110GHz射頻連接器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種機(jī)電元件，特別是涉及一種IlOGHz射頻連接器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有的射頻連接器中，工作頻率不高，一般為65GHz以下。當(dāng)射頻連接器工作頻 率達(dá)IlOGHz時(shí)，外導(dǎo)體內(nèi)徑、內(nèi)導(dǎo)體外徑等關(guān)鍵尺寸精度及表面粗糙度要求非常高，結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)與加工工藝難度非常大；孔徑僅為1mm的內(nèi)孔精密加工、內(nèi)導(dǎo)體彈性件的結(jié)構(gòu)及加工、 介質(zhì)支撐的材料及結(jié)構(gòu)等方面，都決定了 IlOGHz射頻連接器達(dá)到設(shè)計(jì)要求、滿足電性能指 標(biāo)有較大的困難，因此在該射頻連接器中需采用特定的技術(shù)途徑達(dá)到IlOGHz的工作頻率 和優(yōu)良的電性能指標(biāo)。IlOGHz射頻連接器主要用于我國(guó)XX型戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)定向通訊系統(tǒng)，用于 射頻信號(hào)的互聯(lián)與傳輸。該產(chǎn)品的研制成功，進(jìn)一步提升了我國(guó)毫米波通訊、制導(dǎo)和雷達(dá)系 統(tǒng)的可靠性及安全性，為我國(guó)的國(guó)防事業(yè)做出了重要貢獻(xiàn)。
[0003] 而在現(xiàn)有IlOGHz射頻連接器中，絕緣支撐采用聚四氟乙烯或PEI材料，前者機(jī)械 強(qiáng)度差，后者介電常數(shù)高，致使內(nèi)外導(dǎo)體尺寸變化大。該方式均對(duì)射頻連接器工作頻率及性 能有著一定的局限性，并不能完全滿足用戶的使用要求。
[0004] 因此亟需提供一種新型的IlOGHz射頻連接器來解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種IlOGHz射頻連接器，具有優(yōu)良的機(jī)械性 能，介電常數(shù)低。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種IlOGHz射頻連接 器，包括內(nèi)導(dǎo)體、嵌套在其外部的外導(dǎo)體，在內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體之間設(shè)有絕緣支撐、除絕緣支 撐外的空間填充有空氣介質(zhì)，絕緣支撐由四個(gè)聚酰亞胺薄片組成，每個(gè)薄片呈U型嵌在外 導(dǎo)體內(nèi)側(cè)面的凹槽內(nèi)，內(nèi)導(dǎo)體填充在絕緣支撐中部的星形空間內(nèi)。
[0007] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，絕緣支撐的每個(gè)薄片嵌在內(nèi)導(dǎo)體外壁的凹槽內(nèi)，使 絕緣支撐的固定更加穩(wěn)固。
[0008] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，IlOGHz射頻連接器的特性阻抗由內(nèi)導(dǎo)體直徑與外導(dǎo) 體內(nèi)徑?jīng)Q定，其額定值為50 Ω。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用聚酰亞胺薄片作為絕緣之撐，通過特定結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)以及連接器整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加大了空氣的占比，降低了其支撐介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，同 時(shí)又保證了機(jī)械強(qiáng)度，減小了絕緣支撐引起的對(duì)傳輸線的干擾，消除了尺寸變化造成的不 連續(xù)性電容的影響，達(dá)到減小因阻抗不連續(xù)引起的反射，大大降低了射頻連接器的電壓駐 波比，提高了射頻連接器的性能。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明IlOGHz射頻連接器一較佳實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖2是所述絕緣支撐組件的剖面圖；
[0012] 附圖中各部件的標(biāo)記如下：1、外導(dǎo)體，2、內(nèi)導(dǎo)體，3、絕緣支撐，31、薄片。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能 更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0014] 請(qǐng)參閱圖1和圖2，本發(fā)明實(shí)施例包括：
[0015] -種IlOGHz射頻連接器，包括內(nèi)導(dǎo)體2、嵌套在其外部的外導(dǎo)體1，在內(nèi)導(dǎo)體2與 外導(dǎo)體1之間設(shè)有絕緣支撐3、除絕緣支撐3外的空間填充有空氣介質(zhì)，絕緣支撐3由四個(gè) 聚酰亞胺薄片31組成，每個(gè)薄片31呈U型嵌在外導(dǎo)體1內(nèi)側(cè)面的凹槽內(nèi)，內(nèi)導(dǎo)體2填充在 絕緣支撐3中部的星形空間內(nèi)。外導(dǎo)體1接受四個(gè)薄片31軸向和徑向的定位，使絕緣支撐 3完全夾住內(nèi)導(dǎo)體2。在內(nèi)導(dǎo)體2外嵌有絕緣支撐3的部位可設(shè)置凹槽，若內(nèi)導(dǎo)體2外設(shè)置 凹槽，絕緣支撐3的每個(gè)薄片31則嵌在內(nèi)導(dǎo)體2外壁的凹槽內(nèi)，使絕緣支撐3的固定更加 穩(wěn)固。
[0016] 射頻連接器的電壓駐波比是考核連接器性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，為了保證連接器獲 得較低的電壓駐波比，首先要考慮連接器阻抗的匹配與連續(xù)。微波訊號(hào)從同軸線傳輸時(shí)， 由于絕緣支撐的介入，勢(shì)必發(fā)生導(dǎo)體直徑尺寸的階梯突變，破壞了傳輸線的均勻性，從場(chǎng)論 的觀點(diǎn)看，必定產(chǎn)生畸變，而且高頻電場(chǎng)傳輸不穩(wěn)定，它的電力線分布在直徑尺寸的階梯突 變處，場(chǎng)是不均勻的。為了當(dāng)TEM波傳輸?shù)街睆匠叽绲碾A梯突變處時(shí)，具有低的輸入反射， 且不產(chǎn)生高次諧波，采用所述結(jié)構(gòu)與材質(zhì)的絕緣支撐，具有優(yōu)良的機(jī)械性能，很低的介電常 數(shù)，在保證其具有一定的支撐強(qiáng)度的同時(shí)，又加大了空氣的占比，大大降低了其相對(duì)介電常 數(shù)。
[0017] 當(dāng)絕緣支撐3處的內(nèi)導(dǎo)體2直徑與外導(dǎo)體1內(nèi)徑選擇在特定的特性阻抗時(shí)，可保 持同傳輸線一樣的截止頻率，特性阻抗的額定值為50 Ω，從而減小了絕緣支撐3引起的對(duì) 傳輸線的干擾，消除了尺寸變化造成的不連續(xù)性電容的影響，達(dá)到減小因阻抗不連續(xù)引起 的反射，大大降低了連接器的電壓駐波比，提高了連接器的性能。
[0018] 截止頻率是射頻連接器的另外一個(gè)電性能參數(shù)，其由外導(dǎo)體1、內(nèi)導(dǎo)體2和絕緣支 撐3的外徑尺寸決定，所以IlOGHz射頻連接器內(nèi)外導(dǎo)體之間除很薄的絕緣支撐3外，全部 由空氣介質(zhì)填充，因此，連接器的接口可以看成一段帶絕緣支撐3的空氣同軸線，這樣可獲 得更高的截止頻率，且連接器的特性阻抗能夠通過內(nèi)、外導(dǎo)體尺寸兩個(gè)簡(jiǎn)單物理量的測(cè)量 就能判定。
[0019] 下面描述所述IlOGHz射頻連接器的設(shè)計(jì)方法：
[0020] 首先對(duì)其相關(guān)尺寸進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)公式（1)
[0021]
.⑴
[0022] 其中，C〇~300000km/s ;
[0023] λ c-波長(zhǎng)，mm ;
[0024] d一內(nèi)導(dǎo)體直徑，mm;
[0025] D一外導(dǎo)體內(nèi)徑，mm;
[0026] ε r一絕緣材料的介電常數(shù)。取d = 0· 4mm，D = 1mm，ε r = 1。
[0027] 經(jīng)過理論計(jì)算，fc = 136GHz，現(xiàn)實(shí)中一般降額為10% - 15%，所以技術(shù)指標(biāo)要求 IlOGHz已達(dá)到臨界值。為了達(dá)到最佳的寬頻帶性能，就要求空氣的占空比盡可能大，絕緣支 撐3在滿足機(jī)械性能條件下，盡可能薄。同時(shí)還要對(duì)絕緣支撐3的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在 固定內(nèi)導(dǎo)體2和絕緣支撐3的內(nèi)外徑后，通過計(jì)算，大致確定過渡補(bǔ)償段的尺寸。
[0028] 當(dāng)設(shè)計(jì)完成后，還必須對(duì)內(nèi)、外導(dǎo)體直徑的公差和同軸度，內(nèi)導(dǎo)體軸向間隙等進(jìn)行 合適的規(guī)定。
[0029] IlOGHz射頻連接器內(nèi)外導(dǎo)體直徑的公差計(jì)算公式：
[0030]
A7
[0031] 特性阻抗偏差，又叫阻抗精度。（根據(jù)IEEE的規(guī)定，IlOGHz測(cè)試級(jí)連接器 (LPC)的阻抗精度為±0. 6%，IlOGHz工業(yè)級(jí)連接器（GPC)的阻抗精度為±1. 2% );
[0032] 內(nèi)、外導(dǎo)體的偏心度計(jì)算公式：
[0033]
[0034] 內(nèi)導(dǎo)體軸向間隙計(jì)算公式：
[0035]
[0036] G--間隙寬度（mm)
[0037] f--頻率（GHz)
[0038] AS--電壓駐波比增量
[0039] d 和 dg--直徑（mm)
[0040] ω--插孔開槽寬度（mm)
[0041] N--開槽數(shù)目
[0042] 再通過Ansoft HFSS軟件對(duì)計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)進(jìn)行微波仿真，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證， 從而達(dá)到優(yōu)化的效果。
[0043] 本發(fā)明采用聚酰亞胺薄片作為絕緣之撐，通過特定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及連接器整體的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)，加大了空氣的占比，降低了其支撐介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，同時(shí)又保證了機(jī)械強(qiáng)度， 減小了絕緣支撐3引起的對(duì)傳輸線的干擾，消除了尺寸變化造成的不連續(xù)性電容的影響， 達(dá)到減小因阻抗不連續(xù)引起的反射，大大降低了射頻連接器的電壓駐波比，提高了射頻連 接器的性能。因此本發(fā)明具有反射小、性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)用戶使用后，能夠滿 足整機(jī)要求，效果良好。
[0044] 以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技 術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種IlOGHz射頻連接器，包括內(nèi)導(dǎo)體、嵌套在其外部的外導(dǎo)體，其特征在于，在內(nèi)導(dǎo) 體與外導(dǎo)體之間設(shè)有絕緣支撐、除絕緣支撐外的空間填充有空氣介質(zhì)，絕緣支撐由四個(gè)聚 酰亞胺薄片組成，每個(gè)薄片呈U型嵌在外導(dǎo)體內(nèi)側(cè)面的凹槽內(nèi)，內(nèi)導(dǎo)體填充在絕緣支撐中 部的星形空間內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IlOGHz射頻連接器，其特征在于，絕緣支撐的每個(gè)薄片嵌在 內(nèi)導(dǎo)體外壁的凹槽內(nèi)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的IlOGHz射頻連接器，其特征在于，IlOGHz射頻連 接器的特性阻抗由內(nèi)導(dǎo)體直徑與外導(dǎo)體內(nèi)徑?jīng)Q定，其額定值為50 Q。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種110GHz射頻連接器，包括內(nèi)導(dǎo)體、嵌套在其外部的外導(dǎo)體，在內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體之間設(shè)有絕緣支撐、除絕緣支撐外的空間填充有空氣介質(zhì)，絕緣支撐由四個(gè)聚酰亞胺薄片組成，每個(gè)薄片呈U型嵌在外導(dǎo)體內(nèi)側(cè)面的凹槽內(nèi)，內(nèi)導(dǎo)體填充在絕緣支撐中部的星形空間內(nèi)。本發(fā)明采用聚酰亞胺薄片作為絕緣之撐，通過特定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及連接器整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加大了空氣的占比，降低了其支撐介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，同時(shí)又保證了機(jī)械強(qiáng)度，減小了絕緣支撐引起的對(duì)傳輸線的干擾，消除了尺寸變化造成的不連續(xù)性電容的影響，達(dá)到減小因阻抗不連續(xù)引起的反射，大大降低了射頻連接器的電壓駐波比，提高了射頻連接器的性能。
【IPC分類】H01R13/646, H01R13/6473, H01R13/405
【公開號(hào)】CN105048153
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510551928
【發(fā)明人】柏雪崧, 張宿, 余珺, 周大敏, 周榮景, 陳侃
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月31日