專利名稱：一種具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射頻同軸連接器，尤其是用在高功率脈沖源狀態(tài)參數(shù)測量中，屬于脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高功率脈沖技術(shù)是國防科研和高新技術(shù)研究的重要技術(shù)基礎(chǔ)，其應(yīng)用已經(jīng)深入到許多重要的科學(xué)研究領(lǐng)域，例如高功率微波、閃光X射線照相、核爆效應(yīng)模擬源、慣性約束聚變等方面。高功率脈沖產(chǎn)生裝置又稱高功率脈沖源，是高壓設(shè)備的一種，但又與一般高壓設(shè)備不同，它屬于高功率、強電流、短脈沖的一種特殊設(shè)備，提供的是一種暫態(tài)過程的物理量。脈沖功率研究經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，從經(jīng)典的Marx發(fā)生器-脈沖形成線-二極管系統(tǒng)開始，涌現(xiàn)出很多各具特色的脈沖功率系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于高新技術(shù)領(lǐng)域和國防建設(shè)。 測量和診斷對高功率脈沖源的調(diào)試、運行等都是不可缺少的重要手段。高功率脈沖源狀態(tài)參數(shù)主要是系統(tǒng)各部分的高電壓信號，包括脈沖形成線充電信號、脈沖源輸出信號等，電壓幅值達(dá)數(shù)百千伏到兆伏，脈沖前沿從數(shù)十微秒直到百皮秒。因此，用于高功率脈沖源的測量裝置要具有很高的量程和很寬的頻率響應(yīng)范圍。電容分壓器能實現(xiàn)非接觸式高電壓測量，不會干擾被測信號，也不會帶來絕緣問題，并且率響應(yīng)范圍可以做的很寬，比較適合于測量高功率脈沖源各部分電壓參數(shù)。由于電容分壓器安裝在脈沖源內(nèi)部，其測量信號需要通過專用射頻同軸連接器引出到脈沖源外。作為脈沖源內(nèi)外的電氣連接元件，射頻同軸連接器的輸入端需要插入到脈沖源內(nèi)部以連接電容分壓器，輸出端則設(shè)計成插針或插孔式接口，用于和配對的連接器之間進行電氣連接。射頻同軸連接器一方面要能實現(xiàn)高保真信號傳輸，另一方面還要實現(xiàn)脈沖源內(nèi)部與外界環(huán)境的物理隔離與電氣隔離。由于某些技術(shù)和工藝要求，高功率脈沖源內(nèi)部可能是高氣壓、高油壓或高真空等極端環(huán)境，這就要求用于引出電容分壓器測量信號的射頻同軸連接器具有雙向高壓密封功能，即當(dāng)脈沖源內(nèi)部處于高氣/油壓狀態(tài)時，能實現(xiàn)良好的高壓密封，防止脈沖源內(nèi)部高壓向脈沖源外部泄漏；當(dāng)脈沖源內(nèi)部處于真空狀態(tài)時，能實現(xiàn)良好的真空密封，防止外界大氣進入到脈沖源內(nèi)部。射頻同軸連接器實質(zhì)上是一段帶有連接結(jié)構(gòu)的非均勻同軸連接線體，由內(nèi)外導(dǎo)體和絕緣子構(gòu)成?，F(xiàn)在的射頻同軸連接器產(chǎn)品外導(dǎo)體內(nèi)表面、內(nèi)導(dǎo)體表面和絕緣子一般設(shè)計成相互配合的臺階結(jié)構(gòu)，但是這些臺階結(jié)構(gòu)只能滿足絕緣支撐和固定內(nèi)導(dǎo)體等基本要求，不具備雙向高壓密封能力，因而不適用于高功率脈沖源中電容分壓器測量信號的引出。此夕卜，內(nèi)外導(dǎo)體尺寸在臺階結(jié)構(gòu)處發(fā)生突變，因而出現(xiàn)不連續(xù)電容，引起反射，也在一定程度上影響信號傳輸性能。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器，能夠高保真?zhèn)鬏斝盘?，并且可實現(xiàn)高壓及真空雙向密封。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體、高壓密封絕緣子、真空密封絕緣子和輸入外導(dǎo)體。外導(dǎo)體由不銹鋼制成，其外側(cè)兩端都有螺紋，外側(cè)的中間為棱柱體，方便夾持旋轉(zhuǎn)，內(nèi)側(cè)開有通孔。內(nèi)導(dǎo)體是一段變徑圓柱體，由黃銅制成，通過兩個過渡錐面，實現(xiàn)直徑先由小變大，后再由大變小的漸變，過渡錐面的錐角取值范圍是20°飛0°。高壓密封絕緣子外側(cè)是具有過渡錐面的變直徑圓柱體，內(nèi)側(cè)是臺階通孔，臺階處具有錐面倒角，外側(cè)大直徑端和內(nèi)側(cè)通孔大直徑端在同一側(cè)。真空絕緣子外側(cè)為具有過渡錐面的變直徑圓柱體，小直徑端形成為一段較細(xì)(直徑3飛毫米)的介質(zhì)套，內(nèi)側(cè)是具有過渡錐面的變直徑通孔，內(nèi)側(cè)大直徑端和外側(cè)大直徑端在同一側(cè)。高壓密封絕緣子和真空密封絕緣子材料都是聚四氟乙烯。輸入外導(dǎo)體由黃銅制成，內(nèi)側(cè)是具有過渡錐面的變直徑通孔，外側(cè)是臺階柱，內(nèi)側(cè)大直徑端和外側(cè)大直徑端在同一側(cè)。從這種具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器的輸出端到輸入端，高壓密封絕緣子、真空密封絕緣子和輸入外導(dǎo)體依次安裝在外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體之間，主要依靠內(nèi)導(dǎo)體錐面和高壓密封絕緣子和真空密封絕緣子的配合，實現(xiàn)雙向密封作用。在輸出端，外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體構(gòu)成了射頻同軸連接器的標(biāo)準(zhǔn)接口，方便與配對的射頻同軸連接器進行電氣連接。內(nèi)導(dǎo)體的一個過渡錐面與高壓密封絕緣子內(nèi)側(cè)的錐面倒角配·合，高壓密封絕緣子外側(cè)的過渡錐面與外導(dǎo)體內(nèi)側(cè)的通孔配合安裝。內(nèi)導(dǎo)體的另一個過渡錐面與真空密封絕緣子的內(nèi)側(cè)過渡錐面相配合，真空密封絕緣子的外側(cè)過渡錐面與輸入外導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)過渡錐面相配合。在輸入端，輸入外導(dǎo)體的小直徑端、真空密封絕緣子的介質(zhì)套和內(nèi)導(dǎo)體自外向內(nèi)共同構(gòu)成一段同軸傳輸線，貫穿脈沖源外殼，與安裝在脈沖源內(nèi)部的電容分壓器進行電氣連接。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出的一種具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器，不僅能夠高保真?zhèn)鬏斝盘?，還能實現(xiàn)高功率脈沖源內(nèi)部的高壓及真空雙向密封。由于當(dāng)高功率脈沖源內(nèi)部處于高壓(氣壓或油壓)與處于真空這兩種不同狀態(tài)時，內(nèi)導(dǎo)體和絕緣子受到的壓力方向不同，因此需要利用傾斜方向相反的兩級錐面，分別去密封高氣壓/油壓和真空。內(nèi)導(dǎo)體具有兩個傾斜方向相反的錐面，其中距連接器輸出端較近的錐面和高壓密封絕緣子內(nèi)側(cè)柱面配合，用于密封脈沖源內(nèi)部高壓，距連接器輸出端較遠(yuǎn)的錐面和真空密封絕緣子內(nèi)側(cè)錐面配合，用于密封脈沖源內(nèi)部真空。當(dāng)脈沖源內(nèi)部處于高氣壓/油壓狀態(tài)時，內(nèi)導(dǎo)體受到向脈沖源外部方向的力，并產(chǎn)生微小位移，距連接器輸出端較近的內(nèi)導(dǎo)體錐面與高壓密封絕緣子內(nèi)側(cè)柱面被緊緊壓接在一起，實現(xiàn)脈沖源內(nèi)部高氣壓/油壓密封，脈沖源內(nèi)壓強越高，則密封越緊。由于高壓密封絕緣子內(nèi)側(cè)柱面在內(nèi)導(dǎo)體錐面壓力下能提供更大的壓縮量，提高了對高壓的密封能力。當(dāng)脈沖源內(nèi)部處于真空狀態(tài)時，內(nèi)導(dǎo)體受到向脈沖源內(nèi)部方向的力，并產(chǎn)生微小位移，距連接器輸出端較遠(yuǎn)的內(nèi)導(dǎo)體錐面與真空密封絕緣子內(nèi)側(cè)錐面被緊緊壓接在一起，實現(xiàn)真空密封，脈沖源內(nèi)真空度越高，則密封越緊。在滿足高壓和真空密封性能的同時，外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體和兩個絕緣子的尺寸滿足密封射頻同軸連接器內(nèi)部波阻抗的處處匹配的條件，并且由于主要采用錐面漸變，減少了臺階式突變帶來的反射問題，保證了測量信號傳輸?shù)谋Ｕ嫘?。本發(fā)明提出的一種具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器，不僅能夠高保真?zhèn)鬏斝盘枺€能實現(xiàn)高功率脈沖源內(nèi)部的高壓及真空雙向密封，解決了脈沖源狀態(tài)參數(shù)測量信號從高功率脈沖源內(nèi)部引出到外部的問題。
圖I是各部件結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖I (a)是外導(dǎo)體，圖I (b)是內(nèi)導(dǎo)體，圖I (C)是高壓密封絕緣子，圖I (d)是真空密封絕緣子，圖I (e)是輸入外導(dǎo)體，a和b代表內(nèi)導(dǎo)體的兩個錐面；圖2是具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，I是外導(dǎo)體，2是內(nèi)導(dǎo)體，3是高壓密封絕緣子，4是真空密封絕緣子，5是輸入外導(dǎo)體；圖3是具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器安裝使用示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明包括外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體、高壓密封絕緣子、真空密封絕緣子和輸入外導(dǎo)體。外 導(dǎo)體由不銹鋼制成，其外側(cè)兩端都有螺紋，外側(cè)的中間為棱柱體，方便夾持旋轉(zhuǎn)，內(nèi)側(cè)具有臺階和錐面結(jié)構(gòu)。內(nèi)導(dǎo)體是一段變徑線，由黃銅制成，通過兩次錐面過渡，實現(xiàn)直徑先由小變大，后再由大變小的漸變，錐面的錐角取值范圍20°飛0°。高壓密封絕緣子外側(cè)具有錐面，內(nèi)側(cè)是臺階結(jié)構(gòu)。真空絕緣子內(nèi)外兩側(cè)都具有錐面，并通過錐面最終過渡為一段較細(xì)(3飛毫米)的介質(zhì)套。高壓密封絕緣子和真空密封絕緣子材料都是聚四氟乙烯。輸入外導(dǎo)體由黃銅制成，內(nèi)側(cè)和外側(cè)分別通過錐面和臺階過渡為直徑較小的柱面，即整體過渡為一段較細(xì)的銅管。從這種具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器的輸出端到輸入端，高壓密封絕緣子、真空密封絕緣子和輸入外導(dǎo)體依次安裝在外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體之間，主要依靠內(nèi)導(dǎo)體錐面和高壓密封絕緣子和真空密封絕緣子的配合，實現(xiàn)雙向密封作用。在輸出端，外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體構(gòu)成了射頻同軸連接器的標(biāo)準(zhǔn)接口，方便與配對的射頻同軸連接器進行電氣連接。在輸入端，輸入外導(dǎo)體已經(jīng)過渡為一段較細(xì)的銅管，真空密封絕緣子過渡為較細(xì)的介質(zhì)套，內(nèi)導(dǎo)體則過渡為較細(xì)的芯線，它們共同構(gòu)成一段較細(xì)的同軸傳輸線，方便貫穿脈沖源外殼，與安裝在脈沖源內(nèi)部的電容分壓器進行電氣連接。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。本發(fā)明提出的一種具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器，其主要特點是內(nèi)導(dǎo)體2上具有兩級傾斜方向相反的錐面，通過與高壓密封絕緣子3和真空密封絕緣子4的配合，分別實現(xiàn)高壓及真空雙向密封，并且錐面漸變減少了臺階式突變帶來的反射問題。在此基礎(chǔ)上，具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)和具體尺寸可以做多種選擇，以適應(yīng)不同高功率脈沖源外殼厚度，并能提供N型、TNC型、L29型、BNC型等多種接口方式。圖I、圖2示意出了一種與50歐姆N型插針式射頻同軸連接器配套使用的具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器各部件及整體結(jié)構(gòu)。該連接器輸出端連接方式為螺紋(5/8-24UNEF-2A),內(nèi)導(dǎo)體2帶有插孔，符合N型插孔式射頻同軸連接器輸出接口尺寸標(biāo)準(zhǔn)。在該連接器輸入端，輸入外導(dǎo)體5收縮為外徑5_，內(nèi)徑3. 5mm的銅管，真空密封絕緣子4收縮為外徑3. 5mm,內(nèi)徑Imm的聚四氟乙烯介質(zhì)套，內(nèi)導(dǎo)體2收縮為直徑Imm的銅芯線，它們共同構(gòu)成的一段較細(xì)的50歐姆同軸傳輸線，這段細(xì)傳輸線長度要比脈沖源外殼厚度略大，從而能貫穿脈沖源外殼，并與安裝在脈沖源內(nèi)部的電容分壓器進行電氣連接。內(nèi)導(dǎo)體2表面上錐面a和錐面b的錐角分別為25°和30°，分別與高壓密封絕緣子3和真空密封絕緣子4配合。圖3給出了這種具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器在高功率脈沖源上的安裝使用示意圖。在安裝時，首先將連接器輸入端的細(xì)50歐姆同軸傳輸線由外至內(nèi)插接進脈沖源外筒上預(yù)留的安裝槽，然后旋轉(zhuǎn)外導(dǎo)體I外側(cè)中部六角螺栓，將外導(dǎo)體I下端外螺紋(5/8-24UNEF-2A)與預(yù)留安裝槽的內(nèi)螺紋旋緊，通過O型圈(在安裝槽底部預(yù)先放置)將射頻同軸連接器密封固定在脈沖源外導(dǎo)體上。此時，連接器輸入端的細(xì)50歐姆同軸傳輸線應(yīng)完全貫穿脈沖源外殼，并且其末端應(yīng)略微凸出脈沖源外殼內(nèi)表面，以便焊接電容分壓器。當(dāng)脈沖源內(nèi)部壓強大于外界大氣壓時，內(nèi)導(dǎo)體2受到向脈沖源外部方向的力，并產(chǎn)生微小位移，內(nèi)導(dǎo)體2的錐面a緊緊壓迫高壓密封絕緣子3內(nèi)側(cè)柱面并使之產(chǎn)生一定形變，實現(xiàn)脈沖源內(nèi)部高氣壓/油壓密封，脈沖源內(nèi)壓強越高，則密封越緊。當(dāng)脈沖源內(nèi)部壓強低于大氣壓時，內(nèi)導(dǎo)體2受到向脈沖源內(nèi)部方向的力，并產(chǎn)生微小位移，錐面b與真空密封絕緣子4內(nèi)側(cè)錐面被緊緊壓接在一起，實現(xiàn)真空密封，脈沖源內(nèi)真空度越高，則密封越緊。實驗結(jié)果表明，該射頻同軸連接器密封壓強可達(dá)lOMpa。 此外，測量信號傳輸過程中，不連續(xù)波阻抗會使信號發(fā)生反射，影響輸出信號的保真度。在滿足高壓和真空密封性能的同時，本發(fā)明提出的具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器的外導(dǎo)體I、內(nèi)導(dǎo)體2和高壓密封絕緣子3及真空密封絕緣子4的尺寸滿足密封射頻同軸連接器內(nèi)部波阻抗的處處匹配(50歐姆)的條件，并且由于主要采用錐面漸變，減少了臺階式突變帶來的反射問題，保證了測量信號傳輸?shù)谋Ｕ嫘?。實驗結(jié)果表明，該射頻同軸連接器可滿足測量80ps快沿脈沖信號的要求。
權(quán)利要求
1.一種具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器，包括外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體、高壓密封絕緣子、真空密封絕緣子和輸入外導(dǎo)體，其特征在于外導(dǎo)體由不銹鋼制成，內(nèi)側(cè)開有通孔；內(nèi)導(dǎo)體是一段變徑圓柱體，由黃銅制成，通過兩個過渡錐面，實現(xiàn)直徑由小變大，再由大變小的過程；高壓密封絕緣子外側(cè)是具有過渡錐面的變直徑圓柱體，內(nèi)側(cè)是臺階通孔，臺階處具有錐面倒角，外側(cè)大直徑端和內(nèi)側(cè)通孔大直徑端在同一側(cè)；真空絕緣子外側(cè)為具有過渡錐面的變直徑圓柱體，小直徑端形成為介質(zhì)套，內(nèi)側(cè)是具有過渡錐面的變直徑通孔，內(nèi)側(cè)大直徑端和外側(cè)大直徑端在同一側(cè)；高壓密封絕緣子和真空密封絕緣子材料都是聚四氟乙烯；輸入外導(dǎo)體由黃銅制成，內(nèi)側(cè)是具有過渡錐面的變直徑通孔，外側(cè)是臺階柱，內(nèi)側(cè)大直徑端和外側(cè)大直徑端在同一側(cè)；從高壓密封射頻同軸連接器的輸出端到輸入端，高壓密封絕緣子、真空密封絕緣子和輸入外導(dǎo)體依次安裝在外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器，其特征在于在所述的輸出端，外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體構(gòu)成了射頻同軸連接器的標(biāo)準(zhǔn)接口，內(nèi)導(dǎo)體的一個過渡錐面與高壓密封絕緣子內(nèi)側(cè)的錐面倒角配合，高壓密封絕緣子外側(cè)的過渡錐面與外導(dǎo)體內(nèi)側(cè)的通孔配合安裝；內(nèi)導(dǎo)體的另一個過渡錐面與真空密封絕緣子的內(nèi)側(cè)過渡錐面相配合，真空密封絕緣子的外側(cè)過渡錐面與輸入外導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)過渡錐面相配合；在輸入端，輸入外導(dǎo)體的小直徑端、真空密封絕緣子的介質(zhì)套和內(nèi)導(dǎo)體自外向內(nèi)共同構(gòu)成一段同軸傳輸線，貫穿脈沖源外殼，與安裝在脈沖源內(nèi)部的電容分壓器進行電氣連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器，其特征在于所述的外導(dǎo)體的外側(cè)兩端都有螺紋，中間為棱柱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器，其特征在于所 述的過渡錐面的錐角取值范圍是20°飛0°。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器，其特征在于所述的介質(zhì)套直徑為3飛毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器，其特征在于所述輸出端接口結(jié)構(gòu)與射頻同軸連接器接口標(biāo)準(zhǔn)一致；所述輸入端同軸傳輸線長度等于脈沖源外殼厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有雙向高壓密封功能的射頻同軸連接器，從這種雙向高壓密封射頻同軸連接器的輸出端到輸入端，高壓密封絕緣子、真空密封絕緣子和輸入外導(dǎo)體依次安裝在外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體之間，主要依靠內(nèi)導(dǎo)體錐面和高壓密封絕緣子以及真空密封絕緣子的配合，實現(xiàn)雙向密封作用。本發(fā)明不僅能夠高保真?zhèn)鬏斝盘?，還能實現(xiàn)高功率脈沖源內(nèi)部的高壓及真空雙向密封，解決了脈沖源狀態(tài)參數(shù)測量信號從高功率脈沖源內(nèi)部引出到外部的問題。
文檔編號H01R13/52GK102904103SQ20121032640
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者樊亞軍, 喬漢青, 朱郁豐, 石磊, 劉勝, 夏文鋒, 盧彥雷, 易超龍 申請人:西北核技術(shù)研究所