[发明专利]一种具有双向高压密封功能的射频同轴连接器

说明书

技术领域

本发明涉及一种射频同轴连接器，尤其是用在高功率脉冲源状态参数测量中，属于脉冲功率技术领域。

背景技术

高功率脉冲技术是国防科研和高新技术研究的重要技术基础，其应用已经深入到许多重要的科学研究领域，例如高功率微波、闪光X射线照相、核爆效应模拟源、惯性约束聚变等方面。高功率脉冲产生装置又称高功率脉冲源，是高压设备的一种，但又与一般高压设备不同，它属于高功率、强电流、短脉冲的一种特殊设备，提供的是一种暂态过程的物理量。脉冲功率研究经过半个多世纪的发展，从经典的Marx发生器-脉冲形成线-二极管系统开始，涌现出很多各具特色的脉冲功率系统，广泛应用于高新技术领域和国防建设。

测量和诊断对高功率脉冲源的调试、运行等都是不可缺少的重要手段。高功率脉冲源状态参数主要是系统各部分的高电压信号，包括脉冲形成线充电信号、脉冲源输出信号等，电压幅值达数百千伏到兆伏，脉冲前沿从数十微秒直到百皮秒。因此，用于高功率脉冲源的测量装置要具有很高的量程和很宽的频率响应范围。电容分压器能实现非接触式高电压测量，不会干扰被测信号，也不会带来绝缘问题，并且率响应范围可以做的很宽，比较适合于测量高功率脉冲源各部分电压参数。

由于电容分压器安装在脉冲源内部，其测量信号需要通过专用射频同轴连接器引出到脉冲源外。作为脉冲源内外的电气连接元件，射频同轴连接器的输入端需要插入到脉冲源内部以连接电容分压器，输出端则设计成插针或插孔式接口，用于和配对的连接器之间进行电气连接。射频同轴连接器一方面要能实现高保真信号传输，另一方面还要实现脉冲源内部与外界环境的物理隔离与电气隔离。由于某些技术和工艺要求，高功率脉冲源内部可能是高气压、高油压或高真空等极端环境，这就要求用于引出电容分压器测量信号的射频同轴连接器具有双向高压密封功能，即：当脉冲源内部处于高气/油压状态时，能实现良好的高压密封，防止脉冲源内部高压向脉冲源外部泄漏；当脉冲源内部处于真空状态时，能实现良好的真空密封，防止外界大气进入到脉冲源内部。

射频同轴连接器实质上是一段带有连接结构的非均匀同轴连接线体，由内外导体和绝缘子构成。现在的射频同轴连接器产品外导体内表面、内导体表面和绝缘子一般设计成相互配合的台阶结构，但是这些台阶结构只能满足绝缘支撑和固定内导体等基本要求，不具备双向高压密封能力，因而不适用于高功率脉冲源中电容分压器测量信号的引出。此外，内外导体尺寸在台阶结构处发生突变，因而出现不连续电容，引起反射，也在一定程度上影响信号传输性能。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种具有双向高压密封功能的射频同轴连接器，能够高保真传输信号，并且可实现高压及真空双向密封。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括外导体、内导体、高压密封绝缘子、真空密封绝缘子和输入外导体。外导体由不锈钢制成，其外侧两端都有螺纹，外侧的中间为棱柱体，方便夹持旋转，内侧开有通孔。内导体是一段变径圆柱体，由黄铜制成，通过两个过渡锥面，实现直径先由小变大，后再由大变小的渐变，过渡锥面的锥角取值范围是20°~60°。高压密封绝缘子外侧是具有过渡锥面的变直径圆柱体，内侧是台阶通孔，台阶处具有锥面倒角，外侧大直径端和内侧通孔大直径端在同一侧。真空绝缘子外侧为具有过渡锥面的变直径圆柱体，小直径端形成为一段较细（直径3~6毫米）的介质套，内侧是具有过渡锥面的变直径通孔，内侧大直径端和外侧大直径端在同一侧。高压密封绝缘子和真空密封绝缘子材料都是聚四氟乙烯。输入外导体由黄铜制成，内侧是具有过渡锥面的变直径通孔，外侧是台阶柱，内侧大直径端和外侧大直径端在同一侧。从这种具有双向高压密封功能的射频同轴连接器的输出端到输入端，高压密封绝缘子、真空密封绝缘子和输入外导体依次安装在外导体和内导体之间，主要依靠内导体锥面和高压密封绝缘子和真空密封绝缘子的配合，实现双向密封作用。

在输出端，外导体和内导体构成了射频同轴连接器的标准接口，方便与配对的射频同轴连接器进行电气连接。内导体的一个过渡锥面与高压密封绝缘子内侧的锥面倒角配合，高压密封绝缘子外侧的过渡锥面与外导体内侧的通孔配合安装。内导体的另一个过渡锥面与真空密封绝缘子的内侧过渡锥面相配合，真空密封绝缘子的外侧过渡锥面与输入外导体的内侧过渡锥面相配合。在输入端，输入外导体的小直径端、真空密封绝缘子的介质套和内导体自外向内共同构成一段同轴传输线，贯穿脉冲源外壳，与安装在脉冲源内部的电容分压器进行电气连接。