本文刊登于《微波射頻技術(shù)》雜志 2015無線射頻專刊

內(nèi)容提要

本文提出了射頻同軸連接器兼容性升級的幾種解決方案，包括有Ⅰ方案、Ⅱ方案、Ⅲ方案和Ⅳ方案。所述Ⅰ方案、Ⅱ方案、Ⅲ方案和Ⅳ方案其共同特點在于，其電氣基準(zhǔn)面和的電信號導(dǎo)通，是包括有彈性接觸件接觸而使其導(dǎo)通的。本產(chǎn)品具備很低的和穩(wěn)定的動態(tài)互調(diào)特性值，而不受連接扭矩大小和軸向間隙竄動的影響。同時還實現(xiàn)了快插連接與螺紋連接的雙重功能；具備與舊版產(chǎn)品的螺紋連接的兼容性。還可以實現(xiàn)插座與插頭連接后，其插頭與射頻電纜跟轉(zhuǎn)的特點；可以有效預(yù)防螺套可能會被松懈，或者預(yù)防在射頻電纜受到較大轉(zhuǎn)矩時可能會被扭傷甚至扭壞的事故發(fā)生。

一、概述

射頻連接器是微波傳輸系統(tǒng)中重要的連接與分?jǐn)嘣骷瑫r，也是微波傳輸系統(tǒng)中各種射頻電路的接口（或端口）元件，必須能全球通用、互配互換才有生命力。而現(xiàn)有的IEC國際標(biāo)準(zhǔn)同軸連接器的型譜經(jīng)過近一個世紀(jì)的延續(xù)與發(fā)展，已經(jīng)制定和編制有上百種標(biāo)準(zhǔn)接口（或端口）界面—也稱標(biāo)準(zhǔn)型號，其衍生的非標(biāo)準(zhǔn)型號更是無計其數(shù)。隨著全球范圍內(nèi)無線通信事業(yè)的不斷發(fā)展，特別是近幾十年來的突飛猛進(jìn)；其射頻同軸連接器也伴隨了不斷的發(fā)展和升級；然而，通信設(shè)備的技術(shù)改造是持續(xù)性的，即老設(shè)備循序漸進(jìn)的被升級改造，新設(shè)備循序漸進(jìn)的在更新；而作為無線通信微波傳輸系統(tǒng)中的連接與分?jǐn)嘣骷?mdash;射頻同軸連接器，其電氣性能、機械性能和耐環(huán)境性能都史無前例的提出了新的技術(shù)要求（即舊的技術(shù)指標(biāo)不能適應(yīng)新設(shè)備的技術(shù)要求），同時，也提出了承前啟后兼容性升級設(shè)計的挑戰(zhàn)。因此，滿足新要求的射頻同軸連接器與將要淘汰的射頻同軸連接器，其端口界面的兼容性升級設(shè)計就義不容辭的落在了國內(nèi)外射頻互連元器件的行業(yè)臂上。

現(xiàn)有IEC國際標(biāo)準(zhǔn)的射頻同軸連接器較為典型的標(biāo)準(zhǔn)接口界面結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1、典型的標(biāo)準(zhǔn)接口界面結(jié)構(gòu)

插座1由插座外導(dǎo)體11、插座內(nèi)導(dǎo)體12和插座絕緣支承13組成；插頭由插頭外導(dǎo)體21、插頭內(nèi)導(dǎo)體22、插頭絕緣支承23、插頭密封圈24和螺套25組成。插座與插頭連接時，是依靠螺套25上的內(nèi)螺紋251與插座外導(dǎo)體11上的外螺紋110相互擰緊而連接的；其機械和電氣基準(zhǔn)面1212設(shè)置在插頭外導(dǎo)體21軸端面和插座外導(dǎo)體11孔底面，其密封圈24被壓縮后仍保持間隙1010a。然而，此類結(jié)構(gòu)的射頻同軸連接器就現(xiàn)代通信設(shè)備的新要求而言存在以下缺陷和不足：

1、不能實現(xiàn)連接快插與分?jǐn)嗫觳穑故┕ぐ惭b與調(diào)試、以及生產(chǎn)與測試造成了諸多弊端和損害。

2、現(xiàn)代通信設(shè)備所要求的重要互調(diào)指標(biāo)，需要足夠的螺紋預(yù)緊力，方可保持互調(diào)指標(biāo)良好狀態(tài)；而預(yù)緊力不足或者螺紋稍有松懈則互調(diào)干擾卻隨機發(fā)生；另外，過度的預(yù)緊力又常常將接觸區(qū)域,即機械和電氣基準(zhǔn)面上的鍍銀層被損傷（電鍍層被壓斷/裂），損壞了射頻電信號的接觸電阻和電連續(xù)性,導(dǎo)致接觸非性的產(chǎn)生或加重，使互調(diào)指標(biāo)反而變壞。同時，也降低了產(chǎn)品的使用壽命。

3、現(xiàn)有技術(shù)中對外導(dǎo)體之間雖然也有將機械基準(zhǔn)面與電氣基準(zhǔn)面分離的設(shè)計，但其外導(dǎo)體僅為開槽的分體式設(shè)計，使其制造成本增加同時，對外導(dǎo)體之間的對接面未作間隙的設(shè)計；然而在振動的環(huán)境下，其卡鎖式的射頻連接器其電氣接觸區(qū)域也會隨機發(fā)生漂動（信號電流路徑發(fā)生紊亂）；從而，導(dǎo)致了電信號的漂動而使互調(diào)性能和回波損耗性能動蕩不穩(wěn)。

4、由于插座一般安裝在設(shè)備端口，插頭則與射頻電纜連接；在施工安裝時具有相當(dāng)長度的射頻電纜難免會被旋轉(zhuǎn)，這時已經(jīng)被螺套擰緊的射頻插頭則不能跟隨轉(zhuǎn)動；其后果是已經(jīng)擰緊的螺套可能會被松懈，或者射頻電纜可能會被扭傷甚至扭壞。

二、解決方案

本文要介紹的是一種高兼容性快速鎖緊射頻同軸連接器：與現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品相比，具有螺紋與快插連接的雙重功能；具有與舊版本兼容耦合的特點；具有穩(wěn)定可靠的動態(tài)互調(diào)指標(biāo)和回波損耗指標(biāo)的優(yōu)點；具有插頭隨機跟轉(zhuǎn)防止螺紋松懈或射頻電纜扭傷（扭壞）的特性。同時，實現(xiàn)簡單可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計，達(dá)到有效降低制造成本和提高制造精度的目的。

所述的一種高兼容性快速鎖緊射頻同軸連接器，可以有多種的升級方案，為了敘述方便，我們定義為Ⅰ方案、Ⅱ方案、Ⅲ方案和Ⅳ方案；其共同特點是插座1a、1b包括有外導(dǎo)體11a、11b；內(nèi)導(dǎo)體12；絕緣支承13。而Ⅰ方案、Ⅱ方案、Ⅲ方案中其特點是插頭2a、2b、2c包括有外導(dǎo)體21a、21b、21c；內(nèi)導(dǎo)體22；絕緣支承23；密封圈24；解鎖套25a；壓縮彈簧26a；鋼珠27a；卡簧28a。而Ⅳ方案中其特點是插頭2d包括有外導(dǎo)體21d；內(nèi)導(dǎo)體22；絕緣支承23；密封圈24；螺套25b。

所述Ⅰ方案、Ⅱ方案、Ⅲ方案和Ⅳ方案其共同特點還在于，其電氣基準(zhǔn)面1212b和1212c的電信號導(dǎo)通，是包括有彈性接觸件211b、111b、211a和111c的接觸而使其導(dǎo)通的。

所述外導(dǎo)體11a、11b其共同特點還在于外圓上設(shè)置有外螺紋110；在外螺紋110中段設(shè)置有V形槽111a。

所述插座1a、1b中的外導(dǎo)體11a、11b耦合孔的前端面，所述插頭2a、2b、2c中的外導(dǎo)體21a、21b、21c耦合軸的底端面，其共同特點還在于，該前端面和該底端面設(shè)置為機械基準(zhǔn)面1212a。

參見圖2和圖3：所述Ⅰ方案和Ⅲ方案其共同特點是，外導(dǎo)體11a耦合孔的徑向面設(shè)置為電氣基準(zhǔn)面1212b；同時，插座1a與插頭2b、2a耦合連接后，其外導(dǎo)體11a與外導(dǎo)體21a軸向?qū)用嬖O(shè)置有一個間隙區(qū)域1010。所述Ⅰ方案其特點還在于，其彈性接觸件211b為徑向彈性的外腰鼓形簧片，軸向開有若干個空槽；彈性接觸件211b設(shè)置在外導(dǎo)體21b軸的舌徑段。所述Ⅲ方案其特點還在于，其彈性接觸件211a為徑向彈性的凸緣形彈性臂，軸向開有若干空槽，彈性接觸件211a設(shè)置在外導(dǎo)體21a的軸前端。

圖2 Ⅰ方案示意

圖2a Ⅰ處局部放大

圖3 Ⅲ方案示意

圖3a Ⅲ處局部放大

參見圖4和圖5：所述Ⅱ方案和Ⅳ方案其特點是，外導(dǎo)體21c耦合軸的徑向面設(shè)置為電氣基準(zhǔn)面1212c。另外，Ⅱ方案其特點是，插座1b與插頭2c耦合連接后，其外導(dǎo)體11b與外導(dǎo)體21c軸向?qū)用嬖O(shè)置有一個彈性接觸區(qū)域1010a，如圖3所示；而Ⅳ方案其特點是，其外導(dǎo)體11b與外導(dǎo)體21c軸向?qū)用嬖O(shè)置有一個間隙區(qū)域1010。

圖4 Ⅱ方案

圖4a Ⅱ處局部放大

圖5 Ⅳ方案

圖5a Ⅳ處局部放大

所述Ⅱ方案其特點還在于，其彈性接觸件111b為徑向與軸向復(fù)合型的彈性簧片，其軸向為開槽的碟形，其徑向為開槽的內(nèi)腰鼓形；彈性接觸件111b設(shè)置在外導(dǎo)體11b與外導(dǎo)體21c耦合孔的徑底段。所述Ⅳ方案其特點還在于，其彈性接觸件111c為徑向彈性的內(nèi)腰鼓形簧片，軸向開有若干個空槽；彈性接觸件111c同樣設(shè)置在外導(dǎo)體11b與外導(dǎo)體21c耦合孔的徑底段。

參見圖5：Ⅳ方案其特點是，其螺紋式連接的螺套25b與插頭2d中的外導(dǎo)體21d軸頸之間為小間隙配合的設(shè)置；在螺套25b上設(shè)置有兩個軸向止檔面1010ba和1010bb；當(dāng)螺套25b被擰緊時，其中的前端止檔面1010ba與插座1b中的外導(dǎo)體11b上的機械基準(zhǔn)面1212a設(shè)置為軸向過盈預(yù)緊；而后端止檔面1010bb與插頭2d中的外導(dǎo)體21d軸頸設(shè)置為小間隙轉(zhuǎn)動配合。因此，實現(xiàn)了當(dāng)插頭2d上受到較大外力扭矩的作用時，該插頭2d與插座1b會隨機跟轉(zhuǎn)，從而有效地預(yù)防了螺套可能會被松懈，或者射頻電纜可能會被扭傷甚至扭壞的事故發(fā)生。

三、現(xiàn)場操作的快捷性說明

參見圖2和圖6：對本快插連接（鎖定）與解鎖（分離）具體步驟作一個分解性的描述：

圖6 Ⅰ方案解鎖狀態(tài)示意

1）快插連接（鎖定）：徒手握住插頭2b將外導(dǎo)體21b的孔口對準(zhǔn)外導(dǎo)體11a上的外螺紋前端隨即插入；此時，機械基準(zhǔn)面接觸，松手后則插座1a與插頭2b被連接（鎖定）。

2）快速解鎖（分離）：徒手握住解鎖套25a向后拔出即可。

四、結(jié)束語

1、本技術(shù)方案實現(xiàn)了機械基準(zhǔn)面與電氣基準(zhǔn)面分離設(shè)計的同時，使插座與插頭中的內(nèi)外導(dǎo)體間的接觸均為彈性接觸；克服了現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品外導(dǎo)體間的硬接觸所產(chǎn)生的缺陷；其彈性接觸件的質(zhì)量控制，僅需要在產(chǎn)品制造過程中控制好標(biāo)準(zhǔn)規(guī)保持力，就能輕松地控制好電氣基準(zhǔn)面的接觸正壓力，并且是一個恒定的力；從而，本產(chǎn)品具備更低和穩(wěn)定的動態(tài)的互調(diào)特性值，而不受螺套扭矩大小，以及振動環(huán)境下的影響。

2、本技術(shù)方案實現(xiàn)了快插連接與螺紋連接的雙重功能；具備與舊版產(chǎn)品的螺紋連接的兼容性，迎合了現(xiàn)代通信設(shè)備所需求的快插特性；也順應(yīng)了通信設(shè)備更新改造的資源低消耗要求。

3、本技術(shù)方案實現(xiàn)了插座與插頭連接后，其插頭具備與射頻電纜跟轉(zhuǎn)的特點；有效地預(yù)防了螺套可能會被松懈，或者射頻電纜可能會被扭傷甚至扭壞的事故發(fā)生。

4、本技術(shù)方案旨在為制造商和應(yīng)用商提供最佳的選擇空間，況且，本技術(shù)方案覆蓋了現(xiàn)有IEC國際標(biāo)準(zhǔn)的射頻同軸連接器較大范圍內(nèi)的型號；其技術(shù)升級解決方案具有較好商業(yè)市場的現(xiàn)實意義。

注：上述的技術(shù)方案已獲得專利權(quán)，專利所有權(quán)人為江蘇吳通通訊股份有限公司；專利權(quán)人歡迎任何單位和個人在公正合理、和無歧視的條件下通過平等協(xié)商確定許可使用本專利技術(shù)的有關(guān)事宜。

參考文獻(xiàn)：

1、  IEC61169-11：1977 射頻連接器第11部分
2、  IEC60169-13：1976 射頻連接器第13部分

作者：江蘇吳通通訊股份有限公司-陳國華 梁國

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