QC4.1-9.5系列射頻連接器基于傳統(tǒng)螺紋鎖緊連接器的研究與分析

新型移動(dòng)通信QC4.1-9.5系列射頻同軸連接器具有螺紋（旋接）剛性接觸和滾珠（快插）彈性接觸的兩種插合方式，其插孔連接器可與傳統(tǒng)4.1-9.5型（IEC61169-11）插針連接器兼容；該連接器具有中等功率容量、低反射、低互調(diào)、體積小重量輕、性能優(yōu)良、低消耗、耐環(huán)境可靠和安裝維護(hù)便捷的特點(diǎn)。是用戶(hù)5G射頻系統(tǒng)升級(jí)更新的理想產(chǎn)品。

一、概述

QC4.1-9.5系列射頻連接器基于傳統(tǒng)螺紋鎖緊連接器4.1-9.5型（IEC61169-11）的插孔連接器（母頭）作了微創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，該插孔連接器（母頭）仍適應(yīng)于傳統(tǒng)插針連接器（公頭）的互連互配；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了螺紋（旋接）剛性接觸和滾珠（快插）彈性接觸的兩種插合方式，保證或提升了產(chǎn)品的射頻傳輸特性及機(jī)械和環(huán)境性能，為用戶(hù)提高了工作效力并降低了應(yīng)用成本，本技術(shù)的插孔連接器（母頭）可以無(wú)縫對(duì)接傳統(tǒng)（母頭及公頭）連接器，其界面結(jié)構(gòu)如下圖1所示：

上述圖1中的標(biāo)記為：1-插孔連接器（母頭）；2-螺紋插針連接器（公頭，IEC61169-11）；3-滾珠插針連接器（公頭，新型）；4-螺紋（旋接）剛性接觸狀態(tài)；5-滾珠（快插）彈性接觸狀態(tài)。

如圖1所示，新型移動(dòng)通信QC4.1-9.5快插兼容系列射頻連接器，正迎合了5G移動(dòng)通信射頻互連互接的需要，該技術(shù)與現(xiàn)有同類(lèi)產(chǎn)品相比其特點(diǎn)是：

1）快插與兼容性；

2）可靠性與低成本；

3）低PIM與寬頻帶；

4）中等功率容量。

二、研究與分析

以下就上述的幾項(xiàng)特點(diǎn)分別進(jìn)一步描述如下：

1）快插與兼容性：本技術(shù)在傳統(tǒng)母頭端的外螺紋段設(shè)計(jì)有一個(gè)“滾珠止檔面”或者“V形槽”，實(shí)現(xiàn)了與公頭端的滾珠快速鎖緊與解鎖功能；同時(shí)，原外螺紋仍可與傳統(tǒng)公頭及螺套無(wú)縫對(duì)接。

2）可靠性與低成本：詳見(jiàn)下圖2和圖3。

可靠性力學(xué)分析如下：

2.1）解鎖時(shí)，請(qǐng)關(guān)注圖2中滾珠上的兩個(gè)分力：軸向分力f1，和徑向分力r1；其合力是背離螺紋面的。因此，解鎖（或插合）過(guò)程中其滾珠僅在螺紋表面輕松滾過(guò)，防止了滾珠對(duì)螺紋表面的機(jī)械損傷。

2.2）鎖緊時(shí)，請(qǐng)關(guān)注圖3中滾珠上的兩個(gè)分力：軸向分力f2，和徑向分力r2；其合力是指向滾珠止檔面的法面（在滾珠徑向鎖緊面和電纜拉力的作用下）。

2.3）況且，本產(chǎn)品鎖緊結(jié)構(gòu)設(shè)置有5個(gè)以上的滾珠，防止了在受到拉力作用下其滾珠止檔面上的螺紋退刀扣表面不被損傷。

2.4）況且，本滾珠鎖緊與解鎖機(jī)構(gòu)在氣體和液體輸送連接與分?jǐn)嘀杏写罅康膽?yīng)用，其連接與分?jǐn)嗟目煽啃越?jīng)受了環(huán)境和歷史及時(shí)間上的驗(yàn)證。

2.5）所以，本技術(shù)快插系列產(chǎn)品在2秒內(nèi)可完成安裝或分離的操作。

2.6）再見(jiàn)圖3，由于滾珠止檔面為斜面，所以當(dāng)滾珠徑向鎖緊面對(duì)5個(gè)以上滾珠同時(shí)作用時(shí)，其軸向間隙也自動(dòng)得到了有效控制（三角形邊與邊的函數(shù)關(guān)系）。

2.7）當(dāng)采用螺紋連接時(shí)，其螺紋副的預(yù)緊力是必要的。一是可自動(dòng)的滿(mǎn)足軸向剛性接觸的正壓力要求，二是滿(mǎn)足了螺紋副的防松要求。

2.8）而那種認(rèn)為連接器螺紋副不要求預(yù)緊力，是違背螺紋原理的，是錯(cuò)誤的，其后果必定造成電連接的中斷。

低成本分析如下：

2.9）本技術(shù)界面結(jié)構(gòu)中，其彈性接觸頭（彈性材料價(jià)格高）是設(shè)置在公頭端，而實(shí)際應(yīng)用中，則大量的是采用螺紋連接方案，然而本技術(shù)螺紋連接時(shí)仍保持了傳統(tǒng)的剛性接觸方式，其成本自然比現(xiàn)有同類(lèi)產(chǎn)品（彈性接觸設(shè)置為母端）低，即現(xiàn)有產(chǎn)品螺紋方案應(yīng)用越多，則本技術(shù)方案越顯現(xiàn)出成本優(yōu)勢(shì)。

2.10）初步估算，本技術(shù)方案比現(xiàn)有技術(shù)方案其成本可降低10%～40%。

3）低PIM與寬頻帶

3.1）經(jīng)過(guò)了多種環(huán)境下的大量試驗(yàn)證明，采用傳統(tǒng)的螺紋（剛性接觸）連接方式其PIM指標(biāo)更穩(wěn)定和更可靠；況且制造工藝性也更簡(jiǎn)單，換言之PIM指標(biāo)的穩(wěn)定性及可靠性更容易保證（合格率更高）。在此，再次澄清的是：“認(rèn)為螺紋副連接不做預(yù)緊是違背機(jī)械原理的”。

3.2）本技術(shù)產(chǎn)品當(dāng)采用螺紋（剛性接觸）時(shí)，其工作頻率可達(dá)14GHz,而滾珠（彈性接觸）時(shí)可達(dá)8.0GHz；遠(yuǎn)高于現(xiàn)有同類(lèi)產(chǎn)品的6.0GHz。

4）中等功率容量

4.1）本技術(shù)產(chǎn)品其功率容量介于7-16型（IEC61169-4）及S7-16型（IEC61169-53），和N型（IEC61169-16）之間；近幾年來(lái)隨著移動(dòng)通信小型化的需求，業(yè)內(nèi)一度將傳統(tǒng)的4.1-9.5型（IEC61169-11）稱(chēng)之minDIN；隨后出現(xiàn)了4.3-10型（IEC61169-54）也被稱(chēng)之為minDIN。而今，真正的minDIN應(yīng)該是S7-16型（IEC61169-53）。

4.2）然而，對(duì)minDIN業(yè)內(nèi)所出現(xiàn)偏面說(shuō)法究其原因是，由于在原中小（功率）射頻系統(tǒng)互連方案中選用了大功率7-16型（IEC61169-4），則出現(xiàn)了連接器容量潛在過(guò)剩；導(dǎo)致了minDIN的說(shuō)法出現(xiàn)。如今，我們應(yīng)該理性地作出澄清。況且，對(duì)連接器與系統(tǒng)容量實(shí)施正確匹配，就是理所當(dāng)然的了。在此，也印證了4.3-10型（IEC61169-54）和4.1-9.5型不能等效替換7-16型（IEC61169-4）和S7-16型（IEC61169-53）的原因。即正確的連接器選型也是我們合理降低成本和提高效益的一個(gè)重要方面。

三、結(jié)束語(yǔ)

新型移動(dòng)通信QC4.1-9.5系列射頻同軸連接器具有螺紋（旋接）剛性接觸和滾珠（快插）彈性接觸的兩種插合方式，其插孔連接器可與4.1-9.5型（IEC61169-11）插針連接器兼容；同時(shí)，配置有現(xiàn)場(chǎng)快速防水（防護(hù)）施工封裝附件（室外連接器可免表面噴塑）。該連接器具有中等功率容量、低反射、低互調(diào)、體積小重量輕、性能優(yōu)良、低消耗、耐環(huán)境可靠和安裝維護(hù)便捷的特點(diǎn)；適用于室內(nèi)或室外惡劣環(huán)境下的射頻微波通訊設(shè)備及儀器的高密度安裝和快速互連互接，是用戶(hù)5G射頻系統(tǒng)升級(jí)更新的理想產(chǎn)品。