既定传输RF功率信号的同轴功率连接系统

摘要

一种同轴功率连接系统包括：插头、插座以及卡口型锁定装置。所述插头以及所述插座各自包括：中心接触件、接地接触件。所述卡口型锁定装置适合于以机械方式将所述插头锁定到所述插座，其中所述卡口锁定装置适合于在轴线X上的接地接触件之间提供轴向操作间隙并且允许保持所述间隙。一旦所述锁定完成，就通过所述接地接触件对另一个接地接触件的内部的径向支承来产生接地接触件之间的连接。所述系统还包括围绕所述接地接触件而布置的弹性体，并且当将所述插头锁定到所述插座时，所述弹性体通过所述另一个接地接触件的所述支承来压缩，随后一旦所述锁定完成就保持被压缩，以便以接地接触件之间的所述轴向操作间隙将所述插头以及所述插座保持锁定在一起。

说明书

技术领域

本发明涉及一种同轴功率连接系统，具体来说，所述系统既定传输射频RF(射 频)功率信号。

本发明特别地针对的应用是无线通信市场的电信设备单元的连接，所述电信 设备例如基站收发信台BTS以及RRU/RRH(射频拉远单元/射频拉远头)。

本发明还大体上涉及医疗领域、工业领域、航空或运输领域以及航天领域中 的连接系统。

更具体来说，本发明旨在提出一种同轴类型的功率连接系统，所述系统的电 气以及机械RF性能水平是受控制的且随时间推移是稳定的，特别地，所述性能水 平具有低接触电阻以及低互调电平。

背景技术

市场以及现有技术已经将专用于电信行业的同轴类型的功率连接器作为蜂窝 无线电电话基础设施的特征。

此市场中的趋势是使互调产物的产生最小化。这是因为，尽管将例如同轴连 接器以及RF导线等无源组件视为线性的，但已发现实际上这些组件易表现为互调 产生器，也就是RF信号所不希望的调制的产生器，这可能导致从所述组件输出的 信号的失真。

因此，本申请人已经从已有的同轴连接器研发出具有高RF性能水平、且尤其 具有低互调电平的同轴功率连接器，例如所销售的那些命名为7-16系列或N系列 以及4.1/9.5的同轴功率连接器。

图1以纵向截面示出了同轴功率连接系统，所述系统命名为7/16系列，已经 销售了30年以上，并且所述系统旨在确保RF信号的功率传输而对互调电平无实 际需求。如图1A、1B和1C所示，插座3包括中心接触件30以及外围接触件31， 所述外围接触件布置在中心接触件的外围处，从而形成接地接触件。此外，未展 现的绝缘体插入在中心接触件与接地接触件之间，所有这些元件都被容纳在主体 32中。如图1A和1B所示，中心接触件30以及接地接触件31各自采用有槽套筒 的形式。为了以机械方式锁定插头与插座之间的相互连接，提供了围绕插头以及 插座两者旋拧的锁定盖4。

插头2自身包括中心接触件20以及外围接触件21，所述外围接触件布置在中 心接触件的外围处，从而形成接地接触件。此外，绝缘体23插入在中心接触件与 接地接触件之间。插头的中心接触件20以及接地接触件21是实心接触件，也就 是说无槽。

基站收发信台BTS的发展已经使互连组合件的发展、尤其保证低互调电平的 同轴连接器的发展成为必需。现在，本申请人则发现图1A、1B、1C中展现的具 有插座3的同轴连接系统实际上不能保证低互调电平。

在研究之后，实际上确定，形成插座3的接地接触件31的套筒的有槽形式、 以及所述插座在插头2上引起的与纵向轴线X上的弱轴向邻接接触相关联的径向 接触无法使其获得令人满意的互调电平。施加到锁定盖4的紧固扭矩随后增加以 在连接系统的纵向轴线X上产生插座3的接地接触件与插头2的接地接触件的较 强的邻接接触。按照惯例，在下文中，平面P指定为由在同轴连接器中形成接地 接触件的销的瓣片的纵向末端界定的平面。因此，在平面P上较强的邻接接触产 生低互调电平。

同时，接地接触件已经变成无槽的。这是因为，由插头2的有槽接地接触件 施加在插座3上的压力可能与施加到锁定盖的高紧固扭矩一起引起形成插座的接 地接触件的销31的瓣片310的屈曲。此外，所施加的紧固扭矩可能具有随时间推 移而松弛的趋势，并且使得与连接器相关联的电气性能水平改变。

因此，为了减轻这些缺点，特别是保证低互调电平，本申请人曾开发了如图2 所示的同轴类型的功率连接器，所述功率连接器名称为7/16系列、4.1-9.5系列以 及N系列，仍销售至今。

此同轴连接系统1包括插头3，所述插头既定与插座2相互连接以用于RF信 号的传输。插头3包括中心接触件30以及外围接触件31，所述外围接触件布置在 中心接触件的外围处，从而形成接地接触件。此外，绝缘体33插入在中心接触件 与接地接触件之间，所有这些元件30、31都被容纳在主体32中。

插座2还包括中心接触件20以及外围接触件21，所述外围接触件布置在中心 接触件的外围处，从而形成接地接触件。此外，绝缘体插入在中心接触件与接地 接触件之间，所有这些元件20、21都被容纳在主体22中。图2的连接器的接地 接触件21、31是实心接触件，也就是说无槽。

为了保证低互调电平，随后计划增加螺钉/螺母类型的锁定装置4的紧固扭矩。 如图2所示，此装置4由安装成围绕插头2的主体22自由旋转的螺母24以及螺 钉构成，所述装置的螺纹34在插座3的主体32的外围上产生。因此，通过在插 座3的螺纹34上接合的螺母24上的较强旋拧扭矩的施加，实心接地接触件31在 抵靠着实心接地接触件21的平面P上施加压力。通过反作用力，在平面P上获得 取决于紧固扭矩的合成压力，此压力引起两个接地接触件21、31之间的电接触。 因此，施加较强旋拧扭矩使得有可能将两个接地接触件21、31之间的接触电阻减 至最小，以趋向于电气连续体，也就是说如同两个接地接触件21、31是单一件一 样。具体来说，这大大降低了互调电平。

因此特别地，图2中展现的功率连接系统1提供了具有低互调电平、低反射 率、低损耗水平的高RF性能水平。

图2的此功率连接系统的缺点基本上在于需要施加较强旋拧扭矩以便保证接 地接触件之间的较强接触压力。

还需要所述待施加较强旋拧扭矩来降低与热机械松弛效应有关的旋开风险， 所述热机械松弛效应出现在连接器的经受温度差、振动等的生命周期中，所述热 机械松弛效应尤其可以在扭矩不足的情况下引起螺母的旋开：因此，所述旋拧扭 矩比所需更加坚固，以便提供对接地接触件之间的接触压力以及通过所述接地接 触件的低互调电平的随时间推移的最大保证。

因此，在根据图2的同轴功率连接系统1中，所需的是：

-设计支持施加剪切力的稳固零件，例如螺纹34以及螺母24；支持施加拉 力的稳固零件，例如主体30；以及支持施加压缩力的稳固零件，例如接地接触件 31，这些力通过螺母24在螺纹34上的较强旋拧扭矩而产生，

-使用大型扭矩扳手来施加较大且受控制的旋拧扭矩，对于7/16系列所述旋 拧扭矩通常是30N.m到35N.m。

因此需要进一步改进具有低互调电平的同轴类型的RF功率连接系统。

本发明旨在处理这些需要中的全部或一些。

发明内容

因此本发明的主题是一种纵向轴线X的同轴功率连接系统，所述系统既定传 输射频RF功率信号，所述系统包括：

-形成插头的第一系统元件以及形成插座的第二系统元件，所述插头以及所 述插座各自包括：

·中心接触件，

·外围接触件，所述外围接触件布置在中心接触件的外围上，从而形成接地 接触件，

·绝缘体，所述绝缘体插入在中心接触件与接地接触件之间，

-卡口型锁定装置，所述装置适合于在插头与插座处于相互连接配置中时以 机械方式将插头锁定到插座。

根据本发明，一个接地接触件是弹性的且包括有槽套筒，而另一个接地接触 件是刚性的且包括设置有凹处的刚性主体，所述有槽套筒在插头与插座之间的连 接配置中径向支承刚性主体的内部。

还根据本发明，卡口锁定装置适合于在轴线X上的接地接触件之间提供轴向 操作间隙(J)并且允许保持所述间隙，一旦锁定完成，就通过弹性接地接触件对 刚性接地接触件的内部的径向支承来产生接地接触件之间的连接。

根据本发明的连接系统还包括在压缩模式下工作的围绕弹性接地接触件布置 的弹性体形成元件；当通过锁定装置将插头锁定到插座时，所述弹性体形成元件 通过刚性接地接触件的支承来压缩，随后一旦锁定完成就保持被压缩，以便保持 以接地接触件之间的轴向操作间隙(J)将插头以及插座锁定在一起。

此弹性体形成元件显示出用于符合要求的系统性能水平的较强刚度以及有限 行程。

表述“卡口型锁定装置”应理解为意指通过至少一个销(桩)与开口(槽) 的协作来起作用的锁定装置，并且所述锁定装置可以手动地实施，而不存在对使 用工具来增加手动的锁定力的任何需要。此卡口锁定装置通常一般被称为快速锁 定装置。

因此，本发明主要在于确保接地接触件的随时间推移稳定且可靠的轴向固定， 同时通过快速锁定系统确保接地接触件之间的轴向操作间隙。换句话说，本发明 在于确定地去除如在根据现有技术的同轴连接器的情况下接地接触件的末端处的 任何有害邻接，所述同轴连接器例如由申请人已经销售的命名为系列7-16、N、 4.1-9.5的那些同轴连接器。

特别地，根据本发明的功率连接系统显示出具有低互调电平、低VSWR(电 压驻波比)反射率、低传输损耗、低RF泄漏等级的随时间推移稳定的高RF性能 水平。

不同于根据现有技术的功率连接系统，例如图2中示出的功率连接系统，根 据本发明的功率连接系统不需要使用大型工具。因此，根据本发明的功率连接系 统允许插头与插座之间的比现有技术的功率连接系统更快且更加可靠的连接以及 锁定。

推论可得，与如图2所示的根据现有技术的连接系统相比，将根据本发明的 连接系统用于固定面板上的安装增加了安装的密度：这是因为不再需要为扳手的 放置以及操作提供另外的空间。换句话说，与根据现有技术的连接系统相比，有 可能在同一个固定面板表面区域上安装更多的根据本发明的功率连接系统。

根据有利的特征，一个中心接触件是刚性针，而另一个中心接触件是形成郁 金香型接触件的有槽套筒。

根据有利的变型，在压缩模式下工作的弹性体由O型环密封件构成，所述O 型环密封件由可压缩材料制成。因此，所述密封件产生相对于外侧的流体密封性， 以及用于以接地接触件之间的根据本发明的轴向操作间隙来保持插头与插座之间 的锁定的弹性体功能。

有利的是，当将插头锁定到插座时，弹性体形成元件在达到锁定装置的硬点 时基本上处于压缩极限下，所述硬点被定义为锁定装置的在锁定时必须施加最大 的力的操作点。因此弹性体的力根据待保持的锁定来优化。

根据有利的实施例，卡口类型的锁定装置包括：

-至少一个锁定销，所述至少一个锁定销在刚性接地接触件的外围处形成；

-锁定元件，所述锁定元件被称为锁定盖，其经安装以至少围绕弹性接地接 触件自由旋转，所述锁定盖包括适合于用手抓握的外部部分，以及设置有至少一 个锁定开口的内部部分；

每个锁定销都适合于通过锁定盖围绕刚性接地接触件的平移以及旋转来与锁 定开口协作，以便在插头与插座的相互连接的同时以机械方式将插头锁定到插座。

此卡口锁定装置易于制造且随时间推移是可靠的。

根据变型实施例，锁定盖的内部部分和外部部分是压配合到彼此中的不同零 件。

根据一个替代变型，锁定盖的内部部分和外部部分构成通过二次成型 (overmoulding)制造的同一个零件。

优选地，锁定盖安装固定成围绕弹性接地接触件平移。

根据有利的实施例，所述装置还包括O型环密封件，所述O型环密封件布置 在刚性接地接触件的外围处，并且一旦锁定完成就支承锁定插头的内部。

优选地，对于卡口装置，提供了相对于彼此以120°分布在刚性接地接触件的 外围上的三个锁定销，并且锁定盖包括相对于彼此以120°分布的相同形式的三个 锁定开口，任一个锁定销适合于与任一个开口协作。

优选地，弹性接地接触件由从基于银、锡合金、铜、锌或高强度青铜的材料 中选出的材料制成或涂覆有所述材料。

刚刚已描述的功率连接器可以显示对于两个20W的范围为0GHz到7.5GHz 的RF载波小于-120dBm的3阶互调电平。

附图说明

在阅读参考以下图示作为说明性且非限制性实例给出的本发明的示例性实施 方案的具体描述后，本发明的其它优点以及特征将变得更加清楚，在所述图示中：

-图1是根据现有技术的同轴功率连接系统的纵向截面视图，插头以及插座 处于相互连接以及锁定配置中；

-图1A到1C分别是根据现有技术且用于图1的连接系统中的同轴功率连接 系统的插座的透视图、纵向截面图以及侧视图；

-图2是根据现有技术的另一同轴功率连接系统的纵向截面视图，插头以及 插座处于相互连接以及锁定配置中；

-图3是根据本发明的同轴功率连接系统的纵向截面视图，插头以及插座处 于相互连接以及锁定配置中；

-图3A是图3的接口的放大视图；

-图4A到4C是根据本发明的同轴功率连接系统的纵向截面视图，其分别示 出在未连接配置中、在连接期间以及在相互连接和锁定配置中的插头以及插座；

-图5A到5C是与图4A到4C的配置相对应的根据本发明的同轴功率连接 系统的透视图；

-图6A以及6B是示出了根据本发明的同轴功率连接系统的锁定装置的元件 分别在锁定期间以及在锁定后的位置的示意性截面图；

-图7A以及7B是分别示出了根据本发明的同轴功率连接系统的插头以及插 座的透视图。

具体实施方式

图1、图1A到1C以及图2涉及根据现有技术的同轴功率连接系统的两个不 同实例。这些图1、图1A到1C以及图2已经在前文进行论述，因此将不在下文 进行进一步论述。

在下文中，参考7/16类型的RF线且通过举例以及说明用卡口型快速锁定装 置来描述本发明。然而，本发明可以应用到任何类型的功率RF线。

图3以及3A表示根据本发明的同轴功率连接系统1的实例，插头2以及插座 3处于相互连接以及锁定配置中。在此配置中，连接系统1沿着纵向轴线X延伸。 此连接系统1分别包括插头2、插座3以及手动锁定装置4，所述手动锁定装置适 合于在插头2与插座3处于相互连接配置中时(图3、3A、4C、5C)以机械方式 将所述插头锁定到所述插座。

插头2包括中心接触件20、布置在中心接触件的外围上的外围接触件21。外 围接触件21是弹性的且形成接地接触件。电气绝缘体23插入在中心接触件20与 接地接触件21之间。在所图示的实施例中，接触件20是形成郁金香型接触件的 有槽套筒，所述有槽套筒的瓣片相互靠近在一起。接地接触件21也是有槽套筒。 所述有槽套筒有利地由银、或锡合金、铜、锌或高强度青铜形成，或由基于银、 或锡合金、铜、锌或高强度青铜的涂层涂覆。接地接触件的有槽套筒21的尖端界 定平面P。

插座3包括中心接触件30、布置在中心接触件的外围上的外围接触件31。外 围接触件31是刚性的且形成接地接触件。如图所示，此刚性接地接触件31包括 设置有凹处的主体。绝缘体33插入在中心接触件30与接地接触件31之间。在所 图示的实施例中，中心接触件30是针。刚性接地接触件31采用具有连续的壁的 中空圆柱体的形式，也就是说无槽。换句话说，刚性接地接触件31可以被定性为 实心的接触件。

根据本发明，锁定装置4适合于一旦完成锁定(图3、3A、4C)就在轴线X 上的接地接触件21、31之间提供轴向操作间隙J并且允许保持所述间隙。因此， 仅通过弹性接地接触件21对刚性接地接触件31的凹处的内部的径向支承来产生 接地接触件21、31之间的连接。

因此，借助本发明，保证不存在接地接触件21对接地接触件31的肩部的纵 向邻接，也就是说在接地接触件21的纵向末端处没有接触。换言之，即有槽套筒 21的平面P与刚性接地接触件31之间没有接触。通过技术设计由弹性接地接触件 21对刚性接地接触件31施加的径向压力，以及由于这些接地接触件21、31之间 的非常良好的电导率，保证了低互调电平。

作为实例，轴向操作间隙J可以有利地在0.05mm与0.6mm之间。

为了保证随时间推移保持操作间隙并且随时间推移保持接地接触件21、31之 间的径向接触，进而随时间推移保持具有(尤其是)低互调电平的高RF性能水平， 提供了在压缩模式下工作的围绕弹性接地接触件21布置的弹性体形成元件5。

在图示的实施例中，在压缩模式下工作的弹性体由O型环密封件构成，所述 O型环密封件由可压缩材料制成。因此同时提供了所需弹性体功能以及对连接器1 外侧的流体的密封性功能。如在图3A中可以更好地看到，O型环密封件5在锁定 装置4进行锁定期间通过刚性接地接触件31的主体的支承来压缩，随后一旦锁定 完成就保持被压缩，以便以接地接触件之间的轴向操作间隙将插头2以及插座3 保持锁定在一起。

有利的是，当将插头锁定到插座时，密封件5在达到锁定装置4的硬点时大 致处于压缩极限下，所述硬点被定义为锁定装置4的在锁定时必须施加最大的力 的操作点。

在所图示的实施例中，手动锁定装置4是卡口型装置。所述手动锁定装置因 此包括在刚性接地接触件31的外围上形成的一或多个锁定销35。在所考虑的实例 中，此(这些)锁定销35与接地接触件31一起由单一零件制成。优选地，三个 锁定销35相对于彼此以120°分布。装置4还包括锁定盖40、41，所述锁定盖安 装成围绕弹性接地接触件21自由旋转但固定成在轴线X上平移。此盖子包括适合 于用手抓握的外部部分40以及设置有一或多个锁定开口42的内部部分41。优选 地，三个相同的开口42相对于彼此以120°分布。

如在图6A以及6B中可以更好地看到，为了产生卡口固定，每个锁定销35 适合于与通过锁定插头40、41围绕刚性接地接触件31的平移以及旋转来起作用 的锁定开口42协作，以便在插头2与插座3的相互连接的同时以机械方式将所述 插头锁定到所述插座。

O型环密封件6优选地布置在刚性接地接触件31的外围处。一旦完成锁定(图 3、3A、4C)，此密封件6就支承锁定盖40、41的内部。

另一O型环密封件7也优选地布置在锁定盖41与支撑所述锁定盖的弹性接地 接触件21之间。

利用恰当地提供的密封件5、6、7，根据本发明的功率连接系统1完全适合于 在室外环境中使用，甚至是在极端温度以及湿度条件下使用。

图4A到6B示出了利用刚已描述的卡口装置4在根据本发明的功率连接系统 1中进行的插头2与插座3之间的相互连接以及锁定的各种手动步骤，锁定盖40、 41预先与插头2组装。所有这些步骤都可以通过用单手抓握锁定盖4来简单地执 行。

图4A以及5A图示了插头2和插座3相对且在轴线X上对准的放置。

图4B以及5B图示了插头2与插座3之间的连接以及锁定的开始。在此步骤 中，使锁定盖40在刚性接地接触件31上方滑动。在此步骤中，弹性接地接触件 21径向支承刚性接地接触件31的凹处的内部，中心接触件20、30本身远离彼此。 同时，每个锁定销35开始穿入开口42中。

图4C以及5C图示了插头2与插座3之间的连接以及锁定的结束。首先，一 旦以上步骤完成，锁定盖4的滑动继续，并且同时，所述锁定盖围绕轴线X旋转 以便产生完全的锁定。在图4C中可以看到，根据本发明，接地接触件21仅以轴 向操作间隙J径向支承刚性接地接触件31的凹处的内部，所述轴向操作间隙因此 通过锁定装置4测定并且随时间推移保持恒定。

图6A以及6B更具体地图示了通过锁定销35在锁定开口42中的滑动及随后 的阻挡来实现的锁定的完成。当刚性接地接触件31已经将可压缩密封件5压缩到 其中所述可压缩密封件处于压缩极限下的点时，则每个销35经过硬锁定点，也就 是说，所述销在其中滑动的开口42的最远离入口的点(图6A)。一旦销35经过 此硬点，密封件5就通过其弹性体作用将每个销35固持在其对应的开口中(图6B)， 也就是使插头2在插座3上的连接配置。

刚已描述的根据本发明的同轴功率连接系统1的优点与根据现有技术的同轴 功率连接系统(例如所销售的命名为7/16系列的同轴功率连接系统)相比是众多 的：

-保持具有(尤其是)低互调电平的高RF功率信号传输性能水平，甚至提 高所述性能水平；

-所述高性能水平的随时间推移的稳定性；

-不需要施加较强紧固扭矩，且推论可得，不需要大型且昂贵的扭矩扳手；

-在面板上增加的安装密度：实际上，由于简单地用手快速锁定的缘故，不 需要提供专用于扭矩扳手等工具的放置以及操作的较大自由空间。

在不以任何方式脱离本发明的框架的情况下，可以提供其它变型以及改善。

因此，尽管已经参考型号7/16的RF线描述了本发明，但本发明同样可以应 用于任何类型的功率RF线。

尽管在所图示的实施例中，锁定盖4的外部部分40和内部部分41由压配合 到彼此中的不同零件制成，但作为替代变型，有可能将这些部分提供为通过二次 成型制造的单一零件。

此外，锁定盖4的外抓握部分可以是实心的，也就是说没有如图3到5C中示 出的开口42或其它开口，或者可以如图7A中示出直接并有锁定开口42，通过密 封件5来确保RF线的密封。

除非另外规定，否则表述“包括一个”应理解为与“包括至少一个”同义。