伴隨著無線通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，作為板對板連接器的一員，"板對板"同軸連接器在無線系統(tǒng)模塊互聯(lián)中的應(yīng)用越來越廣泛，如：通信基站、RRH、直放站、GPS 設(shè)備以及其它類似應(yīng)用等。經(jīng)過幾代的演進(jìn)，"板對板"同軸連接器正在從有限容差向大容差方向發(fā)展。

"板對板"同軸連接器被越來越廣泛應(yīng)用的背景和推動力來自于無線設(shè)備市場的兩大發(fā)展趨勢：尺寸更小、價格更低。如同在無線終端市場所看到的，更小、更輕、更便宜，也是無線設(shè)備市場發(fā)展的趨勢。設(shè)備尺寸的減小意味著可以節(jié)省空間、減輕重量以及為系統(tǒng)其它設(shè)計(jì)留下更多余量。

設(shè)備尺寸的不斷減小要求設(shè)備中所有器件的集成度越來越高、尺寸越來越小，這也包括廣泛應(yīng)用在射頻模塊之中以及之間互聯(lián)的射頻同軸連接器及其電纜組件。

例如，在分布式基站系統(tǒng)中被廣泛采用的RRH（remote radio head），為了使其能被簡單、方便而且可靠的安裝在塔頂以及城市密集環(huán)境之中，其設(shè)計(jì)必須非常緊湊，要盡力控制其尺寸，這就要求承載其射頻信號傳輸?shù)耐S互連系統(tǒng)也必須更加簡潔緊湊。 傳統(tǒng)繁雜的電纜組件連接正在被簡單、緊湊、可靠、同時可承載超過100W 射頻信號功率的"板對板"同軸連接器連接所取代。

"板對板"同軸連接器連接已經(jīng)被越來越多的射頻和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師所熟悉。越來越多的設(shè)計(jì)正在采用"板對板"同軸連接器連接，這使得設(shè)計(jì)者們對成本的考慮也越來越多，市場需要設(shè)計(jì)更簡單，成本更低的"板對板"同軸連接器方案。

連接器尺寸的不斷變小帶來的在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的挑戰(zhàn)主要有兩個方面：一是相對于大尺寸連接器，小尺寸連接器更難配合對準(zhǔn)。二是小尺寸連接器機(jī)械強(qiáng)度低，如使用不當(dāng)則較易損壞。一般大尺寸連接器能夠承受在配合時使用較大的機(jī)械力量不至損壞，但小型連接器在配合時則需要更準(zhǔn)確一些。

配合容差類型

圖1 顯示了三種不同的配合容差類型。

圖1:容差類型

徑向容差表示配合時兩中心針針軸之間有偏差。

角度容差表示兩中心針配合時有角度偏差。

軸向容差表示針與座未到底配合。對于射頻連接器，如無特殊設(shè)計(jì)，這種未到底配合會造成阻抗失配，帶來信號反射和駐波（VSWR）變大。

另外一個重要的機(jī)械指標(biāo)是盲插范圍，它表示連接器能夠容許有偏差配合的能力。盲插范圍角度至少與工作容差角度相等，但一般來說都遠(yuǎn)大于工作容差角度。

很明顯，連接器配合時需要考慮避免兩連接器硬碰造成不能連接或連接器損壞。

允許一定程度的容差配合將避免這個問題。另外，允許容差配合還使在非可視狀態(tài)下的盲插成為可能。很多的盲插方案都采用了"碗狀"設(shè)計(jì)來導(dǎo)入連接。盲插配合使連接器的設(shè)計(jì)從功能層面提高到了用戶友好層面，設(shè)計(jì)不僅要考慮使連接器達(dá)到有效的信號傳輸功能，還要易于插拔使用。

"板對板"同軸連接器和容差

傳統(tǒng)的小型射頻"板對板"同軸連接器，如MCX,不允許任何容差，特別是板對板軸向距離容差。之后開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)SMP, MMBX 以及IMP 等"板對板"同軸連接器只能允許有限容差，允許容差范圍很小，仍然需要精密的定位配合。

"板對板"SMP 連接器系列，包括SMP, SMP-Spring以及SMP-MAX.這三種"板對板"連接方案都包括三個組成部分：兩個分別安裝于兩塊PCB 或模塊上的插座，一個連接兩個插座的轉(zhuǎn)接器。一般轉(zhuǎn)接器一端以推入卡緊式（Snap-on）與一個插座形成固定的"半永久連接",有較大配合保持力。轉(zhuǎn)接器的另一端以劃入式（Slide-on）與另一個插座形成配合，配合保持力較小。根據(jù)不同的板間距應(yīng)用需要，現(xiàn)已開發(fā)了長度從5.7mm 到37mm 的各種型號轉(zhuǎn)接器。

在實(shí)際應(yīng)用中，徑向和軸向容差是使用和裝配必須考慮的問題。徑向容差主要是為了補(bǔ)償連接器以及PCB 設(shè)計(jì)和裝配的機(jī)械公差。而角度和軸向容差則主要關(guān)系到傳輸信號的完整性水平，配合間隙將使阻抗變化，造成反射和駐波（VSWR）變大，可靠性降低。

為了獲得比傳統(tǒng)SMP"板對板"連接器更大的容差范圍，第二代"板對板"同軸連接器產(chǎn)品SMP-Spring 采用了加裝彈簧的轉(zhuǎn)接器。彈簧設(shè)計(jì)在獲得更大的容差范圍的同時，由于兩端始終處于完全配合狀態(tài)，使其在軸向有容差時的表現(xiàn)更加優(yōu)異，擁有更低和更穩(wěn)定的駐波（VSWR）性能。SMP-Spring彈簧設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于彈簧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本較高。

SMP-MAX,是近期市場推出的第三代，擁有更大容差范圍的經(jīng)濟(jì)型"板對板"同軸連接器。 如圖2 所示，SMP-MAX 在其一端插座上采用了"碗狀"口的設(shè)計(jì)，以獲得盲插效果。專利設(shè)計(jì)的絕緣體支持軸向容差最高達(dá)到2.4mm,同時保持穩(wěn)定較低的駐波（VSWR）水平。插座上特殊設(shè)計(jì)的錐形中心針使其在偏斜時產(chǎn)生應(yīng)力較小，增加了穩(wěn)定性。

圖2:第三代 SMP-MAX 連接器支持大容差

相對第二代加裝彈簧的設(shè)計(jì)方案，第三代產(chǎn)品SMP-MAX 器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大大簡化，在得到更大容差的同時獲得了更低的成本。圖3 顯示了典型的設(shè)計(jì)師對"板對板"連接器容差要求以及SMP-MAX 所能達(dá)到的容差范圍。其中中心橢圓代表典型的對"板對板"連接器容差要求，外橢圓代表SMP-MAX 的容差范圍，兩橢圓之間的距離則代表了SMP-MAX 對于典型設(shè)計(jì)要求可提供的余量。大的余量意味著更好的魯棒性，"板對板"連接系統(tǒng)更簡單、連接更快速、更可靠、更不易損壞。

圖3:SMP-MAX對于典型容差要求提供大余量

SMP-MAX連接器在獲得很好機(jī)械性能的同時，也保證了優(yōu)異的電氣性能：在承諾的容差范圍內(nèi)保證一套"板對板"連接的典型駐波（VSWR）在3GHz 范圍以內(nèi)小于1.2,滿足目前幾乎所有的無線通訊系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

SMP-MAX性能

表1 顯示了 SMP, SMP-Spring 和SMP-MAX 三種"板對板"同軸連接器的性能比較。

SMP-MAX的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了很好的靈活性，通過降低工作頻率范圍獲得了更大的容差范圍和更高的功率?？紤]到無線通訊典型應(yīng)用頻率800MHz-2.5GHz,6GHz 的工作頻率仍然可以滿足大多數(shù)的應(yīng)用需求。在獲得更優(yōu)性能的同時，SMP-MAX的設(shè)計(jì)對于用戶也實(shí)現(xiàn)了更低的采購及使用成本。

表1: SMP"板對板"連接器系列性能比較

SMP-MAX的優(yōu)異特性還包括：

特別設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)接器可與標(biāo)準(zhǔn)的SMP 插座互配，以前使用SMP 插座的用戶無需更改電路板和更換已有的SMP 插座在合適的頻率和溫度情況下，工作功率高達(dá)300W可提供"對稱"與"非對稱"兩種方案。"對稱"設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)接器兩端接口相同，兩插座分別為推入卡緊式（Snap-on）和劃入式（Slide-on）。"對稱"設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)接器可避免裝配時方向插錯，但一套"板對板"連接器需要三個不同的料件可根據(jù)需要提供靈活的PCB接口設(shè)計(jì)（穿孔或SMT）結(jié)論。

第三代"板對板"SMP-MAX同軸連接器在達(dá)到更高容差水平的同時獲得了更低的成本。第一代"板對板"SMP 同軸連接器只能提供有限容差，不能滿足最新的設(shè)計(jì)要求。第二代"板對板"SMP-Spring 同軸連接器提供了大容差，但設(shè)計(jì)較復(fù)雜，成本高。第三代"板對板"SMP-MAX同軸連接器為設(shè)計(jì)師們提供了很好的成本和性能余量。