一種平面板對板橋式連接器的研制

趙建創

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，采用微帶線設計。主要用于TDD產品多通道的收發信機板和功放板之間的平面連接。實現DC～3GHz內射頻信號傳輸。

關鍵詞：：橋式連接器;板對板;射頻連接器

引言

隨著通訊技術的不斷發展，機柜的小型化需求。超薄型RRU產品應運而生，常規的同軸三件式板對板連接器由于最小配高的限制，已經不能滿足特殊場景的需求。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，或者當對插有冗余時剛性插針容易彎曲斷裂，彈性插孔容易劈開失效。項目產品可以實現兩塊平行印制板間的連接，有效避免了傳統板間連接器對插時插針和插孔的斷裂和劈開或者容易彎曲斷裂等缺陷。

板間連接器越來越趨向于小間距和小體積。項目產品需求是一種可以實現兩塊基本處于平面的板間連接器。應用于TDD產品多通道的收發信機板和功放板之間的連接。可在某些場景上代替常規板對板射頻連接器。

一、產品主要性能指標

結合用戶系統結構尺寸、安裝要求、環境、電性能等指標的要求，確定了產品的結構。確定主要技術指標如下：

標稱阻抗：50Ω;

頻率范圍：DC～3GHz

介質耐壓： 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、產品設計方案

項目產品是一種非標準系列連接器。用戶提出了安裝、環境、電性能、使用可靠性等方面的要求。結構決定性能及可靠性，項目產品的設計重點在于連接器的結構設計。

在整機設備中，常規的板對板多為兩PCB板面對面，射頻連接器多為同軸大浮動結構;連接器的界面是存在間隙的;設備運行中難免伴有隨機的震動，這些因素對系統的射頻電性能有很大的影響。項目產品是在兩塊平行板間實現連接，用螺釘加以固定，充分保證了板間連接的可靠性。而用戶該項目上，由于空間限制，TDD產品多通道的收發信機板和功放板設計基本在同一平面內，常規的板對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，連接器接觸區域應為PCB中的微帶線。所以連接器的結構設計需參考微帶線、PCB板及橋梁的設計。確定方案定為彩虹式雙吊橋結構。

根據建立仿真模型仿真計算，確定了連接器的連接橋外形參數以及介質材料。彈性件采用鈹青銅，根據仿真模型確定厚度采用0.25mm;根據用戶使用環境及材料電參數，基座材料采用聚四氟乙烯，形成設計方案：

由一個連接橋和一個基座組成，其中連接橋件由鈹青銅帶沖制而成，進行熱處理，熱處理后良好的彈性保證了產品與印制板接觸的可靠性;基座由聚四氟乙烯，設計有兩矩形深槽，連接橋固定臂上設置有倒刺，通過將倒刺卡在安裝孔中的側壁來實現連接橋的固定，利用聚四氟乙烯的彈性，牢固的將連接橋固定在基座內。使用時，把一定數量的橋式射頻連接器安裝在基板的槽內，依次安裝PCB1、PCB2，擰緊安裝螺釘。

三、初樣測試、試驗

經過多方努力，完成了樣品的試制任務。

試驗數據都能滿足要求，多方評審時，認為聚四氟乙烯材料雖然在電性能及使用環境上都能滿足要求，但不宜加工，尺寸控制要求過高，高低溫后從安裝孔內不易取出。

接觸電阻實測值：3.08～3.13mΩ

四、正樣改進測試、試驗

初樣提交后，用戶提出該型產品年需求量200多萬只。基座材料選用的聚四氟乙烯不能注塑，不能滿足TDD海量發貨需求，存在風險。

經過多方查找及試驗，聚甲醛介電常數及耐環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注塑，一方面安裝尺寸不易控制，另一方面注塑高溫會對連接橋的彈性產生影響。所以連接橋的固定問題需重新考慮。

根據材料特性，在基座中心加定位釘;對連接橋進行了結構設計，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。通過向基座定位釘施加壓力使定位釘變形，卡住連接橋。設計方案見下圖：

接觸電阻實測值：3.08～3.13mΩ

五、批產能力

設計結構決定產品性能及加工難度項目產品連接橋采用沖制設計，模具制作簡單，一次沖制成形，理論日產可達0.8萬件至1萬件;介質注塑模具一模64件，單套模具日產能可達4萬件以上。針對產品的特殊性，制作了專用的自動化裝配設備，擬制了完備的加工工藝文件，建立了關鍵工序質量控制點，加強生產過程中的質量控制，具備了滿足峰值海量發貨的生產能力，能夠滿足用戶的性能尺寸要求及供貨要求。

六、設計總結

項目產品主要用于TDD產品多通道的收發信機板和功放板之間的連接。傳統的板對板連接器多為板間大浮動盲插結構，項目產品結構設計時突破了傳統的裝接形式，基于微帶線原理，首次采用板間橋連接方式，實現兩塊平面板間的連接。設計結構簡單，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。

項目產品的使用，降低了機柜空間，提高了產品的穩定性、可靠性，為今后設計板間射頻連接器產品起到了一定的借鑒作用。具有一定的社會效益和經濟效益。