非接触式高功率射频连接器的制作方法

本发明涉及一种可以在负载下(under load)连接或断开连接的同轴射频(rf)连接器系统。

背景技术：

1、在ep 3300535a1中公开了一种同轴射频连接器系统。该连接器系统可以耦合多达数千瓦的相对高的射频功率。为了连接和/或断开连接，必须切断电源。如果这些连接器在负载下被连接或断开连接，可能发生电弧放电(arcing)，这可能导致连接器的严重损害。此外，不存在预防措施来避免特别是由于电弧放电引起的在连接期间中心导体之间的提早连接或在断开连接时中心导体的延迟断开连接。不具有屏蔽或接地接触的中心连接器接触可能招致安全风险，因为导体系统的未接地部段可能处于高电压。这可能对于操作连接器的人员是有害的。

2、us 4,754,241a中公开了一种3db方向耦合器。该3db方向耦合器包括两组带状线，该两组带状线被布置为平行的、靠近彼此，并且带状线之间具有小间隙。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是提供一种射频连接器系统，该连接器系统能够传输在数千瓦的范围内的高射频功率，并且当射频电压被施加到该连接器系统的至少一侧时，该连接器系统可以被安全地连接和/或断开连接。

2、在独立权利要求中描述了该问题的解决方案。从属权利要求涉及本发明的进一步改进。

3、根据实施例的连接器系统基于一对非接触式耦合器。该耦合器结构类似于3db耦合器，该3db耦合器仅具有一个输入端和一个输出端，因此充当零db耦合器。该耦合器可以基于带状线技术并且可以具有带状线，该带状线具有λ1/4的长度，该长度是待被耦合的信号的波长的1/4。该长度还可以是波长的1/4的倍数。在连接状态下，两个带状线靠近彼此。在断开连接状态下，带状线可以远离彼此，使得在带状线之间不再存在任何耦合。可以存在导引机构，使得通过使两组相对于彼此位移或移位的线性移动来实现连接和断开连接过程。带状线可以被弯曲或折叠至少一次或多次以减小耦合器的大小。

4、在实施例中，射频连接器包括两个几乎对称的和/或相同的耦合器部段。每个耦合器部段可以包括导体。保持导体的壳体可以具有基本上长方体形状，该长方体形状可以具有开放侧并且可以形成开放的腔，该开放的腔具有用于导体的长形通道的形状。壳体的形状可以是相对扁平的。典型的尺寸可以是在20mm至300mm之间的范围内的长度和宽度。壳体的高度可以是在3mm至50mm之间。壳体的尺寸由在壳体内部的导体确定，该导体可以具有对应于待被耦合的信号的标称频率(nominal frequency)的1/4的长度。每个导体具有扁平导电材料的长形结构。长形结构可以包括铜或黄铜或甚至铝的条带，条带可以进一步在该条带的外表面上涂覆有导电材料，例如，银或金。导体可以具有在导体的长度的1/100至1/5之间的范围内的宽度并且导体可以具有在0.5mm至5mm之间的范围内的厚度。导体的宽度可以大于该导体的厚度。导体可以被布置在壳体的开放的腔中并且相对于壳体的外表面凹入。因此，导体可以不从壳体的表面突出。导体可以以第一端连接到同轴连接器，以提供电接触。代替连接器，可以设置另外的带状线或任何种类的波导。在导体的与第一端相对的第二端上，导体可以连接到壳体。具体地，导体可以连接到壳体的侧壁。

5、射频连接器基本上意在具有开关的功能，并且因此也可以被认为是开关耦合器。开关耦合器在导通(on)状态和断开(off)状态之间被切换。在断开状态下，第一导体远离第二导体。远离意味着两个相对的导体的导体不重叠，但是壳体的边缘可能触及。为了实现更高度的隔离，导体可以远离彼此而不触及彼此。

6、在导通状态下，第一导体与第二导体紧密接触和/或紧密靠近。

7、在每个导体具有单独的壳体的实施例中，壳体的开放侧可以抵靠彼此定向并且可以是重叠的。这可以在两个壳体之间形成公共腔，其中导体面对彼此，优选地，导体在导体的整个长度和/或宽度上面对彼此。

8、通常，导体不会触及彼此。例如，导体可以相对于壳体的表面凹入。在导通状态下，这些紧密面对的导体提供了用于射频信号的非电流耦合。与此相反，在断开状态下，每个导体是在该导体的同轴连接器处提供虚拟开路的λ/4变换器。

9、在实施例中，导体可以被布置在单独的平面中，使得在导通状态下，平面是平行的。导体可以关于导体的平面之间的对称平面镜像对称。该对称平面可以平行于导体的平面。

10、在实施例中，导体具有弯曲形状。这样的弯曲形状可以包括角度、弯曲和边缘。

11、在实施例中，在导通状态下，导体可以间隔基本上恒定的距离。因此，导体可能永远不触及，并且可以维持导体之间的电流绝缘。由于制造公差或由于用于优化耦合特性的微小弯曲，导体可以具有略微变化的距离。

12、在实施例中，在导通状态下，导体间隔的距离可以小于待被耦合的信号的标称波长的1/10。

13、为了执行恰当的切换功能，还可以设置机械支撑结构，该机械支撑结构对导体在导通状态和断开状态之间的移动进行导引。这可以是线性导引系统，该线性导引系统可以包括线性轨或类似的导引结构。此外，机械支撑结构可以提供用以将导体保持在导通状态和/或断开状态的装置。

14、在实施例中，每个耦合器部段可以被容纳在一个壳体中。每个壳体可以保持一个导体。此外，每个壳体可以具有长方体形状，该长方体形状具有形成开放通道的开放侧，使得每个导体可以位于开放通道中。在导通状态下，壳体的开放侧抵靠彼此定向。

15、在另一个实施例中，两个耦合器部段并且因此两个导体被容纳在保持两个导体的公共壳体中。在此，导体中的至少一个是在壳体内相对于另一个导体可移动的。壳体可以完全封闭，仅通过两个同轴连接器来连接导体。在另一个实施例中，壳体可以具有一个或两个开放侧，使得该壳体可以具有矩形波导的形状。

16、第一导体可以相对于第二导体进行相对移动。在此，机械支撑结构可以包括用于对第一导体进行导引的至少一个凹槽、导引轨或(线性)轴承。还可以设置用于使第一导体移动的致动器。

17、此外，可以在导体中的至少一个的断开位置处设置短路元件。断开位置是导体在断开状态下的位置。短路元件可以被配置为在至少一个导体和至少一个壳体之间提供电容耦合。可以存在多个短路元件，该多个短路元件可以被布置为靠近一个导体的多个部段(例如，在u形导体中或甚至更复杂的导体中)。至少一个另外的短路元件可以被布置为与一个导体的至少一个另外的直部段平行，使得在断开位置，该短路元件紧密靠近该直部段。短路元件中的任何一个可以具有介电表面涂层，该介电表面涂层可以包括氧化物层、粉末涂层、涂漆涂层或塑料材料。

18、在另一个实施例中，可以设置短路触点，该短路触点在断开位置提供在导体和接地之间的电流接触。此接触可以是弹性件加载的。短路触点可以被配置为使得该短路触点仅在最终断开位置而不是在导体之间的移动期间与导体接触。这允许不涉及电流接触的切换过程，而电流接触仅是安全特征。

19、在实施例中，导体被布置为在开放侧中的至少一个的平面上可以相对于彼此侧向滑动。两个开放侧可以在同一平面上。这提供了在导通状态和断开状态之间的明确限定(well-defined)的转变。基本上，导体可以是在任何方向上可移动的，只要在导通状态下紧密靠近，并且在断开状态下远离。替代地，导体可以相对于彼此相对旋转。导通位置可以是导体以相同的取向重叠时的位置，并且断开位置可以是导体成角度，例如，90度或180度。

20、在另一个实施例中，每个导体具有u形形状。这样的u形形状可以包括第一直部段和平行于第一直部段的第二直部段。直部段可以通过横贯部段互连。u形形状是有利的，因为u形形状减小耦合器的总长度。u形形状基本上是双重(twofold)弯曲耦合器。在另一些实施例中，耦合器可以具有不弯曲的线性结构，或耦合器可以具有多个弯曲，例如三个或四个或更多个弯曲。更大数目的弯曲进一步减小大小，这对于较低的频率可以是有利的。

21、在实施例中，导体被布置为可垂直于直部段滑动。这样的垂直移动提供了非常平滑的转变，而不具有可能在高功率电平的切换期间导致电弧放电的电场峰值。

22、在实施例中，密封条和/或垫圈可以被设置在壳体或至少一个耦合器部段的开放侧处，或被设置在两个耦合器部段处，以改善耦合器部段之间的电接触。

23、在实施例中，至少一个匹配板或匹配结构可以被设置在耦合器部段的导体和壳体之间。这样的匹配板到导体的距离是可调整的。匹配板可以包括介电材料或电连接到壳体的导电材料。这样的匹配板可以被用来调整导体的阻抗和/或导体的频率响应。

24、在实施例中，设置至少一个调节杆，该至少一个调节杆可以被配置为使导体中的至少一个弯曲以修改导体之间的距离。这可以有助于优化结构并且补偿制造公差。至少一个调节杆可以包括介电材料。调节杆还可以包括匹配到壳体的螺纹孔中的外螺纹。