S7-16型射頻連接器_增設(shè)快速防水封裝的設(shè)計(jì)

一種新型大功率小型化的射頻連接器IEC61169-53（S7-16型）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已于2015年9月由IEC/TC46國(guó)際電工委員會(huì)組織批準(zhǔn)并發(fā)布，已成為一項(xiàng)正式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。本文就該標(biāo)準(zhǔn)的起草背景，以及該標(biāo)準(zhǔn)與原有同類(lèi)和相近的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61169-4（7-16型）、IEC61169-11（4.1-9.5型）、IEC61169-54（4.3-10型）其相同與不同之處做出了分析比較與說(shuō)明；同時(shí)，本文對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)所衍生出的快插兼容及現(xiàn)場(chǎng)快速防水封裝方法也作了簡(jiǎn)要介紹。

一、背景

該標(biāo)準(zhǔn)是于2012年由吳通控股集團(tuán)股份有限公司和中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院聯(lián)合提出的。射頻連接器是一種移動(dòng)通信系統(tǒng)不可缺少的射頻互連器件，又是一種端口電子元件；必須滿(mǎn)足國(guó)際市場(chǎng)范圍的互連互換。然而，隨著近幾年來(lái)全球移動(dòng)通信事業(yè)的迅猛發(fā)展，其產(chǎn)品小型化的要求更是日趨高漲，尤其是7-16型大功率連接器的小型化，實(shí)為一個(gè)空白。但是，出于對(duì)大功率小型化的需求，業(yè)內(nèi)則普遍將IEC60169-11（4.1-9.5型）射頻連接器冒稱(chēng)為Min-DIN；隨后出現(xiàn)的IEC60169-54（4.3-10型，其正式國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)仍在進(jìn)行中）也被稱(chēng)之為Min-DIN。然而，按早期1975年所發(fā)布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IEC60169-4）所規(guī)范的7-16型射頻連接器，歷史上則一直簡(jiǎn)稱(chēng)為DIN型連接器。因此，該標(biāo)準(zhǔn)的批準(zhǔn)和發(fā)布實(shí)屬真正意義上的Min-DIN。

在本文以下的分析比較中，您可以看到7-16型與S7-16其電氣特性完成相同，而S7-16型與4.1-9.5型（和4.3-10型）則在電氣機(jī)械等特性，以及應(yīng)用場(chǎng)合等方面有許多不同之處，而區(qū)別這些不同對(duì)于我們高效合理的選型與應(yīng)用是非常必要的。

二、S7-16型射頻連接器及其衍生產(chǎn)品

S7-16型射頻連接器其界面為螺紋連接的結(jié)構(gòu)，其衍生產(chǎn)品增設(shè)了快插連接結(jié)構(gòu)；其外導(dǎo)體內(nèi)徑為16mm，內(nèi)導(dǎo)體外徑為7mm，特性阻抗50Ω；當(dāng)螺紋連接時(shí)為M22×1，當(dāng)快插連接時(shí)為若干個(gè)滾珠，即S7-16型母頭端具備螺紋剛性連接和滾珠彈性連接的雙重性。

兩種形式的連接結(jié)構(gòu)與安裝方式 詳見(jiàn)圖1。

圖1、兩種形式的連接結(jié)構(gòu)與方式

從上述圖1中可見(jiàn)：

1、兩種連接結(jié)構(gòu)中的母頭均為同一個(gè)構(gòu)件，設(shè)置有外螺紋和滾珠槽面，支持螺紋連接（借助板手工具）和快插連接（僅單徒手）的雙重性安裝方式；

2、在螺紋連接結(jié)構(gòu)中，其電氣連接為軸向剛性接觸；而在快插連接中，其電氣連接為徑向彈性接觸。

3、快插連接結(jié)構(gòu)應(yīng)用了若干個(gè)滾珠，其連接的可靠性和快捷性有了保證；避免了三角卡簧結(jié)構(gòu)在擺動(dòng)拉力試驗(yàn)下出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象。

三、與7-16型（IEC61169-4）的差異

1、主要特性方面比較詳見(jiàn)表1。

表1、S7-16型與7-16型主要特性方面的差異

主要特性?7-16型?S7-16型?

特性阻抗 ? 50Ω ? 50Ω ?

電氣接觸形式 ? 剛性接觸 ? 剛性接觸//彈性接觸 ?

頻率范圍 ? 7.5GHz ? 7.5GHz @彈性接觸

8.0GHz @剛性接觸 ?

射頻功率 ? 1.2KW @1GHz

0.85KW @2GHz ? 1.2KW @1GHz

0.85KW @2GHz ?

回波損耗 ? ≤20.8dB ? ≤20.8dB ?

屏蔽效率@1GHz ? ≥114dB ? ≥114dB ?

互調(diào)@2×20W ? ≤-168dBc ? ≤-168dBc ?

鎖緊機(jī)構(gòu) ? 螺紋 ? 螺紋//滾珠 ?

連接機(jī)構(gòu)強(qiáng)度 ? ≥1000N ? ≥1000N ?

正常連接力 ? 18N.m～28N.m ? 18N.m～28N.m @螺紋

≤45N @滾珠 ?

連接耐力矩 ? ≥30N.m ? ≥30N.m ?

機(jī)械壽命 ? ≥500次 ? ≥500次 ?

防護(hù)等級(jí) ? IP68 ? IP68 ?

從表1中可見(jiàn)：

僅電氣接觸形式、鎖緊機(jī)構(gòu)和正常連接力矩不同（見(jiàn)表1中紅字所示），其余均相同。

2、外形尺寸及重量方面的比較詳見(jiàn)表2和圖2。

表2、S7-16型與7-16型外形尺寸及重量方面的差異

S7-16特點(diǎn)?典型值?下降或提升幅度?

更小的外形尺寸 ? 25.4mm×25.4mm ? 下降20%～40% ?

更小的體積及重量 ? 46g ? 下降30%～40% ?

更小的安裝尺寸 ? 18.2mm×18.2mm ? 下降27% ?

更小的安裝密度（中心距） ? 28mm ? 提升20% ?

注：當(dāng)不便于更改設(shè)備面板尺寸時(shí)，也可以選擇不更改連接法蘭安裝尺寸，而僅將接口部分由7-16型升級(jí)為S7-16型即可。 ?

圖2、安裝密度的圖示

從表2和圖2中可見(jiàn)：

S7-16型連接器在外形尺寸及重量、安裝中心距均有顯著的下降，從而使安裝密度得到了顯著的提升。

四、S7-16型與4.1-9.5型及4.3-10主要特性方面的差異

S7-16型與4.1-9.5型和4.3-10型連接器雖然特性阻抗均為50Ω，但由于外導(dǎo)體內(nèi)徑和內(nèi)導(dǎo)體外徑—這個(gè)重要參數(shù)的不同，所以，其它射頻傳輸特性也就大相徑庭。又由于4.1-9.5型和4.3-10型的外導(dǎo)體內(nèi)徑和內(nèi)導(dǎo)體外徑基本接近，所以，其4.1-9.5型和4.3-10型的射頻傳輸特性也基本相同。

為了便于簡(jiǎn)要分析問(wèn)題，我們選擇S7-16型與4.3-10作出了如下對(duì)比，詳見(jiàn)表3。

表3、S7-16型與4.3-10型的差異

主要特性 ? S7-16 ? 4.3-10 ? 備注 ?

特性阻抗 ? 50Ω ? 50Ω ? ? ?

電氣接觸形式 ? 剛性接觸//彈性接觸 ? 彈性接觸 ? ? ?

頻率范圍 ? 7.5GHz @彈性接觸

8.0GHz @剛性接觸 ? 6.0GHz ? ? ?

射頻功率 ? 1.2KW @1GHz

0.85KW @2GHz ? 0.7KW @1GHz

0.5KW @2GHz ? ? ?

鎖緊機(jī)構(gòu) ? 螺紋//滾珠 ? 螺紋//三角卡簧 ? 三角卡簧的缺陷是在擺動(dòng)拉力試驗(yàn)中脫落。 ?

互調(diào)@2×20W ? ≤-168dBc ? ≤-168dBc ? 剛性接觸通常優(yōu)于彈性接觸。 ?

內(nèi)導(dǎo)體接觸電阻 ? ≤0.4mΩ ? ≤0.8mΩ ? ? ?

外導(dǎo)體接觸電阻 ? ≤0.2mΩ ? ≤1.2mΩ ? ? ?

絕緣電阻 ? ≥10G ? ≥5G ? ? ?

海平面耐電壓 ? 4.0kV ? 2.5kV ? ? ?

海平面工作電壓 ? 2.7kV ? 1.8kV ? ? ?

屏蔽效率@1GHz ? ≥114dB ? ≥110dB ? ? ?

注：由吳通控股集團(tuán)研發(fā)中心推出的Q4.1-9.5型系列連接器，為原4.1-9.5（IEC61169-11）同樣實(shí)現(xiàn)了上述圖1中所描述的連接結(jié)構(gòu)及安裝方式。 ?

從表3可見(jiàn)：S7-16型與4.3-10型除特性阻抗和互調(diào)指標(biāo)基本相同外，其它特性及額定值均有很大的差異。因此，其應(yīng)用場(chǎng)合也就不同；不能將其混為一談，以防止不合理的應(yīng)用。

五、S7-16增設(shè)了現(xiàn)場(chǎng)快速防水封裝的設(shè)計(jì)

1、實(shí)現(xiàn)了連接器2秒鐘快速連接；

2、實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)2秒鐘全面的快速封裝。

3、由于實(shí)現(xiàn)了對(duì)連接器的全面封裝，所以，可以免除對(duì)室外連接器的表面噴塑料處理，從而進(jìn)一步降低了用戶(hù)的成本。詳見(jiàn)圖3與圖4，以及圖5與圖6。

圖3、與設(shè)備間的快速連接

圖4、與設(shè)備間的快速分離

圖5、與電纜間的快速連接

六、本文綜述

1、本連接器IEC61169-53具有與7-16（IEC61169-4）相同的射頻傳輸特性，以及機(jī)械性能和環(huán)境性能，填補(bǔ)了現(xiàn)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)射頻連接器型譜中一項(xiàng)大功率小型化的空白，是真正意義上的Min-DIN，另外快插兼容Q4.1-9.5連接器也已登陸市場(chǎng)，為用戶(hù)提供了更佳的射頻互連系統(tǒng)解決方案。

2、具有螺紋剛性接觸或滾珠彈性接觸的兩種插合方式，改善和提升了傳統(tǒng)射頻互連的傳輸質(zhì)量，以及用戶(hù)工作效力。

3、具有快速連接和快速全面防水封裝特性，可以免除對(duì)室外連接器的表面噴塑料處理，從而進(jìn)一步降低了用戶(hù)的成本。

4、相比同類(lèi)產(chǎn)品相比可提升效益10%～40%，可降低成本5%～30%；是移動(dòng)通信射頻連接器理想的更新升級(jí)產(chǎn)品。