一种具备高可靠性的高速连接器的制作方法

本实用新型涉及一种高速连接器，尤其是指一种具备高可靠性的高速连接器。

背景技术：

高速连接器是一种对其差分对进行阻抗匹配设计，使其满足高速传输的连接器。目前，圆形高速连接器被广泛应用于各种通信设备的外部接口，另外，应用圆形高速连接器的产品主要包括：具有弹片结构的产品、商用接口的加固产品以及高低频混装产品。

对于具有弹片结构的产品而言，可参考usb3.0的弹片接触件。开发了弹片结构的圆形高速产品，传输速率可以达到6.25gbps，一方面，虽然可以满足rj45、dvi、usb、hdmi等传输要求，但是弹片结构的接触件一般用于机箱内部连接的矩形连接器，需要采用特殊的锁紧机构才能保证弹片的机械性能，此时的产品不能快速插拔；另一方面，用于机箱外部连接的圆形连接器，需要快速插拔，采用的锁紧机构的窜动量较大，在振动、冲击等恶劣环境下，产品在x-y平面会有较大的晃动，接触件的触点之间容易产生瞬断。因此，开发了弹片结构的产品能承受的振动、冲击量级较低，只能达到随机振动0.04g²/hz、正弦振动98m/s²，冲击294m/s²的量级，可靠性不高，通常适用于民用设备，不适合军用设备。

对于商用接口的加固产品而言，将商用接口作为插芯组件装入加固壳体中，虽然可以实现一些特殊环境的要求，但是体积过大，难以满足设备小型化、轻量化的要求，例如商用hdmi的接口尺寸为15.1mm×5.7mm，加固后变为31mm×31mm，体积增加了数倍。

对于高低频混装产品而言，第一方面，将射频组件或者四同轴组件装入产品中，此时的传输速率并不是很高，只能达到1.65gbps，且只能满足rj45、dvi和usb2.0的传输要求；第二方面，接触件存在多重配合关系，接触件必须先单独与绝缘子、屏蔽外壳等组装成射频组件或者四同轴组件，再整体装入产品的绝缘体中，多重组件的反复装配，增加了装配难度，而且产品的体积也比较大；第三方面，多重装配需要的零件较多，对零件的加工精度要求也很高，导致价格昂贵，相当于普通产品的5-8倍；第四方面，零件的形位误差，在多重装配中进一步累加，经常出现互换不良、射频组件或者四同轴组件退针等问题，质量一致性很差，而且根据工信部五所元器件中心的统计数据来看，高低频混装产品的故障率在机电元件的总故障率中约占37％。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种具备高可靠性的高速连接器，该连接器具有高可靠性的特性，可适用于军用设备。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型实施例提供了一种具备高可靠性的高速连接器，其包括：

插头及插座，所述插头与插座插接配合，所述插头包括第一绝缘体及多个第一接触件，多个所述第一接触件插设在第一绝缘体上，所述插座包括第二绝缘体及多个第二接触件，多个所述第二接触件插设在第二绝缘体上，所述第一接触件为插针结构，所述第二接触件为插孔结构，所述第一接触件与第二接触件插接配合。

进一步的，所述第一接触件为经过镀金处理的插针，所述第二接触件为经过镀金处理的插孔。

进一步的，多个所述第一接触件包括多个长插针、多个第一短插针及多个第二短插针，所述第二短插针的数量为偶数，多个所述长插针插设于第一绝缘体中部，多个所述第二短插针两两组成第一差分对，且每两个所述第一差分对采用对角交叉分布的拓扑结构构成一组，即每两个所述第一差分对交叉设置构成一组，多组所述第一差分对环绕多个长插针插设于第一绝缘体外围，多个所述第一短插针环绕多个长插针插设于第一绝缘体外围且分别位于多组第一差分对之间。

进一步的，多个所述第二接触件包括多个长插孔、多个第一短插孔及多个第二短插孔，所述第二短插孔的数量为偶数，多个所述长插孔插设于第二绝缘体中部，多个所述第二短插孔两两组成第二差分对，且每两个所述第二差分对采用对角交叉分布的拓扑结构构成一组，即每两个所述第二差分对交叉设置构成一组，多组所述第二差分对环绕多个长插孔插设于第二绝缘体外围，多个所述第一短插孔环绕多个长插孔插设于第二绝缘体外围且分别位于多组第二差分对之间。

进一步的，所述第一绝缘体及第二绝缘体的形状均为圆形，所述长插针及长插孔的数量均为4个，所述第一短插针及第一短插孔的数量均为4个，所述第二短插针及第二短插孔的数量均为16个。

进一步的，所述插头还包括壳体、连接螺帽、波纹弹簧、内锁紧齿及外锁紧齿，所述壳体外侧开设有外环形槽，所述第一绝缘体固定在壳体内，所述连接螺帽套设于壳体外侧的预设位置，所述波纹弹簧、内锁紧齿及外锁紧齿依次装配在壳体与连接螺帽之间的间隙处，且所述波纹弹簧时刻保持压缩状态。

进一步的，所述插头还包括屏蔽环，所述屏蔽环套设在壳体的外环形槽中。

进一步的，所述插座还包括具有法兰盘的方盘壳体、界面密封圈及安装衬垫，所述方盘壳体内侧开设有内环形槽，所述界面密封圈设置在内环形槽中，所述第二绝缘体固定在方盘壳体内，所述安装衬垫套设于方盘壳体外侧且与方盘壳体的法兰盘抵接。

进一步的，所述具备高可靠性的高速连接器还包括压缩界面密封圈，所述压缩界面密封圈位于插头与插座插接后的压力接触面。

进一步的，所述第一绝缘体及第二绝缘体的材料均为聚醚醚酮。

本实用新型的有益效果在于：

一方面，将第一接触件及第二接触件分别直接插设在第一绝缘体及第二绝缘体上，并不需要像高低频混装产品那样，将接触件与绝缘子、屏蔽外壳组装成射频或者四同轴组件后再依次装入绝缘体及壳体中，故简化了装配关系，降低了装配难度，避免了高低频混装产品的多重装配，提高了产品可靠性，同时降低了零件成本，产品的售价约为高低频混装产品的1/4，具有更广泛的需求和市场潜力；另一方面，第一接触件采用插针结构，第二接触件采用插孔结构，这种针孔配合的接触件，提高了振动、冲击量级，具体的，可以达到随机振动0.1g²/hz、正弦振动147m/s²，冲击490m/s²的量级，从而进一步提高了产品的可靠性，使得产品可以满足军用设备的使用要求。

附图说明

下面结合附图详述本实用新型的具体结构

图1为本实用新型第一实施例提供的插头的剖视图；

图2为本实用新型第一实施例提供的插座的剖视图；

图3为本实用新型第二实施例提供的第一接触件插设于第一绝缘体上的对角交叉分布的拓扑结构的剖视图(从插合面的方向观察)；

图4为本实用新型第二实施例提供的第一接触件插设于第一绝缘体上的对角交叉分布的等效拓扑结构的剖视图(从插合面的方向观察)；

图5为本实用新型第三实施例提供的插头的爆炸剖视图；

图6为本实用新型第三实施例提供的插座的爆炸剖视图；

图7为本实用新型第三实施例提供的插头与插座插接配合后的具备高可靠性的高速连接器的剖视图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1以及图2，图1为本实用新型第一实施例提供的插头的剖视图，图2为本实用新型第一实施例提供的插座的剖视图。

如图1以及图2所示，本实用新型第一实施例提供的具备高可靠性的高速连接器包括插头1及插座2，其中插头1与插座2插接配合，且插头1包括第一绝缘体14及多个第一接触件110，多个第一接触件110插设在第一绝缘体14上，插座2包括第二绝缘体22及多个第二接触件23，多个第二接触件23插设在第二绝缘体22上，且第一接触件110为插针结构，第二接触件23为插孔结构，第一接触件110与第二接触件23插接配合。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：

一方面，将第一接触件及第二接触件分别直接插设在第一绝缘体及第二绝缘体上，并不需要像高低频混装产品那样，将接触件与绝缘子、屏蔽外壳组装成射频或者四同轴组件后再依次装入绝缘体及壳体中，故简化了装配关系，降低了装配难度，避免了高低频混装产品的多重装配，提高了产品可靠性，同时降低了零件成本，产品的售价约为高低频混装产品的1/4，具有更广泛的需求和市场潜力；另一方面，第一接触件采用插针结构，第二接触件采用插孔结构，这种针孔配合的接触件，提高了振动、冲击量级，具体的，可以达到随机振动0.1g²/hz、正弦振动147m/s²，冲击490m/s²的量级，从而进一步提高了产品的可靠性，使得产品可以满足军用设备的使用要求。

请参阅图3以及图4，图3为本实用新型第二实施例提供的第一接触件插设于第一绝缘体上的对角交叉分布的拓扑结构的剖视图(从插合面的方向观察)，图4为本实用新型第二实施例提供的第一接触件插设于第一绝缘体上的对角交叉分布的等效拓扑结构的剖视图(从插合面的方向观察)。

与本实用新型第一实施例提供的具备高可靠性的高速连接器所不同的是，在本实用新型第二实施例中：

进一步地，第一接触件110为经过镀金处理的插针，第二接触件23为经过镀金处理的插孔。

进一步地，如图3所示，多个第一接触件110包括多个长插针111、多个第一短插针112及多个第二短插针113，其中第二短插针113的数量为偶数，多个长插针111插设于第一绝缘体14中部，多个第二短插针113两两组成第一差分对，且每两个第一差分对采用对角交叉分布的拓扑结构构成一组，即每两个第一差分对交叉设置构成一组，多组第一差分对环绕多个长插针111插设于第一绝缘体14外围，多个第一短插针112环绕多个长插针111插设于第一绝缘体14外围且分别位于多组第一差分对之间。

需要说明的是，如图3所示，于本实施例中，长插针111作为接地的接触件，第一短插针112作为接地或者用于单端的接触件。另外，如图4所示，为了说明相邻的对角交叉分布的第一差分对之间的串扰可以相互抵消，将相邻的第一差分对等效表示为：d1+/d1-及d2+/d2-，现以d1+、d1-位置的第一差分对为例，此时的干扰源为d2+、d2-，从图4中可以看出，d2+离d1+、d1-的距离都是一样的，所以施加在d1+、d1-上的串扰也是一致的，其转化为的串扰电压也是一致的，而且在差分信号提取的是d1+、d1-上的电压差的前提下，由于串扰电压一致，所以d1+、d1-之间的差值也是一样的，即d2+对d1+、d1-的串扰电压相互抵消，同理可知d2-对d1+、d1-串扰也可以抵消。

需要了解的是，于本实施例中，多个第二接触件23与多个第一接触件110插接于第一绝缘体14上的方式相同且与多个第一接触件110的位置对应，即多个第二接触件23包括多个长插孔(图中未示出)、多个第一短插孔(图中未示出)及多个第二短插孔(图中未示出)，其中第二短插孔的数量为偶数，多个长插孔插设于第二绝缘体22中部，多个第二短插孔两两组成第二差分对，且每两个第二差分对采用对角交叉分布的拓扑结构构成一组，即每两个第二差分对交叉设置构成一组，多组第二差分对环绕多个长插孔插设于第二绝缘体22外围，多个第一短插孔环绕多个长插孔插设于第二绝缘体22外围且分别位于多组第二差分对之间。

需要说明的是，于本实施例中，长插孔作为接地的接触件，第一短插孔作为接地或者用于单端的接触件。另外，第二差分对之间的串扰抵消原理与第一差分对之间的串扰抵消原理是一致的，此处不再做论述。

需要了解的是，于本实施例中，第一接触件110及第二接触件23均采用对角交叉分布的拓扑结构插设在第一绝缘体14及第二绝缘体22上，是利用电磁场理论，将第一差分对或第二差分对抽象为双圆杆模型，将介质的相对介电常数3.2和介质损耗正切值0.001代入相应的公式进行理论计算，同时，采用专业电磁场仿真软件的麦克斯韦求解器和时域算法求解边缘电磁场，完成的理论设计，并对第一差分对或第二差分对的特性阻抗进行了匹配。

优选的，于本实施例中，第一绝缘体14及第二绝缘体22的形状均为圆形，长插针111及长插孔的数量均为4个，第一短插针112及第一短插孔的数量均为4个，第二短插针113及第二短插孔的数量均为16个。

下面通过具体实例，对第一接触件110及第二接触件23均采用对角交叉分布的拓扑结构插设在第一绝缘体14及第二绝缘体22上的作用进行说明：

例如产品的第一接触件110之间或第二接触件23之间的间距只有1.64mm，此时的接点密度很高，在直径为10.4mm的第一绝缘体14或第二绝缘体22上可实现了24芯的排列，即包含了8对第一差分对或第二差分对、8个单端或用于接地的接触件，如此一来，任一个接口的接点数量可单独满足两路千兆网，四路usb2.0，两路usb3.0，一路dvi、一路hdmi、一路displayport的接点定义，极大程度地减少了接口的占用空间。另外，如果采用标准商用接口加固的产品，两路千兆网口占用的空间约为62mm×31mm，一路hdmi约为33.3mm×33.3mm，而采用对角交叉分布的拓扑结构的产品后仅为22.5mm×22.5mm。

需要说明的是，于其他实施例中，可以根据实际使用情况，对长插针111、长插孔、第一短插针112、第一短插孔、第二短插针113及第二短插孔的数量进行调整。

本实用新型第二实施例提供的具备高可靠性的高速连接器，第一方面，第一接触件及第二接触件均经过镀金处理，使得该高速连接器具备了耐盐雾的特性；第二方面，第一接触件及第二接触件均采用对角交叉分布的拓扑结构插设在第一绝缘体及第二绝缘体上，使得第一差分对之间及第二差分对之间的串扰电压相互抵消，进而可以减少相邻的第一差分对之间及第二差分对之间的间距，使得产品的体积减小近一半；第三方面，长插针及长插孔均作为接地的接触件使用，可以实现不相邻的第一差分对之间或第二差分对之间的接地屏蔽。

请参阅图5、图6以及图7，图5为本实用新型第三实施例提供的插头的爆炸剖视图，图6为本实用新型第三实施例提供的插座的爆炸剖视图，图7为本实用新型第三实施例提供的插头与插座插接配合后的具备高可靠性的高速连接器的剖视图。

与本实用新型第一实施例提供的具备高可靠性的高速连接器所不同的是，在本实用新型第三实施例中：

进一步地，如图5所示，插头1还包括壳体11、连接螺帽12、波纹弹簧16、内锁紧齿17及外锁紧齿18，其中壳体11外侧开设有外环形槽，第一绝缘体14固定在壳体11内，连接螺帽12套设于壳体11外侧的预设位置，波纹弹簧16、内锁紧齿17及外锁紧齿18依次装配在壳体11与连接螺帽12之间的间隙处，且波纹弹簧16时刻保持压缩状态。

需要说明的是，于本实施例中，第一绝缘体14通过第一卡簧19固定在壳体11内的合适位置，连接螺帽12通过弹性挡圈15套设在壳体11外侧的预设位置。于其他实施例中，可以使用其他连接固定方式固定第一绝缘体14及套设连接螺帽12。

进一步地，如图5所示，插头1还包括屏蔽环13，且屏蔽环13套设在壳体11的外环形槽中。

下面对插头1的装配过程，进行简单描述：

第一步，将第一接触件110按照对角交叉分布的拓扑结构插设在第一绝缘体14上；

第二步，将第一绝缘体14通过第一卡簧19固定在壳体11内适当的位置；

第三步，采用专用工具，将屏蔽环13套设在壳体11的外环形槽中；

第四步，通过弹性挡圈15将连接螺帽12套设在壳体11外侧的预设位置；

第五步，在壳体11与连接螺帽12之间的间隙处，依次装配波纹弹簧16、内锁紧齿17及外锁紧齿18，并使波纹弹簧16时刻保持压缩状态。

进一步地，如图6所示，插座2还包括具有法兰盘的方盘壳体29、界面密封圈24及安装衬垫25，其中方盘壳体29内侧开设有内环形槽，界面密封圈24设置在内环形槽中，第二绝缘体22固定在方盘壳体29内，安装衬垫25套设于方盘壳体29外侧且与方盘壳体29的法兰盘抵接。

需要说明的是，于本实施例中，第二绝缘体22通过第二卡簧26固定在方盘壳体29内适当的位置。于其他实施例中，可以使用其他连接固定方式固定第二绝缘体22。

下面对插座2的装配过程，进行简单描述：

第一步，将第二接触件23按照对角交叉分布的拓扑结构插设在第二绝缘体22上；

第二步，将界面密封圈24装配在方盘壳体29的内环形槽中；

第三步，将将第二绝缘体22通过第二卡簧26固定在方盘壳体29内适当的位置；

第四步，将安装衬垫25套设在方盘壳体29外侧且与方盘壳体29的法兰盘抵接。

进一步地，如图7所示，本实施例提供的具备高可靠性的高速连接器还包括压缩界面密封圈3，且压缩界面密封圈3位于插头1与插座2插接后的压力接触面。

需要说明的是，于本实施例中，插头1与插座2进行插接配合后，还采用了三头螺纹进一步进行连接。

优选的，与本实施例中，第一绝缘体14及第二绝缘体22的材料均为聚醚醚酮，也就是peek材料。

本实用新型第三实施例提供的具备高可靠性的高速连接器，第一方面，在插头中设置屏蔽环，并将屏蔽环套设在壳体的外环形槽中，可以实现插头与插座的电连续性和屏蔽性；第二方面，在插头与插座插接后的压力接触面设置压缩界面密封圈，使得产品具有良好的防水密封性；第三方面，第一绝缘体及第二绝缘体均采用peek材料，由于peek绝缘材料的工作温度为-60℃～+250℃，而产品工作温度范围为-55℃～+125℃，故可以更好地满足军用设备的要求；第四方面，peek绝缘材料的介电常数和介质损耗较低，开发出来的产品可以满足6.25gbps的传输要求，可以覆盖千兆网，usb2.0/3.0，dvi、hdmi、displayport高清视频等高速信号的传输要求，还可以代替rj45、dvi、usb、hdmi等标准的商用接口；第五方面，插头与插座进行插接配合后，还采用三头螺纹进行连接，进一步保证了插头与插座插接的稳定性。

综上所述，本实用新型提供的具备高可靠性的高速连接器，其有益效果在于：

一方面，将第一接触件及第二接触件分别直接插设在第一绝缘体及第二绝缘体上，并不需要像高低频混装产品那样，将接触件与绝缘子、屏蔽外壳组装成射频或者四同轴组件后再依次装入绝缘体及壳体中，故简化了装配关系，降低了装配难度，避免了高低频混装产品的多重装配，提高了产品可靠性，同时降低了零件成本，产品的售价约为高低频混装产品的1/4，具有更广泛的需求和市场潜力；另一方面，第一接触件采用插针结构，第二接触件采用插孔结构，这种针孔配合的接触件，提高了振动、冲击量级，具体的，可以达到随机振动0.1g²/hz、正弦振动147m/s²，冲击490m/s²的量级，从而进一步提高了产品的可靠性，使得产品可以满足军用设备的使用要求。

本实用新型第二实施例提供的具备高可靠性的高速连接器，第一方面，第一接触件及第二接触件均经过镀金处理，使得该高速连接器具备了耐盐雾的特性；第二方面，第一接触件及第二接触件均采用对角交叉分布的拓扑结构插设在第一绝缘体及第二绝缘体上，使得第一差分对之间及第二差分对之间的串扰电压相互抵消，进而可以减少相邻的第一差分对之间及第二差分对之间的间距，使得产品的体积减小近一半；第三方面，长插针及长插孔均作为接地的接触件使用，可以实现不相邻的第一差分对之间或第二差分对之间的接地屏蔽。

本实用新型第三实施例提供的具备高可靠性的高速连接器，第一方面，在插头中设置屏蔽环，并将屏蔽环套设在壳体的外环形槽中，可以实现插头与插座的电连续性和屏蔽性；第二方面，在插头与插座插接后的压力接触面设置压缩界面密封圈，使得产品具有良好的防水密封性；第三方面，第一绝缘体及第二绝缘体均采用peek材料，由于peek绝缘材料的工作温度为-60℃～+250℃，而产品工作温度范围为-55℃～+125℃，故可以更好地满足军用设备的要求；第四方面，peek绝缘材料的介电常数和介质损耗较低，开发出来的产品可以满足6.25gbps的传输要求，可以覆盖千兆网，usb2.0/3.0，dvi、hdmi、displayport高清视频等高速信号的传输要求，还可以代替rj45、dvi、usb、hdmi等标准的商用接口；第五方面，插头与插座进行插接配合后，还采用三头螺纹进行连接，进一步保证了插头与插座插接的稳定性。

此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。

此处，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。