一种多芯射频圆形连接器的研制

一种多芯射频圆形连接器的研制

1多芯射频圆形连接器在整个系统中，多段微波信号需要同时传输和断开。过去，通常使用高频装置来控制微波信号的传输。这需要很长时间，但也会发生故障。为了解决这个问题,我们研制了一种多芯射频圆形连接器,它是将两只以上的射频连接器融合在一个圆形连接器壳体中,根据需要还可增加一定数量的低频接触件和大电流接触件,具有连接迅速、可靠、使用频带宽、机械和电气性能优越、防潮、防水以及射频元件装卸方便等特点,广泛应用于无线电设备和雷达系统中连接射频信号。下面以YL4—T5G、YL4—Z5G型五芯射频圆形连接器为例,介绍这一类连接器的设计过程。2射频连接器在接器时的设计要点根据要求,该产品为五芯射频圆形连接器,是在圆形连接器壳体中装入五只射频连接器,因此设计时主要从射频连接器的设计、射频连接器在圆形连接器安装板中的固定方式,以及圆形连接器的连接方式和防误插结构等几个方面进行考虑。通过仔细分析和研究,初步确定射频连接器电性能指标以及圆形连接器同轴度为关键技术难点。3结构设计3.1射频连接器不能满足使用频率要求一般来说,常用的高低频混装连接器,射频元件的连接方式只能采用推入式结构,而射频元件则基本选用C4系列射频同轴连接器。射频元件在低频连接器安装板中用弹性卡圈固定,具有装卸方便、对中找正性好、插合深度长等优点,但缺点是使用频率低,最高仅为3GHz。YL4—T5G、YL4—Z5G型五芯射频圆形连接器要求使用频率为0～10GHz,因此C4系列射频连接器已经不能满足需要。通过对比现有成熟产品,从既可满足使用频率要求、连接方式又要采用推入式、外径大小适中的连接器中,经过综合考虑,我们选用了国际上成熟的BMA连接器。同时考虑到要求所配电缆在3GHz时损耗≤0.4dB/m,通过查找有关资料,从满足该损耗要求的各种软电缆中,选取了美国TIMES公司生产的一种直径相对较小、价格适中的电缆,型号为SFT—304,直径6.4mm。电缆装接方式主要考虑结构简单、占用空间小等特点。一般来说,电缆的装接方式有三种:夹接式、压接式和焊接式。其中夹接式结构复杂,占用空间大;压接式结构简单,但不适合绕包屏蔽层电缆;焊接式结构简单,外形小,但对焊接过程要求较严。通过对比我们选定了焊接式电缆装接结构。同时为了增大连接器的插合深度,保证五个射频连接器都能够充分插合,在BMA系列射频同轴连接器的基础上,将插针头部配合长度由2.4mm增大为3.5mm。这样BMA射频连接器结构就确定了下来(见图1)。3.2卡环尺寸的调整射频连接器在圆形连接器安装板中的固定采用了常用的弹性卡环固定方法。弹性卡环的设计以成熟的C4系列射频同轴连接器中的弹性卡环结构为基础,根据BMA射频连接器的外形尺寸,确定了卡环以及卡环槽的尺寸,同时还主要考虑了以下两方面:(1)调整卡环、卡环槽及安装板的尺寸,避免三者的尺寸公差累积过大而造成射频元件装入安装板后前后串动、左右摆动明显。(2)调整卡环的弹性力。力量过大,不易装卸且容易啃伤安装板内台阶;力量过小,射频元件易从安装板中脱落。3.3y11的设计特点YL4五芯射频圆形连接器结构设计是在Y11圆形连接器的结构基础上改进而来的,主要考虑了以下几个方面:(1)由Y11的卡口式连接结构改为螺纹式连接结构,以实现其可靠连接。(2)采用了Y11的防误插和定位键槽结构。设计时保证了YL4五芯射频圆形连接器插合时定位键槽首先定位,射频连接器在连接螺纹旋合后才可以插合,防止因不同轴而损坏射频连接器。(3)安装板孔位排列方式为圆周分布,使孔与孔之间的距离尽量大(见图2)。(4)将Y11的安装板轴向固定方式由涨圈固定改为收铆固定结构,消除了以往安装板轴向窜动的现象,保证了射频元件的插合深度。(5)将原有的电缆固定方式改为与安装板孔位排列相同的密封圈夹紧方式(见图3)。通过密封圈变形,不但可以夹紧电缆,而且可以支撑电缆,防止因电缆歪斜而造成射频连接器偏心,同时还可起到密封作用。4解决重点的关键技术4.1为高频设备设计电压输出的电压聚焦4.1.1压驻波比内、外导体直径突变,必然引起阻抗的不连续,导致电压驻波比的增大。设计过程中,首先应尽量减少内、外导体直径的突变,并且在内、外导体直径突变处采用错位补偿,通过CAD技术进行优化设计,确定了理想的错位距离。4.1.2尺寸方差对附加电压驻波比的影响插合时,内导体端面不可避免地存在着间隙,从而造成电压驻波比的增大。对此,我们一方面最大限度地减小尺寸公差,并对其合理分配,以减小特性阻抗偏差,从而减小由此引起的附加的电压驻波比;另一方面采用合理的簧片结构设计,避免了间隙对电压驻波比的影响,使之达到最佳匹配状态。4.2射频连接器的设计为了保证YL4五芯射频圆形连接器易插合且对插到位、互换性能良好,在产品设计上进行了多重考虑:(1)在连接器壳体上设置了定位结构,可保证连接器对正插合。(2)射频连接器中卡环的浮动结构及BMA中的簧片结构,可保证外导体插入时即使有0.2mm的位置度偏差,针孔也能自动对准,不影响插拔,也不会损坏连接器;(3)YL4五芯射频圆形连接器尾部设置了一个保证射频元件同轴度的辅助结构———密封圈(见图3),可防止电缆歪斜而造成射频连接器偏心。4.3芯射频圆形连接器的密封设计为了满足连接器野外使用的需要,我们分别在YL4五芯射频圆形连接器头部、螺纹连接处、法兰面上、电缆夹紧部位设置了耐温、性能稳定、弹性优良的密封圈,以保证连接器防水、防潮的性能(见图4)。5多芯射频圆形连接器的结构设计通过YL4—T5G、YL4—Z5G型五芯射频圆形连接器的设计,我们总结出在研制此类多芯射频圆形连接器产品时,必须考虑以下几点:首先,多芯射频连接器中射频连接器的设计和选择在保证多芯射频连接器的电性能方面至关重要;其次