DE2909577C2

DE2909577C2 - Koaxialsteckverbinder

Info

Publication number: DE2909577C2
Application number: DE2909577A
Authority: DE
Inventors: Roger S. Newark Del. Kauffmann; Donald L. Wilmington Del. Slothour
Original assignee: WL Gore and Associates Inc
Current assignee: WL Gore and Associates Inc
Priority date: 1978-03-13
Filing date: 1979-03-12
Publication date: 1984-09-13
Also published as: SE451168B; JPS54155492A; US4173386A; ZA791184B; DK103679A; FR2420228B1; BR7901514A; CH659349A5; JPS638590B2; CA1133998A; AU529799B2; SE433892B; SE7901923L; AU4484279A; GB2016215B; FR2420228A1; DE2909577A1; GB2016215A; SE8301108D0; NL7901986A

Description

Die Erfindung betrifft einen Koaxialstcckverbinder gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Koaxialsteckverbinder sind oft kritische Komponenten in der Übertragung von Hochfrequenzsignalen in Radar-, elektronischen Gegentakt-, Funkrelais- und Fernmeldesystemen und werden zunehmend wesentlicher für die Impulssignalübertragung in Hochgeschwindigkeits-Datenverarbeitungsanlagen. Für solche Anwendungen muß die elektrische Leistungsfähigkeit und Einheitlichkeit der Koaxialsteckverbinder über einen breiten Frequenzbereich und in einer Vielzahl von Installation und Umgebungen aufrechterhalten werden.

Aus den US-PS 29 33 714 und 29 52 823 sind gekrümmte Koaxiaisteckverbinder zur Verbindung von zwei Koaxialkabeln oder zur Verbindung eines Koaxialkabels mit einem Gerät bekannt, welche dann verwendet werden, wenn der zur Verfugung stehende Raum und/oder die vorgesehene Bahn des Koaxialkabels dies erfordern. Diese gekrümmten Koaxiaisteckverbinder weisen entsprechend dem Aufbau eines Koaxialkabels einen Innenleiter, einen diesen umgebenden Isolierniantel und einen das Gehäuse des Koaxialstcckverbinders bildenden Außenleiter auf. Der Aufwand für die Montage und die genaue konzentrische Ausrichtung der oben erwähnten drei Elemente dieser bekannten Koaxiaisteckverbinder ist recht groß. Darüber hinaus erfordern diese bekannten Koaxiaisteckverbinder an jedem Ende elektrische Verbindungen für den Innenleiter, so daß sich zwei Sprungstellen bzw. Diskontinuitäten des Wellenwiderstandes ergeben, welche die Übertragungseigenschaften der bekannten Koaxiaisteckverbinder verschlechtern.

Aus der US-PS 33 36 563 ist ein gerader Koaxialsteckverbinder der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art bekannt, welcher insbesondere nur eine Sprungstelle des Wellenwiderstandes aufweist

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den aus der US-PS 33 36 563 bekannten Koaxialsteckverbinder unter Beibehaltung der guten Übertragungseigenschaften, insbesondere nur einer Sprungsteile des Wcllenwiderstandes, zu einem winkelförmigen Koaxiaisteckverbinder weiterzubilden.

Diese Aufgabe wird bei einem Koxialsteckverbinder gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Koaxiaisteckverbinder, d<;r unter einem beliebigen Winkel gekrümmt sein kann, weist durch das Hindurchführen des vom zweiten Isoliermantel befreiten Koaxialkabels bis zum kupplungsseitigen Ende des Gehäuses und die Verlötung des Außenleiters mit diesem Ende eine größtmögliche Kontinuität mit nur einer Sprungstelle des Wellenwidcrstandes und eine Hochfrequenzabdichtung der zwischen dem Grundteil und dem kappenförmigen Oberteil des Gehäuses vorhandenen Fugen auf. Durch den erfindungsgemäßen Koaxiaisteckverbinder können die mechanischen und elektrischen Vorteile eines neuen Koaxialkabels, bei dem der erste Isoliermantel zwischen Innenleiter und Außenleiter aus mikroporösem Polytetrafluorethylen, wie es z. B. aus der US-PS 39 53 566 bekannt ist, besteht, auch bei winkelförmigen Koaxialstcckvcrbindern voll ausgenutzt werden.

Im nachfolgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Koaxialsteckverbinders in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Grundteils des Gehäuses des Koaxialsteckverbinders,
F i g. 2 eine Vorderansicht des Grundteils gemäß Fig. 1.

F i g. 3 eine Seitenansicht eines kappenförmigen Oberteils des Gehäuses des Koaxialsteckverbir.ders,

F i g. 4 eine Vorderansicht des kappenförmigen Oberteils gemäß Fig. 3 und

F i g. 5 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des Koaxialsteckverbinders mit einem angeschlossenen Koaxialkabel.

In den F i g. 1 und 2 ist ein Grundteil 53 des rohrförmigen Gehäuses eines Koaxialsteckverbinders 10 gezeigt. Die beiden Enden des Grundteils 53 sind in F i g. 1 mit »A« und »B« bezeichnet. Das Ende »A« ist das Geräteende des Koaxialsteckverbinders, das mit irgendeinem elektronischen Gerät mit Hilfe bekannter Einrichbo tungen in Eingriff bringbar ist und als Kupplungsende bezeichnet wird. Das Ende »B« wird als Kabelende bezeichnet, an welchem das Koaxialkabel in den Koaxiaisteckverbinder eintritt.

Das Grundteil 53 ist gekrümmt, um an dem Schnittb^r> punkt der Verlängerungen der Durchmesser an den Enden Λ und Weinen Winkel zu bilden. In den Figuren ist dieser Winkel als rechter Winkel gezeigt. Es können auch andere Winkel vorgesehen werden. Das Grundteil

53 ist derart ausgebildet, daß der dem Kupplungsende nächste Abschnitt 13 einen rohrförmigen Querschnitt (illustriert in F i g. 2) aufweist und der Rest der Längserstreckung des Grundteils 53 einen halbkreisförmigen, gekrümmten, rinnenförmigen Abschnitt 11 bildet. Wie am besten aus F i g. 1 hervorgeht, weist ein Abschnitt 19 des Kabelendes des Grundteils 53 einen reduzierten Durchmesser auf. Ein Anschlußabschnitt IS des Abschnitts 19 hat ringförmige Rippen. Der rohrförmige Abschnitt ί j des Grundteils 53 hat eine innere halbkreisförmige Aussparung 15, deren Zweck unter Bezugnahme auf die F i g. 3 und 4 später erläutert wird. Das Kupplungsende A ist außerdem mit einer Nut 17 zur Verbindung mit anderen elektronischen Geräten mit Hilfe bekannter Einrichtungen wie z. B. einer Mutter 59 und einem Halte-C-Ring 57 versehen, wie aus den F i g. 1 und 5 hervorgeht.

Das Material des Grundteils 53 ist vorzugsweise Messing oder rostfreier Stahl, welche z. B. mit Gold oder Silber plattiert sein können. Andere Materialien und/ oder Plattierungen können vorgesehen werden.

In den F i g. 3 und 4 ist ein kappenförmiges Oberteil 37 des rohrförmigen Koaxialsteckverbinders gezeigt Das Oberteil 37 ist so ausgebildet, um in Verbindung mit dem Grundteil 53 den rohrförmigen Querschnitt des Koaxialsteckverbinders zu vervollständigen, und hat eine halbkreisförmige Rinne 21, die sich längs seiner gesamten Länge erstreckt. Es sind Einrichtungen vorgesehen zur Verbindung des Oberteils und des Grundteils zur Ausbildung des rohrförmigen Koaxialsteckverbinders nach Aufnahme der Anschlußabschnitte des Außenleiters, des ersten Isoliermantels und des Innenleiters des Koaxialkabels. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Verbindungseinrichtung eine Zunge 23 auf, die an einem Ende des Oberteils 37 ausgebildet ist und in die halbkreisförmige Aussparung 15 im Grundteil 53 eintaucht. Das Oberteil weist an seinem Kabelende auch einen Abschnitt 25 mit reduziertem Durchmesser auf, wobei auf einem Anschlußabschnitt 27 ringförmige Rippen vorgesehen sind. Es wird angemerkt, daß das Grundteil 53 und das Oberteil 37 gemäß den F i g. 1 bis 4 dadurch zusammengebaut wird, daß die Zunge 23 in die Aussparung 15 eintaucht und der Abschnitt 19 auf dem Grundteil 53 und der Abschnitt 25 auf dem Oberteil 37 in Stoßbeziehung zueinander ausgerichtet werden, um einen abgewinkelten rohrförmigen Koaxialsteckverbinder auszubilden,

F i g. 5 zeigt einen Querschnitt des Koaxialsteckverbinders mit angeschlossenem Koaxialkabel. In dem rohrförmigen Raum, der gebildet wird, wenn das Oberteil 37 und das Grundteil 53 kombiniert worden sind, sind ein Innenleiter 31, ein erster Isoliermantel 33 und ein Außenleiter 35, welche den Anschlußteil eines Koaxialkabels 28 bilden, enthalten. Der Außenleiter ist hier eine Metallfolie, welche spiralförmig mit einer Überlappung um den Isoliermantel 33 gewickelt worden ist. Der Innenleiter 31, der Isoliermantel 33 und der Außenleiter 35 erstrecken sich nahezu über die gesamte Länge des rohrförmigen Koaxialsteckverbinders 10. Der Außenleiter 35 ist mit dem Grundteil 53 an einer Stelle, die sehr nahe an dem Kupplungsende liegt, leitend verbunden. Der Innenleiter 31, der Isoliermantel 33 und der Außenleiter 35 erstrecken sich somit über den Winkel des abgewinkelten Koaxialsteckverbinders und können so nahe wie möglich zu dem Punkt angeschlossen b?-w. beendet werden, an welchem der Anschluß an ein Gerät erfolgt. Wie in F i g. 5 gezeigt, ist der Innenleiter 31 mit einem Kontaktstück 49 in Form eines kurzen Metallstiftes verbunden, welcher in einem Block 47 aus dielektrischem Material, z. B. Polytetrafluoroäthylen, gelagert ist. Ein Luftspalt 51 zwischen dem Metallstift 49 und dem Isoliermantcl 33 wird für die gewünschten clektrisehen Eigenschaften eingestellt. Die Größe dieses Spaltes kann von einem Durchschnittsfachmann leicht berechnet werden.

An dem Kabelende des Koaxialsteckvorbinders werden der Abschnitt 25 des Oberteils 37 mit reduziertem

ίο Durchmesser und der Abschnitt 19 des Grundteils 53 mit reduziertem Durchmesser durch einen Geflechtschirm 39 und einen zweiten äußeren Isoliermantel 41 des Koaxialkabels bedeckt. Zur Befestigung des Koaxialkabels an dem rohrförmigen Koaxialsteckverbinder sind Befestigungseinrichtungen vorgesehen. Diese Befestigungseinrichtungen weisen ein gewelltes Rohr 43 auf, das für eine Spannungsentlastung sorgt und normalerweise den Isoliermantel 41 umfaßt, und ein äußeres Schrumpfrohr 45, welches als Schutz gegen Feuchtigkeit, Umwelteinflüsse und als zusätzliche Spannungsentlastung vorgesehen ist. Das Schrumpfrohr 45 besteht vorzugsweise aus einem Polyolefinmaterial und unterstützt nach Schrumpfung auf das gewellte Rohr 43 und den benachbarten Abschnitt des Isoliermantels 41 die Längsausrichtung des Kabelanschlusses.

Im nachfolgenden wird beschrieben, in welcher Weise das Koaxialkabel an dem Koaxialsteckverbinder befestigt wird. Dies geschieht wie folgt: Entferne den äußeren Isoliermantel 41 und den Geflechtschirm 39 vom Ende eines Koaxialkabels auf einer Länge, die ausreicht, damit der Außenleiter 35 innerhalb der halbkreisförmigen Rinne U des Grundteils 53 des Koaxialsteckverbinders zu liegen kommt und diese berührt. Ein weiterer ungefähr 12,7 mm langer Abschnitt des Isoliermantels 41 wird an drei 120° voneinander entfernten Stellen aufgeschlitzt. Falte diesen Abschnitt zurück auf den Hauptabschnitt des Isoliermantels 41, kämme den freigelegten Gefechtschirm 39 aus und falte ihn zurück über die aufgeschlitzten und gefalteten Abschnitte des Isolicrmantels 41. Verzinne den freigelegten unteren Abschnitt des Außenleiters 35 durch Aufbringen einer Schicht aus Lötmittel und ziehe den Außenleiter 35 und den Isoliermantel 33 ab, um eine ausreichende Länge des Innenleiters 31 freizulegen, so daß eine Befestigung des Metallstiftcs 49 möglich ist. Der Metallstift 49 wird mit Hilfe einer leitenden Einrichtung, z. B. einer Lötung an dem Innenleiter 31 befestigt. Es wird Sorgfalt darauf verwendet, zu gewährleisten, daß der richtige Spalt 51 für die gewünschten elektrischen Eigenschaften zwisehen dem mittigen Metallstift 49 und der Stirnseite des Isoliermantels 33 besteht. Streife das Schrumpfrohr 45 und das gewellte Rohr 43 über das Kabel und verschiebe sie zurück längs des abgelegenen Kabels.
Wenn der kleine Block 47 im Grundteil 53 am Kupplungsende installiert ist, füge den so vorbereiteten Abschnitt des Koaxialkabels mit dem befestigten Metallstift 49 in den rohi förmigen Abschnitt 13 des Grundteils 53 ein, wobei große Sorgfalt darauf verwendet wird, daß der Metallstift 49 genau in den Block 47 eingeführt wird.

Passe vorsichtig den freigelegten Isoliermantel 33 und den Außenleiter 35 an die Konturen der abgewinkelten halbkreisförmigen Rinne 11 an. Befestige den Außenleiter 35 leitend mit dem Grundteil 53 an einer Stelle, die nahe dem Kupplungsende des Grundteils 53 liegt. Diese

b5 Befestigung wird im vorliegenden Fall durch Löten erzielt. Tauche die Zunge 23 des Oberteils 37 in die Aussparung 15 des Grundteils 53 und richte den Abschnitt 19 bzw. 25 des Grundteils 53 bzw. des Oberteils 37 an-

stoßend miteinander aus, um ein vollständiges, leitendes rohrförmiges Gehäuse um den Innenleitcr 31, den Isoliermantel 33 und den Außenleiter 35 des Koaxialkabels 28 zu bilden. Bringe einen Umweliisoliergrund, wie z. B. Silikonkautschuk, zum Schütze auf die Grenzfläche zwischen dem Grundteil und dem Oberteil auf.

Falte den Geflechtschirm 39 und die aufgeschlitzten Abschnitte des äußeren Isoliermantels 41 über die Abschnitte 19 und 25 des Grundteils 53 und des Oberteils 37 mit reduziertem Durchmesser und sichere den Gcflechtschirm 39 und den äußeren lsoliermantcl 41 an ihrem Ort mit dem gewellten Rohr 43 und füge das Schrumpfrohr 45 über das gewellte Rohr 43 ein.

Der Isoliermantel 33 besteht vorzugsweise aus mikroporösem Polytetrafluoräthylen. Es können jedoch ebenfalls andere bekannte !soliermaterialien, wie /.. B. normales PTFE, Polyäthylen, Polyester, FEP (ein Copolymer aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen) und andere solche Materialien in vielen verschiedenen Formen einschließlich geschäumter, perforierter und zusammengesetzter Aufbauten eingesetzt werden.

Beispiel

Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Koaxialsteckverbinders zu demonstrieren, wurde folgender Test durchgeführt. Ein silberplattiertcr Kupfcrleitcr mit einem Außendurchmesser von 1,42 mm wurde als Innenleiter mit einem 1,07 mm dicken ersten Isoliermantel aus GORE-TEX (Warenzeichen der Firma W. L Gore & Associates) umwickelt. Anschließend wurde ein gewickelter Außenleiter aufgebracht und dann ein äußerer Geflechtschirm. Schließlich wurde eine 0,25 mm FEP-Schicht (erhältlich von E. I. DuPont de Nemours, Inc.. Wilmington, Delaware) als zweiter lsoliermantcl über den äußeren Geflechtschirm extrudiert.

Vier 304,8 mm lange Stücke dieses Koaxialkabels wurden abgeschnitten und an einem Ende mit einem konventionellen geraden SMA-Koaxialsteckvcrbindcr verbunden.

An dem anderen Ende des 304,8 mm langen Stückes wurden vier verschiedene Koaxialstcckverbindcrtypen befestigt:

Kabel »A«

— ein zweiter konventioneller gerader SMA-Koaxialsteckverbinder;

Kabel »B«

— ein konventioneller rechtwinkeliger Koaxialstcckverbinder:

Kabel »C«

— ein konventioneller rechtwinkeliger Koaxialsteckverbinder:

Kabel »D«

— der rechtwinkelige Koaxialsteckverbindcr gemäß der vorliegenden Erfindung.

Tabelle
Einfügungsdämpfung (dB)

FRfIQ.
(GHz)

Probe
A

Welligkcitsfaktor

FRKQ.
(GHz)

Probe
Λ

2	0.15	0.20	0.16	0.15
3	0.20	0.26	0.22	0.20
4	0.20	0.28	0.24	0.22
5	0.25	0.30	0.30	0.26
6	0.28	0.33	0.31	0.30
7	0.30	0.40	0.35	0.31
8	0.31	0.40	0.38	0.32
9	0.33	0.45	0.45	0.35
10	0.35	0.45	0.45	0.36
U	0.35	0.50	0.51	0.38
12	0.40	0.48	0.51	0.40
13	0.40	0.48	0.60	0.45
14	0.41	0.50	0.60	0.43
15	0.42	0.49	0.81	0.50
16	0.45	0.68	0.92	0.50
17	0.50	0.74	1.05	0.50
18	0.53	0.70	1.10	0.55

30	2	.018 1	.059	1.012	1.023
	3	.023	.072	1.023	1.059
	4	.035	.084	1.018	1.059
	5	.078	.135	1.059	1.090
	6	.050	.205	1.052	1.059
15	7	.035	.195	1.059	1.023
	8	.041	.175	1.025	1.035
	Q	.047	.195	1.023	1.022
	10	.053	.230	1.053	1.023
	11	.029	.195	1.035	1.023
40	12	.029	.109	1.035	1.023
	13	.041	.065	1.078	1.060
	14	.035	.053	1.078	1.072
	15	.072	.154	1.208	1.096
	Ib	.096	.288	1.161	1.072
45	17	.115	.380	1.135	1.072
	18	.165	.318	1.148	1.096

Aus der (Tabelle geht klar hervor, daß ein Koaxialsteckverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung beinahe ebenso wirksam wie ein gerader Koaxialsteckverbinder arbeitet und wesentlich besser als die bekannten gekrümmten Koaxialsteckverbinder.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Diese vier Proben wurden dann auf einem gewobbelten Frequenzsystem getestet, das von der Weinschel Engineering Corporation bezogen werden kann. Die ge- <>o messencn Eigenschaften waren die Einfügungsdämpfung und das Stehwellenverhältnis bzw. der Welligkeitsfakior (VSWR) bei verschiedenen Frequenzen. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Ergebnisse dieses Experimentes, hi

Claims

Patentansprüche:

1. Koaxialsteckverbinder für ein Koaxialkabel (28) aus einem Innenleiter (31), einem diesen umgebenden ersten Isoliermantel (33), einem flexiblen Außenleiter (35) und einem diesen umgebenden zweiten Isoliermantel (41), mit einem rohrförmigen Gehäuse (53, 37) aus elektrisch leitendem Material, das mit dem Außenleiter des Koaxialkabels galvanisch verbunden ist, und mit einem im kupplungsseitigen Ende des Gehäuses isoliert angeordneten, mit dem Innenleiter des Koaxialkabels galvanisch verbundenen Innenleiterkontaktstück (49), dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein Grundteil (53) und ein kappenförmiges Oberteil (37) aufweist, daß das Grundteil einen ersten lohrförmigen AbschnLu (13), der das kupplungsseitige Ende des Gehäuses bildet, und einen an diesen anschließenden zweiten gekrümmten, rinnenförmigen Abschnitt (11) zum Einlegen des vom zweiten Isoliermantel befreiten Koaxialkabels, das bis in den ersten Abschnitt hineinragt und dessen Außenleiter mit dem ersten Abschnitt verlötet ist, aufweist und daß das kappenförmige Oberteil so gekrümmt und rinnenförmig ausgebildet ist, daß es mit dem zweiten Abschnitt des Grundteils zu einem Rohr verbindbar ist.

2. Koaxialsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste rohrförmige Abschnitt (13) des Grundteils (53) an seinem dem kappenförmigen Oberteil (37) zugewandten Ende eine halbkreisförmige Aussparung (15) und das kappenförmige Oberteil (37) an seinem dem ersten rohrförmigen Abschnitt des Grundteils zugewandten Ende eine Zunge (23) aufweist, welche in die Aussparung einführbar ist.

3. Koaxialsteckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Koaxialsteckverbinder (10) mit einer Schicht hoher elektrischer Leitfähigkeit plattiert ist.