趙建創(chuàng)

摘 要：本文介紹了一種用于處于平面板間的橋式射頻連接器，采用微帶線設(shè)計(jì)。主要用于TDD產(chǎn)品多通道的收發(fā)信機(jī)板和功放板之間的平面連接。實(shí)現(xiàn)DC～3GHz內(nèi)射頻信號(hào)傳輸。

關(guān)鍵詞：：橋式連接器;板對(duì)板;射頻連接器

引言

隨著通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)柜的小型化需求。超薄型RRU產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，常規(guī)的同軸三件式板對(duì)板連接器由于最小配高的限制，已經(jīng)不能滿足特殊場(chǎng)景的需求。目前所使用的板間連接器或者外殼之間配合難以保證完全插合或鎖緊，或者當(dāng)對(duì)插有冗余時(shí)剛性插針容易彎曲斷裂，彈性插孔容易劈開(kāi)失效。項(xiàng)目產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)兩塊平行印制板間的連接，有效避免了傳統(tǒng)板間連接器對(duì)插時(shí)插針和插孔的斷裂和劈開(kāi)或者容易彎曲斷裂等缺陷。

板間連接器越來(lái)越趨向于小間距和小體積。項(xiàng)目產(chǎn)品需求是一種可以實(shí)現(xiàn)兩塊基本處于平面的板間連接器。應(yīng)用于TDD產(chǎn)品多通道的收發(fā)信機(jī)板和功放板之間的連接?？稍谀承﹫?chǎng)景上代替常規(guī)板對(duì)板射頻連接器。

一、產(chǎn)品主要性能指標(biāo)

結(jié)合用戶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸、安裝要求、環(huán)境、電性能等指標(biāo)的要求，確定了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。確定主要技術(shù)指標(biāo)如下：

標(biāo)稱阻抗：50Ω;

頻率范圍：DC～3GHz

介質(zhì)耐壓： 1000V（AC）.60s

絕緣電阻：≥5000MΩ

耐 久 性：≥100次

電壓駐波比：≤1.25（DC～3GHz）

插入損耗：≤1.0dB（DC～3GHz）

接觸電阻：≤5.0mΩ

彈力范圍：1.0N～2.0N（2.5～3.0mm）

二、產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案

項(xiàng)目產(chǎn)品是一種非標(biāo)準(zhǔn)系列連接器。用戶提出了安裝、環(huán)境、電性能、使用可靠性等方面的要求。結(jié)構(gòu)決定性能及可靠性，項(xiàng)目產(chǎn)品的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于連接器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

在整機(jī)設(shè)備中，常規(guī)的板對(duì)板多為兩PCB板面對(duì)面，射頻連接器多為同軸大浮動(dòng)結(jié)構(gòu);連接器的界面是存在間隙的;設(shè)備運(yùn)行中難免伴有隨機(jī)的震動(dòng)，這些因素對(duì)系統(tǒng)的射頻電性能有很大的影響。項(xiàng)目產(chǎn)品是在兩塊平行板間實(shí)現(xiàn)連接，用螺釘加以固定，充分保證了板間連接的可靠性。而用戶該項(xiàng)目上，由于空間限制，TDD產(chǎn)品多通道的收發(fā)信機(jī)板和功放板設(shè)計(jì)基本在同一平面內(nèi)，常規(guī)的板對(duì)板射頻連接器已不能滿足需要。

按照用戶給出的安裝示意圖可以看出，連接器要在兩塊板間以橋梁的樣式連接兩PCB板，連接器接觸區(qū)域應(yīng)為PCB中的微帶線。所以連接器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需參考微帶線、PCB板及橋梁的設(shè)計(jì)。確定方案定為彩虹式雙吊橋結(jié)構(gòu)。

根據(jù)建立仿真模型仿真計(jì)算，確定了連接器的連接橋外形參數(shù)以及介質(zhì)材料。彈性件采用鈹青銅，根據(jù)仿真模型確定厚度采用0.25mm;根據(jù)用戶使用環(huán)境及材料電參數(shù)，基座材料采用聚四氟乙烯，形成設(shè)計(jì)方案：

由一個(gè)連接橋和一個(gè)基座組成，其中連接橋件由鈹青銅帶沖制而成，進(jìn)行熱處理，熱處理后良好的彈性保證了產(chǎn)品與印制板接觸的可靠性;基座由聚四氟乙烯，設(shè)計(jì)有兩矩形深槽，連接橋固定臂上設(shè)置有倒刺，通過(guò)將倒刺卡在安裝孔中的側(cè)壁來(lái)實(shí)現(xiàn)連接橋的固定，利用聚四氟乙烯的彈性，牢固的將連接橋固定在基座內(nèi)。使用時(shí)，把一定數(shù)量的橋式射頻連接器安裝在基板的槽內(nèi)，依次安裝PCB1、PCB2，擰緊安裝螺釘。

三、初樣測(cè)試、試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)多方努力，完成了樣品的試制任務(wù)。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)都能滿足要求，多方評(píng)審時(shí)，認(rèn)為聚四氟乙烯材料雖然在電性能及使用環(huán)境上都能滿足要求，但不宜加工，尺寸控制要求過(guò)高，高低溫后從安裝孔內(nèi)不易取出。

接觸電阻實(shí)測(cè)值：3.08～3.13mΩ

四、正樣改進(jìn)測(cè)試、試驗(yàn)

初樣提交后，用戶提出該型產(chǎn)品年需求量200多萬(wàn)只?；牧线x用的聚四氟乙烯不能注塑，不能滿足TDD海量發(fā)貨需求，存在風(fēng)險(xiǎn)。

經(jīng)過(guò)多方查找及試驗(yàn)，聚甲醛介電常數(shù)及耐環(huán)境性可以滿足用戶要求，可使用模具加工。但是聚甲醛材料較聚四氟乙烯硬度大，若基座與連接橋同時(shí)注塑，一方面安裝尺寸不易控制，另一方面注塑高溫會(huì)對(duì)連接橋的彈性產(chǎn)生影響。所以連接橋的固定問(wèn)題需重新考慮。

根據(jù)材料特性，在基座中心加定位釘;對(duì)連接橋進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在連接橋中心加了定位孔，既有利于沖制定位，又可作為固定孔。通過(guò)向基座定位釘施加壓力使定位釘變形，卡住連接橋。設(shè)計(jì)方案見(jiàn)下圖：

接觸電阻實(shí)測(cè)值：3.08～3.13mΩ

五、批產(chǎn)能力

設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)決定產(chǎn)品性能及加工難度項(xiàng)目產(chǎn)品連接橋采用沖制設(shè)計(jì)，模具制作簡(jiǎn)單，一次沖制成形，理論日產(chǎn)可達(dá)0.8萬(wàn)件至1萬(wàn)件;介質(zhì)注塑模具一模64件，單套模具日產(chǎn)能可達(dá)4萬(wàn)件以上。針對(duì)產(chǎn)品的特殊性，制作了專用的自動(dòng)化裝配設(shè)備，擬制了完備的加工工藝文件，建立了關(guān)鍵工序質(zhì)量控制點(diǎn)，加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制，具備了滿足峰值海量發(fā)貨的生產(chǎn)能力，能夠滿足用戶的性能尺寸要求及供貨要求。

六、設(shè)計(jì)總結(jié)

項(xiàng)目產(chǎn)品主要用于TDD產(chǎn)品多通道的收發(fā)信機(jī)板和功放板之間的連接。傳統(tǒng)的板對(duì)板連接器多為板間大浮動(dòng)盲插結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)突破了傳統(tǒng)的裝接形式，基于微帶線原理，首次采用板間橋連接方式，實(shí)現(xiàn)兩塊平面板間的連接。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在基座中心加定位釘，在連接橋中心加了定位孔，既有利于沖制定位，又可作為固定孔。

項(xiàng)目產(chǎn)品的使用，降低了機(jī)柜空間，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性，為今后設(shè)計(jì)板間射頻連接器產(chǎn)品起到了一定的借鑒作用。具有一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。