鏈聯π型濾波插針組件的製作方法

2023-09-20 23:33:30 3

本發明涉及一種濾波連接器使用的插針組件，特別涉及一種鏈聯π型濾波插針組件。

背景技術：

目前，低通濾波連接器中所使用的濾波插針的濾波形式主要為單節π型濾波。如圖1所示，單節π型濾波插針由插針11a、同軸鐵氧體管13a、同軸陶瓷電容管14a及接線腳12a等零件組成。其中鐵氧體管13a在濾波連接器中起電感器的作用，與陶瓷電容管14a組成「π」型管狀濾波器；如圖2所示，由單節π型濾波插針所構成的單節π型濾波電路是一種由輸入電容、電感和輸出電容三個元件構成的低通濾波電路(R為電阻、L為電感、C為電容、U1為輸入電壓、U2為輸出電壓)。

將現有技術的單節π型濾波插針集成裝入連接器後，其衰減要求在10MHz時最低衰減為15dB(實測值為20dB)，100MHz時最低衰減為50dB(實測值為60dB)；雖然其衰減要求均符合GJB1308《濾波連接器試驗方法》的規定，截止頻率為0.5～1MHz，在10MHz時最低衰減為15dB，100MHz時最低衰減為50dB。但是針對某些設備中在研發過程中提出了新的要求，最低衰減指標提高為：在10MHz時為40dB，在100MHz時為90dB，但截止頻率應符合GJB1308的規定，可見之前研發的低通濾波連接器已無法滿足新的抗幹擾要求。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種截止頻率與單節π型濾波器的截止頻率相同、滿足衰減要求的鏈聯π型濾波插針組件。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種鏈聯π型濾波插針組件，包括插針和接線腳，插針尾端與接線腳連接；

還包括若干鐵氧體管、若干陶瓷電容管和至少一個連接套，所述鐵氧體管和所述陶瓷電容管為一一對應，若干鐵氧體管依次套裝在插針外側，所述陶瓷電容管套裝在對應的鐵氧體管外側，所述連接套同樣套裝在插針外側，每個連接套處於任意相鄰兩個鐵氧體管和對應的相鄰兩個陶瓷電容管之間。

採用這樣的結構後，與現有的低通單節π型濾波插針設計相比，兩節鏈聯π型濾波插針的應用，使得產品在低頻段的衰減指標得到了明顯的改善，大大提高了產品的抗幹擾能力。

為了更清楚的理解本發明的技術內容，以下將本鏈聯π型濾波插針組件簡稱為本插針組件。

本插針組件包括兩個鐵氧體管、兩個陶瓷電容管和一個連接套，連接套處於兩個鐵氧體管和兩個陶瓷電容管之間；採用這樣的結構後，本插針組件的結構更為合理，是最優化的實施方式。

本插針組件的連接套包括內側阻隔相鄰兩個鐵氧體管的第一隔環部和外側阻隔相鄰兩個陶瓷電容管的第二隔環部，第一隔環部在插針軸向方向的寬度與第二隔環部在插針軸向方向的寬度不同；採用這樣的結構後，第一隔環部和第二隔環部不僅可以阻隔相鄰兩個鐵氧體管和相鄰兩個陶瓷電容管，而且第一隔環部的寬度與第二隔環部的寬度不同可以產生錯層，進而通過鐵氧體管和陶瓷電容管限制連接套的位置，減少脫落的機率。

附圖說明

圖1是現有技術單節π型濾波插針的結構示意圖。

圖2是現有技術單節π型濾波插針的π型濾波電路原理圖。

圖3是本插針組件實施例的結構示意圖。

圖4是本插針組件實施例連接套的示意圖。

圖5是本插針組件實施例連接套的電路原理圖。

圖6是本插針組件實施例中各個π型濾波器的濾波衰減性能示意圖。

圖7是本插針組件實施例25℃最低衰減與頻率的關係曲線。

具體實施方式

如圖3至4所示

本插針組件包括插針11、接線腳12、連接套15、兩個鐵氧體管13和兩個陶瓷電容管14。

插針11尾端與接線腳12焊接固定，接線腳12用於與外部導線固定。

兩個鐵氧體管13和兩個陶瓷電容管14為一一對應關係，兩鐵氧體管13依次套裝在插針11外側，兩個陶瓷電容管14套裝在對應的鐵氧體管13外側，連接套15處於兩個鐵氧體管13和兩個陶瓷電容管14之間；連接套15包括內側的第一隔環部15a和外側第二隔環部15b，第一隔環部15a阻隔兩個鐵氧體管13的第一隔環部15a，第二隔環部15b阻隔兩個陶瓷電容管14，第一隔環部15a在插針11軸向方向的寬度大於第二隔環部15b在插針11軸向方向的寬度。

本插針組件的電路原理見圖5。

在濾波電路中，截止頻率的大小及衰減性能的好壞在很大程度上取決於電容值的大小，因此，電容值大小的選取是整個濾波電路設計中的關鍵。

下面，我們根據《無線電技術基礎》中第四章給出的關於濾波器截止頻率和衰減值的計算公式，來對電容值的大小進行計算：

fc＝1/πRC (1)

β＝arcch[2(f/fc)2-1]

＝8.7ln[4(f/fc)2-2] (2)

式中：(f為頻率，Hz)、(fc為截止頻率，Hz)、(R為特性阻抗，Ω)、(C為電容，F)、(β為衰減值，dB)。

將合同要求的技術指標代入式(2)，可得：

f＝1MHz時 β＞4dB fc＜1MHz

f＝10MHz β＞40dB fc＜2MHz

f＝100MHz β＞90dB fc＜1.1MHz

因此，只有fc＜1MHz才能滿足合同規定的衰減值要求。同時，作為電信號通過與截止的臨界點，截止頻率只有大於一定的數值，讓有用信號順利通過，才能保證產品電性能的可靠性。根據合同要求，0.5MHz＜fc＜1MHz，代入式(1)，可得：

6400pF＜C＜12000pF(該產品的負載阻抗R＝50Ω)；

選取單節π型濾波管的最小電容值為8000pF，對於兩節級聯的濾波電路：

串聯臂阻抗Z1＝2jωL；

並聯臂阻抗Z2＝-j/2ωC；

式中為低通濾波器的角頻率。

根據公式：

將式(3)代入式(4)，可得：

β＝arcch[8(f/fc)2-1]

＝8.7ln[16(f/fc)2-2] (5)

將式(5)與式(2)比較可知，兩節鏈聯π型濾波器的截止頻率與單節π型濾波器的截止頻率相同，但衰減有了明顯的變化，結果請參見圖6(圖6中1為單節π型濾波器，2為兩節級聯π型濾波器，3為三節級聯π型濾波器)。

根據式(4.5)計算各頻率的濾波衰減值為：

當f＝1M時，β＝35dB＞4dB；

當f＝10M時，β＝76dB＞40dB；

當f＝100M時，β＝116dB＞90dB

由以上計算可以看出，濾波插針的濾波元件採用兩節鏈聯π型低通濾波器可以滿足衰減要求。

根據上述計算及試驗結果，將該濾波插針的結構設計為：在金屬插針的外表面套上兩根同軸鐵氧體管，鐵氧體管在濾波連接器中起電感器的作用。在鐵氧體管的外表面套上兩根同軸陶瓷電容管，陶瓷電容管和鐵氧體管組成「π」型管狀濾波器。在兩節「π」型低通濾波器之間設計有金屬套管，其作用是使π型低通濾波器接觸可靠，性能穩定。這種管狀的濾波元件和普通插針在一起便構成了濾波插針

按照新的研發要求對該產品濾波性能進行了測試，濾波性能見表1，在25℃時衰減測試曲線(最低衰減與頻率的關係曲線)見圖7。

表1濾波性能

由以上分析可以看出，採用兩節鏈聯π型低通濾波器的濾波插針集成裝入連接器後，實現了屏蔽、接地和濾波等多種功能，滿足了整機的使用要求。

以上所述的僅是本發明的一種實施方式，應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干變型和改進，這些也應視為屬於本發明的保護範圍。