5G通信射频连接器专利技术分析

(国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心电学部，北京，100088)

1 引言

射频连接器常应用于基站天线、射频拉远单元(RRU)和跨接/馈电电缆。5G网络主要通过其大规模MIMO天线系统中的PCB板上的天线阵列和射频收发器子系统可以实现更高的数据传输速率、更短网络时延和更多的节点连接。每个天线阵列都由小型板对板射频连接器与对应的射频收发器相连。随着5G通信网络不断走进人们的生活，广泛应用于其中的射频连接器在传输速率、功率密度、小型化和可靠性等方面也需要随之不断改善和提升。

国际专利分类表(IPC)中的小类H01R被定义为"导电连接"，该小类下面的各组涵盖了所有各种可断开的或不可断开的接触式线路连接器、连接装置、与印刷电路电连接或印刷电路之间电连接用的非印制装置等及相应连接装置的零部件，笔者使用关键词"射频、5G"在中文数据库CNABS中对在H01R下的专利申请进行了检索统计。

2 5G通信射频连接器主要申请人分析

截至2020年1月，鸿海精密工业股份有限公司、TE连接荷兰有限责任公司、中国航空工业集团有限公司、Molex公司、得意精密电子工业有限公司、住友株式会社、矢崎股份有限公司、中国航天科工集团有限公司是5G通信射频连接器领域的申请量排名靠前主要申请人。

对重点企业进行专利申请合作关联分析，结果如图1所示。国内的中国航空工业和中国航天科工形成一个研究团体，国外的TE连接荷兰有限责任公司、住友-株式会社和矢崎股份有限公司形成一个研究团体。中国航空工业和中国航天科工是国内两家军工企业。从合作关系中可以看出，其产品覆盖通信、电力等多个领域，是"军民融合"的典范，已经成为国内连接器行业的领军企业。另一研究团体中的三家核心企业"TE连接荷兰有限责任公司、住友-株式会社和矢崎股份"则一直是全球连接器行业的领军企业。另外，台资企业鸿海精密工业股份有限公司、来自美国的Molex公司也分别与不同申请人形成有共同申请关系。可以看出，排名靠前的连接器企业均在汽车、通信、电力等多领域不断拓展合作关系。

图1 重点企业合作关联图

3 5G通信射频连接器专利技术分布

截至2020年1月， H01R13/46(底座、外壳)及其细分组H01R13/502(不同部件构成)、H01R4(两个或两个以上导电部件之间直接接触的导电连接)、H01R013/66(内装电组件的结构连接)、H01R13/52(防尘、防溅、放滴、防水或防火)、H01R13/639(接合后使连接部件保持夹紧或锁住的辅助装置)、H01R13/629(便于接合或断开的辅助装置)、H01R24(两部件连接装置，或者它们的协同操作部件)等分类小组所占比例排名靠前。

通过上述统计结果可知，底座和外壳、导电部件之间的导电连接、内装电组件的结构连接、防护部件、便于断开或接合及锁紧的辅助装置、两部件连接装置及协同操作部件是目前5G通信射频连接器的重点研究方向。

4 5G通信射频连接器重点研究方向技术分析

下面针对5G通信射频连接器专利申请重点研究方向的技术改进点和有益效果进行浅析。

4.1 不同部件构成的底座、外壳

案例：CN201710103051.0用于电连接器的浮动适配器及其制造方法

图2 CN201710103051.0用于电连接器的浮动适配器及其制造方法

技术改进点：绝缘件1504被接纳在导电壳体中，绝缘件的接口端部具有镖形导入梢端部，镖形导入梢端部延伸到壳体的第一端部和第二端部中的一者的外部，保持套筒围绕导电壳体设置，保持套筒1524具有用于与绝缘件接合的接合构件。在适配器的外侧使用保护套筒以保护内部组件并提高整个结构稳定性。

4.2 两个或两个以上导电部件之间直接接触的导电连接

案例：CN201710179476.X一种无源互调抑制同轴连接器

图3 CN201710179476.X一种无源互调抑制同轴连接器

技术改进点：阴头内导体1与阴头外导体2之间填充绝缘介质，阴头内导体1中心凹陷，阳头内导体3向外凸出，使用时，阴头内导体和阳头内导体凹凸配合连接，阴头内导体的内侧和/或阳头内导体外侧上镀覆有内导体介质层，使得电连接器使用时阳头内导体与阴头内导体之间不存在金属接触。通过在连接器内芯金属-金属接触处加载内导体介质层的方法实现无源互调抑制，稳定性高。

4.3 内装电组件的结构连接

案例：CN201711263331.4板对板型射频插头、插座及其连接器组件

图4 CN201711263331.4板对板型射频插头、插座及其连接器组件

技术改进点：板对板型射频插头包括围设于插头本体外周的插头固定件、同轴线、用于连接插头端子与同轴线的插头电路板及屏蔽外壳，插头电路板包括第一板体、设于第一板体上的若干插头信号线及设于相邻两根插头信号线之间的若干插头接地线，插头信号线包括与同轴线的中心导体连接的第一段部531、第二段部534及连接第一段部与第二段部的连接段部532，连接段部532的宽度自第一段部朝向第二段部方向逐渐变小，插头端子分别与插头接地线与插头信号线的第二段部连接；连接段部532位于所述第一段部一侧的宽度大于第一段部的宽度并形成台阶部533。通过该结构可保证射频传输性能且多根射频传输线之间互不干扰。

4.4 防水密封

案例：CN201610276573.6 射频连接器组件及其射频连接器和适配射频连接器

技术改进点：适配射频接触件部件上设有第二密封圈272，适配射频壳体与适配射频接触件部件之间的环形间隙中通过第一弹性件轴向防脱地浮动设有外周面与第一密封圈密封配合、内周面与第二密封圈密封配合的且能在射频密封套的顶推下后移并与第一密封圈及第二密封圈脱离的适配射频密封套22。第二密封圈272及第一密封圈273的设置形式使得适配射频绝缘套22在受到向后的作用力会相对于适配射频接触件及适配射频壳体21向后导向移动，保证了两绝缘套的对接处的密封性能。

图5 CN201610276573.6 射频连接器组件及其射频连接器和适配射频连接器

4.5 接合后使连接部件保持夹紧或锁住的辅助装置

案例：CN201410447222.8射频连接器锁紧机构及具有该锁紧机构的射频连接器

图6 CN201410447222.8射频连接器锁紧机构及具有该锁紧机构的射频连接器

技术改进点：射频连接器锁紧机构包括解锁件及锁持件，锁持件一端沿轴向设有弹性臂，另一端内周面设有导向部，导向部的沿轴向设有导向槽，弹性臂端部设有弹性倒钩421，解锁件的一端外周面与弹性倒钩对应设有解锁倒槽32，解锁件的另一端与导向槽对应设有导向臂，锁持件套于解锁件的外周，导向臂插于导向槽内并可沿导向槽滑动，锁紧机构装于公端内，公端与母端插接，弹性倒钩421卡持于母端内，解锁件带动解锁倒槽相对锁持件滑动，弹性倒钩进入解锁倒槽内并被解锁倒槽抵压，弹性臂向解锁件方向变形，弹性倒钩才可与母端脱离，避免了弹性倒钩通过外力拔出造成的锁持失效，保证了锁持锁紧机构的稳定性。

通过上述案例分析可知，针对射频连接器的底座、外壳进行改进，可使连接器安装空间、尺寸更合理，满足小型化的需求；针对防护装置进行改进，可改善防尘、防水等性能，提高可靠性；针对导电部件之间直接接触的导电连接、内装电组件的结构连接进行改进，可改善传输速率，提高稳定性。大多数情况中各个组成构件并非孤立设置，而是彼此联合作用，形成一个安全有机的整体。

5 结语

连接器在未来的5G通讯市场将成为仅次于汽车市场的第二大应用市场，将向着高传输速率、高功率密度、小型化和高可靠性等四个方向发展，射频连接器发展中涉及的底座和外壳、导电部件之间的导电连接、内装电组件的结构连接、防护部件、便于断开或接合及锁紧的辅助装置、两部件连接装置及协同操作部件等主要技术领域正是和其发展方向相对应的，以中国航空工业和中国航天科工为首的国内连接器生产研发企业在设计能力和生产能力方面都已达到5G通信射频连接器所要求的技术水平，已实现与TE连接荷兰有限责任公司、住友株式会社和矢崎股份等国外连接器企业分庭抗礼，引领通信射频连接器领域的发展方向。