50亦包含界定一OD或外徑D2之一外表面102。直徑之間的差異界定環之一厚度。根據本發明之一個特徵，如本文所討論，最佳化EMI屏蔽環50之厚度及外徑以產生一高阻抗腔穴，其將藉由基於傳輸線之阻抗變化將任何逃逸信號反射回連接器及相關電路來提高環50之射頻屏蔽效能。本體之厚度亦允許透過撓曲調整環使得即使在連接器組件中稍微失準，本體亦維持其接地路徑。即，EMI環50厚度及形成於其中之狹槽53 (參閱圖3C)最佳化以獲得適當配合力及持久性，以及提供外導體經最佳化以將射頻信號反射回組件內部電路之一高阻抗腔穴。環50之本體厚度亦允許撓曲以助於在配合期間對準連接器以及提供與配合護罩76之更多電接觸，即使稍微配合不當。本發明之環之此特徵背離具有有限靈活性之先前技術中之笨重本體。根據本發明之實施例，環50具有在0.004英寸至0.008英寸之範圍內之一厚度及具有在0.020英寸至0.040英寸之範圍內之一寬度W之一狹槽。屏蔽環本體具有在0.07英寸至0.08英寸之範圍內之一長度。
EMI屏蔽環50包含相對於母連接器部分52及EMI屏蔽環位於其上之尖齒74界定之一近端104及一遠端106。如圖4中所展示，環50之厚度使得其足夠薄以允許容易地插入至具有母部分52之公護罩76中。
根據本發明之一個特徵，EMI屏蔽環包含位於EMI屏蔽環50之遠端106處之一錐形部分110。如分解圖中之圖3A中所繪示，錐形部分110由一遠端尖端半徑112、一錐形區段114及一遠端外徑半徑116界定。在本發明之一個實施例中，遠端尖端半徑112可具有在0.001至0.008之範圍內之一半徑。類似地，遠端外徑半徑116可具有在在0.010至0.030之範圍內之一半徑。錐形區段114相對於連接器51之縱軸L以27至35之範圍內之一角度Θ延伸，如圖3中所繪示。遠端外徑上之錐形區段114具有與配合護罩76電接地之一最佳角度。錐形區段經設定尺寸及成角度以最佳化來與公護罩中一對應錐形區段77電接觸，如圖4中所展示。錐形區段77通常在所有掣止中均係一致，且因此改良使用環50之RF屏蔽效能而不管配合掣止。此允許射頻屏蔽效能在不同連接器構形之所有掣止中一致。如本文所討論之遠端錐形區段114及遠端尖端半徑112以及近端內徑唇緣120提供用於屏蔽離散信號進入內部電路以獲得最佳隔離效能之接地。
如圖3B中所繪示，EMI屏蔽環50亦包含形成於環之近端104處之一唇緣120。唇緣120在環50中朝向中心或縱軸L徑向向內延伸且包含一內徑半徑122。近端104之內徑上之唇緣120接觸母連接器部分52之本體或尖齒74以限制連接器之母部分相對於公部分54之搖擺。近端唇緣120亦接觸提供電接地及穩定性之母連接器部分52之座面142。唇緣之內徑半徑122在0.001至0.008之範圍內。
唇緣120亦包含近端104處之一外徑半徑124。近端唇緣在唇緣之內徑上具有一半徑122且在外徑上具有一半徑124以允許較容易安裝，以及增加電接觸。唇緣120在遠端106上具有半徑112且在近端104上具有半徑122以允許連接器部分52、54之更佳接觸及平滑配合/分開。近端104處之外徑半徑124可在0.001至0.008之範圍內。近端唇緣120在屏蔽環50中徑向向內延伸一距離D (如圖3B中所繪示)以嚙合母部分52之尖齒74。近端唇緣之距離D或長度可在距離環50之內徑或內表面100之0.001英寸至0.012英寸之範圍內。近端唇緣120具有一半徑122以允許更容易安裝，以及增加電接觸。EMI環亦具有一近端外徑半徑124以允許連接器相對於彼此旋轉且允許調整環以獲得最佳EMI屏蔽及防搖擺效能。
當環位於連接器51中且母部分52位於或推入公部分插座78中時，唇緣120在內徑122處與母部分52接觸，如圖4中所繪示。具體而言，當EMI屏蔽環50被抓取於連接器組件之各部分之間時，唇緣120接觸撓性尖齒74之基部140。唇緣120抵靠界定用於配合連接器部分52、54之一座面142之母部分52之一肩部144。唇緣120接觸連接器之母部分52且限制母部分52相對於公部分54之搖擺。形成於屏蔽環之近端104上之半徑124及形成於環之遠端106上之半徑112允許在母連接器部分52與公連接器部分54之間的更佳接觸以及一更平滑配合及分開。此外，當連接器部分如圖4中所繪示般配合時，該等半徑允許連接器部分相對於彼此旋轉。
參考圖3C，環50具有允許其壓縮以實現平滑配合/分開且允許遠端106相對於近端104撓曲之沿其長度L之一狹槽53，其將有助於軸向對準同時維持與護罩76之電接觸。如所提及，狹槽可具有一寬度W。
參考圖4，當連接器部分52、54及環50耦合在一起時，唇緣120接觸尖齒74 (如圖4中之區域152中所展示)且錐形區段114接觸護罩之表面77 (如區域150中所展示)且無論對準情況如何，總是保持接觸。環之此接觸用於重新對準任何未對準連接器且提供一防搖擺能力。如圖4之安置位置中所展示之環50之厚度允許撓曲，即使連接器部分52、54稍微配合不當，其亦可提供一適當電接地路徑。錐形區段114與掣止表面77之間的接觸導致如圖4中之區域154中所展示之一高阻抗扼流腔穴之維持。由於歸因於EMI環50之錐形區段114而維持接觸及扼流腔穴，因此在使用本發明之環50時，掣止之類型無顯著相關性。
儘管本發明已由對其實施例之描述來說明，且儘管已對實施例進行相當詳細之描述，但申請人不意欲以任何方式限制或使隨附申請專利範圍之範疇受限於此細節。熟習技術者將容易地明白額外優點及修改。因此，本發明在其更廣泛態樣上不受限於所展示及描述之代表性裝置及方法及繪示性實例之具體細節。因此，可在不背離申請人之一般發明概念之精神或範疇之情況下背離此等細節。
5:推入式/按扣式連接器組件 6:連接器部分/公部分 7:公接腳/中心導體 8:連接器部分/母部分 9:母插座 10:連接器/電纜 11:絕緣元件 12:電磁干擾(EMI)環 13:絕緣元件 14:外徑/遠端直徑 15:外徑/近端直徑 16:外護套 17:錐形或錐形部分 18:錐度半徑 19:遠端外徑半徑 24:母尖齒/外尖齒 26:截面厚度 28:近端內徑 29:遠端內徑 30:內徑錐度 31:插座 32:座面 36:掣止 38:擴口端 50:屏蔽環 51:推入式連接器組件 52:母部分/本體/連接器部分 53:狹槽 54:公部分/本體/連接器部分 56:電纜 57:絕緣物 58:介面 60:中心導體 62:絕緣物 64:內/中心導體/接腳 66:絕緣層 70:插座 72:絕緣物 74:撓性尖齒 75:插口 76:公護罩 77:錐形區段/表面/掣止表面 78:公部分插座 80:掣止 82:擴口端 100:內表面 102:外表面 104:近端 106:遠端 110:錐形部分 112:遠端尖端半徑 114:錐形部分 116:遠端外徑半徑 120:近端內徑唇緣 122:內徑半徑 124:外徑半徑 140:基部 142:座面 144:肩部 150:區域 152:區域 154:區域 D:距離 D1:內徑 D2:外徑 L:縱軸 W:寬度 θ:角度
應理解附圖不一定按比例繪製以呈現說明本發明之基本原理之各種特徵之一稍微簡化表示。本文所揭示之操作之序列之特定設計特徵(包括(例如)各種繪示組件之特定尺寸、定向、位置及形狀)將部分地由特定預期應用及使用環境判定。繪示實施例之某些特徵相對於其他特徵放大或扭曲以促進視覺化及清晰理解。特定言之，薄特徵可為了(例如)闡明或說明而加厚。
圖1A係展示使用一既有EMI屏蔽環設計之一電連接器組件之一分解截面圖。
圖1B係展示使用圖1A之EMI屏蔽環設計之一連接電連接器組件之一截面圖。
圖1C係圖1A之EMI環之一側視圖。
圖2A係展示根據本發明之一實施例之使用一EMI屏蔽環設計之一電連接器組件之一分解透視圖。
圖2B係展示根據本發明之一實施例之使用一EMI屏蔽環設計連接在一起之一電連接器組件之一立體圖。
圖3係根據本發明之使用圖2A之EMI屏蔽環設計之一電連接器組件之一截面分解圖。
圖3A係展示圖2A之EMI屏蔽環設計之一特徵之圖3之區段3A之一增強視圖。
圖3B係展示圖2A之EMI屏蔽環設計之一特徵之圖3之區段3B之一增強視圖。
圖3C係圖2A之EMI屏蔽環設計之一側視圖。
圖4係根據本發明之使用圖2A之EMI環設計之一連接電連接器組件之一截面圖。
50:屏蔽環
51:推入式連接器組件
52:母部分/本體/連接器部分
53:狹槽
54:公部分/本體/連接器部分
56:電纜
57:絕緣物
58:介面
60:中心導體
62:絕緣物
64:內/中心導體/接腳
66:絕緣層
70:插座
72:絕緣物
74:撓性尖齒
75:插口
76:公護罩
82:擴口端
100:內表面
102:外表面
104:近端
106:遠端

Claims (15)

  1. 一種連接器，其包括： 一公部分，其包含一護罩及定位於該護罩中之一中心導體； 一母部分，其包含具有撓性尖齒之一插口及定位於該插口中且經構形以接收該公部分之該中心導體之一插座，該公部分及母部分經構形用於配合在一起以提供一電連接； 一導電屏蔽環，其具有經構形用於包圍該母部分之該等撓性尖齒且經構形以被抓取於該母部分之該等尖齒與該公部分之該護罩之間之一本體以當其等配合時在該連接器之該公部分與該母部分之間提供一接地路徑； 該屏蔽環本體具有具一直徑之一內表面及具一直徑之一外表面且具有形成於該屏蔽環本體之一遠端上之一錐形部分以嚙合該護罩之一表面； 該屏蔽環本體具有在該屏蔽環之該近端徑向向內延伸之一唇緣以當該連接器之該公部分及該母部分配合時嚙合該母部分之該等尖齒。
  2. 如請求項1之連接器，其進一步包括該護罩中之一倒角表面，該屏蔽環之該錐形部分經構形用於抵靠該倒角表面。
  3. 如請求項1之連接器，其中該唇緣經構形用於嚙合該母部分之該等尖齒之一基部以當其等配合時使該母部分與該公部分固定。
  4. 如請求項1之連接器，其中該唇緣在該屏蔽環中徑向向內延伸且在一半徑端中終止，該唇緣之該半徑端經構形用於在該母部分之該等尖齒上旋轉以使該屏蔽環相對於該公部分護罩旋轉。
  5. 如請求項1之連接器，其中該錐形部分與該屏蔽環本體之該外徑呈徑向向內角度以嚙合該公部分及護罩。
  6. 如請求項5之連接器，其中該錐形部分由該屏蔽環本體之該外表面上之一錐形區域形成，該屏蔽環本體之該外表面包含接近該錐形區域之至少一個圓角區段。
  7. 如請求項6之連接器，其中該至少一個圓角區段包含該屏蔽環本體之該遠端處之一圓角區段。
  8. 如請求項6之連接器，其中該至少一個圓角區段包含與該屏蔽環本體之該遠端處之該錐形區域耦合之一外徑圓角區段。
  9. 如請求項1之連接器，其中該屏蔽環本體在該屏蔽環本體之大部分長度上具有一通常均勻厚度。
  10. 如請求項9之連接器，其中該屏蔽環本體之該厚度在0.004英寸至0.008英寸之範圍內。
  11. 如請求項1之連接器，該屏蔽環本體之該錐形部分嚙合該母部分之該等尖齒且在該等配合連接器部分中形成一高阻抗腔穴。
  12. 如請求項1之連接器，其中該屏蔽環之該本體包含形成於其中之一狹槽以當該連接器之該公部分及母部分配合時允許該本體之壓縮。
  13. 如請求項1之連接器，其中該屏蔽環本體具有在0.07英寸至0.08英寸之範圍內之一長度。
  14. 如請求項1之連接器，其中該屏蔽環本體包含該屏蔽環本體之該近端處之該外表面中且在0.001英寸至0.008英寸之範圍內之一圓角區段。
  15. 如請求項1之連接器，其中該錐形部分以自該屏蔽環本體之一縱軸呈27度至35度之範圍內之一角度自該屏蔽環本體之該外徑呈徑向向內角度。
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