小型多通道盲配互联低频连接器
阅读说明：本技术 小型多通道盲配互联低频连接器 (Small-sized multi-channel blind-mating interconnection low-frequency connector ) 是由 石方亮 曹强 杨双根 潘永强 范宇 范少群 王小宇 李可 孙远涛 吴瑛 田凤桢 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及低频连接器领域,具体涉及一种小型多通道盲配互联低频连接器,包括连接器插头单元,所述连接器插头单元包括至少4个固定安装在一起的插头,所有插头中心对称分布；还包括连接器插座单元,所述连接器插座单元包括若干个插座,插座与插头一一对应,插座上设置有插孔,插头能够插入插孔中进而与插座安装在一起；所述连接器插头单元与连接器插座单元配合安装形成盲配互联连接器副。本发明的优点在于：连接器体积较小、结构简单,适用于星载相控阵多级垂直盲配互联的架构,确保高集成度星载相控阵技术应用。(The invention relates to the field of low-frequency connectors, in particular to a small multi-channel blind-mate interconnection low-frequency connector which comprises a connector plug unit, wherein the connector plug unit comprises at least 4 plugs fixedly arranged together, and all the plugs are distributed in a central symmetry manner; the connector socket unit comprises a plurality of sockets, the sockets correspond to the plugs one by one, jacks are arranged on the sockets, and the plugs can be inserted into the jacks to be installed together with the sockets; the connector plug unit and the connector socket unit are matched and installed to form a blind-mating interconnection connector pair. The invention has the advantages that: the connector is small in size and simple in structure, is suitable for a structure of multi-stage vertical blind matching interconnection of the satellite-borne phased array, and ensures application of a high-integration satellite-borne phased array technology.)
技术领域
本发明涉及低频连接器领域，具体涉及一种小型多通道盲配互联低频连接器。
背景技术
相控阵体制由于其波束灵活性，阵面可扩展的便捷性，成为现阶段雷达的主要体制。但是，相控阵体制结构紧凑、体积小、重量要求轻，尤其应用在星载毫米波环境时，对载荷的体积、重量都提出了严苛的轻小型化要求，相控阵体制的优势和难点在星载产品上的应用长时间较难平衡，发挥相控阵体制的优势，解决相控阵体制的难点，是相控阵体制在星载产品上广泛应用的技术前提。相控阵紧凑的结构架构对功能模块、组件间信号互联提出了很高的要求。
现有技术相控阵体制中，多采用插头插座配合的方式实现互联，例如公开号为CN112582818A的中国发明专利申请公开了一种低频连接器和KA频段相控阵天线，包括相互插接的插头和插座，插头用于设置在波控板上，插座用于设置在子阵上，通过插头和插座对插，使波控板和子阵电连接。在波控板上设置插头，在子阵上设置插座，将插头和插座对插，能够导通波控板和子阵，实现阵与波控板之间供电与控制信号的盲插互联。
再如公开号为CN112599987A的中国发明专利申请公开了一种KA频段的相控阵天线，包括依次层叠设置的阵面、结构支架和波控功分模块，所述阵面包括多个子阵，所述子阵和所述波控功分模块之间通过分别穿过所述结构支架的低频连接器和射频连接器盲插互联。所述低频连接器包括设在多个所述芯片的阵列间隙中的插座和对应设在所述波控板上的插头，通过所述插头和所述插座对插，使所述子阵和所述波控板电连接。
再如公开号为CN212136697U的中国实用新型专利公开了一种超大阵面有源相控阵天线低频互联结构，其中各所述TR模块上均设置有第一低频连接器，各所述波控分配板上均设置有与所连接的TR模块相匹配的第二低频连接器，所述第一低频连接器与所述第二低频连接器采用插拔式连接。所述第一低频连接器为第一低频插座，所述第二低频连接器为第一低频插头。
传统的低频连接器为标准的9芯、15芯、21芯等接触件数目配合使用，接触件间距为1.27mm，体积较大。而且，其更多的应用形式为两个组件之间的两个通道的电信号独立互联，往往通过线缆的转接，主要考虑的是甩线线长和路径规划的问题，比较繁杂，或者单一的考虑一对一盲配的问题，应用场景受限，不适用于星载相控阵多级垂直盲配互联的架构，影响高集成度星载相控阵技术的应用。某种程度上说，解决了连接器的微小型化和连接副的互联问题，就解决了相控阵体制的架构问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：
现有技术中连接器体积较大、结构复杂，不适用于星载相控阵多级垂直盲配互联的架构，影响高集成度星载相控阵技术应用的技术问题。
本发明是通过以下技术手段解决上述技术问题的：一种小型多通道盲配互联低频连接器，包括连接器插头单元，所述连接器插头单元包括至少4个固定安装在一起的插头，所有插头中心对称分布；
还包括连接器插座单元，所述连接器插座单元包括若干个插座，插座与插头一一对应，插座上设置有插孔，插头能够插入插孔中进而与插座安装在一起；
所述连接器插头单元与连接器插座单元配合安装形成盲配互联连接器副。
本发明中的小型多通道盲配互联低频连接器在实际应用时，将4个插头集成，形成连接器插头单元，两组插头中心对称分布，能够确保连接器插头单元旋转180°仍能够与对应的连接器插座单元配合，使用较为方便，连接器插头单元与连接器插座单元配合安装形成的盲配互联连接器副可根据实际需求进行扩展，以满足实际互联需求。本发明解决了星载相控阵体制的轻小型多通道低频盲配互联问题，本发明的多通道盲配互联低频连接器可应用于各种规格的相控阵体制，其小型化、多通道、易扩展的设计架构尤其适用于毫米波星载相控阵，实现在狭小空间内电信号的高可靠盲配互联。此外，基于结构互联和电气互联的统一设计思想，该发明可根据相控阵的阵面大小和垂直盲配架构需要，对连接器插头单元上的插头进行扩充或单元间距调整以实现快速构建适应不同的相控阵体制的连接器副，而插座因其小型化可直接焊接在微型组件模块上，插头的多通道集成化设计和插座的多通道独立设计架构，一定程度上又增强了连接器盲配互联应用形式的灵活性。特别适用于星载毫米波组件高密度、微型化、轻型化的垂直盲配互联架构，并且插拔柔和、连接可靠，设计易于加工，这种互联架构的应用可以降低相控阵整机系统的人力、时间成本，避免因为相控阵架构互联接口众多线缆转接繁琐导致走线冗杂带来隐藏的技术风险，提高多级盲配后整个系统的可靠性和安全性。
优化的，所述连接器插头单元包括安装法兰，所述插头均设置在安装法兰上。
优化的，同一连接器插头单元中的4个插头分布在同一直线上。
优化的，所述插头以及插座上插孔的截面形状均为异形截面，所述异形截面仅在旋转n*360°时才能够与旋转前的异形截面重合，其中n为自然数。
将插头以及插座上插孔的截面形状均设置成异形截面，可确保插头仅能够以一种固定姿态插入插孔中，防止插头或者插座安装错误，确保准确连接。
优化的，所述插头以及插座上插孔的截面形状均为直角梯形倒角形成的形状。
优化的，所述插头上设置有若干个插针孔，每个插针孔中设置一个插针；
所述插孔中设置有插套，插套与插针一一对应，插头插入插孔中时，插针能够插入对应的插套中。
优化的，每个插头上设置有3个插针孔，3个插针孔中的3个插针按照三角形分布；
每个插孔中设置3个插套，3个插套按照三角形分布。
三角形的布置结构保证了插座尾端针(即插套)在金丝搭接时的可操作性和走线时的空间宽敞。
优化的，同一插头上的相邻两个插针的距离为1mm；
同一插座上的相邻两个插套的距离为1mm。
插针间的距离以及插套间的距离均设置成1mm，能够使其整体结构更加紧凑，整体体积更小。
优化的，所述插头包括过渡端以及插拔端，过渡端的截面尺寸大于插拔端的截面尺寸，插拔端能够插入插孔中。
实际安装时，插拔端插入插孔中，插拔端既作为电气啮合面，又作为插拔界面的机械导向柱，优化的结构设计和材料选择，带来足够的刚、强度保证。
优化的，所述插座上设置凸缘，凸缘位于插孔开口的一端。
本发明的优点在于：
1.本发明中的小型多通道盲配互联低频连接器在实际应用时，将4个插头集成，形成连接器插头单元，两组插头中心对称分布，能够确保连接器插头单元旋转180°仍能够与对应的连接器插座单元配合，使用较为方便，连接器插头单元与连接器插座单元配合安装形成的盲配互联连接器副可根据实际需求进行扩展，以满足实际互联需求。本发明解决了星载相控阵体制的轻小型多通道低频盲配互联问题，本发明的多通道盲配互联低频连接器可应用于各种规格的相控阵体制，其小型化、多通道、易扩展的设计架构尤其适用于毫米波星载相控阵，实现在狭小空间内电信号的高可靠盲配互联。此外，基于结构互联和电气互联的统一设计思想，该发明可根据相控阵的阵面大小和垂直盲配架构需要，对连接器插头单元上的插头进行扩充或单元间距调整以实现快速构建适应不同的相控阵体制的连接器副，而插座因其小型化可直接焊接在微型组件模块上，插头的多通道集成化设计和插座的多通道独立设计架构，一定程度上又增强了连接器盲配互联应用形式的灵活性。特别适用于星载毫米波组件高密度、微型化、轻型化的垂直盲配互联架构，并且插拔柔和、连接可靠，设计易于加工，这种互联架构的应用可以降低相控阵整机系统的人力、时间成本，避免因为相控阵架构互联接口众多线缆转接繁琐导致走线冗杂带来隐藏的技术风险，提高多级盲配后整个系统的可靠性和安全性。
2.将插头以及插座上插孔的截面形状均设置成异形截面，可确保插头仅能够以一种固定姿态插入插孔中，防止插头或者插座安装错误，确保准确连接。
3.三角形的布置结构保证了插座尾端针(即插套)在金丝搭接时的可操作性和走线时的空间宽敞。
4.插针间的距离以及插套间的距离均设置成1mm，能够使其整体结构更加紧凑，整体体积更小。
5.实际安装时，插拔端插入插孔中，插拔端既作为电气啮合面，又作为插拔界面的机械导向柱，优化的结构设计和材料选择，带来足够的刚、强度保证。
附图说明
图1为本发明实施例中小型多通道盲配互联低频连接器的示意图；
图2、3为本发明实施例中小型多通道盲配互联低频连接器的爆炸图；
图4为本发明实施例中连接器插头单元的俯视图；
图5为本发明实施例中连接器插头单元的仰视图；
图6为图5中A-A剖视图；
图7为本发明实施例中连接器插座单元的仰视图；
图8为本发明实施例中连接器插座单元的俯视图；
图9为图8中B-B剖视图；
图10为本发明实施例中小型多通道盲配互联低频连接器实际应用时的示意图；
图11为本发明实施例中小型多通道盲配互联低频连接器实际应用时的俯视图；
图12为图11中C-C剖视图；
图13为图12中D的局部放大图；
图14为本发明实施例中小型多通道盲配互联低频连接器实际应用时的排布示意图；
其中，
连接器插头单元-1；安装法兰-11；插头-12；安装孔-111；定位销孔-112；插针孔-121；插针-122；过渡端-123；插拔端-124；
连接器插座单元-2；插座-21；插孔-211；插套-212；凸缘-213。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所述，一种小型多通道盲配互联低频连接器，包括连接器插头单元1、连接器插座单元2。
所述连接器插头单元1包括至少4个固定安装在一起的插头12，如图2、3所示，本实施例中，每个连接器插头单元1包括4个固定安装在一起的插头12，如图5所示，所有插头12中心对称分布。
具体的，如图3、4所示，所述连接器插头单元1包括安装法兰11，所述插头12均设置在安装法兰11上。同一连接器插头单元1中的4个插头12分布在同一直线上。安装法兰11为条形板状结构，安装法兰11宽度4.5mm，长度26.3mm。插头12高度8mm(含安装法兰11厚度2mm)。连接器插头单元1总重1.6g。
如图2所示，所述安装法兰11上开设三个直径为1.8mm的安装孔111，安装法兰11上还开设两个直径为1mm的定位销孔112。插头12壳体材质优选为铁钴镍玻封合金4J29。
如图2所示，所述连接器插座单元2包括若干个插座21，插座21与插头12一一对应，插座21上设置有插孔211，插头12能够插入插孔211中进而与插座21安装在一起；所述连接器插头单元1与连接器插座单元2配合安装形成盲配互联连接器副。
如图5、8所示，所述插头12以及插座21上插孔211的截面形状均为异形截面，所述异形截面仅在旋转n*360°时才能够与旋转前的异形截面重合，其中n为自然数。
如图5、8所示，所述插头12以及插座21上插孔211的截面形状均为直角梯形倒角形成的形状。
如图3、5所示，所述插头12上设置有若干个插针孔121，每个插针孔121中设置一个插针122；
如图2、8、9所示，所述插孔211中设置有插套212，插套212与插针122一一对应，插头12插入插孔211中时，插针122能够插入对应的插套212中。
如图3、5所示，每个插头12上设置有3个插针孔121，3个插针孔121中的3个插针122按照三角形分布；
如图2、8、9所示，每个插孔211中设置3个插套212，3个插套212按照三角形分布。插座尾端的针(即插套212尾端)设计两长一短的形式，针1和针2从插头12端部伸出的长度为2.4mm，针3从插头12端部伸出的长度为1.5mm。结合图3、7，针的尾端设计0.9mm长的平面楔口，保证了插座尾端针在金丝搭接时的可操作性和走线空间宽敞。
同一插头12上的相邻两个插针122的距离为1mm；同一插座21上的相邻两个插套212的距离为1mm。
如图2、6所示，所述插头12包括过渡端123以及插拔端124，过渡端123的截面尺寸大于插拔端124的截面尺寸，插拔端124能够插入插孔211中。其中插拔端124长度3.5mm，过渡端123长度2.5mm。
如图2所示，所述插座21上设置凸缘213，凸缘213位于插孔211开口的一端。凸缘213的形状呈四角倒角的矩形，凸缘213长度为4.25mm，宽度为4.12mm，每个插座21重0.4g。插座21壳体材料优选为与插头匹配的铁钴镍玻封合金4J29，表面镀金0.5～0.8微米，为单通道的轻小的密封型焊接连接器插座。
所述插头和插座盲配互联时，依靠插头的过渡端，插头插座啮合后，轴向预留了0.3mm的装配余量，避免了轴向压紧力过大，保证了互联的可靠性。所述连接器插头设计了过渡端加插拔端的结构形式，材料均为强度高的铁钴镍玻封合金4J29，在与插座配合后有轴向外力作用时，结构和材料共同提供足够的刚性保障，保证连接的可靠性和轴向浮动空间，同时，所述材料有良好的抵抗热膨胀能力。
综合参考图10-14，在实际应用中，本实施例是星载Ka频段相控阵体制中一种典型的16通路多组件垂直盲配互联案例，四组连接器插头单元1安装在模块3下端，具体的，每个连接器插头单元1的安装法兰11通过3个M1.6的盘头螺钉穿过安装孔111安装在模块3的壳体下端，并通过定位销穿过定位销孔112实现定位。尾端引线到模块印制板上。
如图10、12、14所示，四组连接器插头单元1一字排开，与四组连接器插头单元1对应的四组连接器插座单元2分别焊接在对应的组件4上，尾端金丝搭焊到组件微带板上。考虑到相控阵架构优化设计和常见的高密度天线单元布阵形式，相控阵含“组件”的种类宜少不宜多，一种“组件”通常旋转180度重复使用，为相控阵降低研制成本、缩短研制周期。
4组连接器插头单元1安装后共同构成含16个插头共48芯的低频连接插头架构，结构设计保证了装配后通路的单元间距精度。
如图12、13所示，本实施例中，组件4设置两种，分别是第一组件41以及第二组件42，本实施例中，每个连接器插头单元1对应的四个组件中，从左至右，依次按照第二组件42、第一组件41、第二组件42、第一组件41的方式排布，插座21设置在对应的组件上，并确保插座21与连接器插头单元1中的插头12能够插接。
具体的，本实施例中，同一连接器插头单元1对应的组件中，两个第二组件42的结构相同，二者区别仅在于其中一个相对于另一个旋转180°进行布置，两个第一组件41同理布置。
插座因其小型化可直接焊接在微型组件上，插头的多通道集成化设计和插座的多通道独立设计架构，一定程度上又增强了连接器盲配互联应用形式的灵活性。
工作原理：
本发明中的小型多通道盲配互联低频连接器在实际应用时，将4个插头12集成，形成连接器插头单元1，两组插头12中心对称分布，能够确保连接器插头单元1旋转180°仍能够与对应的连接器插座单元2配合，使用较为方便，连接器插头单元1与连接器插座单元2配合安装形成的盲配互联连接器副可根据实际需求进行扩展，以满足实际互联需求。本发明解决了星载相控阵体制的轻小型多通道低频盲配互联问题，本发明的多通道盲配互联低频连接器可应用于各种规格的相控阵体制，其小型化、多通道、易扩展的设计架构尤其适用于毫米波星载相控阵，实现在狭小空间内电信号的高可靠盲配互联。此外，基于结构互联和电气互联的统一设计思想，该发明可根据相控阵的阵面大小和垂直盲配架构需要，对连接器插头单元1上的插头12进行扩充或单元间距调整以实现快速构建适应不同的相控阵体制的连接器副，而插座因其小型化可直接焊接在微型组件模块上，插头的多通道集成化设计和插座的多通道独立设计架构，一定程度上又增强了连接器盲配互联应用形式的灵活性。特别适用于星载毫米波组件高密度、微型化、轻型化的垂直盲配互联架构，并且插拔柔和、连接可靠，设计易于加工，这种互联架构的应用可以降低相控阵整机系统的人力、时间成本，避免因为相控阵架构互联接口众多线缆转接繁琐导致走线冗杂带来隐藏的技术风险，提高多级盲配后整个系统的可靠性和安全性。
将插头12以及插座21上插孔211的截面形状均设置成异形截面，可确保插头12仅能够以一种固定姿态插入插孔211中，防止插头12或者插座21安装错误，确保准确连接。
三角形的布置结构保证了插座尾端针即插套在金丝搭接时的可操作性和走线时的空间宽敞。
插针122间的距离以及插套212间的距离均设置成1mm，能够使其整体结构更加紧凑，整体体积更小。
实际安装时，插拔端124插入插孔211中，插拔端124既作为电气啮合面，又作为插拔界面的机械导向柱，优化的结构设计和材料选择，带来足够的刚、强度保证。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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