图1“龙虾爪”高频连接器设计。
历史上，同轴连接器有两种中心导体配合方法，雌雄同体接触和公针/开槽母针接触。非性别连接器有许多优点，主要是只需要一种连接器类型。随着频率越来越高，连接器变得越来越小，以保持单模态。SMA连接器的成功预示着非性别连接器的终结。从机械上来讲，制造对接式连接器是很困难的。引脚深度公差是非常关键的，小尺寸使其难以进行弹性接触。这些因素提高了连接器的成本，远远高于简单的公针/开槽母触点。
随着连接器变得越来越小，频率越来越高，公/母接触设计成为标准。为测量应用引入了无槽母型设计，但在50ghz、2.4 mm连接器以上就变得不切实际了。四槽触点的弹性更强。3.5 mm连接器，设计为与SMA相匹配，包含一个四槽母触点和一个空气接口。这导致了更高精度的设计，但也有一个问题。由于它们必须与SMA连接器兼容，所以公针的尺寸设置为0.914 mm(0.036“)。3.5毫米连接器的中心导体尺寸为1.52毫米(0.060“)。因此，女性手指的壁厚为0.3毫米(0.012”);对于这么小的直径来说，这已经相当厚了。开槽后，手指合上，零件热处理。 If they are closed too little, the contact will be unreliable. If they are closed too far, the insertion force required to mate the connectors will become quite high. This introduces excess wear and may even distort the support beads holding the center conductors in place. The large wall thickness also introduced more pin gap reflection. The impedance of the gap section is 80 ohms.
图2引脚间隙阻抗值。
1985年推出的40 GHz 2.92 mm K连接器解决了许多这些问题。短的公针可确保外部导体部件在中心导体接合之前对准两个连接器，因此公针不会因以一定角度插入而损坏母针。K连接器的中心导体直径为1.27毫米(0.050“)导致指壁厚度为0.18毫米(0.007“)。这意味着手指更加灵活，插入压力大大降低。因此，K连接器的额定连接数为4000个。
50 GHz, 2.4 mm和65 GHz, 1.85 mm连接器接口由HP/Agilent(现在的Keysight)推出。2.4 mm连接器需要引入他们的50 GHz VNA。随着V连接器珠设计的改进，VNA频率上升到65 GHz，然后是67 GHz，现在是70 GHz。
110 GHz, 1毫米连接器由安捷伦(现在的Keysight)推出。安立公司推出了110 GHz W连接器，并推出了110 GHz宽带VNA。安立公司还推出了0.8毫米连接器，作为70 kHz至145 GHz VNA的一部分，并正在开发更高频率的连接器。
槽位问题
如果对于更高频率的连接器，尺寸减少50%，开槽的母接点将非常脆弱。如果采用薄壁设计，插入力会非常小，但接触压力也会很小。如果使用厚壁设计，接触压力将更大，但手指的灵活性将是最小的。所以一个开槽的女性联系人似乎是不可能的。一个开箱即用的评论提供了答案。“不要插女针，要插男针。那会是什么样子呢?”
图3自K连接器以来珠子的尺寸比较。
我们可以把母壁做得很薄，这样就没有槽了。因此，公引脚可以更大，更接近于主中心导体尺寸，如图所示图1．这个销可以做一个0.05毫米的槽。此外，由于开槽部分包含在非开槽孔中，它将非常坚固，没有像标准开槽女性接触器那样扩散的倾向。引脚间隙的阻抗为65欧姆，远低于低频设计。这使得连接器对引脚深度反射不那么敏感(参见图2)．表1提供有关现有连接器和设计中的连接器的信息。目前的计划是在0.8 mm以下的连接器设计中使用新的开槽公口设计(称为“龙虾爪”)。注意，这些连接器的中心导体很快接近1/20thN连接器中心导体的尺寸。
连接器尺寸和标识
传统上，频率越高的连接器越小。安立公司决定保持新连接器的连接螺母与1mm连接器相同的尺寸。小于这个值会使连接器难以使用。而且，线程是不同的。1mm的连接器有一个螺纹，频率较高的连接器有一个细螺纹。至关重要的是，所有小于1毫米的连接器不能以破坏性的方式连接。
连接器由激光雕刻的数字标识，显示连接器的大小。数字也蚀刻在耦合螺母上。的
1mm的接头螺母是普通的，0.8 mm的接头螺母有一个槽，较小的接头依次有额外的槽。
图4压珠套图纸。
支持珠子
1mm以上的连接器具有与F相同的最大额定频率有限公司，空气介电截止频率。所述低频连接器具有比所述空气外层导体尺寸大的支撑珠。这意味着他们得F有限公司大大低于空气中的F有限公司．截止频率与中心导体与外层导体之间材料介电常数的平方根成反比。新设计的支撑珠比空气外层导体的尺寸要小得多。他们被设计成F有限公司这和空气F的频率是一样的有限公司．它们也小得多，如图3．
使珠尺寸小于空气介质外导体尺寸的一个主要问题是如何俘获珠。旧的设计，其中珠比空气外导体大，允许在两个方向的机械捕获。解决方案是一个包含珠子的套筒，其外径大约与空气外导体相同。袖子两端都有非常薄的唇，并被压紧以保持珠子的位置(见图4)．由于使用了高温塑料，因此可以将组件焊接到位。
图50.8毫米连接器设计。
装配细节
图5显示0.8毫米连接器，没有龙虾爪设计。连接器的背面是一个共面波导(CPW)设计类似于晶圆探头。中心导体是常见的，但外部导体端盖可以配置，以适应不同的CPW设计。图5还显示了如何将珠套焊接到外部导体中。
该设计的一个特点是能够调整背面CPW接口的位置。连接器与衬底的正确定位对性能至关重要。孔位于法兰边缘的中心。一个锥形销可以使法兰上下移动，也可以左右移动。当连接器正确地连接到CPW基片上时，拧紧法兰螺丝。
这些类型的连接主要用于将高频VNA模块连接到晶圆探头，进而用于在非常大的带宽上测量CPW基板。VNA技术现在可以使用0.8 mm连接器从70 kHz到145 GHz。波导模块将覆盖范围扩展到1.1太赫兹。这些“龙虾爪”连接器旨在将宽带覆盖范围从70 KHz扩展到332 GHz。
结论
在一长串越来越高频率的连接器中，最后一个连接器将是什么?
1983年，40 GHz同轴电缆连接器被认为是不可能的。今天，我们正在设计一种频率几乎高出10倍的连接器。电路设计师似乎能够创造出在更高频率下工作的设备，而且总是需要某种连接才能使这些设备有用。不要限制我们的想象力。
