快插自锁型N型连接器比较分析

在射频同轴连接器家族中，应用最广泛的中功率连接器就是 N 型。普通N 型的工作频段是DC-11GHz，而精密N 型可以工作到18GHz。传统的N 型是螺纹连接方式，使用时不够便捷并且需要专用工具，一款可以快速连接并且性能出色的快插自锁的 N 型连接器可以解决这个问题。

1. 设计原则

自从 20 世纪40 年代Paul Neill 在贝尔实验室发明N 型连接器以来，历经工程师们的不断改进，N 型连接器才达到了现在出色的电气性能。基于当前N 型连接器的性能表现，我们认为QUICK LOCK-N 的设计应该遵循以下两个原则：

1) 保持N 型连接器的基本性能，如性能参数、电气性能、机械性能、防护等级等。
2) 从设备小型化、材料节省的角度出发，要求连接器的结构要更简单小巧。

2. QL-N 发展沿革

有了以上的设计原则，我们来研究一下QL-N 设计历史沿革中陆续出现的三款典型设计，它们分别是QLF’S QN、SnapN 和HPQN。

我们通过这三种快插N 型与普通N 型的性能对比，从而给代替普通N 型的三种设计一个评价。

a) QLF’S QN

1) 2002 版本QLF’S QN
优点：能实现快插、自锁功能，并有一个密封圈（Seal Ring）。
存在问题：外导体接触端面有间隙（A1 处），外导体处在不稳定状态，使特性阻抗不连续。

2) 2003 版本QLF’S QN
优点：利用波浪垫圈 B2 的弹性来消除接触端面的间隙，外导体接触比2002 年版本有改进。
存在问题：外导体（A2 处）接触点仅为有限的几个点，特性阻抗不连续，高频性能较差。

3) 2004 版本QLF’S QN
进步：由波浪垫圈改为碟形弹簧片 B3，外导体接触由几个点扩展成一个圈，接触压力也有所改善。
存在问题：在接触点处 A3 的特性阻抗仍不能连续，高频特性仍较差。

最新04 版本的QN 已经在一些WIRELSS BASESTATION 应用，但通过以上分析可见其Spring Lock 设计上的致命缺陷，导致了外导体间阻抗的不连续，从而只能应用在不超过3GHz 的一些场合。

总体而言，三个版本的QN 设计实现了块插自锁，这无疑是一大进步；但由于上述两个弊病，QN 只能在某些特定的场合替代N 型，而不能实现对N 的完全替代。

b) SnapN

也许是意识到 QN 的设计缺陷会导致应用场合的局限，作为有权使用QN 设计的QLF 联盟成员之一的ROSENBERGER 并没有放弃对QUICKLOCK-N 更佳设计的追求，06 年他们在刚刚加入QLF 后就推出了更新版SnapN 设计，这个设计的特色是：

1) 这个设计巧妙地把弹簧片设置在公头外导体后部，让公母头的外导体端面之间实现刚性接触，从而达到端面零间隙，完全符合平面接头的设计原则，使接头性能得到较大提高，这与QN 把簧片设置在两外导体端面之间相比，显然是一个进步。
2) 母头保留了5/8’’外螺纹，可以跟标准N 公头相配。

SnapN 的公母头相配后，外导体阻抗是连续的，并且端面之间因弹簧作用而保持接触压力， 这样的设计符合 RF 接头设计的基本原则，所以较之QN，SnapN 的应用范围更广。

但跟传统的螺纹连接的N 相比，SnapN 还是有局限性。我们知道 SnapN 外导体端面之间的接触压力由其弹簧A 提供--ROSERBERGER 提供的数据是30N，根据力的相互作用原理，我们可以知道接头的结合力也是30N。在某些应用场合，由于粗重电缆的摆动，传导到接头的作用力很容易超30N，一旦超过这个临界力，外导体端面之间会发生瞬时分离，而影响信号传输。那是否能提高这个临界力呢？我们知道，弹簧A 对外导体端面提供的接触压力与接头的结合力是等量的，如果我们增加弹簧作用力---比如增加到100N，那意味着接头结合力也达到100N，显然，匹配一对接头需要用100N 的力气是让人无法接受的。

另外一点不完美的地方是 SnapN 的外导体是裸露在外部环境中的，并铣了四分槽，这会容易导致碰撞变形。从制造成本来说，SnapN跟QN 比没有优势，甚至略有超出。

可以看出，由于SnapN 保留了N 型的基本性能和参数，已经可以在大多数场合替代N 型。但上述瑕疵的存在表明，要实现对N 型的完全替代，SnapN 的设计还需要改进。

c) HPQN

继 SnapN 之后，07 年Anoison 推出了HPQN 设计，该设计在公头内嵌入一双齿环碟形锁紧片（如图6），当公头和母头配合后, 固定在公头上的双齿环碟形锁紧片紧扣在母头斜面上，其内齿的端面对母头产生推力作用，使外导体的端面之间紧密接触，间隙为0。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母头斜面的不同圆周上。这种设计利用双齿环碟形锁紧片内齿的弹力和母头斜面的支撑力，巧妙地实现了公头和母头端面之间的保持力和接触压力，并能达到非常好的抗震效果。该设计的力学原理很简单，但是锁紧片与母头相对最佳位置的数据需要经历大量的试验。

我们知道，传统N 型之所以能达到DC-11GHZ，是因为其接触界面间隙为零，阻抗连续。Anoison 新设计的HPQN 遵循这一规则，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。

综上可见，HPQN 是继QLF’S QN, SNAPN 之后的最新一代的QL-N 设计，能在各种应用场合全面地替代传统N 接头而不牺牲任何性能。但还不能说HPQN 一定能成为N 的最终替代者。QL-CONNECTOR 市场的巨大需求，让制造商在短短的几年内就陆续推出了三款QL-N 设计，激烈的市场竞争必定促使各厂家不断加强研发力度，将来是否会有更好的设计替代HPQN，我们拭目以待。