TWI381599B

TWI381599B - 連接器

Info

Publication number: TWI381599B
Application number: TW99119889A
Authority: TW
Inventors: Jui Ching Cheng; Eric S Li; Wen Fu Chou; Kuan Lin Huang
Original assignee: Univ Nat Taipei Technology
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2013-01-01
Also published as: TW201201462A

Description

連接器

本發明係關於一種連接器，尤指具有金屬板體的連接器，以改善同軸纜線與微帶線間轉接的傳輸特性者。

按，現今電子資訊技術快速發展，因應生活中的需求，係發展出各種的通訊與資訊產品。而在通訊產品領域中，凸緣固定式SMA連接器廣泛應用於全世界各地的高頻元件，主要用於元件的輸入及輸出端埠，提供同軸纜線與平面傳輸線間的轉接設計以便利於元件的測試。

在另一應用領域，則因為在系統整合上的需要，常會有不同傳輸線連接的情形產生，例如同軸纜線和微帶線、同軸纜線和共平面波導管、同軸纜線和波導管、波導管和微帶線等等，而其中又以同軸纜線和微帶線為最常見的組合。為使信號順利傳遞於兩種傳輸線間，而不致於有太大的耗損，兩者間的轉接設計便顯得十分重要。

請參考第1A及1B圖，係分別為習知凸緣固定式(Flange Mount)SMA連接器之示意圖及以習知凸緣固定式SMA連接器作為同軸纜線和微帶線之間轉接之示意圖，如圖所示，習知凸緣固定式SMA連接器100即同軸接頭，其包含外部導體111、擋板120、中心導體130及介電體122。此結構係為一般高頻測試裝置或高頻元件的輸入、輸出端口的設計以做為同軸纜線(圖未示)與微帶線140間的信號轉換。而習知的轉接方法為，將習知凸緣固定式SMA連接器100的中心導體130連接於微帶線140基板143上的信號線142，再將同軸接頭110的外部導體111、擋板120與微帶線140基板143下的接地面141做電性連接，以達成兩傳輸線間的信號轉接功能。

請參考第2A及2B圖，係分別為同軸纜線內部電磁場之分佈圖及微帶線電磁場之分佈圖，如圖所示，由於兩種傳輸線的電磁場分佈的不同，所以會導致在兩種傳輸線轉接處產生插入損耗，這種現象會隨著頻率的增加而更加惡化，也因此限制了習知轉接設計的1-dB通帶。

因此，如何發明出一種連接器，以降低在轉接處因傳輸線電磁場型的改變而導致的插入損耗，將是本發明所欲積極揭露之處。

有鑑於上述習知連接器的缺憾，發明人有感其未臻於完善，遂竭其心智悉心研究克服，憑其從事該項產業多年的累積經驗，進而研發出一種含有金屬板體的連接器，以期達到降低在轉接處因傳輸線電磁場型的改變而導致的插入損耗的目的。

本發明的主要目的在提供一種連接器，其藉著金屬板體，致使降低在轉接處因傳輸線電磁場型的改變而導致的插入損耗，進而達到改善同軸纜線及微帶線兩種傳輸線間信號轉接的頻譜響應的1-dB通帶的目的。

為達上述目的，本發明的連接器係用以連接一同軸纜線與一微帶線，該微帶線具有一信號線、一基板及一接地面，該信號線設於該基板的一面，該接地面設於該基板的另一面，該微帶線與該連接器連接之一側設有二挖槽，該二挖槽分別位於該信號線的二側，該基板位於該二挖槽之間未設有該接地面，該連接器包含：一同軸接頭，其具有一外部導體、一介電體、一擋板及一中心導體，該介電體設於該同軸接頭內且位於該外部導體與該中心導體之間，該中心導體由該同軸接頭內延伸出該擋板外；以及一金屬板體，其具有一貫孔，該金屬板體連接該擋板，該中心導體位於該貫孔內；其中，該同軸接頭用以連接該同軸纜線，該貫孔用以容置該微帶線二挖槽之間的基板及信號線，該二挖槽使該金屬板體嵌入該微帶線，該中心導體用以接觸該信號線，該金屬板體用以接觸該接地面。

藉此，本發明的連接器可解決高頻應用中同軸纜線與微帶線間轉接的頻譜響應。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體的實施例，並配合所附的圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：於一實施例，請參考第3A至3C圖，係分別為本發明較佳具體實施例之分解立體示意圖、作為同軸纜線和微帶線之間轉接之示意圖及微帶線之透視立體示意圖，如圖所示，本發明的連接器300係用以連接一同軸纜線(圖未示)與一微帶線340，該微帶線340具有一信號線342、一基板343及一接地面341，該信號線342設於該基板343位於上方的一面，該接地面341設於該基板343位於下方的另一面，該微帶線340與該連接器300連接之的一側設有二挖槽346，該二挖槽346分別位於該信號線342的二側，該基板343位於該二挖槽346之間未設有該接地面341，該連接器300包含一同軸接頭310及一金屬板體350，該同軸接頭310具有一外部導體311、一介電體322、一擋板320及一中心導體330，該介電體322設於該同軸接頭310內且位於該外部導體311與該中心導體330之間，該中心導體330由該同軸接頭310內延伸出該擋板320外，該介電體322可為鐵氟龍或其他；該金屬板體350具有一貫孔352，該金屬板體350連接該擋板320，該中心導體330位於該貫孔352內；其中，該同軸接頭310用以連接該同軸纜線，該貫孔352用以容置該微帶線340二挖槽346之間的基板343及信號線342，該二挖槽346使該金屬板體350得以嵌入該微帶線340，該中心導體330用以接觸該信號線342，該金屬板體350用以接觸該接地面341。

請參考第4圖，係為本發明另一較佳具體實施例之立體示意圖，請同時參考第3A圖，如圖所示，上述擋板320與金屬板體350可為一體成型，其可減少製造成本及組裝程序。

上述本發明的連接器300除可做為凸緣固定式SMA連接器外，亦可做為其他連接器，且上述實施例的同軸接頭310可為SMB、SSMA、1.85mm、2.4mm、2.9mm、3.5mm、7mm、K、N、TNC或其他同軸接頭，以改善這些連接器所形成的上述二傳輸線間轉接的高頻頻譜反應。

上述金屬板體350的貫孔352係搭配中心導體330以形成一組不具有介電體的同軸纜線，此設計使原先同軸纜線的電磁場在此緩衝區域內不會產生太大的變化。本發明的重點之一在於，將金屬板體350連接固定於擋板320上，其主要功能為提供轉接處電磁場變化的緩衝區域，進而改善轉接的高頻傳輸特性。

請再參考第3B圖，上述連接器300係藉由連接固定於擋板320的金屬板體350而嵌入微帶線340，之後中心導體330轉接至微帶線340的信號線342。其中，金屬板體350係作為同軸纜線和微帶線340之間轉接處電磁場變化的緩衝區域。此外，中心導體330可用接觸的方式和信號線342連接，或以銲錫焊接的方式連接，其對頻譜反應的影響均不大。

請再同時參考第3C圖，由於金屬板體350存在，故必須將微帶線340製作兩個挖槽346才可將金屬板體350嵌入微帶線340中。挖槽346的長度L_C 係較佳為與金屬板體350的厚度t_M 相同，且挖槽346的寬度W_C 則較佳地設計為可剛好讓金屬板體350嵌入微帶線340。然熟知此技術者亦可知，本發明挖槽346的寬度W_C 可為任意向外延伸的寬度，只要可使金屬板體350嵌入微帶線340即可。此外，本實施例中的挖槽346形狀係為矩形，需說明的是，在維持金屬板體350貫孔352內基板343尺寸不變的情況下，其他形狀的挖槽，亦可適用於本發明。

另外，由於挖槽346的存在會破壞金屬板體350貫孔352內微帶線340的特性而產生一共振電路，尤其在L_C 等於3mm時會共振於10-15 GHz之間，其嚴重影響到轉接的傳輸效能。因此，其解決的方法為移除金屬板體350貫孔352內微帶線340基板343下的接地面，如此可除去共振現象而達到平坦的通帶響應。於此實施例中，移除的接地面的長度L_G 係與金屬板體350的厚度t_M 相等。

再者，由於金屬板體350與其貫孔352內的中心導體330如同沒有介電質的同軸纜線，因此貫孔352與中心導體330之間可用以嵌入移除接地面的微帶線340部份，之後再將中心導體330緊貼信號線342。此法可使同軸纜線的電磁場型在金屬板體350的貫孔352內可以逐漸轉變成微帶線340的電磁場型，如此即可降低這兩種傳輸線在轉接處因電磁場型的變化而導致的插入損耗。

於本發明的較佳實施例中，若使用為SMA連接器時，其所採用的微帶線340基板343的介電常數為3.38，厚度t_S 為0.813mm，尺寸大小為20mm×30mm。金屬板體350的厚度t_M 為1.5mm至6mm，或大於6mm，較佳為3mm，貫孔352的半徑r_M 為1.757mm至2.307mm，或大於2.307mm，較佳為2.057mm，金屬板體350的外緣係切齊擋板320的外緣，且形狀同為正方形。金屬板體350的尺寸大小係與擋板320的尺寸大小相同為12.7mm×12.7mm。金屬板體350貫孔352內由同軸接頭310向外延伸的中心導體330長度L_T 係與金屬板體350厚度t_M 相同，其尺寸較佳為3mm。移除金屬板體350貫孔352內的微帶線340基板343下的接地面可防任何的共振反應產生。

於又一實施例中，中心導體330長度L_T 可以取較長的長度，如4mm或更多，或較短的長度，如1mm或更少。

請參考第5圖，為同軸纜線與微帶線間轉接的頻率響應圖，如圖所示，其比較本發明的連接器300(若使用為SMA連接器時)(如第3A圖所示)與習知凸緣固定式SMA連接器100(如第1A圖所示)產生的同軸纜線與微帶線間轉接的頻率響應，採用習知凸緣固定式SMA連接器100轉接時，其1-dB通帶的上限為15 GHz；採用本發明的連接器300轉接時，其1-dB通帶的上限為26 GHz，1-dB通帶頻寬增加近73%，因此可明顯改善二傳輸線間轉接處的高頻傳輸特性。

於又一實施例中，本發明亦可應用其他不同介電常數的微帶線340基板343(ε_γ =6.15及10.2)，和其他厚度t_S 的微帶線340基板343(0.508mm及0.305mm)，其結果均顯示採用本發明的連接器300(若使用為SMA連接器時)可增加同軸纜線與微帶線340間轉接的1-dB通帶頻寬的上限。

需說明的是，本發明的金屬板體350的貫孔352的半徑r_M 與金屬板體350的厚度均選取適當的設計參數以求達到轉接的最佳頻譜響應。金屬板體350外緣的尺寸及形狀並無任何限制，但考慮到金屬板體350與擋板320可一體成型，如第4圖所示，故取為正方形，以便於本發明的連接器300日後可大量生產。

本發明同時也證實可應用為不同同軸接頭種類的連接器，及其所形成至不同介電常數，不同厚度的基板343的微帶線340的轉接，及另一種相當普遍的平面傳輸線，即共平面波導。所以本發明可提供同軸纜線與平面傳輸線間信號轉接的用途，且具有低耗損和較寬的1-dB通帶等特點的連接器。

如上所述，本發明完全符合專利三要件：新穎性、進步性和產業上的可利用性。以新穎性和進步性而言，本發明係藉著在連接器上設置金屬板體，致使作為同軸纜線和微帶線之間轉接處電磁場變化的緩衝區域，進而達到降低這兩種傳輸線在轉接處因電磁場型的變化而導致的插入損耗的效用；就產業上的可利用性而言，利用本發明所衍生的產品，當可充分滿足目前市場的需求。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明的範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效的變化與置換，均應設為涵蓋於本發明的範疇內。因此，本發明的保護範圍當以下文的申請專利範圍所界定者為準。

100．．．習知凸緣固定式SMA連接器

110．．．同軸接頭

111．．．外部導體

120．．．擋板

122．．．介電體

130．．．中心導體

140．．．微帶線

141．．．接地面

142．．．信號線

143．．．基板

300‧‧‧連接器

310‧‧‧同軸接頭

311‧‧‧外部導體

320‧‧‧擋板

322‧‧‧介電體

330‧‧‧中心導體

340‧‧‧微帶線

341‧‧‧接地面

342‧‧‧信號線

343‧‧‧基板

346‧‧‧挖槽

350‧‧‧金屬板體

352‧‧‧貫孔

L_C ‧‧‧長度

L_G ‧‧‧長度

L_T ‧‧‧長度

W_C ‧‧‧寬度

r_M ‧‧‧半徑

t_M ‧‧‧厚度

t_S ‧‧‧厚度

第1A圖為習知凸緣固定式SMA連接器之示意圖。

第1B圖為以習知凸緣固定式SMA連接器作為同軸纜線和微帶線之間轉接之示意圖。

第2A圖為同軸纜線內部電磁場之分佈圖。

第2B圖為微帶線電磁場之分佈圖。

第3A圖為本發明較佳具體實施例之分解立體示意圖。

第3B圖為本發明較佳具體實施例作為同軸纜線和微帶線之間轉接之示意圖。

第3C圖為微帶線之透視立體示意圖。

第4圖為本發明另一較佳具體實施例之立體示意圖。

第5圖為同軸纜線與微帶線間轉接的頻率響應圖。

300．．．連接器

310．．．同軸接頭

311．．．外部導體

320．．．擋板

330．．．中心導體

340．．．微帶線

341．．．接地面

342．．．信號線

343．．．基板

346．．．挖槽

350．．．金屬板體

352．．．貫孔

t_M ．．．厚度

t_S ．．．厚度

Claims

一種連接器，其用以連接一同軸纜線與一微帶線，該微帶線具有一信號線、一基板及一接地面，該信號線設於該基板的一面，該接地面設於該基板的另一面，該微帶線與該連接器連接之一側設有二挖槽，該二挖槽分別位於該信號線的二側，該基板位於該二挖槽之間未設有該接地面，該連接器包含：一同軸接頭，其具有一外部導體、一介電體、一擋板及一中心導體，該介電體設於該同軸接頭內且位於該外部導體與該中心導體之間，該中心導體由該同軸接頭內延伸出該擋板外；以及一金屬板體，其具有一貫孔，該金屬板體連接該擋板，該中心導體位於該貫孔內；其中，該同軸接頭用以連接該同軸纜線，該貫孔用以容置該微帶線二挖槽之間的該基板及該信號線但不包含該接地面，該二挖槽使該金屬板體嵌入該微帶線，該中心導體用以接觸該信號線，該金屬板體用以接觸該接地面。
如申請專利範圍第1項所述之連接器，其中，該擋板與該金屬板體為一體成型。
如申請專利範圍第1項所述之連接器，其中，該貫孔的形狀為圓形且半徑為1.757mm至2.307mm，或大於2.307mm。
如申請專利範圍第2項所述之連接器，其中，該貫孔的形狀為圓形且半徑為1.757mm至2.307mm，或大於 2.307mm。
如申請專利範圍第3項所述之連接器，其中，該貫孔的半徑較佳為2.057mm。
如申請專利範圍第4項所述之連接器，其中，該貫孔的半徑較佳為2.057mm。
如申請專利範圍第1項所述之連接器，其中，該中心導體由該同軸接頭向外延伸一長度，該長度與該金屬板體的厚度相等。
如申請專利範圍第2項所述之連接器，其中，該中心導體由該同軸接頭向外延伸一長度，該長度與該金屬板體的厚度相等。
如申請專利範圍第1項所述之連接器，其中，該金屬板體的外緣切齊該擋板的外緣，且該金屬板體與該擋板同為正方形。
如申請專利範圍第2項所述之連接器，其中，該金屬板體的外緣切齊該擋板的外緣，且該金屬板體與該擋板同為正方形。
如申請專利範圍第1項所述之連接器，其中，該金屬板體的厚度為1.5mm至6mm，或大於6mm。
如申請專利範圍第2項所述之連接器，其中，該金屬板體的厚度為1.5mm至6mm，或大於6mm。
如申請專利範圍第11項所述之連接器，其中，該金屬板體的厚度較佳為3mm。
如申請專利範圍第12項所述之連接器，其中，該金屬板體的厚度較佳為3mm。
如申請專利範圍第1項所述之連接器，其中，該同軸接頭為SMB、SSMA、1.85mm、2.4mm、2.9mm、3.5mm、7mm、K、N、TNC或其他同軸接頭。
如申請專利範圍第2項所述之連接器，其中，該同軸接頭為SMB、SSMA、1.85mm、2.4mm、2.9mm、3.5mm、7mm、K、N、TNC或其他同軸接頭。