剖析QLF快鎖接頭QMA和QN的設(shè)計(jì)得失

[b]——探索QMA和QN的設(shè)計(jì)方案[/b]

QUICK LOCK接頭的出現(xiàn)是行業(yè)的趨勢(shì)，具有重大意義，尤其是SMA，N的QUICK LOCK 版本QMA和QN，因?yàn)镾MA和N是RF接頭主流的產(chǎn)品，幾乎占到RF 接頭市場(chǎng)份額的40%，一旦QMA和QN能做到跟現(xiàn)有SMA和N一樣的性能和成本，會(huì)地在很多應(yīng)用場(chǎng)合替代SMA和N，這會(huì)是一個(gè)大的市場(chǎng)。
我們先從QUICK LOCK接頭的起源說(shuō)起， N是射頻同軸接頭家族發(fā)明早，成熟，應(yīng)用也廣的接頭。N的使用頻率DC-11GHz VSWR≤1.25；精密型N型接頭使用頻率DC-18GHz VSWR≤1.08。還有一種在N基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的APC-7精密平面接頭使用頻率DC-18GHZ VSWR≤1.003+0.002(f)GHZ。SMA也是RF CONNEOR家族的老成員，SMA的使用頻率：DC-18GHz VSWR≤1.3；見(jiàn)圖（1）
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由于SMA 和N頭連接方式都采用螺紋緊鎖方式，具有體積大，裝卸需要工具，速度慢，操作時(shí)需要留空間等缺點(diǎn)。一些通信設(shè)備商（比如KIA等）和軍方陸續(xù)傳遞出了對(duì)QUICK LOCK接頭QMA和QN的需求信息，因此行業(yè)內(nèi)陸續(xù)推出了一些QUICK LOCK設(shè)計(jì)的SMA 和N 接頭,我們稱(chēng)之為QMA和QN. 這種設(shè)計(jì)力求具備節(jié)省裝卸時(shí)間，不用工具，省去了操作空間，能360°轉(zhuǎn)動(dòng),高密度排列等優(yōu)點(diǎn).
H+S和RADIALL是早開(kāi)始這項(xiàng)研發(fā)的RF CONNEOR MANUFAURER，幾年內(nèi)陸續(xù)推出了QMA和QN設(shè)計(jì)并聯(lián)合AMPHEL RF和ROSEERGER結(jié)成QLF戰(zhàn)略聯(lián)盟，分享技術(shù)，統(tǒng)一界面標(biāo)準(zhǔn)，合力向市場(chǎng)推廣。見(jiàn)[url]www.qlf.info[/url]
我們的RF TEAM也一直致力于QUICK LOCK CONNEOR QMA和QN的研發(fā)，以期為行業(yè)提供的的設(shè)計(jì)方案。同時(shí)我們一直在跟蹤QLF的研發(fā)?，F(xiàn)在我們的設(shè)計(jì)方案已日臻完善。

本文章我們?cè)噲D通過(guò)與QLF設(shè)計(jì)的橫向?qū)Ρ葋?lái)闡明我們的設(shè)計(jì)思路。
?&sp; &sp; &sp; &sp; 我們先來(lái)看QMA，以下是QLF版本的QMA設(shè)計(jì)（圖2）

我們認(rèn)為這個(gè)設(shè)計(jì)是基本的，能做到接近SMA的比較高的工作頻率，但還存在一些小問(wèn)題：
1）&sp; &sp; &sp; &sp; 現(xiàn)有市場(chǎng)上的QMA都沒(méi)有用于水的密封圈，這樣會(huì)造成有害氣體及水氣侵入，由此導(dǎo)致接觸導(dǎo)體的性變差。QLF近宣稱(chēng)推出世界款具有水功能的QMA，并能跟現(xiàn)有QMA母頭互配，這是一個(gè)的方法，但我們目前還沒(méi)有看到產(chǎn)品。
2）&sp; &sp; &sp; &sp; 用鈹銅制作的QMA彈簧鎖的成本較高，幾點(diǎn)因素：鈹銅材料成本高，加工難度大,需要熱處理，而且需要做專(zhuān)門(mén)處理
3）&sp; &sp; &sp; &sp; QMA公母頭相匹配后，內(nèi)導(dǎo)體的接觸長(zhǎng)度太少，只有1.6mm，而SMA的接觸長(zhǎng)度是2.3mm，見(jiàn)圖（3），這會(huì)導(dǎo)致多次使用后內(nèi)導(dǎo)體的接觸性降低。
以上幾點(diǎn)是我們認(rèn)為現(xiàn)有QLF版本QMA還有改進(jìn)余地的地方，事實(shí)上我們即將公布的新版的QMA（為區(qū)分，暫且稱(chēng)為CQMA，下同）已經(jīng)很好的解決了以上問(wèn)題。
1）&sp; &sp; &sp; &sp; 我們的水設(shè)計(jì)巧妙（如圖4），外導(dǎo)體孔槽內(nèi)的O型密封圈在母頭外殼斜面的擠壓作用下，產(chǎn)生好的密封和震效果。

2）&sp; &sp; &sp; &sp; 我們的CQMA彈簧鎖是不銹鋼制作，（如圖5），成本是鈹銅彈簧鎖的1/10，并有好的震效果，完滿足要求。并且我們對(duì)QLF版本的QMA彈簧鎖設(shè)計(jì)做過(guò)分析和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)修改尺寸后可以用青銅替代鈹銅，插拔次數(shù)也可以過(guò)QLF標(biāo)稱(chēng)的100次。

3）&sp; &sp; &sp; &sp; 我們認(rèn)為應(yīng)該保持SMA相匹配后的接觸長(zhǎng)度2.3mm，我們的設(shè)計(jì)很容易就實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。但我們發(fā)現(xiàn)QLF的設(shè)計(jì)很難實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，因?yàn)槿绻麅?nèi)導(dǎo)體的長(zhǎng)度被加長(zhǎng)后，會(huì)導(dǎo)致其在互配時(shí)失去彈簧鎖的導(dǎo)向作用，由此增加接觸失效的風(fēng)險(xiǎn)。
另外從節(jié)省空間的角度考慮，我們?cè)O(shè)計(jì)了MINI版本的QMA，我們稱(chēng)之為MINI-CQMA，（如圖6），他們具有同樣出色的性能表現(xiàn)和更小的體積。

?&sp; &sp; &sp; &sp; 再來(lái)談?wù)凲N，實(shí)際上在上世紀(jì)80年代中國(guó)RF工程師就曾經(jīng)在N CONNEOR基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)過(guò)一種快插自鎖型連接器(QN), 見(jiàn)圖（7）,具有不錯(cuò)的效果。在某些場(chǎng)合得到很好的應(yīng)用。

?&sp; &sp; &sp; &sp; 我們來(lái)看看QLF發(fā)起人HUNER SUHBE陸續(xù)發(fā)布過(guò)的3個(gè)版本的QN&sp; &sp;
1）&sp; &sp; &sp; &sp; 2002版本，見(jiàn)圖（8）
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&sp; &sp;&sp;&sp;2002版本先比較成功地拋開(kāi)了螺紋結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了快插、自鎖功能。
優(yōu)點(diǎn)：&sp;&sp;1．了連接器裝卸效率，了快插、自鎖，不用工具。
2．&sp; &sp; &sp; &sp; 減小了外形尺寸，減輕了重量20%—40%，節(jié)約了銅材20%—50%。
3．&sp; &sp; &sp; &sp; 了連接器的安裝密度，節(jié)省了安裝空間。
4．&sp; &sp; &sp; &sp; 連接器安裝后可以360°旋轉(zhuǎn)，能保持良好接觸。
5．&sp; &sp; &sp; &sp; 連接器安裝拆卸的培訓(xùn)簡(jiǎn)單。
缺點(diǎn)：　1．件加工精密要求高，電氣接合面之間間隙大小受件加工控制。
　　　　　　2．結(jié)合面有間隙無(wú)接觸壓力，會(huì)影響駐波和高互調(diào)性能
3．有些偏離N型基本參數(shù)QN設(shè)計(jì)工作重新計(jì)算、校驗(yàn)工作量大，成熟的N型連接器的成功資源沒(méi)有被利用
2）2003版本，見(jiàn)圖（9）
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&sp; &sp; 2003版本在2002版本的基礎(chǔ)上作了改進(jìn)。
特點(diǎn)：&sp;&sp;1．在連接器的接觸界面增加了一片波浪墊圈。利用波浪墊圈的彈性來(lái)增加軸向壓力，并能消除接觸端面的間隙。
　　　　　　2．降低了接觸電阻，有利互調(diào)性能的改進(jìn)。
缺點(diǎn)： 連接器接觸端面利用波浪墊圈的彈了間隙問(wèn)題，但在整個(gè)圓周面點(diǎn)上有幾個(gè)點(diǎn)而已，在該點(diǎn)周?chē)淖枞詻](méi)有很好的匹配，電磁波在該點(diǎn)上會(huì)引起反射。該連接器使用在DC—1.5GHZ較好，1.5—3G尚可。如果3—6GHZ駐波會(huì)更大。6—11GHZ駐波將會(huì)更大。
3）2004版本，見(jiàn)圖（10）
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2004版本在2003版本的基礎(chǔ)上又作了進(jìn)一步的改進(jìn)。
特點(diǎn)： 1、連接器接觸面由波浪墊圈改為放射狀的碟型彈簧片，增加了軸向壓力，減小了接觸電阻，了接觸穩(wěn)定性。
　　　　2、由于改用了放射狀的碟型彈簧片，它與接觸端面接觸時(shí)已是幾點(diǎn)，而是整個(gè)圓周。這樣更有利于互調(diào)性能的，駐波的減小和更低的損耗。
　 缺點(diǎn)：1、外導(dǎo)體的接觸端面采用了，與放射狀的彈簧片的作用下,產(chǎn)生較大的軸向壓力，接觸電阻得以.但同時(shí)由于和彈簧作用的領(lǐng)域是個(gè)不規(guī)則的幾何形狀,用傳輸理論推導(dǎo)就會(huì)發(fā)現(xiàn)該段的特性阻是不連續(xù)的，會(huì)引起較大反射。尤其在傳輸高頻率電磁波時(shí)影響更大。DC—1.5GHZ駐波很好，1.5—3GHZ駐波可以接受，3—6GHZ有些場(chǎng)合可能影響使用，6—11GHZ會(huì)更差。
&sp; &sp;&sp; &sp;&sp; &sp;2．該設(shè)計(jì)仍沒(méi)有采用N型內(nèi)導(dǎo)體外徑φ3.04和外到底內(nèi)徑φ7.00的基本參數(shù)，因此如果要把N型改成這種快插、自鎖式會(huì)帶來(lái)大量的重新設(shè)計(jì)驗(yàn)證的工作量。N型成熟的幾十年積累起來(lái)的可貴設(shè)計(jì)資料付之東流。

&sp; &sp;基于新版本2004版的QN的問(wèn)題，我們認(rèn)為還可以做以下改進(jìn)：

1．&sp; &sp; &sp; &sp; SMA，N，APC-7精密平面接頭三種經(jīng)典的射頻同軸連接器之所以能做到頻帶寬，VSWR小，是因?yàn)樗麄兊慕佑|界面間隙為，阻連續(xù)，幾乎無(wú)反射。而QN如果采用上述版本的彈性接觸端面肯定會(huì)導(dǎo)致阻不連續(xù)。所以我們認(rèn)為仍應(yīng)采用N型的剛性接觸,接觸端面阻連續(xù)，使QN能保持N的電氣性能:DC—11GHz VSWR≤1.25,精密型QNDC-18GHZ VSWR ≤1.08。我們的新設(shè)計(jì)遵循這一規(guī)則并實(shí)現(xiàn)了接觸端面間隙，了阻連續(xù)，由此保持了N型的性能指標(biāo)，并且接頭所
用材料是QLF版本的80%，（如圖11）


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1.&sp; &sp; &sp; &sp; 我們認(rèn)為QN的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循現(xiàn)有N型的基本參數(shù)：內(nèi)導(dǎo)體應(yīng)取Φ3.04,而不是Φ2.97，外導(dǎo)體的內(nèi)徑應(yīng)取Φ7.00，而不是Φ6.85。我們的設(shè)計(jì)保留了N的基本參數(shù)，由此也避免了大量的重新設(shè)計(jì)驗(yàn)證和試驗(yàn)工作。