射頻同軸連接器的優化設計

周小飛，黃 浩

(成都四威高科技產業園有限公司，四川成都，611731)

1 前言

在對射頻同軸連接器的設計中必須要考慮到可靠性、可行性和經濟性三個主要方面，其中可靠性方面的設計除了主要考慮的是零件結構的可靠性及整體裝配后的結構的可靠性，還要充分考慮產品的批量可靠性，由于射頻同軸連接器屬于高精密、大批量的小型產品，對批量的質量可靠性的考慮是十分重要的。可行性方面的設計主要考慮的是零件加工的可行性、裝配實現過程的可行性，以最終保證整體產品的質量。經濟性方面的設計主要考慮的是如何在保證質量可靠性的前提下，最大化的提高零件的加工經濟性，這方面在大批量生產中體現的尤其重要，具體體現在零件的加工過程及后期處理過程，和后期的裝配實現過程，必須實現高效率、高質量、低成本的原則。因此，在對射頻同軸連接器的設計時必須充分采用優化設計，以實現設計出的連接器產品具有極高的可靠性、可行性和經濟性。

下面通過對比介紹一些射頻同軸連接器設計中一些常用結構的優化設計案例，來說明優化設計在射頻同軸連接器設計中所體現的可靠性、可行性和經濟性。

2 優化設計舉例

2.1 電纜頭連接器連接電纜的尾附結構的優化設計

射頻同軸連接器產品中最常見的一類產品就是連接電纜的電纜頭連接器，它是用于連接適配的射頻同軸電纜，以最終形成電纜組件的一類產品，對射頻同軸電纜頭連接器的設計中主要的一部分是對配接電纜的尾附結構的設計，一般由設有連接螺紋的外殼、與電纜焊接的焊接套和設有連接螺紋鎖緊套三部分組成。

一般的傳統設計方式如下圖1所示，其結構特點是：外殼尾部的內腔設有連接螺紋，螺紋的根部設有退刀環形槽，以實現在加工螺紋時刀具的退刀，環形槽的另一側設有同軸導向、限位臺階圓孔，以實現與焊接套的同軸導向、限位連接；焊接套前端設有限位同軸臺階圓柱，實現與外殼的同軸導向、限位連接；鎖緊套內設有通孔，外設有連接螺紋，通過穿過焊接套與外殼螺紋旋接來最終實現三者之間的連接和固定。

圖1 一般設計結構

這種設計結構有以下缺點：外殼內部結構較為繁瑣，使得加工工作量增加，其由于加工固有的切削特點，環形槽與螺紋的交接處極易產生毛刺，增加了后續去除毛刺的工作量，而且環形退刀槽減小了螺紋的有效旋接長度，使得整體結構在裝配后的可靠性較低。由此可見，上述設計結構的經濟性和可靠性都較低。

通過優化設計后的結構如下圖2所示：去除外殼的環形退刀槽，為實現加工螺紋時的刀具退刀，將連接螺紋的有效長度向口部縮短，并對螺紋底孔的尺寸進行要求和控制，易實現與焊接套前端增設的同軸導向、限位臺階圓柱同軸導向連接，并通過調整焊接套前的臺階圓柱的長度，使其長度超過外殼螺紋底孔無螺紋段的長度，以最終保證鎖緊套與外殼的有效連接。

圖2 優化設計結構

通過優化設計后的外殼內部結構簡單，加工工作量小，不產生多余毛刺，無需后續工作來去除毛刺，而且在相同尺寸的前提下，優化設計后的結構外殼與鎖緊套的螺紋旋接長度更長，可靠性更高。可見優化后的結構具有良好的可行性、經濟性和可靠性。

2.2 連接器外殼連接結構的優化設計

在對射頻同軸連接器的設計過程中，由于產品的工藝性、結構特點、裝配實現等要求，需要對外殼進行分體連接，通常采用的分體連接方式有焊接、過盈壓接、螺紋連接等。這里對螺紋連接方式進行優化設計分析。

圖3 一般設計結構

一般的傳統設計方式如圖3所示，將外殼分割成兩個零件，分別增設外螺紋和內螺紋，通過螺紋旋接來最終實現整體裝配。一般在設有內螺紋的外殼零件的螺紋根部增設環形退刀槽，以實現螺紋加工時的刀具退刀。

這種結構方式的缺點是：對于兩個外殼零件的接觸端面面積較小的情況下，較難以保證兩個外殼零件的同軸，會影響裝配后整體的電學性能，且設有環形退刀槽的外殼零件極易產生毛刺，需要后期工序來專門去除。可見，上述結構的經濟性、批量的質量可靠性都較低。

通過優化設計后的結構如下圖4所示：去除外殼的環形退刀槽，為實現加工螺紋時的刀具退刀，將連接螺紋的有效長度向口部縮短，并對螺紋底孔的尺寸進行要求和控制，同時將另一個外殼零件的螺紋沿端口向后縮短形成外圓柱，并控制圓柱的外直徑，最終實現兩個外殼零件連接時的同軸導向，以保證裝配后整體的同軸度，保證整體產品優良的電學性能。

圖4 優化設計結構

通過優化設計后的外殼內部結構簡單，加工工作量小，不產生多余毛刺，無需后續工作來去除毛刺，而且在兩個零件連接裝配后能良好保證同軸度，最終保證產品穩定的電學性能。可見優化后的結構具有良好的可行性、經濟性和批量質量可靠性。

2.3 焊接結構的優化設計

在對射頻同軸連接器的設計過程中，尤其是對電纜頭連接器的結構設計，通常會涉及到焊接結構的設計，主要是連接器內導體與電纜內導線的焊接結構，以及電纜到外導線與連接器焊接套的焊接結構。下面分別對這兩種常見結構的優化設計進行分析說明。

2.3.1 電纜外導線與焊接套的焊接結構

一般對電纜外導線與焊接套的焊接結構設計如圖5所示，鎖緊套設有與電纜外導線外直徑配合的內圓柱孔，側面中間部位設有圓孔，作為焊接時的送料孔和透氣孔。在裝配時，先將電纜的外導線浸錫以穩定尺寸和方便后續與焊接套的焊接，在插入焊接套的內孔內，再從進料口送焊錫進行兩者之間的連接。

圖5 一般設計結構

這種結構的缺點是：將透氣孔開設在焊接段的中部，使得焊接時熔融狀態焊錫向右端氣體流動性較差的部位流動性較差，同時焊錫在向下部流動的過程中，由于氣體不能及時排除，導致焊錫流動性也較差，及其容易產生虛焊，導致電纜組件在使用過程中應強度太低而脫落失效，可見，上述設計的結構可靠性較低。

通過優化設計的結構如下圖6所示：將焊接套的透氣孔增加到兩個，分別分布在焊接段的兩側，這樣焊錫再向下流動時，氣體能及時排除，已達到滿焊的效果，通過加工者還可以通過下面的透氣孔來觀察和檢查是否焊接到位；同時將透氣孔向空氣流動不好的右端移動，使得焊錫在左右流動時能及時排除氣體，達到滿焊。可見，優化后的結構質量可靠性更高。

圖6 優化設計結構

2.3.2 內導體與電纜內導線的焊接結構

一般對內導體與電纜內導線的焊接結構設計如圖7所示，內導體尾部增設內孔，并在中間部位一側增設排氣孔。在裝配時，將焊錫料放入內導體的孔內，使用相應設備加熱使其融化，再將電纜的內導線插入內導體的孔內，到位后冷卻完成裝配。 這種結構的缺點是：由于將透氣開設在焊接段中間，在插入內導線的時候，由于內導體內孔底部的空氣需要排除，使得熔融狀態的焊錫從內導體的空口和透氣孔向外涌出，冷卻后焊錫牢固的附著在內導體和內導線上，改變了原有外形尺寸，影響裝配后整體的電學性能，且由于內導體內孔底部焊錫沒有焊錫流入而形成虛焊。可見，這種結構的質量可靠性較低。

圖7 一般設計結構

通過優化的結構如下圖8所示，將透氣孔移至內導體內孔根部，通過這樣的改進，在裝配插入電纜內導線的時候，空氣自動從根部的排氣孔排除，使得熔融狀態的焊錫能夠自然灌滿這個間隙，以最終達到滿焊的效果。提高了連接器裝配后整體的可靠性。

圖8 優化設計結構

5 總結

在對射頻同軸連接器的設計中，通過以可靠性、可行性和經濟性三個主要方面為核心思想的優化設計，使得設計出的連接器產品具有較高的質量可靠性和性能可靠性，使得零件的加工和整體裝配過程變得更加容易，大大提供了生產的可行性，提高了產品生產的效率和合格率，也大大提升了產品的經濟性。