中心議題：

• 三種不同的配合容差類型
• “板對(duì)板”同軸連接器和容差
• SMP-MAX性能

伴隨著無(wú)線通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，“板對(duì)板”同軸連接器在無(wú)線系統(tǒng)模塊互聯(lián)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如：通信基站、RRH、直放站、GPS設(shè)備以及其它類似應(yīng)用等。經(jīng)過(guò)幾代的演進(jìn)，“板對(duì)板”同軸連接器正在從有限容差向大容差方向發(fā)展。

                                              

“板對(duì)板”同軸連接器被越來(lái)越廣泛應(yīng)用的背景和推動(dòng)力來(lái)自于無(wú)線設(shè)備市場(chǎng)的兩大發(fā)展趨勢(shì)：尺寸更小、價(jià)格更低。如同在無(wú)線終端市場(chǎng)所看到的，更小、更輕、更便宜，也是無(wú)線設(shè)備市場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì)。設(shè)備尺寸的減小意味著可以節(jié)省空間、減輕重量以及為系統(tǒng)其它設(shè)計(jì)留下更多余量。

設(shè)備尺寸的不斷減小要求設(shè)備中所有器件的集成度越來(lái)越高、尺寸越來(lái)越小，這也包括廣泛應(yīng)用在射頻模塊之中以及之間互聯(lián)的射頻同軸連接器及其電纜組件。例如，在分布式基站系統(tǒng)中被廣泛采用的RRH(remote radio head)，為了使其能被簡(jiǎn)單、方便而且可靠的安裝在塔頂以及城市密集環(huán)境之中，其設(shè)計(jì)必須非常緊湊，要盡力控制其尺寸，這就要求承載其射頻信號(hào)傳輸?shù)耐S互連系統(tǒng)也必須更加簡(jiǎn)潔緊湊。 傳統(tǒng)繁雜的電纜組件連接正在被簡(jiǎn)單、緊湊、可靠、同時(shí)可承載超過(guò)100W射頻信號(hào)功率的“板對(duì)板”同軸連接器連接所取代。

“板對(duì)板”同軸連接器連接已經(jīng)被越來(lái)越多的射頻和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師所熟悉。越來(lái)越多的設(shè)計(jì)正在采用“板對(duì)板”同軸連接器連接，這使得設(shè)計(jì)者們對(duì)成本的考慮也越來(lái)越多，市場(chǎng)需要設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，成本更低的“板對(duì)板”同軸連接器方案。

連接器尺寸的不斷變小帶來(lái)的在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的挑戰(zhàn)主要有兩個(gè)方面：一是相對(duì)于大尺寸連接器，小尺寸連接器更難配合對(duì)準(zhǔn)。二是小尺寸連接器機(jī)械強(qiáng)度低，如使用不當(dāng)則較易損壞。一般大尺寸連接器能夠承受在配合時(shí)使用較大的機(jī)械力量不至損壞，但小型連接器在配合時(shí)則需要更準(zhǔn)確一些。

配合容差類型

圖1 顯示了三種不同的配合容差類型。

                                          

                                                              徑向容差表示配合時(shí)兩中心針針軸之間有偏差。

角度容差表示兩中心針配合時(shí)有角度偏差。

軸向容差表示針與座未到底配合。對(duì)于射頻連接器，如無(wú)特殊設(shè)計(jì)，這種未到底配合會(huì)造成阻抗失配，帶來(lái)信號(hào)反射和駐波(VSWR)變大。

另外一個(gè)重要的機(jī)械指標(biāo)是盲插范圍，它表示連接器能夠容許有偏差配合的能力。盲插范圍角度至少與工作容差角度相等，但一般來(lái)說(shuō)都遠(yuǎn)大于工作容差角度。

很明顯，連接器配合時(shí)需要考慮避免兩連接器硬碰造成不能連接或連接器損壞。允許一定程度的容差配合將避免這個(gè)問(wèn)題。另外，允許容差配合還使在非可視狀態(tài)下的盲插成為可能。很多的盲插方案都采用了“碗狀”設(shè)計(jì)來(lái)導(dǎo)入連接。盲插配合使連接器的設(shè)計(jì)從功能層面提高到了用戶友好層面，設(shè)計(jì)不僅要考慮使連接器達(dá)到有效的信號(hào)傳輸功能，還要易于插拔使用。
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“板對(duì)板”同軸連接器和容差

傳統(tǒng)的小型射頻“板對(duì)板”同軸連接器，如MCX，不允許任何容差，特別是板對(duì)板軸向距離容差。之后開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)SMP, MMBX以及IMP等“板對(duì)板”同軸連接器只能允許有限容差，允許容差范圍很小，仍然需要精密的定位配合。

“板對(duì)板”SMP連接器系列，包括SMP, SMP-Spring以及SMP-MAX。這三種“板對(duì)板”連接方案都包括三個(gè)組成部分：兩個(gè)分別安裝于兩塊PCB或模塊上的插座，一個(gè)連接兩個(gè)插座的轉(zhuǎn)接器。一般轉(zhuǎn)接器一端以推入卡緊式（Snap-on）與一個(gè)插座形成固定的“半永久連接”，有較大配合保持力。轉(zhuǎn)接器的另一端以劃入式（Slide- on）與另一個(gè)插座形成配合，配合保持力較小。根據(jù)不同的板間距應(yīng)用需要，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)了長(zhǎng)度從5.7mm到37mm的各種型號(hào)轉(zhuǎn)接器。

在實(shí)際應(yīng)用中，徑向和軸向容差是使用和裝配必須考慮的問(wèn)題。徑向容差主要是為了補(bǔ)償連接器以及PCB設(shè)計(jì)和裝配的機(jī)械公差。而角度和軸向容差則主要關(guān)系到傳輸信號(hào)的完整性水平，配合間隙將使阻抗變化，造成反射和駐波(VSWR)變大，可靠性降低。

為了獲得比傳統(tǒng)SMP“板對(duì)板”連接器更大的容差范圍，第二代“板對(duì)板”同軸連接器產(chǎn)品SMP-Spring采用了加裝彈簧的轉(zhuǎn)接器。彈簧設(shè)計(jì)在獲得更大的容差范圍的同時(shí)，由于兩端始終處于完全配合狀態(tài)，使其在軸向有容差時(shí)的表現(xiàn)更加優(yōu)異，擁有更低和更穩(wěn)定的駐波(VSWR)性能。SMP-Spring彈簧設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于彈簧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本較高。

SMP-MAX，是近期市場(chǎng)推出的第三代，擁有更大容差范圍的經(jīng)濟(jì)型“板對(duì)板”同軸連接器。 如圖2所示，SMP-MAX在其一端插座上采用了“碗狀”口的設(shè)計(jì)，以獲得盲插效果。專利設(shè)計(jì)的絕緣體支持軸向容差最高達(dá)到2.4mm，同時(shí)保持穩(wěn)定較低的駐波(VSWR)水平。插座上特殊設(shè)計(jì)的錐形中心針使其在偏斜時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力較小，增加了穩(wěn)定性。
                                                         
相對(duì)第二代加裝彈簧的設(shè)計(jì)方案，第三代產(chǎn)品 SMP-MAX器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化，在得到更大容差的同時(shí)獲得了更低的成本。圖3顯示了典型的設(shè)計(jì)師對(duì)“板對(duì)板”連接器容差要求以及SMP-MAX所能達(dá)到的容差范圍。其中中心橢圓代表典型的對(duì)“板對(duì)板”連接器容差要求，外橢圓代表SMP-MAX的容差范圍，兩橢圓之間的距離則代表了SMP-MAX對(duì)于典型設(shè)計(jì)要求可提供的余量。大的余量意味著更好的魯棒性，“板對(duì)板”連接系統(tǒng)更簡(jiǎn)單、連接更快速、更可靠、更不易損壞。

                                           
SMP-MAX連接器在獲得很好機(jī)械性能的同時(shí)，也保證了優(yōu)異的電氣性能：在承諾的容差范圍內(nèi)保證一套“板對(duì)板”連接的典型駐波(VSWR)在3GHz范圍以內(nèi)小于1.2，滿足目前幾乎所有的無(wú)線通訊系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

SMP-MAX性能

表1顯示了 SMP, SMP-Spring和SMP-MAX三種“板對(duì)板”同軸連接器的性能比較。

SMP-MAX的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了很好的靈活性，通過(guò)降低工作頻率范圍獲得了更大的容差范圍和更高的功率?？紤]到無(wú)線通訊典型應(yīng)用頻率800MHz-2.5GHz，6GHz的工作頻率仍然可以滿足大多數(shù)的應(yīng)用需求。在獲得更優(yōu)性能的同時(shí)，SMP-MAX的設(shè)計(jì)對(duì)于用戶也實(shí)現(xiàn)了更低的采購(gòu)及使用成本。

                                            

SMP-MAX的優(yōu)異特性還包括：

特別設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)接器可與標(biāo)準(zhǔn)的SMP插座互配，以前使用SMP插座的用戶無(wú)需更改電路板和更換已有的SMP插座

在合適的頻率和溫度情況下，工作功率高達(dá)300W

可提供“對(duì)稱”與“非對(duì)稱”兩種方案。“對(duì)稱”設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)接器兩端接口相同，兩插座分別為推入卡緊式（Snap-on）和劃入式（Slide-on）。“對(duì)稱”設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)接器可避免裝配時(shí)方向插錯(cuò)，但一套“板對(duì)板”連接器需要三個(gè)不同的料件

可根據(jù)需要提供靈活的PCB接口設(shè)計(jì)（穿孔或SMT）

結(jié)論

第三代“板對(duì)板”SMP-MAX同軸連接器在達(dá)到更高容差水平的同時(shí)獲得了更低的成本。第一代“板對(duì)板”SMP同軸連接器只能提供有限容差，不能滿足最新的設(shè)計(jì)要求。第二代“板對(duì)板”SMP-Spring同軸連接器提供了大容差，但設(shè)計(jì)較復(fù)雜，成本高。第三代“板對(duì)板”SMP-MAX同軸連接器為設(shè)計(jì)師們提供了很好的成本和性能余量。