一种板间Pogopin连接器的研制

一种板间Pogopin连接器的研制

摘要：由于5G基站天线与RRU的一体化整合设计，传统的连接器出线方案已不能满足需求。受空间限制，天线板与射频板之间以及天馈板和腔体滤波器板之间

均需采用板间连接器连接。5G基站天线采用大规模多进多出（Massive MIMO）

技术。每个基站采用2到3面天线（AAU），每面天线具有64到128个通道，每个通道使用一对（套）板间连接器。本文介绍了一种用于5G通讯基站天线的Pogopin连接器，主要实现智能一体化天线产品的天线背板与滤波器板之间的信

号传输。

关键词：Pogopin连接器板间连接器

一、概述：

随着5G网络的大面积商用，绿色基站、环保通信概念的提出，一体化智能

天线由于其低功耗、占地小等天然优势，逐渐成为天线的发展方向。一体化天线

由于其设计结构与传统天线的不同，现使用的射频连接器、电缆组件已不能在功

能及成本上满足需求。由于5G通讯基站覆盖范围的局限性，小型化、多站点将

是以后通讯发展的特点之一。小型化、低成本的板间连接器越来越受到欢迎。

传统的板间连接器多为同轴结构，采用两件板端连接器配合双阴转接器实现

板间的连接。目前大多数板间连接采用这种方案完成，解决了很多场合的高密度

板间盲配连接。由于整体三件套设计方案，所以成本较高，已逐渐不能满足小型化、密集化、功率不高等场合的需要。

项目产品主要用于5G通讯基站天线与滤波器之间的高速电信号通信连接。

设计方案是同时使用64只或128路Pogopin连接器进行板间连接。也可适用于印制板内部、模块内部或板与板之间、模块对模块之间的通讯信号连接。

二、研制过程

1.产品主要性能指标

根据用户需求规格书的要求，结合系统结构尺寸、电性能参数及环境条件的

要求，初步确定了该产品的结构形式及主要技术指标如下：

频率范围：DC～6GHz；

安装面配高30±1mm；轴向容差：±1.0mm；径向容差：±1.0mm（PCB环境）；

电压驻波比：≤1.35(PCB测试环境DC～5GHz（极限容差）)

≤1.20(同轴测试环境DC～6GHz（极限容差）)；

弹力：板间距30±1mm时，进程弹力：2N～8.0N；回程弹力：1N～7.0N。

动态接触电阻：≤10mΩ

2.产品设计方案

用户提供了需求规格书，对产品外形要求如下图1：

主要对内部结构进行设计，设计难点在于弹簧的精细计算以及卡爪的保持力

设计；基于成本考虑，适应于大批量生产；装配过程中的防呆；技术指标留出安

全余量等几个方面。

在设计过程中，满足用户要求前提下，只有尽可能多的使用成型管料，减少

关键零件，才能大幅提升产品加工效率及利润空间；套管与下顶针采用两体压配

结构，提升材料利用率；将内孔尺寸严格计算，考虑弹簧窜动等因素；绝缘介质

采用可注塑材料，加工效率、质量稳定性才能得到保障。

基于以上几个方面，考虑套管采用成型管料，确定设计结构。

通过结构评审，各项技术指标理论计算满足设计要求，输出了初样图纸。同

时制作了电压驻波比同轴法测试夹具，内孔按照安装开孔尺寸设计。

实测电压驻波比、弹力、动态电阻满足设计要求，但是弹力曲线不够平缓，

上限、下限预留余量较少，尽可能减少机加件工作量，装配过程中发现问题需进

行优化。

对产品结构从以下几方面进行，增加弹簧圈数、加长弹簧长度；上顶针尾部

增加弹簧导向；下顶针长度减少至最短，优化倒刺尺寸；加长套管（成型管料）

长度，加严粗糙度要求；制作PCB环境测试工装。

按照用户需求规格书进行各项测试及试验。

实际测试电压驻波比：1.19～1.25（PCB测试环境，极限容差）

1.12～1.17（同轴测试环境，极限容差）

实测去程弹力（MAX）6.20N～6.45N，回程弹力（MAX）5.01 N～5.36N，动

态电阻3.25mΩ～5.03 mΩ。

通过以上，各项指标均满足标准要求，数值上下冗余充足，满足批产要求。

三、设计过程中的优化改进

3.1电压驻波比优化

设计初期，能拿到的成型管料外径尺寸处于图纸公差要求下限。经过仿真发

现电压驻波比等参数略差。经过多次仿真、调整了补偿尺寸及介质尺寸，满足了

用户要求。然后进行了零件试制，并进行了装接测试，电压驻波比为1.13，安全

余量较少。由于仿真与实际存在差距，利用实际测量性能校正仿真软件，最终修

改了尾端台阶进行匹配、补偿，电压驻波比小于1.10（同轴测试环境，极限容差）。

3.2 套管吊克力管控

项目产品为成型管料、注塑件、机加件、弹簧等不同零件进行配合，对于加

工一致性要求比较高。需求零件机加工在保证加工精度的同时，务必要保证零件

的同轴度、粗糙度。机加件的加工、套管劈槽、涨口必须一道工序执行。

套管是其中的支撑件，采用成型管料，需要截断后倒角、劈槽、收口，过程

中容易存在毛刺等不良，毛刺会卡入槽内，造成吊克力不良及电阻突变等问题。

经过大量试验，对劈槽深度及宽度进行试验、验证，劈槽、收口工序得到一次性

完成，吊克力一致性较好。

3.3 测试能力保障

项目产品为非标件，电压驻波比的测试、弹力电阻的测试、振动等环境试验，需要设计专用的测试、试验工装。经过与用户沟通，模拟安装环境制作了电压驻

波比同轴环境、PCB环境测试工装，弹力、电阻测试板，环境试验不同板间距试

验工装，满足用户试验要求，有力保障了大批量生产的正常进行。

四、批量生产能力

针对产品的特殊性，定制了弹力、电阻耦合测试设备、全自动装配生产线。

拟制了完备的工艺文件，建立了关键工序质量控制点，加强生产过程中的质量控制，完全具备了项目产品的批量生产能力，能够满足用户的性能尺寸要求及供货