一種多芯射頻圓形連接器的研制

1多芯射頻圓形連接器在整個系統(tǒng)中，多段微波信號需要同時傳輸和斷開。過去，通常使用高頻裝置來控制微波信號的傳輸。這需要很長時間，但也會發(fā)生故障。為了解決這個問題,我們研制了一種多芯射頻圓形連接器,它是將兩只以上的射頻連接器融合在一個圓形連接器殼體中,根據(jù)需要還可增加一定數(shù)量的低頻接觸件和大電流接觸件,具有連接迅速、可靠、使用頻帶寬、機械和電氣性能優(yōu)越、防潮、防水以及射頻元件裝卸方便等特點,廣泛應(yīng)用于無線電設(shè)備和雷達系統(tǒng)中連接射頻信號。下面以YL4—T5G、YL4—Z5G型五芯射頻圓形連接器為例,介紹這一類連接器的設(shè)計過程。2射頻連接器在接器時的設(shè)計要點根據(jù)要求,該產(chǎn)品為五芯射頻圓形連接器,是在圓形連接器殼體中裝入五只射頻連接器,因此設(shè)計時主要從射頻連接器的設(shè)計、射頻連接器在圓形連接器安裝板中的固定方式,以及圓形連接器的連接方式和防誤插結(jié)構(gòu)等幾個方面進行考慮。通過仔細分析和研究,初步確定射頻連接器電性能指標以及圓形連接器同軸度為關(guān)鍵技術(shù)難點。3結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1射頻連接器不能滿足使用頻率要求一般來說,常用的高低頻混裝連接器,射頻元件的連接方式只能采用推入式結(jié)構(gòu),而射頻元件則基本選用C4系列射頻同軸連接器。射頻元件在低頻連接器安裝板中用彈性卡圈固定,具有裝卸方便、對中找正性好、插合深度長等優(yōu)點,但缺點是使用頻率低,最高僅為3GHz。YL4—T5G、YL4—Z5G型五芯射頻圓形連接器要求使用頻率為0～10GHz,因此C4系列射頻連接器已經(jīng)不能滿足需要。通過對比現(xiàn)有成熟產(chǎn)品,從既可滿足使用頻率要求、連接方式又要采用推入式、外徑大小適中的連接器中,經(jīng)過綜合考慮,我們選用了國際上成熟的BMA連接器。同時考慮到要求所配電纜在3GHz時損耗≤0.4dB/m,通過查找有關(guān)資料,從滿足該損耗要求的各種軟電纜中,選取了美國TIMES公司生產(chǎn)的一種直徑相對較小、價格適中的電纜,型號為SFT—304,直徑6.4mm。電纜裝接方式主要考慮結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小等特點。一般來說,電纜的裝接方式有三種:夾接式、壓接式和焊接式。其中夾接式結(jié)構(gòu)復(fù)雜,占用空間大;壓接式結(jié)構(gòu)簡單,但不適合繞包屏蔽層電纜;焊接式結(jié)構(gòu)簡單,外形小,但對焊接過程要求較嚴。通過對比我們選定了焊接式電纜裝接結(jié)構(gòu)。同時為了增大連接器的插合深度,保證五個射頻連接器都能夠充分插合,在BMA系列射頻同軸連接器的基礎(chǔ)上,將插針頭部配合長度由2.4mm增大為3.5mm。這樣BMA射頻連接器結(jié)構(gòu)就確定了下來(見圖1)。3.2卡環(huán)尺寸的調(diào)整射頻連接器在圓形連接器安裝板中的固定采用了常用的彈性卡環(huán)固定方法。彈性卡環(huán)的設(shè)計以成熟的C4系列射頻同軸連接器中的彈性卡環(huán)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),根據(jù)BMA射頻連接器的外形尺寸,確定了卡環(huán)以及卡環(huán)槽的尺寸,同時還主要考慮了以下兩方面:(1)調(diào)整卡環(huán)、卡環(huán)槽及安裝板的尺寸,避免三者的尺寸公差累積過大而造成射頻元件裝入安裝板后前后串動、左右擺動明顯。(2)調(diào)整卡環(huán)的彈性力。力量過大,不易裝卸且容易啃傷安裝板內(nèi)臺階;力量過小,射頻元件易從安裝板中脫落。3.3y11的設(shè)計特點YL4五芯射頻圓形連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計是在Y11圓形連接器的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改進而來的,主要考慮了以下幾個方面:(1)由Y11的卡口式連接結(jié)構(gòu)改為螺紋式連接結(jié)構(gòu),以實現(xiàn)其可靠連接。(2)采用了Y11的防誤插和定位鍵槽結(jié)構(gòu)。設(shè)計時保證了YL4五芯射頻圓形連接器插合時定位鍵槽首先定位,射頻連接器在連接螺紋旋合后才可以插合,防止因不同軸而損壞射頻連接器。(3)安裝板孔位排列方式為圓周分布,使孔與孔之間的距離盡量大(見圖2)。(4)將Y11的安裝板軸向固定方式由漲圈固定改為收鉚固定結(jié)構(gòu),消除了以往安裝板軸向竄動的現(xiàn)象,保證了射頻元件的插合深度。(5)將原有的電纜固定方式改為與安裝板孔位排列相同的密封圈夾緊方式(見圖3)。通過密封圈變形,不但可以夾緊電纜,而且可以支撐電纜,防止因電纜歪斜而造成射頻連接器偏心,同時還可起到密封作用。4解決重點的關(guān)鍵技術(shù)4.1為高頻設(shè)備設(shè)計電壓輸出的電壓聚焦4.1.1壓駐波比內(nèi)、外導(dǎo)體直徑突變,必然引起阻抗的不連續(xù),導(dǎo)致電壓駐波比的增大。設(shè)計過程中,首先應(yīng)盡量減少內(nèi)、外導(dǎo)體直徑的突變,并且在內(nèi)、外導(dǎo)體直徑突變處采用錯位補償,通過CAD技術(shù)進行優(yōu)化設(shè)計,確定了理想的錯位距離。4.1.2尺寸方差對附加電壓駐波比的影響插合時,內(nèi)導(dǎo)體端面不可避免地存在著間隙,從而造成電壓駐波比的增大。對此,我們一方面最大限度地減小尺寸公差,并對其合理分配,以減小特性阻抗偏差,從而減小由此引起的附加的電壓駐波比;另一方面采用合理的簧片結(jié)構(gòu)設(shè)計,避免了間隙對電壓駐波比的影響,使之達到最佳匹配狀態(tài)。4.2射頻連接器的設(shè)計為了保證YL4五芯射頻圓形連接器易插合且對插到位、互換性能良好,在產(chǎn)品設(shè)計上進行了多重考慮:(1)在連接器殼體上設(shè)置了定位結(jié)構(gòu),可保證連接器對正插合。(2)射頻連接器中卡環(huán)的浮動結(jié)構(gòu)及BMA中的簧片結(jié)構(gòu),可保證外導(dǎo)體插入時即使有0.2mm的位置度偏差,針孔也能自動對準,不影響插拔,也不會損壞連接器;(3)YL4五芯射頻圓形連接器尾部設(shè)置了一個保證射頻元件同軸度的輔助結(jié)構(gòu)———密封圈(見圖3),可防止電纜歪斜而造成射頻連接器偏心。4.3芯射頻圓形連接器的密封設(shè)計為了滿足連接器野外使用的需要,我們分別在YL4五芯射頻圓形連接器頭部、螺紋連接處、法蘭面上、電纜夾緊部位設(shè)置了耐溫、性能穩(wěn)定、彈性優(yōu)良的密封圈,以保證連接器防水、防潮的性能(見圖4)。5多芯射頻圓形連接器的結(jié)構(gòu)設(shè)計通過YL4—T5G、YL4—Z5G型五芯射頻圓形連接器的設(shè)計,我們總結(jié)出在研制此類多芯射頻圓形連接器產(chǎn)品時,必須考慮以下幾點:首先,多芯射頻連接器中射頻連接器的設(shè)計和選擇在保證多芯射頻連接器的電性能方面至關(guān)重要;其次