N連接器的中心議題：

• 快插自鎖 N 型連接器的設(shè)計(jì)

N連接器的解決方案：

• QLF’S QN設(shè)計(jì)
• SnapN設(shè)計(jì)
• HPQN設(shè)計(jì)

在射頻同軸連接器家族中，應(yīng)用最廣泛的中功率連接器就是 N 型。普通N 型的工作頻段是DC-11GHz，而精密N 型可以工作到18GHz。傳統(tǒng)的N 型是螺紋連接方式，使用時(shí)不夠便捷并且需要專用工具，一款可以快速連接并且性能出色的快插自鎖的 N 型連接器可以解決這個(gè)問(wèn)題。

1. 設(shè)計(jì)原則

自從 20 世紀(jì)40 年代Paul Neill 在貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明N 型連接器以來(lái)，歷經(jīng)工程師們的不斷改進(jìn)，N 型連接器才達(dá)到了現(xiàn)在出色的電氣性能。基于當(dāng)前N 型連接器的性能表現(xiàn)，我們認(rèn)為QUICK LOCK-N 的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下兩個(gè)原則：

1) 保持N 型連接器的基本性能，如性能參數(shù)、電氣性能、機(jī)械性能、防護(hù)等級(jí)等。
2) 從設(shè)備小型化、材料節(jié)省的角度出發(fā)，要求連接器的結(jié)構(gòu)要更簡(jiǎn)單小巧。

2. QL-N 發(fā)展沿革

有了以上的設(shè)計(jì)原則，我們來(lái)研究一下QL-N 設(shè)計(jì)歷史沿革中陸續(xù)出現(xiàn)的三款典型設(shè)計(jì)，它們分別是QLF’S QN、SnapN 和HPQN。

我們通過(guò)這三種快插N 型與普通N 型的性能對(duì)比，從而給代替普通N 型的三種設(shè)計(jì)一個(gè)評(píng)價(jià)。

a) QLF’S QN

1) 2002 版本QLF’S QN （如圖1）


優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)快插、自鎖功能，并有一個(gè)密封圈（Seal Ring）。
存在問(wèn)題：外導(dǎo)體接觸端面有間隙（A1 處），外導(dǎo)體處在不穩(wěn)定狀態(tài)，使特性阻抗不連續(xù)。[page]

2) 2003 版本QLF’S QN （如圖2） 優(yōu)點(diǎn)：利用波浪墊圈 B2 的彈性來(lái)消除接觸端面的間隙，外導(dǎo)體接觸比2002 年版本有改進(jìn)。
存在問(wèn)題：外導(dǎo)體（A2 處）接觸點(diǎn)僅為有限的幾個(gè)點(diǎn)，特性阻抗不連續(xù)，高頻性能較差。

3) 2004 版本QLF’S QN （如圖3）
進(jìn)步：由波浪墊圈改為碟形彈簧片 B3，外導(dǎo)體接觸由幾個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展成一個(gè)圈，接觸壓力也有所改善。
存在問(wèn)題：在接觸點(diǎn)處 A3 的特性阻抗仍不能連續(xù)，高頻特性仍較差。

最新04 版本的QN 已經(jīng)在一些WIRELSS BASESTATION 應(yīng)用，但通過(guò)以上分析可見(jiàn)其Spring Lock 設(shè)計(jì)上的致命缺陷，導(dǎo)致了外導(dǎo)體間阻抗的不連續(xù)，從而只能應(yīng)用在不超過(guò)3GHz 的一些場(chǎng)合。

總體而言，三個(gè)版本的QN 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了塊插自鎖，這無(wú)疑是一大進(jìn)步；但由于上述兩個(gè)弊病，QN 只能在某些特定的場(chǎng)合替代N 型，而不能實(shí)現(xiàn)對(duì)N 的完全替代。[page]

b) SnapN （如圖4）

也許是意識(shí)到 QN 的設(shè)計(jì)缺陷會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用場(chǎng)合的局限，作為有權(quán)使用QN 設(shè)計(jì)的QLF 聯(lián)盟成員之一的ROSENBERGER 并沒(méi)有放棄對(duì)QUICKLOCK-N 更佳設(shè)計(jì)的追求，06 年他們?cè)趧倓偧尤隥LF 后就推出了更新版SnapN 設(shè)計(jì)，這個(gè)設(shè)計(jì)的特色是：

1) 這個(gè)設(shè)計(jì)巧妙地把彈簧片設(shè)置在公頭外導(dǎo)體后部，讓公母頭的外導(dǎo)體端面之間實(shí)現(xiàn)剛性接觸，從而達(dá)到端面零間隙，完全符合平面接頭的設(shè)計(jì)原則，使接頭性能得到較大提高，這與QN 把簧片設(shè)置在兩外導(dǎo)體端面之間相比，顯然是一個(gè)進(jìn)步。
2) 母頭保留了5/8’’外螺紋，可以跟標(biāo)準(zhǔn)N 公頭相配。

由圖可見(jiàn) SnapN 的公母頭相配后，外導(dǎo)體阻抗是連續(xù)的，并且端面之間因彈簧作用而保持接觸壓力， 這樣的設(shè)計(jì)符合 RF 接頭設(shè)計(jì)的基本原則，所以較之QN，SnapN 的應(yīng)用范圍更廣。

但跟傳統(tǒng)的螺紋連接的N 相比，SnapN 還是有局限性。我們知道 SnapN 外導(dǎo)體端面之間的接觸壓力由其彈簧A 提供--ROSERBERGER 提供的數(shù)據(jù)是30N，根據(jù)力的相互作用原理，我們可以知道接頭的結(jié)合力也是30N。在某些應(yīng)用場(chǎng)合，由于粗重電纜的擺動(dòng)，傳導(dǎo)到接頭的作用力很容易超30N，一旦超過(guò)這個(gè)臨界力，外導(dǎo)體端面之間會(huì)發(fā)生瞬時(shí)分離，而影響信號(hào)傳輸。那是否能提高這個(gè)臨界力呢？我們知道，彈簧A 對(duì)外導(dǎo)體端面提供的接觸壓力與接頭的結(jié)合力是等量的，如果我們?cè)黾訌椈勺饔昧?--比如增加到100N，那意味著接頭結(jié)合力也達(dá)到100N，顯然，匹配一對(duì)接頭需要用100N 的力氣是讓人無(wú)法接受的。

另外一點(diǎn)不完美的地方是 SnapN 的外導(dǎo)體是裸露在外部環(huán)境中的，并銑了四分槽，這會(huì)容易導(dǎo)致碰撞變形。從制造成本來(lái)說(shuō)，SnapN跟QN 比沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，甚至略有超出。

可以看出，由于SnapN 保留了N 型的基本性能和參數(shù)，已經(jīng)可以在大多數(shù)場(chǎng)合替代N 型。但上述瑕疵的存在表明，要實(shí)現(xiàn)對(duì)N 型的完全替代，SnapN 的設(shè)計(jì)還需要改進(jìn)。

c)  HPQN （如圖 5）

繼 SnapN 之后，07 年Anoison 推出了HPQN 設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)在公頭內(nèi)嵌入一雙齒環(huán)碟形鎖緊片（如圖6），當(dāng)公頭和母頭配合后, 固定在公頭上的雙齒環(huán)碟形鎖緊片緊扣在母頭斜面上，其內(nèi)齒的端面對(duì)母頭產(chǎn)生推力作用，使外導(dǎo)體的端面之間緊密接觸，間隙為0。并且雙齒環(huán)碟形鎖緊片相鄰的內(nèi)齒長(zhǎng)度有差異，使鎖緊時(shí)內(nèi)齒停留在母頭斜面的不同圓周上。這種設(shè)計(jì)利用雙齒環(huán)碟形鎖緊片內(nèi)齒的彈力和母頭斜面的支撐力，巧妙地實(shí)現(xiàn)了公頭和母頭端面之間的保持力和接觸壓力，并能達(dá)到非常好的抗震效果。該設(shè)計(jì)的力學(xué)原理很簡(jiǎn)單，但是鎖緊片與母頭相對(duì)最佳位置的數(shù)據(jù)需要經(jīng)歷大量的試驗(yàn)。

我們知道，傳統(tǒng)N 型之所以能達(dá)到DC-11GHZ，是因?yàn)槠浣佑|界面間隙為零，阻抗連續(xù)。Anoison 新設(shè)計(jì)的HPQN 遵循這一規(guī)則，實(shí)現(xiàn)了外導(dǎo)體端面的剛性接觸，達(dá)到了接觸端面零間隙的目的，由此保證了阻抗連續(xù)，保持了N 型的性能指標(biāo)。

綜上可見(jiàn)，HPQN 是繼QLF’S QN, SNAPN 之后的最新一代的QL-N 設(shè)計(jì)，能在各種應(yīng)用場(chǎng)合全面地替代傳統(tǒng)N 接頭而不犧牲任何性能。但還不能說(shuō)HPQN 一定能成為N 的最終替代者。QL-CONNECTOR 市場(chǎng)的巨大需求，讓制造商在短短的幾年內(nèi)就陸續(xù)推出了三款QL-N 設(shè)計(jì)，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)必定促使各廠家不斷加強(qiáng)研發(fā)力度，將來(lái)是否會(huì)有更好的設(shè)計(jì)替代HPQN，我們拭目以待。