專利名稱：具有外導(dǎo)體軸向壓力連接的連接器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同軸電纜的連接器。特別是本發(fā)明涉及通過軸向壓力適用與環(huán)形波紋同軸電纜互連的低成本連接器。
本申請要求申請人F.Harwath于2005年10月19日申請的申請?zhí)枮?1/163411名稱為“具有外導(dǎo)體軸向壓力連接的連接器及其制造方法”的美國專利申請的權(quán)益。
背景技術(shù)：
采用實心外導(dǎo)體的傳輸線電纜比使用例如金屬編織物、薄片等的其他類型外導(dǎo)體的電纜具有提高的性能。實心外導(dǎo)體同軸電纜有不同的形式，例如平滑壁、環(huán)形波紋和螺旋波紋。每種不同的形式通常需要給予實心外導(dǎo)體的特定類型的連接器解決方案。
環(huán)形波紋電纜是柔性的并提高了防水滲入性。環(huán)形波紋同軸電纜通常用連接器為終端，其包含位于連接器和外導(dǎo)體凸緣之間的機械夾具。機械夾具組件相對比較貴，常常需要復(fù)雜的制造工藝、精確的螺紋配合面和多個密封襯。
替代機械夾具連接器的是便宜的焊接連接器?，F(xiàn)有的焊接連接器產(chǎn)生的互連難以預(yù)制一致的品質(zhì)并且甚至是在最佳預(yù)制情況下也限制了互連的機械強度。此外，焊接過程產(chǎn)生的熱可能損壞電纜的絕緣和/或鎧裝材料。
另一個便宜的替代是通過壓力進行互連。“卷曲Crimping”在連接器領(lǐng)域理解為一種沿徑向施加壓力的壓縮形式。導(dǎo)線插入連接器本體以及卷曲模具例如手持卷曲工具施加徑向壓力。卷曲模具以高壓壓縮環(huán)繞實心的連接器本體。連接器本體永久地變形以配合導(dǎo)線的實心造成高強度的機械和電連接。在連接器本體材料中的高的殘余應(yīng)力保持低的且穩(wěn)定的接觸阻力。粘接的強度在拉力上達到了導(dǎo)線拉力強度的極限。但是，由于卷曲前后直徑的不同，徑向作用的壓力表面不能被布置成使卷曲表面同時接觸360度，導(dǎo)致卷曲力的不均勻施加以及連接器本體的不均勻的變形，造成連接器和電纜接口環(huán)境密封的問題。
卷曲編織的外導(dǎo)體有更多的問題。為了防止外導(dǎo)體相對中心導(dǎo)體的變形，可使用一種或另一種形式的支持套筒。通常，編織物被夾在管狀金屬套和連接器本體之間的一層中。認為該卷曲是很不可靠的。在接口具有通常較大的空間而使接觸表面腐蝕退化。連接的機械拉力強度達不到導(dǎo)線的強度。最終，該連接允許在全部3個元件之間相對運動，這造成非常不良的有干擾的電連接。
由于在實心外導(dǎo)體電纜中應(yīng)用波紋圖案，管狀支持套筒要求顯著改變電纜內(nèi)徑的套筒，導(dǎo)致RF阻抗不連續(xù)。為了防止實心外導(dǎo)體的變形不使用內(nèi)套筒，以鍵適于波紋圖案的外配合套筒已應(yīng)用到卷曲結(jié)構(gòu)中。但是，在外導(dǎo)體變形之前可應(yīng)用的卷曲力的水平是有限的，因此限制了最終互連的強度。
連接器本體通常由原材料進行機加工，和/或鑄造然后進一步機加工。制造連接器本體和包括連接器組件的相關(guān)部件需要多次銑削和/或車削加工，這在整個制造成本中占重要部分。
在同軸電纜和連接器工業(yè)的競爭中，將注意力集中在減少制造、材料和安裝成本上。同時在許多應(yīng)用中還要求強度、環(huán)境密封的互連。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種可以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足的方法和設(shè)備。
一種用于具有實心外導(dǎo)體的同軸電纜的電連接器，包括連接器本體，在連接器末端和電纜末端之間具有孔，該孔在電纜末端具有內(nèi)徑肩部；布置在孔內(nèi)鄰接內(nèi)徑肩部的圓柱套筒；向電纜末端開放的環(huán)形槽，在圓柱套筒和連接器本體的電纜末端之間，環(huán)形槽的尺寸可以容納實心外導(dǎo)體的末端。
一種制造用于具有實心外導(dǎo)體的同軸電纜的電連接器的方法，包括以下步驟形成在連接器末端和電纜末端之間具有孔的連接器本體，該孔在電纜末端具有內(nèi)徑肩部；將圓柱套筒布置在內(nèi)徑肩部，圓柱套筒和連接器本體一起形成向電纜末端開放的環(huán)形槽，環(huán)形槽尺寸可容納實心外導(dǎo)體的末端。


包括在說明書中并做為其一部分的圖顯示了本發(fā)明的實施例，并且和上述發(fā)明概述以及下述的發(fā)明實施例的詳細描述一起，闡述了本發(fā)明的主旨。
圖1是根據(jù)本發(fā)明連接器第一實施例的示意性的局部剖面?zhèn)纫晥D；圖2是圖1的示意性的局部剖面?zhèn)纫晥D，其中電纜具有用于通過軸向壓力連接的設(shè)置的環(huán)形波紋外導(dǎo)體；圖3是在應(yīng)用軸線壓力以互連電纜和連接器之前固定在套(nest)和分段模具中的圖2的示意性的局部剖面?zhèn)纫晥D；圖4是在應(yīng)用軸向壓力以互連電纜和連接器之后的圖3的示意性的局部剖面?zhèn)纫晥D；圖5是在應(yīng)用軸向壓力以互連電纜和連接器之后的圖2的示意性的局部剖面?zhèn)纫晥D；圖6是圖1的示意性的局部剖面?zhèn)纫晥D，其中電纜具有用于通過軸向壓力連接的設(shè)置的直壁外導(dǎo)體；圖7是在應(yīng)用軸線壓力以互連電纜和連接器之后的圖6的示意性的局部剖面?zhèn)纫晥D；圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的連接器的局部剖面?zhèn)纫晥D，其中電纜具有用于通過軸向壓力連接的設(shè)置的螺旋波紋外導(dǎo)體。
具體實施例方式
本發(fā)明應(yīng)用軸向而不是徑向的機械壓力使本發(fā)明的連接器本體電纜末端處圓周向內(nèi)變形。向內(nèi)變形操作使連接器和同軸電纜的外導(dǎo)體互連。觸變金屬模制技術(shù)可以應(yīng)用在顯著的減少制造成本的連接器本體的形成上。
參考圖1-8描述本發(fā)明的第一和第二實施例。如圖1所示，連接器本體1在連接器末端5和電纜末端7之間有孔3。在電纜末端7，內(nèi)徑肩部9的尺寸可以容納圓柱套筒11。向電纜末端7開放的環(huán)形槽13形成在圓周套筒11和連接器本體1之間。環(huán)形槽13例如可以通過在圓柱套筒11的電纜末端7中形成的外徑肩部15構(gòu)成。可選擇的是，內(nèi)徑臺階可以形成在連接器本體1的電纜末端7的內(nèi)徑處，以簡化圓柱套筒11的制造。
即使有的話，環(huán)形槽13的尺寸可以在波紋峰徑處容納實心外導(dǎo)體15的末端。為了減小由于內(nèi)導(dǎo)體17和外導(dǎo)體15之間的空間不均勻造成的電特性的破壞，即使有的話，圓柱套筒11的尺寸可以具有基本等于或大于外導(dǎo)體15波紋底徑的內(nèi)徑。
在一些連接器接口(interface)結(jié)構(gòu)中，例如F型，電纜的內(nèi)導(dǎo)體17穿過作為連接器接口一部分的孔。在其他方面，中心觸頭19通過絕緣子21在孔3中同軸設(shè)置。絕緣子21可以通過使用塑料注模就地成型，因此絕緣子21的材料通過連接器本體1的小孔23注入，填充在中心觸頭19和連接本體1之間的空間在孔3中，以支持中心觸頭19并在連接器末端5和電纜末端7之間形成環(huán)境密封。為了方便清理、儲存和運輸，圓柱套筒11可以被壓配入內(nèi)徑肩部15中，以形成單一元件準備用于連接到所需電纜。這里所示的連接器本體1的連接器末端5適用于標準N型連接器接口結(jié)構(gòu)，為了清楚省略了連接螺母。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，任何所需要的標準或者專有的連接器接口結(jié)構(gòu)都可以應(yīng)用到連接器末端上。
根據(jù)本發(fā)明，適合應(yīng)用于環(huán)形波紋同軸傳輸線電纜的實例的連接器是LDF4，由本發(fā)明的受讓方Illinois州Orland Park的Andrew公司制造。電纜具有帶環(huán)形波紋的外導(dǎo)體15和環(huán)繞絕緣體的內(nèi)導(dǎo)體17。為了將電纜永久連接到連接器，預(yù)制電纜末端呈現(xiàn)波紋峰，同軸電纜的任何保護外殼被向后剝?nèi)?，?nèi)導(dǎo)體17從外導(dǎo)體15的末端延伸預(yù)定距離。如圖2所示，外導(dǎo)體15電纜末端插入環(huán)形槽13中。由于外導(dǎo)體15電纜末端插入環(huán)形槽13中，內(nèi)導(dǎo)體17也布置到例如彈性銷或者其他中心觸頭19的觸頭結(jié)構(gòu)中。
如圖3的實施例所示，為了將連接器本體1和電纜互連，連接器本體1的連接器末端5可以相對連接器末端套27布置，相對套27的軸向壓力沿著連接器本體1和電纜的縱軸線施加到連接器本體1的連接器末端5和電纜末端7之間。連接器本體1的電纜末端7通過兩個或多個分段模具29的傾斜表面28接觸。為了簡化分段模具29的組裝并且在施加軸向壓力之后移除，分段模具29適于被模具套31支持。在連接器本體1和電纜相對于連接器末端套27布置以及分段模具29圍繞連接器本體1和電纜放置之后，連接器末端套27和分段模具29相對軸向移動，借此傾斜表面28作用在連接器本體1的電纜末端7以產(chǎn)生均勻的圓周向內(nèi)變形，如圖4和5所示，將連接器本體1固定到外導(dǎo)體15上并且因此將電纜固定到連接器本體1上。
優(yōu)選的是，由于應(yīng)用軸向壓力的結(jié)果，連接器本體1的電纜末端7均勻變形，以使直徑小于環(huán)形槽13，造成相對于外導(dǎo)體15分離出環(huán)形槽13并遠離連接器本體1的機械閉塞(block)。為了允許連接器本體1的電纜末端7在軸向壓力作用下向內(nèi)延伸以形成機械閉塞，連接器本體1的電纜末端7的尺寸使至少為外導(dǎo)體15兩倍的厚度朝向電纜末端7延伸超過環(huán)形槽13。
如圖6和7所示，相同的連接器本體1也可以使用直壁外導(dǎo)體15電纜。在這種情況下，也會產(chǎn)生相對于外導(dǎo)體15的環(huán)形變形。
在第二實施例中，如圖8所示，圓柱套筒11可以形成具有凹槽33，其尺寸可接納螺旋波紋外導(dǎo)體15電纜的波紋導(dǎo)向邊。因此，根據(jù)本發(fā)明的單個連接器本體1可以耦合到相同直徑的直的、環(huán)形波紋或螺旋波紋的實心外導(dǎo)體15同軸電纜。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認識到，根據(jù)本發(fā)明的連接器可以應(yīng)用到任何外導(dǎo)體波紋中，使連接器本體1和或圓柱套筒11適于形成環(huán)形槽13，環(huán)形槽13和要求的外導(dǎo)體15的末端輪廓匹配。
模具和或套在施加軸向壓力的過程中的軸向移動同時允許鄰近360度徑向接觸連接器本體1的電纜末端7。因此，連接器本體1的電纜末端7向內(nèi)變形是均勻的。這產(chǎn)生了具有高強度的無效(void)自由互連、非常低的和穩(wěn)定的接觸阻抗、低的互-調(diào)制變形和高水平的機械互連可靠性。
選擇連接器本體1的第一材料具有適合變形的剛度特性。同樣，選擇圓柱套筒11的第二材料具有比連接器本體1更大的剛度特性，這樣當在軸向壓力下，連接器的電纜末端變形接近保持和外導(dǎo)體15的接觸并且圓周套筒11在其下，圓柱套筒11不會阻止連接器本體1和/或外導(dǎo)體15壓縮到電纜的絕緣空間。通過選擇相對于連接器本體1的套不同的合適的材料厚度，連接器本體1的電纜末端7的構(gòu)形是連接器本體7最薄弱的區(qū)域。因此，當連接器本體1受到軸向壓力時，連接器本體1的電纜末端7經(jīng)受超過彈性極限和永久變形的應(yīng)力，而連接器本體1的套沒有不可接受的變形。
應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)合適的第一材料是鎂金屬合金，以及非常有利的形成連接器本體1的方法是通過觸變鎂合金金屬注模技術(shù)。通過該方法，鎂合金被加熱直到觸變狀態(tài)然后被注模，其與塑料注模技術(shù)相似。因此，根據(jù)本發(fā)明的連接器本體1可以低成本、以高水平的制造公差和大批量的制造。應(yīng)用在觸變金屬模制的鎂合金具有合適的剛度特性同時也具有重量輕的優(yōu)點。
本發(fā)明提供低成本的連接器和與最小量的分離元件、材料成本及需要的制造操作互連的電纜，該操作可能用于具有任何需要的外導(dǎo)體波紋電纜。此外，根據(jù)本發(fā)明的連接器和電纜的互連具有提高的電和機械特性。用最小的工時和需要的組裝操作可以可靠地完成將連接器安裝到電纜上。
這里在前述中已經(jīng)對具有公知的等同物的比例、整體或元件做出參考，于是在此也包括這種等同物獨立出現(xiàn)的情況。
盡管通過對實施例的描述介紹了本發(fā)明，同時在相當?shù)募毠?jié)上描述了實施例，申請人的意圖并不是約束或者以任何方法限制所附的權(quán)利要求的范圍到這些細節(jié)中。附加的優(yōu)點和改型對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。因此，本發(fā)明在廣義上不局限于特性的細節(jié)、典型的設(shè)備、方法及示例性的實施例及其描述。當然，在不背離申請人基本發(fā)明概念的構(gòu)思和范圍的情況下，可以做出與這些細節(jié)不同的部分。進一步可以理解，在不背離如下列所限定的權(quán)利要求的本發(fā)明構(gòu)思和范圍的情況下，可以作出改進和/或修改。
權(quán)利要求
1.一種用于具有實心外導(dǎo)體的同軸電纜的電連接器，包括連接器本體，在連接器末端和電纜末端之間具有孔，該孔在電纜末端具有內(nèi)徑肩部；布置在孔內(nèi)鄰接內(nèi)徑肩部的圓柱套筒；向電纜末端開放的環(huán)形槽，在圓柱套筒和連接器本體的電纜末端之間，環(huán)形槽的尺寸可以容納實心外導(dǎo)體的末端。
2.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中，圓柱套筒的套筒內(nèi)徑基本上等于外導(dǎo)體的波紋底直徑。
3.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中，圓柱套筒具有槽，其尺寸可以容納實心外導(dǎo)體末端的導(dǎo)向螺旋波紋。
4.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中，連接器本體以大于實心外導(dǎo)體兩倍的厚度朝向電纜末端延伸超過圓柱套筒。
5.如權(quán)利要求1所述的連接器，進一步包括通過絕緣子同軸支撐在孔中的中心觸頭。
6.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中，圓柱套筒被壓配入內(nèi)徑肩部。
7.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中，環(huán)形槽通過在圓柱套筒的電纜末端內(nèi)的外徑臺階形成。
8.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中，環(huán)形槽通過在連接器本體的電纜末端內(nèi)的內(nèi)徑臺階形成。
9.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中，圓柱套筒由具有大于連接器本體的第二材料的剛度特性的第一材料形成。
10.如權(quán)利要求9所述的連接器，其中，第二材料是鎂合金。
11.如權(quán)利要求1所述的連接器，進一步包括在連接器末端的連接器接口。
12.一種與具有實心外導(dǎo)體的同軸電纜組合的連接器，包括連接器本體，在連接器末端和電纜末端之間具有孔，該孔在電纜末端具有內(nèi)徑肩部；布置在孔內(nèi)鄰接內(nèi)徑環(huán)形肩部的圓柱套筒；向電纜末端開放在電纜本體和圓柱套筒之間的環(huán)形槽；尺寸可以容納實心外導(dǎo)體的末端的環(huán)形槽；通過連接器本體的電纜末端的向內(nèi)變形而保持在環(huán)形槽中的實心外導(dǎo)體的末端。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，連接器本體的電纜末端向內(nèi)變形具有小于環(huán)形槽內(nèi)徑的的直徑。
14.一種制造用于具有實心外導(dǎo)體的同軸電纜的電連接器的方法，包括以下步驟形成在連接器末端和電纜末端之間具有孔的連接器本體，該孔在電纜末端具有內(nèi)徑肩部；將圓柱套筒布置在內(nèi)徑肩部，圓柱套筒和連接器本體一起形成向電纜末端開放的環(huán)形槽，環(huán)形槽尺寸可容納實心外導(dǎo)體的末端。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，連接器本體通過觸變金屬注模形成。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，觸變金屬注模使用鎂合金。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，連接器本體由第一材料形成，圓柱套筒由第二材料形成，第一材料具有大于第二材料的剛度特性。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括通過經(jīng)由至少一個連接器本體內(nèi)的小孔的塑料注射模制將中心觸頭布置在孔內(nèi)及將絕緣子成形在孔內(nèi)在中心觸頭和連接器本體之間的步驟。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，將圓柱套筒靜配合到內(nèi)徑肩部中。
全文摘要
一種用于具有實心外導(dǎo)體的同軸電纜的電連接器，與電纜組合的連接器以及制造方法。電連接器具有連接器本體，其在連接器末端和電纜末端之間具有孔。該孔在電纜末端具有內(nèi)徑肩部。圓柱套筒布置在孔內(nèi)鄰接內(nèi)徑肩部。環(huán)形槽向電纜末端開放在圓柱套筒和連接器本體電纜末端之間。環(huán)形槽的尺寸可容納實心外導(dǎo)體的末端。
文檔編號H01R24/02GK101013787SQ200610064270
公開日2007年8月8日 申請日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月19日
發(fā)明者弗蘭克·哈瓦思 申請人:安德魯公司