專利名稱：同軸連接器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種射頻(RF)同軸電纜的連接器。更具體地說，本發(fā)明涉及一種RF同軸連接器，這種連接器用來端接具有纏繞的導電屏蔽層的高性能同軸電纜。
背景技術：
通常在傳輸線設計中使用同軸電纜，以將電信號由一個位置傳輸?shù)搅硪粋€位置。一般說來，一個同軸電纜包括實心的或者絞合的內(nèi)導體，一層聚合物的介電材料包圍著該內(nèi)導體。介電材料在機織的編織物的外導體內(nèi)嚴格地居中，并且電纜具有一個聚合物材料的外套。在同軸電纜中，外導體形成對于微波信號傳輸來說是必須的接地返回路徑。
已經(jīng)開發(fā)出了高性能、低損耗的同軸電纜，以最小的阻抗間斷傳輸較高頻率的信號。采用低損耗的介電材料，這些電纜可以以最小的衰減傳輸較高的功率，高性能的電纜一般包括一個內(nèi)導體，一種低損失介電材料比如多孔狀的聚乙烯，一層薄的被纏繞的金屬外屏蔽層比如一層導電箔，一層機織的鍍銅編織物屏蔽層，以及一個聚合物比如聚氯乙烯(PVC)外套圍繞著此內(nèi)導體。希望將這種類型的電纜用于傳輸數(shù)字信號，比如在高清晰度電視(HDTV)工業(yè)中使用的數(shù)字信號。
在圖1中示出了一種已知的如上面描述的高性能同軸電纜1，該電纜包括一個中心導體3和兩個外部導體7。這兩個外部導體是一個薄的被纏繞的金屬箔7a和一個機織的編織物外導體7b。一層介電材料5將中心導體3與各外部導體7分開。整個電纜被包封在一個外套9中。
已知用來端接同軸電纜的連接器。為了端接電纜，一般對電纜進行如下制備把中心導體、介電材料、編織物和電纜外套剝離到由RF同軸連接器的制造所規(guī)定的剝離長度。
在具有纏繞的金屬屏蔽層的高性能同軸電纜的情況下，通常把形成屏蔽層的金屬箔除去并且把它往后剝離，與外套大約齊平，如在圖2a中示出的那樣(下面將詳細地描述)。以這樣的方式除去金屬箔對于電纜組件的制造商和電纜安裝者來說是不方便的，因為這要求在圍繞金屬箔的編織物之后往后剝離金屬箔。這種操作很費時間，并且要求特殊的工具，還可能造成編織物的損壞。
因此，優(yōu)選的端接技術可能是不動金屬箔，即，與介電材料和/或編織物齊平。然而，這樣就提出了一個電性能方面的問題。在低頻的情況下，以這種方式制備和端接的電纜不會出現(xiàn)電性能方面的問題，特別是在返回損失方面不會出現(xiàn)問題。然而，在高頻的情況下，出現(xiàn)了回旋的信號路徑，結(jié)果出現(xiàn)了比預期值高的返回損失或VSWR(電壓駐波比)。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明提供有一種用于端接同軸電纜的射頻同軸連接器，該同軸電纜包括中心導體、圍繞中心導體的介電材料以及用于圍繞介電材料的導電金屬箔，該連接器包括一個基本上圓柱形的管狀金屬連接器本體裝置，它具有用來容納同軸電纜的第一端和用來與互補的連接器對接的第二端；以及一個基本上管狀的絕緣裝置，此裝置在第一端與第二端之間位于連接器本體中，并且與連接器本體同軸，其中，連接器本體裝置的第一端為一個敞開端，它具有一個由敞開端延伸到絕緣裝置的孔，用來容納電纜的中心導體、介電材料和導電金屬箔，且其中，橫截著敞開端與絕緣裝置之間的孔的一部分該孔的內(nèi)徑減小，以實現(xiàn)與導電金屬箔的壓配合?？椎臏p小的內(nèi)徑最好位于絕緣裝置附近。
本發(fā)明提供了一種用于端接高性能同軸電纜的射頻同軸連接器，本發(fā)明能夠在傳輸線中提供非常低的返回損失或者非常低的VSWR。該連接器具有一個用來容納同軸電纜的孔。在使用時，中心導體、圍繞中心導體的介電材料以及導電金屬箔被容納在該射頻同軸連接器的第一端中，并且使導電編織物圍繞著該連接器本體的第一端。很容易將電纜容放到連接器本體的第一端中，但是孔的減小的直徑能實現(xiàn)電纜的導電金屬箔與孔的內(nèi)表面之間的壓配合。這種壓配合消除了電纜的導電金屬箔與孔的內(nèi)表面之間的任何間隙，且由此消除了導電金屬箔與連接器本體之間的回旋的信號路徑。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，防止這樣的縱向信號路徑是保持電場的垂直取向的有效方法，從而確保在較高頻率下有良好的電性能。
該連接器還可以包括一個位于絕緣裝置中并且與之它同軸的中心導體接觸銷柱裝置。替代地，絕緣裝置可以簡單地具有一個在其中形成的中心孔，用來容納電纜的中心導體的延長部分。
連接器最好還包括一個箍，用來壓接到連接器本體裝置的第一端上。在使用中，該箍將同軸電纜的導電編織物壓接到連接器的第一端的外表面上。
連接器本體裝置的第二端最好包括一個卡口頸圈。例如，連接器可以為一個低溫焊接、卷曲或者壓接類型的BNC插頭。替代地，連接器本體裝置的第二端可以具有一個推動配合或者帶螺紋的頸圈。
孔的最小內(nèi)徑可以為3.75毫米或者更小，并且最好為3.70毫米或者更小。最小內(nèi)徑可以為3.60毫米或者更大，并且最好為3.65毫米或者更大。
孔的最大內(nèi)徑可以為3.80毫米或者更大，并且最好為3.85毫米或者更大?？椎淖畲髢?nèi)徑可以為4.00毫米或者更小，并且最好為3.95毫米或者更小。
連接器本體裝置的第一端的外徑的范圍可為4.50毫米到5.50毫米，并且最好范圍為4.75毫米到5.25毫米。
本發(fā)明也提供了一種同軸引導裝置，它包括上面描述的同軸連接器和一個同軸電纜。該同軸電纜包括中心導體、圍繞中心導體的介電材料、圍繞介電材料的導電金屬箔、圍繞金屬箔的導電帶以及一個外套。同軸電纜的中心導體、介電材料和導電金屬箔被容納在連接器本體裝置的第一端的孔內(nèi)，使得實現(xiàn)一種壓配合。
導電金屬箔的外徑的范圍可以為3.7毫米到3.85毫米，最好在3.76毫米到3.79毫米的范圍內(nèi)。


現(xiàn)在將僅借助于示例參考著下面的附圖詳細地描述本發(fā)明的一個實施例，在附圖中圖1是已知的高性能同軸電纜的部分剖開的圖；
圖2a和2b是用一種已知的同軸連接器與圖1中示出的已知的高性能同軸電纜端接的剖面圖；圖3是一個剖面圖，示出了在同軸連接器中階梯間斷部分處的電場線；圖4是按照本發(fā)明的一個同軸連接器的剖面圖；圖5是用圖4中所示的同軸連接器與圖1中示出的已知的高性能同軸電纜端接的剖面圖；圖6a、6b和6c分別表示在圖2a、2b和5中示出的端接的同軸連接器預期的返回損失；以及圖7a、7b和7c分別示出了在圖2a、2b和5中示出同軸電纜預期的電壓駐波比(VSWR)。
具體實施例方式
一種高性能同軸電纜在傳輸?shù)恼M電磁波模中的電場線是純粹徑向的，因此與中心導體和外部導體的表面垂直地終止。然而，在導體的直徑的突變過渡處，比如一個同軸連接器的導體直徑的階梯變化的部位，該電場線發(fā)生變形，從而維持它們與導體表面的垂直關系，如在圖3中所示出的那樣。電場線的這種變形產(chǎn)生傳播的較高次模。因為通常沒有把連接器設計成傳輸這些傳播的較高次模，這些較高次模將在非常短的距離內(nèi)被衰減，且因此被局限在間斷部分的附近。傳播的較高次模導致正常的橫電磁波模的功率損失，在較高頻率的情況下這造成比預計的要高的返回損失或VSWR。通過分析知道變形似乎是電容性的，并且這些變形是在匹配的阻抗連接器中出現(xiàn)反射的主要來源。
在連接器設計中避免間斷部分幾乎是不可能的。例如，使電纜端接于一個連接器的方法常常造成電纜與連接器之間的直徑變化。這些變化要求連接器直徑的改變，以便保持適當?shù)淖杩梗虼烁淖儺a(chǎn)生的間斷部分。在1000MHz以下，這樣的間斷部分通常對于所造成的返回損失或VSWR沒有任何明顯的影響。然而，在更高的頻率下，這些間斷部分對連接器的性能有很大的影響。
圖2a表示在圖1中示出的已知的高性能同軸電纜1，使用一個已知的同軸連接器11與該電纜端接。為了清楚起見，在圖中僅只示出了容納電纜1的連接器11的那部分。
如在該附圖中所示出的那樣，將電纜外套9由電纜1的中心導體3和介電材料5向后剝離。也將導電的金屬箔7a在編織物7b的下面向后剝離，以與電纜外套9大致齊平。將中心導體3和介電材料5容納在連接器11的第一端13中。暴露的中心導體3也被容納到一個中心導體接觸銷柱23中，并且介電材料5鄰靠著連接器11中的一個對應的絕緣件21。
連接器11的第一端13的外表面的周圍接納編織物7b。把一個箍15壓接在連接器11的第一端13的外表面上，以迫使編織物7b壓靠在連接器11的第一端13上，并防止連接器11與電纜1脫開。
圖2a也示出中心導體與外部導體3，7之間的電場線。由附圖可以看到，在未被觸動的電纜1中電場線是垂直的。在鄰近連接器11的第一端13的開口端的區(qū)域中電場線稍有變形，在此區(qū)域，編織物與中心導體不平行。然而，在這個區(qū)域中電場線的稍微變形不會造成明顯的返回損失。在連接器11的第一端13內(nèi)，電場線恢復垂直的取向，電場線由中心導體3伸展到連接器11的第一端13(該第一端與編織物7b電連接)。
在圖2a中示出的端接的電纜在返回損失方面表現(xiàn)出可接受的性能，即使在高頻應用方面比如高清晰度視頻電纜中也是可接受的。然而，如上面描述過的那樣，在圖2a中示出的布置要求通過從編織物7b的下面切掉導電的金屬箔7a來制備電纜11的端部，使得導電的金屬箔7a與電纜外套9的端部大致齊平。
圖2b示出了在圖1中示出的已知的高性能同軸電纜1，使用與在圖2a中示出的相同的已知同軸連接器11與該電纜端接。然而，在這種情況下，僅只把電纜外套9由電纜1的端部剝離，使導電的金屬箔7a與介電材料5齊平。這是制備電纜的優(yōu)選方式，因為這樣不要求任何特殊的努力或者特殊的工具。同樣，為了清楚起見，在圖中僅只示出了容納電纜1的連接器11的那部分。
如在該附圖中所示出的那樣，將中心導體3、介電材料5和導電的金屬箔7a容納在連接器11的第一端13中。將中心導體3容納到中心導體接觸銷柱23中，并且介電材料5和導電的金屬箔7a鄰靠連接器11中的絕緣件21。
連接器11的第一端13的外表面的周圍接納編織物7b。把箍15壓接在連接器11的第一端13的外表面上。
圖2b示出了在圖1中所示的已知的高性能同軸電纜1的中心導體3與外面的導電金屬箔7a之間的電場線。由該附圖可以看到，同樣，在未被觸動的電纜1中電場線與中心導體3和外面的導電金屬箔7a垂直。也可以看到，在導電金屬箔7a的外表面與連接器11的第一端13的孔的內(nèi)表面之間存在一個帶間隙的區(qū)域。在連接器11的第一端13內(nèi)，電場線大致是垂直的，終止在中心導體3和導電的金屬箔7a。然而，發(fā)自中心導體3的暴露端的電場線并不終止在導電的金屬箔7a，而是在縱向的方向上由介電材料5和導電金屬箔7a的端部伸展，并且在帶間隙的區(qū)域內(nèi)的某個位置終止。這些縱向的電場線集中在導電金屬箔7a與連接器11的第一端13的內(nèi)表面之間形成的間隙中。這些電場線顯著地變形，造成所謂的圓柱形凹狀諧振腔，因此使得連接器以一個特定的頻率共振。
本發(fā)明提供了一種用來端接具有外導電金屬箔的高性能同軸電纜的連接器，此連接器即使在高頻下也不會產(chǎn)生圓柱形凹狀諧振腔和因此造成的高的返回損失，并且不需要電纜的端部如在圖2中所示出的那樣進行特殊的制備。
圖4示出了按照本發(fā)明的同軸連接器17。該同軸連接器17包括一個基本上管狀的金屬連接器本體19、一個基本上管狀的絕緣裝置21、一個中心導體接觸銷柱23和一個箍(未示出)。
本體19的第一端19a具有一個敞開端，用來容納同軸電纜11。本體19的第一端19a可以由與本體19的其余部分不同的元件形成，對于不同尺寸的電纜1確定不同尺寸的第一端19a。本體19的第二端19b提供一個BNC插頭，用來與一個互補的插座對接。對于本領域技術人員來說，本體19的第二端19b的設計是已知的，將不作進一步的描述。絕緣裝置21設置在本體19的兩端部之間，使其與本體19同軸。該絕緣裝置包括兩個絕緣塊體21a、21b，穿過它們形成軸向孔。中心導體銷柱裝置23設置在絕緣裝置21的軸向孔中。銷柱布置包括一個用來容納通過本體19的第一端19a的同軸電纜1的中心導體3的部分23a。
連接器17也可包括多個其它的部件(未示出)，比如卡口頸圈、襯墊、彈簧墊圈和開口墊圈。從已有的連接器可知這些部件，且不再作進一步的描述。
連接器本體19的第一端19a具有一個由敞開端延伸到絕緣裝置21的孔。該孔的內(nèi)徑由在敞開端的第一直徑階梯地變成鄰近絕緣裝置21的較小的第二直徑。本體19的第一端19a的外表面有一個滾花的表面。
在使用時，以與在圖2b中所示的電纜相同的方式制備高性能的同軸電纜1，即，通過向后剝離介墊材料5和導電金屬箔7a使其大致齊平，從而留下中心導體3的一段暴露的部分。隨后將電纜1容放到連接器17中，如在圖5中所示出的那樣。
參見圖5，可以看到把中心導體3、介電材料5和導電金屬箔7a容納在連接器本體19的第一端19a的孔中。中心導體3的暴露部分也容放到中心導體接觸銷柱23中。隨后使介電材料5和導電金屬箔7a鄰靠著連接器17的絕緣裝置21?？缀碗娎|部件的相對尺寸使得可以很容易地將介電材料5和導電金屬箔7a容放到孔中，但是，孔的較小的第二直徑在鄰近連接器17的絕緣裝置21的部位實現(xiàn)與導電金屬箔7a之間的壓配合。
在該附圖中所示的具體示例中，導電金屬箔5的外徑為3.78毫米，而孔的第一和第二內(nèi)徑分別為3.9毫米和3.68毫米。
本體19的第一端19a的外表面的周圍接納編織物7b，并且把一個箍壓接在該編織物上。
圖5示出了在電纜的中心導體與外部導體3、7之間的電場線。在未被觸動的電纜1中的電場線是垂直的。在孔內(nèi)，電場線是垂直的，在中心導體2和導電金屬箔7a處終止。然而，與在圖2b中示出的布置相反，沒有沿著連接器本體19的第一端19a的長度延伸的縱向電場線。這是因為在導電金屬箔7a與孔之間的壓配合確保沒有任何間隙提供一條用于電場的路徑。相反，發(fā)自中心導體的暴露部分的電場線直接終止在連接器本體上，如在圖中所示出的那樣。
如上面注意到的那樣，縱向的電場線的消除減小了在高頻下的返回損失和VSWR。圖6a、6b和6c分別表出在圖2a、2b和5中示出的端接的同軸連接器的預期的返回損失的曲線圖。這些曲線圖可以直接地進行比較?？梢杂汕€圖中看到，本發(fā)明的同軸連接器的返回損失(圖6c)比在圖6b中所示的返回損失有很大的改進，并且與圖6a中所示的返回損失類似。
圖7a、7b和7c是可直接比較的曲線圖，它們分別表示在圖2a、2b和5中示出的同軸連接器的預期的電壓駐波比(VSWR)。同樣，可以由曲線圖中看到，本發(fā)明的同軸連接器的VSWR(圖7c)比在圖7b中所示的VSWR有很大的改進，其中，沒有任何特別的共振頻率。本發(fā)明的同軸連接器的VSWR與圖7a中所示的VSWR類似。
對于本領域技術人員來說，對本發(fā)明的多種改進將是顯然的。例如，上面描述的連接器是一種BNC連接器。然而，本發(fā)明同樣可以用于其它類型的射頻同軸連接器。
在上面描述的連接器中，連接器本體的第一端的孔有兩個內(nèi)徑，在它們之間有一個階梯。然而，其它的孔型線也是適用的。例如，孔的內(nèi)徑可以由第一直徑逐漸地傾斜變化到第二直徑，或者可以設置兩個以上的不同內(nèi)徑。重要的是，鄰近連接器的絕緣裝置的部位在孔與電纜的導電金屬箔之間實現(xiàn)壓配合。
對于上面描述的連接器提供了孔的具體尺寸。然而，孔的實際尺寸會按照電纜的尺寸和類型改變。
權(quán)利要求
1.一種用于端接同軸電纜的射頻同軸連接器，所述同軸電纜包括中心導體、包圍中心導體的介電材料，以及包圍介電材料的導電金屬箔，所述連接器包括基本上圓柱形的管狀金屬連接器本體裝置，其具有用來容納所述同軸電纜的第一端和用來與互補的連接器對接的第二端；以及基本上管狀的絕緣裝置，所述絕緣裝置在所述第一端與所述第二端之間位于連接器本體中，并且與所述連接器本體同軸；其中，所述連接器本體裝置的所述第一端為敞開端，并具有由所述敞開端延伸到所述絕緣裝置的孔，用來容納所述電纜的所述中心導體、所述介電材料和所述導電金屬箔，且其中，橫截著所述敞開端與所述絕緣裝置之間的所述孔的一部分所述孔的內(nèi)徑減小，以實現(xiàn)與所述導電金屬箔的壓配合。
2.按照權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，其還包括中心導體接觸銷柱裝置，其位于所述絕緣裝置中并與之同軸。
3.按照權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，其還包括用來壓接到所述連接器本體裝置的所述第一端上的箍。
4.按照權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，所述連接器本體裝置的所述第二端包括卡口頸圈。
5.按照權(quán)利要求4所述的連接器，其特征在于，所述連接器為BNC連接器。
6.按照權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，所述孔的最小內(nèi)徑為3.75毫米或者更小。
7.按照權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，所述孔的最大內(nèi)徑為3.80毫米或者更大。
8.按照權(quán)利要求2所述的連接器，其特征在于，所述中心導體接觸銷柱裝置包括容納部分，用來容納所述同軸電纜的中心導體。
9.按照權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，所述連接器本體裝置的所述第一端的外徑的范圍為4.50毫米到5.50毫米。
10.一種同軸引導裝置，它包括用于端接同軸電纜的射頻同軸連接器，所述同軸電纜包括中心導體、圍繞所述中心導體的介電材料以及圍繞所述介電材料的導電金屬箔，所述連接器包括基本上圓柱形的管狀金屬連接器本體裝置，其具有用來容納用于所述同軸電纜的第一端和用來與互補的連接器對接的第二端；以及基本上管狀的絕緣裝置，所述絕緣裝置在所述第一端與所述第二端之間位于所述連接器本體中，并且與連接器本體同軸；其中，所述連接器本體裝置的所述第一端為敞開端，其具有由所述敞開端延伸到所述絕緣裝置的孔，用來容納所述電纜的所述中心導體、所述介電材料和所述導電金屬箔，且其中，橫截著所述敞開端與所述絕緣裝置之間的所述孔的一部分所述孔的內(nèi)徑減小，以實現(xiàn)與所述導電金屬箔的壓配合；以及同軸電纜，其包括中心導體、圍繞所述中心導體的介電材料、圍繞所述介電材料的導電金屬箔、圍繞所述金屬箔的導電編織物以及外套；其中，在所述連接器的所述孔的內(nèi)表面與所述電纜的所述導電金屬箔之間有壓配合。
11.按照權(quán)利要求10所述的引導裝置，其特征在于，所述電纜的所述中心導體、所述介電材料和所述導電金屬箔被容納在所述連接器本體裝置的所述第一端的所述孔內(nèi)。
12.按照權(quán)利要求11所述的引導裝置，其特征在于，所述導電金屬箔的外徑的范圍為3.76毫米到3.79毫米。
全文摘要
一種用于端接同軸電纜的射頻同軸連接器。該同軸電纜包括中心導體、圍繞中心導體的介電材料以及圍繞介電材料的導電金屬箔。該連接器包括一個基本上圓柱形的管狀金屬連接器本體裝置，它有用來容納同軸電纜的第一端和用來與互補的連接器對接的第二端；以及一個基本上管狀的絕緣裝置，該絕緣裝置在第一端與第二端之間位于連接器本體中，并且與連接器本體同軸。連接器本體裝置的第一端為一個敞開端，其具有一個由敞開端延伸到絕緣裝置的孔，用來容納電纜的中心導體、介電材料和導電金屬箔。橫截著孔的一部分在敞開端與絕緣裝置之間孔的內(nèi)徑減小，以實現(xiàn)與導電金屬箔的壓配合。
文檔編號H01R9/05GK1744391SQ20051009766
公開日2006年3月8日 申請日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日
發(fā)明者D·鮑威爾, A·P·布朗, W·麥肯茲 申請人:Itt制造企業(yè)公司