大功率电连接器插孔及大功率电连接器的制作方法

本发明涉及一种大功率电连接器插孔指状接触片的设计及一种大功率电连接器，属于大功率同轴电子元器件领域。

背景技术：

1、航天器大功率射频产品在地面真空试验过程中要承受超过正常工作量级的射频功率。在一次实验过程中发生了射频连接器对插界面烧毁的现象，经分析定位，认为是传输电流过大引起的故障。

2、目前国军标及各行业标准中，对微带线，带状线等产品的过电流能力有设计要求及裕度要求，对射频连接器中的过电流能力缺少设计约束。

3、现有的射频连接器在插针(j型接头)与插孔(k型接头)插合以后，插针和插孔的有效接触面，理论设计上均为环周的线接触方式，实际产品中为较小的环带面接触或弧线接触。在传统的中小功率传输中，这一设计状态不会引起明显的性能异常，在大功率或超大功率状态下，该设计即呈现出设计余量不足的问题。

4、现有技术中，zhang yong-hua等人2005年发表在high power laser andparticle beams(vol.17,no.2p.233-6)期刊上的“elementary analysis on breakdownphenomenon of coaxial-cable and connector”文章介绍了同轴电缆和连接器的高功率微波击穿试验方法，未对大功率同轴电缆组件进行改进或优化；北京长峰广播通讯设备有限责任公司的“一种高压大功率同轴电缆连接器”发明，将接头座上设置接头孔，通过螺钉将螺母和压块一起固定在接头座上，用于解决高压大功率同轴电缆的连接难题；成都普天电缆股份有限公司的“一种柔性大功率同轴电缆”发明，通过将内导体设置为由若干根铜线缠绕而成的结构节约材料并通过设置空心管实现对电缆进行风冷或水冷散热；中国电子科技集团公司第四十研究所的“一种接电缆用的大功率射频同轴连接器”发明，在连接器内设有第二绝缘支撑，实现内外导体的隔离，提高射频同轴连接器的耐电压击穿能力。以上发明对大功率同轴电缆进行了优化改进，但均未考虑大功率同轴连接系统局部电流密度过大引起的烧毁问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种大功率电连接器插孔，包含插孔内壁，片间凹槽，以及指状接触片；各片间凹槽沿电连接器插孔内壁周向均匀分布，每个片间凹槽由插孔口向插口内部延伸；各片间凹槽之间形成＞1个指状接触片，连接器插孔的长度大于每个指状接触片的长度；指状接触片沿由插孔口向插口内部的方向依次包括倒角，收口段和非收口段，所述收口段用于与插针接触；收口段经热处理形成，热处理前收口段的内表面与插孔轴线呈预置角θ：

2、

3、其中，指状接触片的长度为l1，指状接触片中收口段的长度为l，d1为未设指状接触片处的插孔内壁直径，d2为插针的直径，r为倒角半径。本发明大功率电连接器插孔对现有射频连接器插孔结构进行了创新性的改进，能够有效提高射频连接器插针和插孔插合后的接触面积，大大降低了单位接触面的过电流密度，提高了使用的安全性。

4、本发明还提供一种大功率射频连接器，包括j型射频连接器和k型射频连接器；j型射频连接器包括j型射频连接器壳体，锥孔绝缘介质和插针；锥孔绝缘介质安装于j型射频连接器壳体内部，锥孔绝缘介质设有锥孔，插针一端位于所述锥孔中，插针另一端连接外部电缆内导体或微带结构；k型射频连接器包括k型射频连接器壳体，锥台绝缘介质和插孔；锥台绝缘介质安装于k型射频连接器壳体内部，锥台绝缘介质为锥台结构，插孔设于锥台绝缘介质中且与锥台绝缘介质同轴，插孔连接外部电缆内导体或微带结构；j型射频连接器与k型射频连接器对插时，k型射频连接器的锥台绝缘介质与j型射频连接器的锥孔绝缘介质嵌套配合，锥台绝缘介质与锥孔绝缘介质的配合面为与射频连接器同轴的锥形面，同时j型射频连接器的插针插入k型射频连接器的插孔。本发明解决了传统阶梯接触界面连接器在功率传输方向上存在平行于电场方向的接触间隙状态的缺陷，提出锥形介质接触界面，使得二次电子倍增的积累效应明显降低，大幅提高了产品的抗微放电能力，同时有利于接头插合后残余气体溢出，有利于提高抗低气压放电的能力。本发明将射频连接器在4ghz以下的抗微放电能力提高到万瓦级。

5、为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

6、一种大功率电连接器插孔，包含插孔内壁，片间凹槽，以及指状接触片；

7、各片间凹槽沿电连接器插孔内壁周向均匀分布，每个片间凹槽由插孔口向插口内部延伸；各片间凹槽之间形成＞1个指状接触片，连接器插孔的长度大于每个指状接触片的长度；

8、指状接触片沿由插孔口向插口内部的方向依次包括倒角，收口段和非收口段，所述收口段用于与插针接触；

9、收口段经热处理形成，热处理前收口段的内表面与插孔轴线呈预置角θ：

10、

11、其中，指状接触片的长度为l1，指状接触片中收口段的长度为l，d1为未设指状接触片处的插孔内壁直径，d2为插针的直径，r为倒角半径。

12、进一步的，上述插孔中，指状接触片中收口结构的长度l根据电连接器所需通过功率确定，且l与电连接器所需通过功率大小正相关。

13、进一步的，上述插孔中，经热处理形成的指状接触片的收口段的内表面与插孔轴线平行。

14、进一步的，上述插孔中，每个片间凹槽由插孔口向插口内部延伸的方向与插孔轴线平行；

15、热处理前收口段的内表面相对于插孔轴线为斜面，所述斜面的倾斜方向远离插孔轴线方向。

16、一种大功率电连接器，包含上述一种大功率电连接器插孔。

17、进一步的，上述一种大功率电连接器，包括j型射频连接器和k型射频连接器；

18、j型射频连接器包括j型射频连接器壳体，锥孔绝缘介质和插针；锥孔绝缘介质安装于j型射频连接器壳体内部，锥孔绝缘介质设有锥孔，插针一端位于所述锥孔中，插针另一端连接外部电缆内导体或微带结构；

19、k型射频连接器包括k型射频连接器壳体，锥台绝缘介质和插孔；锥台绝缘介质安装于k型射频连接器壳体内部，锥台绝缘介质为锥台结构，插孔设于锥台绝缘介质中且与锥台绝缘介质同轴，插孔连接外部电缆内导体或微带结构；

20、j型射频连接器与k型射频连接器对插时，k型射频连接器的锥台绝缘介质与j型射频连接器的锥孔绝缘介质嵌套配合，锥台绝缘介质与锥孔绝缘介质的配合面为与射频连接器同轴的锥形面，同时j型射频连接器的插针插入k型射频连接器的插孔，所述插针与插孔的接触面为环带面。

21、进一步的，上述一种大功率电连接器，k型射频连接器中的锥台绝缘介质外壁相对于锥台绝缘介质轴线的角度连续变化。

22、进一步的，上述一种大功率电连接器，j型射频连接器中的锥孔绝缘介质和k型射频连接器中的锥台绝缘介质采用同种材料，所述锥孔绝缘介质和锥台绝缘介质所用材料为聚四氟乙烯或聚醚醚酮。

23、进一步的，上述一种大功率电连接器，j型射频连接器中插针的直径为3～5mm，k型射频连接器中指状接触片收口段与插针间隙配合；

24、锥孔绝缘介质中锥孔的大端直径为10～18mm，锥孔绝缘介质中锥孔的小端直径为6.5～10mm；锥台绝缘介质的大端直径与所述锥孔的大端直径相等，锥台绝缘介质的小端直径与所述锥孔的小端直径相等。

25、进一步的，上述一种大功率电连接器，j型射频连接器壳体内壁设有第一定位凸台，j型射频连接器中的锥孔绝缘介质外壁与第一定位凸台配合，实现锥孔绝缘介质在j型射频连接器壳体内部的定位；

26、k型射频连接器壳体内壁设有第二定位凸台，k型射频连接器中的锥台绝缘介质外壁与第二定位凸台配合，实现锥台绝缘介质在k型射频连接器壳体内部的定位；

27、j型射频连接器还包括连接器紧固螺套；连接器紧固螺套设于j型射频连接器壳体外部，用于实现j型射频连接器与k型射频连接器对插时的紧固连接。

28、本发明与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：

29、(1)本发明对现有射频连接器插孔结构进行了创新性的改进，能够有效提高射频连接器插针和插孔插合后的接触面积，大大降低了单位接触面的过电流密度，提高了使用的安全性；

30、(2)本发明大功率电连接器插孔，结构简单，易于实现，适用范围广；

31、(3)本发明一种大功率射频连接器，使对插时j型射频连接器和k型射频连接器的绝缘介质的配合面为锥形面，有效降低了插合面之间的二次电子倍增效应，大幅提高了产品的抗微放电能力；

32、(4)本发明大功率射频连接器，k型射频连接器中的锥台绝缘介质外壁为渐变的连续结构，且j型射频连接器和k型射频连接器的绝缘介质采用同一材料，避免了局部空间电场增强；

33、(5)本发明大功率射频连接器，采用锥面结构的设计，有利于接头插合后残余气体溢出，有利于提高抗低气压放电的能力；

34、(6)本发明大功率射频连接器，使得射频连接器在4ghz以下的抗微放电能力提高到万瓦级；填补了空间宇航用超大功率射频连接器的市场空白。