做和快插自锁型SMA和N连接器解决方案及分析

快插自锁型SMA和N连接器解决方案及分析

快插自锁型SMA（QMA）和N 型（QN）连接器最早由Huber+Suhner 和RADIALL 推出，并联合AMPHENOL RF 和ROSENBERGER 结成QLF 推广联盟， 目前市场上QMA 和QN 产品主要出自这四家公司。

下面我们试图通过对他们的设计分析和横向对比来阐明我们的新QMA 和QN 设计思路。

■QMA（QUICK LOCK SMA）

我们先来看替代SMA 的QMA，以下是QLF 的QMA 设计方案。

分析：

·2004 版本，见（图1）：

这种设计能做到接近SMA 的比较高的工作频率，但还存在一些小问题：

1）该 QMA 没有使用防水密封圈，这样会造成有害气体及水气侵入，由此导致接触导体的可靠性变差。

2）该 QMA 弹簧锁（见图1 标注A）需要用铍铜制作，成本较高。

3）该 QMA 公母头相匹配后，内导体的接触有效长度太少，只有1.6mm，而传统SMA 的有效接触长度是2.3mm，这会导致多次使用后内导体的接触可靠性降低。

与ANOISON(安诺生)QMA 的对比：

通过上面的分析我们认为现有QLF 版本QMA 还有改进余地，事实上我们公布的新版的QMA（见图2）已经很好的解决了以上问题。

1）我们的防水设计非常巧妙，公头外导体孔槽内的 O 型密封圈在母头外壳斜面的挤压作用下，产生非常好的密封和抗震效果。

2）我们的 QMA 公头弹簧锁是不锈钢制作，成本仅仅是铍铜弹簧锁的1/10，我们称之为双齿环碟形锁紧片（如图5）。该双齿环碟形并且其不繁殖细菌锁紧片设有内齿；在插座连接器的外导体上设有周向的横截面呈梯形的凸起，该凸起的横截面具有上坡、平顶和下坡，这样，在连接过程中，所述内齿由斜坡上升至平顶达到最大弯曲变形，到达下坡时，发生了弯曲变形的内齿沿下坡的切线方向趋于恢复原状，最终内齿停留在下坡或下坡与平谷的交界处；内齿的端面对下坡的法线方向产生推力不但可以保障装备的顺利运行作用，使端面与端面紧密接触，间隙为0，并保持较大轴向作用力(这个轴向作用力对能否获得较好的互调性能很大影响)。并且双齿环碟形锁紧片相邻的内齿长度有差异，使锁紧时内齿停留在下坡的不同圆周上，较长的内齿与下坡的夹角≥90°；而较短的内齿与下坡的夹角≤90°（图3）。这种设计能达到非常好的保持力和抗震效果，完全能满足军用要求。并且QMA 的有效插拔次数达到200 次以上。

3）我们认为应该保持 SMA 的有效接触长度2.3mm，我们的设计很容易就实现了这一点。

两点说明：

1）我们的QMA 公头可以100%跟QLF 版本QMA 母头互配。

2）另外从节省空间和材料的角度考虑，我们还特别设计了MINI 版本的QMA，我们称之为Mini-QMA，（如图4），他们具有同样出色的性能表现和更小的体积。

■（QN）QUICK LOCK N

我们来看下QLF 发起人HUNER+SUHBE 陆续发布过的3 个版本的QN。

分析：

·2002 版本，见（图5）

2002 版本成功地从螺纹连接结构转变为快插、自锁结构。

优点：

1．提高了连接器装卸效率，达到了快插、自锁，不用工具。

2．减小了外形尺寸，减轻了重量 20%—40%，节约了铜材20%—50%。

3．提高了连接器的安装密度，节省了安装空间。

4．连接器安装后可以 360°旋转。

5．连接器安装拆卸的培训简单。

缺点：

1．零件加工精密要求高，电气接触面之间间隙大小完全受零件加工精度控制。

2．接触面有间隙无接触压力，会影响驻波和高互调性能

·2003 版本，见（图6）

2003 版本在2002 版本的基础上作了改进。

优点：

1．在连接器的接触界面增加了一片波浪垫圈。利用波浪垫圈的弹性来增加轴向压力并消除接触端面的间隙。

2．降低了接触电阻，有利互调性能的改进。

缺点：

连接器接触端面利用波浪垫圈的弹性解决了间隙问题，但在整个圆周面点上仅有几个点而已，在该点周围的阻抗仍没有达到很好的匹配，电磁波在该点上会引起反射。该连接器使用在DC—1.5GHZ 较好，1.5—3G尚可。如果3—6GHZ 驻波会偏大，6—11GHZ 驻波将会更大。

·2004 版本，见（图7）

2004 版本在2003 版本的基础上又作了进一步的改进。

优点：

1、连接器接触面由波如果出现量程跳变浪垫圈改为放射状的碟型弹簧片，增加了轴向压力，减小了接触电阻，提高了接触稳定性。

2、由于改用了放射状的碟型弹簧片，它与接触端面接触时已不再是几点，而是整个圆周。这样更有利于互调性能的改善，驻波的减小和更低的插入损耗。

缺点：

1、外导体的接触端面采用了尖端，与放射状的弹簧片的作用下,产生较大的轴向压力，接触电阻得以改善。但同时由于尖端和弹簧作用的领域是并在粗加工落后行调质个不规则的几何形状, 用传输理论推导就会发现该段的特性阻抗是不连续的，会引起较大反射。尤其在传输高频率电磁波时影响更大。DC—1.5GHZ 驻波很好，1.5—3GHZ 驻波可以接受，3—6GHZ有些场合可能影响使用，6—11GHZ 会更差。

ANOISON HPQN 连接器：

对于最新版本2004 版的QN 的问题，我们认为还可以做以下改进：

SMA、N 和APC-7 精密平面接头三种经典的射频同轴连接器之所以能做到频带宽，VSWR 小，是因为他们的接触界面间隙为零，阻抗连续，几乎无反射。而QLF 版本的QN 采用弹性接触端面肯定会导致阻抗不连续。所以我们认为应该沿用N 型的刚性接触,保证接触端面阻抗连续，使QN 能保持N 的电气性能:DC—11GHz VSWR≤1.25, 精密型QN 达到DC-18GHZ VSWR ≤1.08。

ANOISON 新设计的HPQN（HIGH PERFORMANCE QUICK-LOCK N）遵循这一规则，在与QMA 同样结构的弹簧锁的作用下实现了外导体端面的刚性接触，达到了接触端面零间隙的目的，由此保证了阻抗连续，保持了N 型的性能指标，并且接头所用材料仅是QLF 版本QN 的80%，（如图8）

(end)