- 快插自鎖 N 型連接器的設計
- QLF’S QN設計
- SnapN設計
- HPQN設計
在射頻同軸連接器家族中，應用最廣泛的中功率連接器就是 N 型。普通N 型的工作頻段是DC-11GHz，而精密N 型可以工作到18GHz。傳統的N 型是螺紋連接方式，使用時不夠便捷并且需要專用工具，一款可以快速連接并且性能出色的快插自鎖的 N 型連接器可以解決這個問題。
1. 設計原則
自從 20 世紀40 年代Paul Neill 在貝爾實驗室發明N 型連接器以來，歷經工程師們的不斷改進，N 型連接器才達到了現在出色的電氣性能。基于當前N 型連接器的性能表現，我們認為QUICK LOCK-N 的設計應該遵循以下兩個原則：
1) 保持N 型連接器的基本性能，如性能參數、電氣性能、機械性能、防護等級等。
2) 從設備小型化、材料節省的角度出發，要求連接器的結構要更簡單小巧。
2. QL-N 發展沿革
有了以上的設計原則，我們來研究一下QL-N 設計歷史沿革中陸續出現的三款典型設計，它們分別是QLF’S QN、SnapN 和HPQN。
我們通過這三種快插N 型與普通N 型的性能對比，從而給代替普通N 型的三種設計一個評價。
a) QLF’S QN
1) 2002 版本QLF’S QN （如圖1）
優點：能實現快插、自鎖功能，并有一個密封圈（Seal Ring）。
存在問題：外導體接觸端面有間隙（A1 處），外導體處在不穩定狀態，使特性阻抗不連續。[page]
2) 2003 版本QLF’S QN （如圖2）
存在問題：外導體（A2 處）接觸點僅為有限的幾個點，特性阻抗不連續，高頻性能較差。
3) 2004 版本QLF’S QN （如圖3）
存在問題：在接觸點處 A3 的特性阻抗仍不能連續，高頻特性仍較差。
最新04 版本的QN 已經在一些WIRELSS BASESTATION 應用，但通過以上分析可見其Spring Lock 設計上的致命缺陷，導致了外導體間阻抗的不連續，從而只能應用在不超過3GHz 的一些場合。
總體而言，三個版本的QN 設計實現了塊插自鎖，這無疑是一大進步；但由于上述兩個弊病，QN 只能在某些特定的場合替代N 型，而不能實現對N 的完全替代。[page]
b) SnapN （如圖4）
也許是意識到 QN 的設計缺陷會導致應用場合的局限，作為有權使用QN 設計的QLF 聯盟成員之一的ROSENBERGER 并沒有放棄對QUICKLOCK-N 更佳設計的追求，06 年他們在剛剛加入QLF 后就推出了更新版SnapN 設計，這個設計的特色是：
1) 這個設計巧妙地把彈簧片設置在公頭外導體后部，讓公母頭的外導體端面之間實現剛性接觸，從而達到端面零間隙，完全符合平面接頭的設計原則，使接頭性能得到較大提高，這與QN 把簧片設置在兩外導體端面之間相比，顯然是一個進步。
2) 母頭保留了5/8’’外螺紋，可以跟標準N 公頭相配。
由圖可見 SnapN 的公母頭相配后，外導體阻抗是連續的，并且端面之間因彈簧作用而保持接觸壓力， 這樣的設計符合 RF 接頭設計的基本原則，所以較之QN，SnapN 的應用范圍更廣。
但跟傳統的螺紋連接的N 相比，SnapN 還是有局限性。我們知道 SnapN 外導體端面之間的接觸壓力由其彈簧A 提供--ROSERBERGER 提供的數據是30N，根據力的相互作用原理，我們可以知道接頭的結合力也是30N。在某些應用場合，由于粗重電纜的擺動，傳導到接頭的作用力很容易超30N，一旦超過這個臨界力，外導體端面之間會發生瞬時分離，而影響信號傳輸。那是否能提高這個臨界力呢？我們知道，彈簧A 對外導體端面提供的接觸壓力與接頭的結合力是等量的，如果我們增加彈簧作用力---比如增加到100N，那意味著接頭結合力也達到100N，顯然，匹配一對接頭需要用100N 的力氣是讓人無法接受的。
另外一點不完美的地方是 SnapN 的外導體是裸露在外部環境中的，并銑了四分槽，這會容易導致碰撞變形。從制造成本來說，SnapN跟QN 比沒有優勢，甚至略有超出。
可以看出，由于SnapN 保留了N 型的基本性能和參數，已經可以在大多數場合替代N 型。但上述瑕疵的存在表明，要實現對N 型的完全替代，SnapN 的設計還需要改進。
c) HPQN （如圖 5）
繼 SnapN 之后，07 年Anoison 推出了HPQN 設計，該設計在公頭內嵌入一雙齒環碟形鎖緊片（如圖6），當公頭和母頭配合后, 固定在公頭上的雙齒環碟形鎖緊片緊扣在母頭斜面上，其內齒的端面對母頭產生推力作用，使外導體的端面之間緊密接觸，間隙為0。并且雙齒環碟形鎖緊片相鄰的內齒長度有差異，使鎖緊時內齒停留在母頭斜面的不同圓周上。這種設計利用雙齒環碟形鎖緊片內齒的彈力和母頭斜面的支撐力，巧妙地實現了公頭和母頭端面之間的保持力和接觸壓力，并能達到非常好的抗震效果。該設計的力學原理很簡單，但是鎖緊片與母頭相對最佳位置的數據需要經歷大量的試驗。
我們知道，傳統N 型之所以能達到DC-11GHZ，是因為其接觸界面間隙為零，阻抗連續。Anoison 新設計的HPQN 遵循這一規則，實現了外導體端面的剛性接觸，達到了接觸端面零間隙的目的，由此保證了阻抗連續，保持了N 型的性能指標。
綜上可見，HPQN 是繼QLF’S QN, SNAPN 之后的最新一代的QL-N 設計，能在各種應用場合全面地替代傳統N 接頭而不犧牲任何性能。但還不能說HPQN 一定能成為N 的最終替代者。QL-CONNECTOR 市場的巨大需求，讓制造商在短短的幾年內就陸續推出了三款QL-N 設計，激烈的市場競爭必定促使各廠家不斷加強研發力度，將來是否會有更好的設計替代HPQN，我們拭目以待。
