DE20119980U1

DE20119980U1 - Koaxialsteckverbinder

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Publication number: DE20119980U1
Application number: DE20119980U
Authority: DE
Original assignee: Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2002-02-14
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: ATE291783T1; EP1318573A1; DE50202534D1; EP1318573B1

Description

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ROSENBERGER Hochfrequenztechnik GmbH & Co.

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Koaxialsteckverbinder

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Koaxialsteckverbinder mit einer Buchse und einem Stecker, die jeweils einen Innenleiter und einen Außenleiter in koaxialer Anordnung aufweisen, und mit einem Einrastmechansimus zum mechanischen Verbinden von Buchse und Stecker in zusammengesteckten Zustand, wobei für den Koaxialsteckverbinder ein A_max für den maximal zulässigen Abstand zwischen den Außenleitern von zusammengesteckten Stecker und Buchse bei eingerastetem Einrastmechanismus vorbestimmt ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Einschub- bzw. Leistenkoaxialsteckverbinder sind derart ausgebildet, daß eine Verbindung zwischen einem Stecker und einer Buchse durch einfaches Ineinanderschieben dieser Teile bis zu einem Einrasten eines Rastmechanismus hergestellt wird. Im Gegensatz dazu sind Koaxialverbinder mit Überwurfmutter bekannt, bei denen Buchse und Stecker miteinander verschraubt werden. Die in axialer Richtung wirkende Schließkraft der Schraubverbindung stellt dabei ein kontaktierendes Anschlagen von jeweiligen Stirnflächen der Außenleiter von Buchse und Stecker sicher, so daß bei ordnungsgemäß verschraubter Verbindung immer eine definierte Schließposition sichergestellt ist. Dies ist wichtig, da die Trennebene zwischen den Außenleitern von Buchse und Stecker eine mechanische und elektrische Referenzebene für die Steckverbindung darstellt und nur bei null Abstand

zwischen den Stirnflächen der Außenleiter von Buchse und Stecker die optimale Impedanzanpassung gegeben ist.

Bei Einschub- bzw. Leistenkoaxialsteckverbindern besteht hingegen die Gefahr, daß aufgrund von Toleranzen im Bereich des Rastmechanismus auch nach dem ordnungsgemäßen und vollständigen Zusammenstecken von Buchse und Stecker ein gewisser Restabstand zwischen den Stirnflächen der Außenleiter von Buchse und Stecker verbleibt. Um definierte Verhältnisse für bestimmte Anwendungen zu schaffen, wurde daher ein Abstand &Dgr; (Delta) definiert, welcher den Abstand zwisehen den Außenleitern von Stecker und Buchse nach dem Zusammenstecken dieser angibt. Die Impedanzanpassung ist dabei um so besser, je niedriger bzw. kleiner der Abstand &Dgr; ist. Für bestimmte Anwendungen gibt es nun ein maximal zulässiges A_1713x, welches nicht überschritten werden darf. Dort wo höchste Genauigkeit gefordert ist, wie beispielsweise bei Meßsteckern, beträgt dieses A_max nur wenige hundertstel Millimeter. Dort jedoch, wo gewisse Fehlanpassungen im Bereich der Buchse-Stecker-Verbindung tolerierbar sind, beträgt dieser maximale Abstand A_max einige Millimeter. Entscheiden sind häufig die Kosten für die Herstellung von Buchse und Stecker, denn es ist offensichtlich, daß geringer Toleranzen einen höheren Herstellungsaufwand bedingen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Koaxialsteckverbinder der o.g. Art bei gleichbleibendem A_max hinsichtlich seiner Impedanzanpassung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Koaxialsteckverbinder der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Bei einem Koaxialsteckverbinder der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Abmessungen von Stecker und/oder Buchse derart ausgebildet sind, daß eine Kennlinie für die Güte der Impedanzanpassung in Abhängigkeit vom Abstand &Dgr; im Bereich von ä_maxl2 ein Maximum aufweist.

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Dies hat den Vorteil, daß bei gleichbleibendem Herstellungsaufwand, d.h. gleichbleibenden Kosten, eine Steckverbindung mit höherer Güte zur Verfügung steht.

Beispielsweise umfassen die Abmessungen einen innerhalb von Stecker und/oder Buchse über eine vorbestimmte axiale Länge bzgl. eines von der gewünschten Impedanz vorgegebenen Innendurchmessers des Außenleiters veränderten Innendurchmesser des Außenleiters und/oder einen innerhalb von Stecker und/oder Buchse über eine vorbestimmte axiale Länge bzgl. eines von der gewünschten Impedanz vorgegebenen Außendurchmessers des Innenleiters veränderten Außendurchmesser des Innenleiters.

Ein definierter Kontakt zwischen den Außenleitern von Stecker und Buchse auch bei nicht aneinander anschlagenden Stirnflächen der Außenleiter in der Referenzebene ist dadurch sichergestellt, daß der Außenleiter von einem der Teile des Koaxialsteckverbinders, Stecker oder Buchse, an seinem eine Referenzebene bildenden Ende eine radiale, umlaufende Erhebung aufweist und der Außenleiter von dem entsprechend anderen Teil des Koaxialsteckverbinders, Buchse oder Stecker, eine axiale Verlängerung aufweist, welche die Referenzebene dieses anderen Teils in axialer Richtung überragt und derart ausgebildet ist, daß bei zusammengesteckten Teilen des Koaxialsteckverbinders die umlaufende Erhebung mit einer radial äußeren Fläche die axiale Verlängerung an einer radial innen liegenden Fläche kontaktiert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Koaxialsteckverbinders in schematischer Schnittansicht und

Fig. 2 eine grafische Veranschaulichung einer Kennlinie für die Impedanzanpassung in Abhängigkeit von einem Abstand &Dgr; zwischen Referenzebenen definierenden Stirnflächen von Außenleitern von Buchse und Stekker.

Die in Fig. 1 schematisch veranschaulichte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Koaxialsteckverbinders umfaßt eine Buchse 10 und einen Stecker 12. Die Buchse 10 weist einen Innenleiter 14 und einen koaxial dazu angeordneten Außenleiter 16 auf. Der Stecker 12 weist ebenfalls einen Innenleiter 18 und einen koaxial dazu angeordneten Außenleiter 20 auf. Der Koaxialsteckverbinder ist mit einem nicht dargestellten Einrastmechanismus ausgerüstet, welcher beim Zusammenstecken von Buchse 10 und Stecker 12 eine mechanische Verbindung zwischen diesen herstellt. Eine Stirnfläche 26 des Außenleiters 16 der Buchse 10 definiert eine Referenzebene 22 für die Buchse 10 und eine Stirnfläche

&iacgr;&ogr; 28 des Außenleiters 16 des Steckers 12 definiert eine Referenzebene 24 für den Stecker 12. Im Idealfall stoßen bei eingerastetem Einrastmechanismus diese Stirnflächen 26, 28 aneinander. Dieser Idealfall wird jedoch aufgrund von Toleranzen nicht erreicht. Statt dessen verbleibt zwischen den Stirnflächen 26 und 28 ein Abstand &Dgr; 30.

Der Außenleiter 20 des Steckers 12 weist benachbart zur Referenzebene 24 eine radiale, umlaufende Erhebung 32 auf. Der Außenleiter 16 der Buchse 10 weist eine axiale Verlängerung 34 auf, welche die Stirnfläche 26 der Buchse 10 axial überragt und einen derartigen Innendurchmesser aufweist, daß die Erhebung 32 mit ihrer radialen Außenseite an einer radialen Innenseite der axialen Verlängerung 34 anstößt. Hierdurch ist über eine gewisse Einstecktiefe des Steckers 12 in der Buchse 10 bzw. über einen bestimmten Bereich von &Dgr; 30 ein elektrischer Kontakt zwischen den Außenleitern 16 und 20 von Buchse 10 und Stecker 12 sichergestellt.

Bei herkömmlichen Steckern und Buchsen ist der Innendurchmesser des Außenleiters und der Außendurchmesser des Innenleiters derart gewählt, daß sich gemäß der Wellengleichung ein gewünschter Wellenwiderstand ergibt. Hierbei ergibt sich die optimale Impedanzanpassung der Steckverbindung dann, wenn die Stirnflächen 26 und 28 von Buchse 10 und Stecker 12 aneinander stoßen. Mit anderen Worten ist in diesem Fall die Impedanzanpassung am besten. Je weiter die Stirnflächen 26 und 28 voneinander beabstandet sind bzw. je größer &Dgr; 30 ist, desto schlechter ist die Impedanzanpassung. Dieser herkömmliche Fall ist in Fig. 2 mit

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der Kennlinie 36 dargestellt, wobei in Fig. 2 auf der horizontalen Achse 38 der Abstand &Dgr; 30 und auf der vertikalen Achse 40 die Güte der Impedanzanpassung dargestellt ist. Mit anderen Worten ist die Impedanzanpassung um so besser und die Reflexion von HF-Energie um so geringer, je größer der Wert auf der Achse 40 ist. Die Kennlinie 36 veranschaulicht, daß bei herkömmlichen Stecker-Buchse-Verbindern die Impedanzanpassung um so schlechter wird, je größer der Abstand &Dgr; 30 ist. Mit Amax ist auf der Achse 38 ein maximal zulässiger Abstand &Dgr; 30 zwischen den Stirnflächen 26 und 28 von Buchse 10 und Stecker 12 aufgetragen, d.h. bei der Herstellung müssen für Stecker 12, Buchse 10 und Einrastmechanismus solche Toleranzen sichergestellt werden, daß der Abstand A_max bei zusammengesteckter Koaxialsteckverbindung auch toleranzbedingt nicht überschritten wird.

Erfindungsgemäß sind jedoch die Dimensionen von Buchse und/oder Stecker derart ausgebildet, daß sich statt der Kennlinie 36 eine ebenfalls in Fig. 2 aufgetragene Kennlinie 42 ergibt. Diese Kennlinie weist bei A_max/2 ein Maximum, d.h. beste Impedanzanpassung auf. Wird der Abstand &Dgr; 30 kleiner oder größer, so verschlechtert sich die Impedanzanpassung.

Der Vergleich zwischen den Kennlinien 36 und 42 macht folgendes deutlich: Zwar ist die bestmögliche Impedanzanpassung bei der Kennlinie 42 bei A_max/2 schlechter als die bestmögliche Impedanzanpassung bei der Kennlinie 36 bei &Dgr;=0, jedoch ergibt sich über einen größeren Bereich des Abstandes &Dgr; 30 bei der Kennlinie 42 eine bessere Impedanzanpassung als bei der Kennlinie 36. Hierbei zeigt sich vor allem im Bereich um A_maxf2 herum eine wesentlich bessere Impedanzanpassung bei der Kennlinie 42. Da gerade diese Werte für den Abstand &Dgr; 30 in der Praxis besonders häufig erreicht werden, ergibt sich insgesamt eine Verbesserung der Impedanzanpassung.

Die Dimensionen von Buchse 10 und Stecker 12, welche zum Erzielen der Kennlinie 42 verändert werden, betreffen bevorzugt den Innendurchmesser des Außenleiters und den Außendurchmesser des Innenleiters. Wie in Fig. 1 nicht maßstäblich veranschaulicht, wird beispielsweise im Stecker 12 der Innendurchmesser des

Außenleiters 20 über eine vorbestimmte axiale Länge kleiner gemacht, als ausgehend von der Wellengleichung erforderlich, um eine gewünschte Impedanz im Stecker 12 zu erhalten. Ebenso wird im Stecker 12 der Außendurchmesser des Innenleiters 18 über eine vorbestimmte axiale Länge größer gemacht, als ausgehend von der Wellengleichung erforderlich, um eine gewünschte Impedanz im Stecker 12 zu erhalten. Ggf. sind entsprechende Durchmesserveränderungen auch in der Buchse 10 vorgesehen. Die Durchmesserveränderungen erstrecken sich entweder, wie im dargestellten Beispiel, bis zum Ende der jeweiligen Leiter oder sind nur in einem mittleren Abschnitt der Leiter ausgebildet. Die Dimensionen &iacgr;&ogr; von Stecker 12 und Buchse 10 sind zweckmäßigerweise dahingehend optimiert, daß in der Praxis Werte für den Abstand &Dgr; 30, bei denen die Kennlinie 42 unterhalb der Kennlinie 36 liegt, nicht erreicht werden.

In überraschender Weise erhält man dadurch trotz Abweichung von Durchmesserwerten für Außen- bzw. Innenleiter von durch die Wellengleichung vorgegebenen Werten verbesserte HF-Eigenschaften und insbesondere in der Praxis eine verbesserte Impedanzanpassung des Koaxialsteckverbinders.

Mit anderen Worten ist bei dem erfindungsgemäßen Koaxialsteckverbinder der Reflexionsfaktor auf A_max/2 optimiert.

Claims

1. Koaxialsteckverbinder mit einer Buchse (10) und einem Stecker (12), die jeweils einen Innenleiter (14, 18) und einen Außenleiter (16, 20) in koaxialer Anordnung aufweisen, und mit einem Einrastmechansimus zum mechanischen Verbinden von Buchse (10) und Stecker (12) in zusammengesteckten Zustand, wobei für den Koaxialsteckverbinder ein Δ_max für den maximal zulässigen Abstand (30) zwischen den Außenleitern (16, 20) von zusammengesteckten Stecker (10) und Buchse (12) bei eingerastetem Einrastmechanismus vorbestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen von Stecker (12) und/oder Buchse (10) derart ausgebildet sind, daß eine Kennlinie (42) für die Güte der Impedanzanpassung in Abhängigkeit vom Abstand Δ (30) im Bereich von Δ_max/2 ein Maximum aufweist.

2. Koaxialsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen einen innerhalb von Stecker (12) und/oder Buchse (10) über eine vorbestimmte axiale Länge bzgl. eines von der gewünschten Impedanz vorgegebenen Innendurchmessers des Außenleiters (16, 20) veränderten Innendurchmesser des Außenleiters (16, 20) umfassen.

3. Koaxialsteckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen einen innerhalb von Stecker und/oder Buchse über eine vorbestimmte axiale Länge bzgl. eines von der gewünschten Impedanz vorgegebenen Außendurchmessers des Innenleiters (14, 18) veränderten Außendurchmesser des Innenleiters (14, 18) umfassen.

4. Koaxialsteckverbinder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter (20) von einem der Teile des Koaxialsteckverbinders, Stecker (12) oder Buchse (10), an seinem eine Referenzebene (24) bildenden Ende eine radiale, umlaufende Erhebung (32) aufweist und der Außenleiter (16) von dem entsprechend anderen Teil des Koaxialsteckverbinders, Buchse (10) oder Stecker (12), eine axiale Verlängerung (34) aufweist, welche die Referenzebene (22) dieses anderen Teils in axialer Richtung überragt und derart ausgebildet ist, daß bei zusammengesteckten Teilen (10, 12) des Koaxialsteckverbinders die umlaufende Erhebung (32) mit einer radial äußeren Fläche die axiale Verlängerung (34) an einer radial innen liegenden Fläche kontaktiert.