DE69426501T2

DE69426501T2 - Verbinder mit Schutz gegen Überspannung

Info

Publication number: DE69426501T2
Application number: DE69426501T
Authority: DE
Inventors: Brian E. Clay; Randall L. Grigoletti; Ronald L. Tellas
Original assignee: Andrew LLC
Current assignee: Commscope Technologies LLC
Priority date: 1993-10-07
Filing date: 1994-10-03
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: DE671063T1; WO1995010116A1; EP0881715A1; DE69415790T2; US5982602A; CA2148344A1; EP0671063B1; EP0840404A1; AU7927294A; DE69426499T2; CA2148344C; AU671565B2; DE69426499D1; EP0671063A1; ATE198391T1; EP0881715B1; DE69426501D1; ATE198390T1; EP0671063A4; DE69415790D1

Description

Sachgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Überspannungs-Schutzeinrichtungen und Koaxialkabel-Verbinder und bezieht sich insbesondere auf eine kombinierte Anordnung, die sowohl als eine Überspannungs-Schutzeinrichtung als auch als ein Koaxialkabel-Verbinder funktioniert.

Hintergrund der Erfindung

Eine Überspannungs-Schutzeinrichtung ist eine Vorrichtung, die in einem elektrischen Schaltkreis plaziert wird, um den Durchgang von gefährlichen Überspannungen und Spannungsspitzen zu verhindern, die die elektronische Ausrüstung beschädigen könnten. Eine besonders nützliche Anwendung von Überspannungs-Schutzeinrichtungen ist in Antennenübertragungs- und -Empfangssystemen. In solchen Antennensystemen ist eine Überspannungs-Schutzeinrichtung allgemein in Reihe zwischen einem Hauptzufuhr-Koaxialkabel und einem Steckverbindungs-Koaxialkabel verbunden. Während einer normalen Betriebsweise des Antennensystems führen Mikrowellen- und Funkfrequenzsignale durch die Überspannungs-Schutzeinrichtung ohne eine Unterbrechung hindurch. Wenn eine gefährliche Überspannung in dem Antennensystem auftritt, verhindert die Überspannungs-Schutzeinrichtung den Durchgang der gefährlichen Überspannung von einem Koxialkabel zu dem anderen Koaxialkabel durch Ableiten der Überspannung zu Masse.
Ein Typ einer Überspannungs-Schutzeinrichtung für Antennensysteme besitzt, welcher aus der US-A-3 289 117 vorbekannt ist, eine T-Konfiguration, die einen koaxialen Durchgangsabschnitt und einen geraden, koaxialen Blindschwanz umfasst, der senkrecht zu dem Mittelbereich des koaxialen Durchgangsabschnitts verbunden ist. Ein Ende des koaxialen Durchgangsabschnitts ist dazu angepasst, sich mit einem passenden Verbinder an dem Ende des Hauptzufuhr-Koaxialkabels zu verbinden, während das andere Ende des koaxialen Durch gangsabschnitts so angepasst ist, um sich mit einem passenden Verbinder an dem Ende des Steckverbindungs-Koaxialkabels zu verbinden.
Sowohl der koaxiale Durchgangsabschnitt als auch der gerade, koaxiale Blindschwanz umfassen einen inneren und einen äußeren Leiter. An der T-Verbindung zwischen dem koaxialen Blindschwanz und dem koaxialen Durchgangsabschnitt sind der innere und der äußere Leiter des koaxialen Blindschwanzes mit dem jeweiligen inneren und äußeren Leiter des koaxialen Durchgangsabschnitts verbunden. An dem anderen Ende des geraden, koaxialen Blindschwanzes sind der innere und der äußere Leiter des koaxialen Blindschwanzes miteinander verbunden, was einen Kurzschluss erzeugt. Der Kurzschluss ist indirekt mit einer Erdungsvorrichtung, wie beispielsweise mit einem geerdeten Bus-Stab, durch eine gewisse Art einer Klemme verbunden.
Die physikalische Länge von der Verbindung an einem Ende des koaxialen Blindschwanzes und dem Kurzschluss an dem anderen Ende des koaxialen Blindschwanzes ist ungefähr gleich zu einem Viertel der Mittelfrequenzwellenlänge für ein erwünschtes, schmales Band von Mikrowellen- oder Funkfrequenzen. Dieses erwünschte Band von Betriebsfrequenzen läuft insgesamt durch den koaxialen Durchgangsabschnitt virtuell unbeeinflusst durch die Diskontinuitäten, die dem koaxialen Blindschwanz zugeordnet sind, hindurch. Unerwünschte niedrige Frequenzen, die nicht das Wellenlängenkriterium, d. h. Überspannungen, erfüllen, führen nicht gänzlich durch den koaxialen Durchgangsabschnitt hindurch. Anstelle davon laufen diese niedrigen Frequenzen von dem koaxialen Durchgangsabschnitt zu der T- Verbindung und durch den koaxialen Blindschwanz zu dem Kurzschluss, wo die Überspannung zu Masse durch eine gewisse Art einer Erdungsvorrichtung hindurchgeführt wird.
Ein Nachteil der vorstehend erwähnten T-förmigen Überspannungs-Schutzvorrichtung ist derjenige, dass die passenden Enden des koaxialen Durchgangsabschnitts die Verwendung von Koaxialkabel-Verbindern an sowohl dem Hauptzufuhrkabel als auch an dem Steckverbindungskabel erfordern. Wie vorstehend angegeben ist, sind die Enden des koaxialen Durchgangsabschnitts so ausgelegt, um zu Koaxialkabel-Verbindern des jeweiligen Hauptzufuhrkabels und des Steckverbindungskabels zu passen.
Ein anderer Nachteil der T-förmigen Überspannungs-Schutzeinrichtung ist derjenige, dass die T-Konfiguration die Überspannungs-Schutzeinrichtung relativ massig gestaltet.
Die Massigkeit wiederum macht es schwierig, verschiedene solcher Überspannungs- Schutzeinrichtungen Seite an Seite in einem Antennensystem zu befestigen, was mehr als eine Überspannungs-Schutzeinrichtung erfordert. Ein damit verbundener Nachteil der T- förmigen Überspannungs-Schutzeinrichtung ist derjenige, dass es schwierig ist, die Überspannungs-Schutzeinrichtung zu installieren, da der Kurzschluss an dem Ende des koaxialen Blindschwanzes indirekt mit einer Erdungsvorrichtung durch eine Klemme oder dergleichen verbunden werden muss. Die Verwendung einer Klemme, um den Kurzschluss an einer Erdungsvorrichtung zu verbinden, erhöht die Menge an Ausrüstung, die für eine Installation erforderlich ist. Zusätzlich tendieren, wenn verschiedene Überspannungs- Schutzeinrichtungen Seite an Seite montiert werden, die jeweiligen Klemmen dieser Überspannungs-Schutzeinrichtungen dazu, physikalisch miteinander in Wechselwirkung zu treten.
Demgemäß existiert hier ein Bedarf nach einem Überspannungsschutz-Verbinder, der die vorstehend angegebenen Nachteile, die der T-förmigen Überspannungs-Schutzeinrichtung zugeordnet sind, beseitigt.
Aus der US-A-4 554 608 ist ein Überspannungsschutz bekannt, der sich schnittstellenmäßig mit unabhängigen Koaxialkabel-Verbindern verbindet. Ein erhöhter Grad an Integration und eine kompaktere Struktur solcher Anordnungen ist wünschenswert.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Überspannungsschutz zu schaffen, der gleichzeitig die Kopplung an dem Koaxialkabel erleichtert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben. Demzufolge kombiniert die erfindungsgemäße, integrierte Überspannungs-Schutzeinrichtung integral sowohl einen Koaxialkabel-Verbinder als auch eine Überspannungs-Schutzeinrichtung.
Da die Anordnung direkt an entweder dem Hauptzufuhrkabel oder dem Steckverbindungskabel befestigt wird, ist eine separate Überspannungs-Schutzeinrichtung nicht zwischen dem Hauptzufuhrkabel und dem Steckverbindungskabel erforderlich.
Weiterhin ist der integrierte Überspannungsschutz-Verbinder kompakt und leicht zu installieren.
Vorteilhafterweise besitzt ein solcher Überspannungsschutz-Verbinder eine breitere Bandbreite für passierbare Frequenzen als diejenige der T-förmigen Überspannungs- Schutzeinrichtung, um dadurch die elektrische Funktion besser als diejenige des T-förmigen Überspannungsschutzes zu gestalten.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung in größerem Detail anhand bevorzugter Ausführungsformen davon in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Überspannungsschutz-Verbinders, der die vorliegende Erfindung einsetzt;
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Überspannungsschutz-Verbinders in Fig. 1;
Fig. 3 zeigt einen Schnitt, der allgemein entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 vorgenommen ist, und
Fig. 4 zeigt eine Längsschnittansicht des Überspannungsschutz-Verbinders in Fig. 1.
Während die Erfindung für verschiedene Modifikationen und alternative Formen geeignet ist, ist eine spezifische Ausführungsform davon anhand eines Beispiels in den Zeichnungen dargestellt worden und wird im Detail beschrieben werden. Es sollte allerdings verständlich werden, dass es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die bestimmte Form, die beschrieben ist, einzuschränken, sondern, im Gegensatz dazu, soll die Erfindung alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, fallen.
Unter Bezugnahme nun auf die Zeichnungen stellen die Fig. 1 und 2 einen Überspannungsschutz-Verbinder 10 dar, die eine Überspannungs-Schutzeinrichtung 12 umfasst, die zwischen einer Koaxialkabel-Verbinderschnittstelle 14 und einer Kabelbefestigungs- Schnittstelle 16 verbunden ist. Die Koaxialkabel-Verbinder-Schnittstelle 14 wird dazu verwendet, den Überspannungsschutz-Verbinder 10 an einem passenden Verbinder eines ersten Koaxialkabels (nicht dargestellt) lösbar zu verbinden, während die Kabelbefestigungs- Schnittstelle 16 dazu verwendet wird, fest ein zweites Koaxialkabel (nicht dargestellt) an dem Überspannungsschutz-Verbinder zu befestigen.
Wenn die Schnittstellen 14, 16 direkt miteinander verbunden werden, ohne dass der Überspannungsschutz 12 dazwischen positioniert ist, würden die Schnittstellen 14, 16 einen herkömmlichen Koaxialkabel-Verbinder bilden. Obwohl der Überspannungsschutz-Verbinder 10 diese Schnittstellen 14, 16 voneinander durch die Überspannungs-Schutzeinrichtung 12 separiert, ist der Aufbau der Schnittstellen 14, 16 noch im wesentlichen identisch zu entsprechenden Bereichen eines herkömmlichen Koaxialkabel-Verbinders. Deshalb werden die Schnittstellen 14, 16 nicht hier im Detail beschrieben werden.
Es ist ausreichend anzugeben, dass die Koaxialkabel-Verbinder-Schnittstelle 14 einen zylindrischen Körperbereich 18, einen äußeren Leiter 13 und eine Verbindungsmutter 20, die drehbar um den zylindrischen Körperbereich 18 herum befestigt ist, umfasst. Der zylindrische Körperbereich 18 ist geschraubt um einen zylindrischen Abschnitt 35 eines äußeren Verbinders 34 des Überspannungsschutzes 12 (Fig. 4) herum gesichert. Wie am besten in Fig. 4 dargestellt ist, richtet der zylindrische Körperbereich 18 eine elektrische Verbindung zwischen diesem zylindrischen Abschnitt 35 des äußeren Leiters 34 und dem äußeren Leiter 13 der Verbinder-Schnittstelle 14 ein. Zusätzlich erstreckt sich, wenn sich der Überspannungsschutz-Verbinder 10 in der montierten Form (Fig. 1) befindet, ein Bereich eines inneren Leiters 32 des Überspannungsschutz-Verbinders 10 durch den zylindrischen Abschnitt 35, den zylindrischen Körperbereich 18 und den äußeren Leiter 13 hindurch. Ein dielektrischer Isolator 15, der innerhalb des zylindrischen Körperbereichs 18 befestigt ist, zentriert den inneren Leiter 32 relativ zu dem äußeren Leiter 13, und gleichzeitig isoliert er den inneren Leiter 32 gegen den äußeren Leiter 13 elektrisch. Die Verbindungsmutter 20 ist an dem Körperbereich 18 durch einen Federrückhaltering 22 gesichert, der die Mutter 20 festgehalten an dem Körperbereich 18 hält, während eine freie Drehung der Mutter 20 auf dem Körperbereich 20 (Fig. 4) ermöglicht wird. Die Verbindungsmutter 20 ist mit Gewinden entlang der inneren Oberfläche davon vorgesehen, um der Verbindungsmutter 20 zu ermöglichen, geschraubt in passende Gewinde entlang der äußeren Oberfläche des passenden Verbinders des ersten Koaxialkabels (nicht dargestellt) einzugreifen. Eine Dichtung 27 ist innerhalb der Verbindungsmutter 20 angrenzend an den zylindrischen Körperbereich 18 eingeschlossen, um eine isolierte Dichtfläche für den passenden Verbinder zu schaffen. Während die Schnittstelle 14 so dargestellt ist, dass sie eine Mutter-Schnittstelle bzw. eine Schnittstelle mit Innengewinde zum Aufnehmen eines passenden Verbinders mit Außengewinde ist, kann die Schnittstelle 14 alternativ als Verbinder-Schnittstelle mit Innengewinde ausgelegt werden. In diesem Fall ist der zylindrische Körperabschnitt 18 der Schnittstelle 14 mit einer mit Gewinde versehenen äußeren Fläche zum Eingreifen einer Verbindungsmutter eines passenden Verbinders mit Innengewinde versehen.
Die Kabelbefestigungs-Schnittstelle 16 ist direkt an dem Ende des zweiten Koaxialkabels (nicht dargestellt) unter Verwendung herkömmlicher Techniken befestigt. Insbesondere umfasst die Schnittstelle 16 ein hohles Körperteil 17, das ein Paar mit Gewinde versehener, innerer Flächen 19, 21 besitzt. Die mit Gewinde versehene Fläche 19 wird dazu eingesetzt, geschraubt einen geeignet dimensionierten und mit Gewinde versehenen, sich konisch erweiternden Ring 25 innerhalb des hohlen Körperteils 17 zu sichern. Um zu verhindern, dass der konisch erweiternde Ring 25 über eine bestimmte Position hinaus geschraubt wird, bildet der äußere Leiter 34 eine Schulter, die sich gegen eine komplementäre Schulter auf dem sich konisch erweiternden Ring 25 anlegt. Die mit Gewinde versehene Fläche 21 wirkt mit einem präparierten Ende des zweiten Koaxialkabels zusammen, um das Ende des zweiten Koaxialkabels innerhalb des hohlen Körperteils 17 zu sichern. Genauer gesagt arbeitet die mit Gewinde versehene Oberfläche 21 mit einer passenden, mit Gewinde versehenen Fläche eines Klemmteils an dem Ende des zweiten Koaxialkabels zusammen. Um eine elektrische Verbindung zwischen der Schnittstelle 16 und dem inneren und äußeren Leiter des zweiten Koaxialkabels zu schaffen, erstreckt sich die Basis des inneren Leiters 32 durch den sich konisch erweiternden Ring 25 und umfasst eine Pressfederbuchse 33 zum Aufnehmen und Sichern des inneren Leiters des zweiten Koaxialkabels. Weiterhin stößt der sich konisch erweiternde Ring 25 an die innere Fläche des äußeren Leiters des zweiten Koaxialkabels an. Wie zuvor angemerkt ist, stößt dieser sich konisch erweiternde Ring 25 wiederum an die innere Fläche des äußeren Leiters 34 des Überspannungsschutzes 12 an. Ähnlich dem dielektrischen Isolator 15 in der Schnittstelle 14 wird ein anderer dielektrischer Isolator 23 durch den inneren Leiter 32 getragen, um den inneren Leiter 32 innerhalb des äußeren Leiters 34 zu zentrieren, während diese Elemente voneinander elektrisch isoliert werden. Der dielektrische Isolator 23 wird an seiner Stelle aufgrund des Anschlags gegen einen Blindschwanz 40 und einer äußeren Leiterschulter 37 auf einer Seite und den sich konisch erweiternden Ring 25 auf der anderen Seite gehalten.
Weitere Details in Bezug auf den Aufbau der Schnittstellen 14, 16 und deren Verbindung mit dem jeweiligen ersten und zweiten Koaxialkabel können aus dem US-Patent Nr. 4,046,451 für Juds et al. mit dem Titel "CONNECTOR FOR COAXIAL CABLE WITH ANNULARY CORRUGATED GUTER CONDUCTOR", erhalten werden, das hier unter Bezug darauf eingeschlossen wird.
Der Überspannungsschutz 12 ist zwischen den zwei Schnittstellen 14, 16 positioniert und verbunden. Der Hauptkörper des Überspannungsschutzes 12 umfasst den zylindrischen Abschnitt 35, eine kreisförmige vordere Platte 24, eine kreisförmige hintere Platte 26 und einen hohlen, zylindrischen, leitfähigen Körper 28, der die vordere und die hintere Platte 24, 26 überbrückt. Die Schnittstelle 14 ist geschraubt um den zylindrischen Abschnitt 35 befestigt und der zylindrische Abschnitt 35 ist integral mit der vorderen Platte 24 gebildet. Die vordere Platte 24 ist wiederum mit einem Ende des zylindrischen Körpers 28 mittels beispielsweise Schrauben 30, Bolzen, oder dergleichen, verbunden. Ähnlich ist die Kabelbefestigungs- Schnittstelle 16 entweder an der hinteren Platte 26 angelötet oder integral damit gebildet und die hintere Platte 26 ist wiederum integral mit dem anderen Ende des zylindrischen Körpers 28 gebildet. Sowohl die vordere Platte 24 als auch die hintere Platte 26 sind geöffnet, um Signalen zu ermöglichen, zwischen den Schnittstellen 14, 16 und dem Inneren des Überspannungsschutzes 12 hindurchzuführen. Die Achsen der Schnittstellen 14,16 und der zylindrische Körper 28 stimmen miteinander überein.
Der innere Leiter 32 erstreckt sich entlang der Achse des Überspannungsschutz-Verbinders 10 von der Schnittstelle 16, über den hohlen, zylindrischen Körper 28 und durch die Schnittstelle 14. Wenn das zweite Koaxialkabel fest an der Schnittstelle 16 befestigt wird, wird das Ende des inneren Leiters des zweiten Koaxialkabels innerhalb der Passfederbuchse 33 des inneren Leiters 32 befestigt. Der innere Leiter 32 ist innerhalb des Überspannungsschutz- Verbinders 10 durch den dielektrischen Isolator 15 innerhalb des zylindrischen Körperbereichs 18 und der dielektrische Isolator 23 innerhalb des hohlen Körperbereichs 17 zentriert.
Wie am besten in den Fig. 2 und 4 dargestellt ist, ist der innere Leiter 32 vorzugsweise aus einem herkömmlichen Kopf 46, einem hinteren Abschnitt 48 und einer Verlängerung 50, die den Kopf 46 und den hinteren Abschnitt 48 überbrückt, gebildet. Der Kopf 46 ist an der Verlängerung 50 durch Plazieren von Lötmittel innerhalb einer hohlen Basis 47 des Kopfs 46 über eine Öffnung 49 und teleskopartiges Verschieben der Basis 47 über das Ende der Verlängerung 50 gesichert. Um die Verlängerung 50 mit dem hinteren Abschnitt 48 in Eingriff zu bringen, ist die Verlängerung 50 mit einem mit Innengewinde versehenen Ende ausgestattet, das so konfiguriert ist, um in einen mit Außengewinde versehenen Bereich 52 des hinteren Abschnitts 48 einzugreifen. Wenn ein solcher Überspannungsschutz 12 nicht vor handen ist, würde die Verlängerung 50 nicht erforderlich sein, da die Schnittstellen 14, 16 einen herkömmlichen Verbinder bilden würden. Wie in dem vorstehend angegebenen US- Patent Nr. 4,046,451 für Juds et al. dargestellt ist, ist der innere Leiter eines herkömmlichen Verbinders viel kürzer als der innere Leiter 32 des Überspannungsschutz-Verbinders 10. Die Verbindung des Überspannungsschutzes 12 zwischen den Schnittstellen 14, 16 erfordert die Verlängerung des inneren Leiters 32, der die Verlängerung 50 verwendet.
Der äußere Leiter 34 umfasst den vorderen, zylindrischen Abschnitt 35, der sich von der vorderen Platte 24 aus erstreckt, und umfasst auch integral gebildete, zylindrische und C- förmige Abschnitte 36, 38, die sich zwischen der vorderen Platte 24 und der hinteren Platte 26 erstrecken. Diese zylindrischen und C-förmigen Abschnitte sind integral mit der hinteren Platte 26 ausgebildet. Um eine elektrische Verbindung zwischen dem äußeren Leiter 34 und dem äußeren Leiter des zweiten Kabels, das mit der Schnittstelle 16 in Eingriff gebracht ist, zu schaffen, stößt der zylindrische Abschnitt 36 des sich konisch erweiternden Rings 25 (Fig. 4) an, der wiederum gegen die innere Fläche des äußeren Leiters des zweiten Kabels anstößt. Der zylindrische Abschnitt 36 umgibt vollständig den inneren Leiter 32, während der C-förmige Abschnitt 38 teilweise den inneren Leiter 32 umgibt. Wenn der Überspannungsschutz-Verbinder 10 in der montierten Form der Fig. 1 und 4 vorliegt, stößt das Ende des C-förmigen Abschnitts 38 an die vordere Platte 24 unmittelbar angrenzend an die kreisförmige Öffnung, die darin gebildet ist, an. Da die vordere Platte 24 und der zylindrische Abschnitt 35 des äußeren Leiters 34 als eine integrale Komponente gebildet sind, wird eine elektrische Verbindung zwischen dem C-förmigen Abschnitt 38 und dem zylindrischen Abschnitt 35 des äußeren Leiters 34 gebildet.
Um einer Überspannung zu ermöglichen, dass sie zu einer Erdungseinrichtung abgeleitet wird, ist der Überspannungsschutz-Verbinder 10 mit einem krummlinigen Viertel-Wellenleit- Blindschwanz 40 versehen, der longitudinal um einen halben Weg zwischen der vorderen und der hinteren Platte 24, 26 positioniert ist. Der krummlinige Blindschwanz 40 besitzt einen rechtwinkligen Querschnitt und der Blindschwanz 40 ist mit einem hinteren Abschnitt 50 des inneren Leiters 32 mittels entweder einer komprimierten, mechanischen Passung oder mit Lötmittel verbunden. Der Blindschwanz 40 erstreckt sich anfänglich in einer radialen Richtung von dem inneren Leiter 32 aus durch den Spalt in dem C-förmigen, äußeren Leiter 34. Nach Verlassen des Spalts in dem C-förmigen, äußeren Leiter 34 nimmt der Blindschwanz 40 einen graduellen Übergang von einer Erstreckung in der radialen Richtung zu einer Erstreckung in einer ringförmigen Richtung unter einem konstanten Radius um den inneren Leiter 32 herum vor. Während er sich in der ringförmigen Richtung um den inneren Leiter 32 herum erstreckt, ist der Blindschwanz 40 radial in der Hälfte zwischen der äußeren Fläche des äußeren Leiters 34 und der inneren Fläche des zylindrischen Körpers 28 positioniert. Der Blindschwanz 40 endet in einem leitfähigen Kurzschlussteil 42, das eine im wesentlichen dreieckförmige Form besitzt. Das Kurzschlussteil 42 enthält eine ringförmige Nut oder einen Schlitz, der so dimensioniert ist, um eine gepresste, mechanische Passung des Blindschwanzes 40 innerhalb des Kurzschlussteils 42 zu ermöglichen. Das Kurzschlussteil 42 erstreckt sich zwischen der inneren Fläche des zylindrischen Körpers 28 und der äußeren Fläche des äußeren Leiters 34. Demzufolge verbindet das Kurzschlussteil 42 elektrisch den Blindschwanz 40 mit dem leitfähigen, zylindrischen Körper 28. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Kurzschlussteil 42 integral mit dem zylindrischen Körperteil ausgebildet. Alternativ kann das Kurzschlussteil 42 ein separater Einsatz sein; der zwischen dem zylindrischen Körper 28 und dem äußeren Leiter 34 verkeilt und an seiner Stelle durch eine Rückhalteschraube 41 gehalten ist, die sich von dem Körper 28 in das Kurzschlussteil 42 hinein erstreckt.
Um eine Überspannung, die durch den Blindschwanz 40 und das Kurzschlussteil 42 zu dem leitfähigen Körper 28 hindurchführt, zu erden, ist der Körper 28 mit einer Erdungsbefestigung 44 versehen, die sich von der äußeren Oberfläche davon erstreckt. Eine Sechskant-Klemm- Mutter 45 wird um die Erdungsbefestigung geschraubt, die gegen die äußere Fläche des zylindrischen Körpers 28 anstößt, um so eine Bewegung der Erdungsbefestigung 44 relativ zu dem Körper 28 zu verhindern. Die Erdungsbefestigung 44 umfasst Gewinde, um sowohl geschraubt die Befestigung 44 innerhalb eines konischen Lochs in dem Körper 28 zu befestigen als auch eine leichte Verbindung des Überspannungsschutz-Verbinders 10 an einer Erdungsvorrichtung, wie beispielsweise einem geerdeten Bus-Stab oder einem Erdungsdraht, zu ermöglichen. Indem ermöglicht wird, dass der Überspannungsschutz-Verbinder 10 direkt an einer Erdungseinrichtung verbunden wird, unterstützt der Überspannungsschutz- Verbinder 10 eine leichte Installation von Vielfach-Anordnungen 10 in einem Antennensystem, da keine separaten Klemmen oder dergleichen vorhanden sind, wie dies in einer T- förmigen Überspannungsschutzeinrichtung erforderlich ist, um physikalisch mit der Installation zu verbinden.
Während eines normalen "Nicht-Überspannungs" Betriebs ermöglicht der Überspannungsschutz-Verbinder 10 Signalen innerhalb eines erwünschten, schmalen Frequenzbands, durch den Überspannungsschutz-Verbinder 10, zwischen dem ersten und dem zweiten Ka bel, die daran verbunden sind, in irgendeiner Richtung hindurchzuführen. Die Richtung eines Signallaufs hängt davon ab, ob der Überspannungsschutz-Verbinder 10 auf der Übertragungsseite oder der Empfangsseite eines Antennensystems verwendet wird. Signale innerhalb des erwünschten Bands von Betriebsfrequenzen führen durch eine der Schnittstellen 14, 16 (in Abhängigkeit von der Richtung des Signallaufs) zu dem Überspannungsschutz 12 hindurch. Wenn Signale durch den Überspannungsschutz hindurchführen, laufen sie innerhalb des erwünschten Frequenzbands durch den Überspannungsschutz 12 zwischen dem inneren Leiter 32 und dem äußeren Leiter 34 (nachfolgend als der "koaxiale Durchgangsbereich" bezeichnet). Ein Bereich des erwünschten Signals trifft allerdings auf den krummlinigen Blindschwanz 40, während er durch den Überspannungsschutz 12 hindurchführt. Der Blindschwanz 40 streut diesen Signalbereich radial durch den Spalt in den C-förmigen, räußeren Leiter 34. Als nächstes läuft dieser gestreute Signalbereich ringförmig dem Pfad des Blindschwanzes 40 in den Bereich zwischen der äußeren Fläche des äußeren Leiters 34 und der inneren Fläche des zylindrischen Körpers (nachfolgend als der "Blindschwanzbereich" bezeichnet) folgend. Nach Reflektieren an dem Kurzschlussteil 42 kehrt der gestreute Signalbereich entlang desselben Pfads zu dem Bereich zwischen dem inneren Leiter 32 und dem äußeren Leiter 34 zurück. Da die physikalische Länge des Blindschwanzes 40 von der Verbindung mit dem inneren Leiter 32 zu dem Kurzschlussteil 42 so ausgelegt ist, um gleich einem Viertel der mittleren Frequenzwellenlänge für das erwünschte Band von Betriebsfrequenzen zu sein, addiert sich der gestreute Signalbereich in der Phase zu dem nicht gestreuten Signalbereich und führt durch den Rest des Überspannungsschutzes 12 zu der anderen der Schnittstellen 14, 16 hindurch.
Wenn eine Überspannung in dem Antennensystem auftritt (zum Beispiel von einem Blitzeinschlag), ist die physikalische Länge des Blindschwanzes 40 viel kürzer als ein Viertel der mittleren Frequenzwellenlänge, da die Überspannung eine viel niedrigere Frequenz als das erwünschte schmale Band von Betriebsfrequenzen ist. In dieser Situation läuft die Überspannung entlang des inneren Leiters 32 zu dem Blindschwanz 40, durch den Blindschwanz 40 zu dem Kurzschlussteil 42, durch das Kurzschlussteil 42 und den Körper 28 zu der Erdungsbefestigung 44 und durch die Erdungsbefestigung 44 zu einer Erdungsvorrichtung, die damit verbunden ist. Demzufolge wird die Überspannung zu der Masse durch den Überspannungsschutz 12 abgeleitet.
Da der Blindschwanz 40 und sein zugeordneter Blindschwanzbereich um den koaxialen Durchgangsbereich herum umgeben sind, ist der Überspannungsschutz-Verbinder 10 kom pakter als der T-förmige Überspannungsschutz, wo sich der Blindschwanzabschnitt senkrecht zu dem koaxialen Durchgangsabschnitt erstreckt. Aufgrund seiner kompakten Größe können verschiedene Anordnungen 10 leicht mit deren jeweiligen, zylindrischen Körpern 28 angrenzend aneinander, ohne irgendeine physikalische Wechselwirkung, zwischen den Anordnungen 10 installiert werden.
Der Überspannungsschutz-Verbinder 10 ist so ausgelegt, um eine bessere, elektrische Funktion als existierende Überspannungs-Schutzeinrichtungen zu liefern. Insbesondere ist die charakteristische Impedanz des Blindschwanzbereichs proportional zu dem Abstand zwischen dem Blindschwanz 40 und sowohl der inneren Fläche des Körpers 28 als auch der äußeren Fläche des äußeren Leiters 34. Ähnlich ist die charakteristische Impedanz des koaxialen Durchgangsbereichs zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter 32, 34 proportional zu dem Abstand zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter 32, 34. Der Überspannungsschutz-Verbinder 10 ist so ausgelegt, dass der voranstehende Abstand, der dem Blindschwanzbereich zugeordnet ist, größer als der voranstehende Abstand ist, der dem koaxialen Durchgangsbereich zugeordnet ist. Als Folge ist die charakteristische Impedanz des Blindschwanzbereichs größer als die charakteristische Impedanz des koaxialen Durchgangsbereichs. In der bevorzugten Ausführungsform besitzt der Blindschwanzbereich eine charakteristische Impedanz von ungefähr 80 Ohm, während der koaxiale Durchgangsbereich eine charakteristische Impedanz von ungefähr 50 Ohm besitzt. Diese differentielle, charakteristische Impedanz stattet den koaxialen Durchgangsbereich mit einer breiteren Bandbreite von durchlässigen Frequenzen als existierende T-förmige Überspannungs- Schutzeinrichtungen aus, wobei die charakteristische Impedanz des Blindschwanzabschnitts im wesentlichen gleich zu der charakteristischen Impedanz des koaxialen Durchgangsabschnitts ist. Die breitere Bandbreite der durchlässigen Frequenz stattet wiederum den Überspannungsschutz-Verbinder 10 mit einem niedrigeren Spannungsstehwellen-Verhältnis ('VSWR") als der T-förmige Überspannungsschutz aus, um dadurch die elektrische Funktion des Überspannungsschutz-Verbinders 10 zu verbessern.
Um den Überspannungsschutz-Verbinder 10 herzustellen, sind der zylindrische Körper 28, der zylindrische und der C-förmige Abschnitt 36, 38 des äußeren Leiters 34, das Kurzschlussteil 42 und die hintere Platte 26 vorzugsweise als eine integrale Struktur gebildet und die vordere Platte 24 und der zylindrische Abschnitt 35 sind vorzugsweise als eine andere integrale Struktur gebildet. Diese integralen Strukturen sind durch herkömmliche spanabhebende oder Gieß-Techniken gebildet. Der zylindrische Körperbereich der Schnittstelle 14 ist über den zylindrischen Abschnitt 35 des äußeren Leiters 34 geschraubt. Der hohle Körper 17 der Schnittstelle 16 ist vorzugsweise innerhalb einer Öffnung gelötet, die in der hinteren Platte 26 gebildet ist. Alternativ ist der hohle Körper 17 integral mit der hinteren Platte 26 ausgebildet. Als nächstes werden die verbleibenden Komponenten des Überspannungsschutzes 12 und der Schnittstelle 16 so angeordnet und verbunden, wie dies zuvor beschrieben ist. Zum Beispiel wird der hintere Abschnitt 50 des inneren Leiters 32 innerhalb des dielektrischen Isolators 23 eingesetzt, der wiederum dann durch den hohlen Körper 17 in den äußeren Leiter 34 eingesetzt wird. Der sich konisch erweiternde Ring 25 wird dann geschraubt mit der mit Gewinde versehenen inneren Fläche 19 des hohlen Körpers 17 in Eingriff gebracht. Der Blindschwanz 40 wird entweder mechanisch eingepasst oder an sowohl dem hinteren Abschnitt 50 als auch dem inneren Leiter 32 und dem Kurzschlussteil 42 angelötet. Die Erdungsbefestigung 44 wird in den zylindrischen Körper 28 hinein eingeschraubt. Nach Verbinden des Kopfs 46 des inneren Leiters 32 an der Verlängerung 50 wird die Verlängerung 50 geschraubt mit dem hinteren Abschnitt 48 in Eingriff gebracht. Abschließend wird die vordere Platte 24 an dem Ende des zylindrischen Körpers 28 mittels Schrauben 30, Bolzen, oder dergleichen verbunden.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine oder mehrere bestimmte Ausführungsform(en) beschrieben worden ist, werden Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet erkennen, dass viele Änderungen dazu vorgenommen werden können, ohne den allgemeinen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel können die Schnittstellen 14, 16 umgekehrt werden, so dass die Kabelbefestigungs-Schnittstelle angrenzend an die vordere Platte 24 ist, während die Koaxialkabel-Verbinder-Schnittstelle angrenzend an die hintere Platte 26 liegt. Auch können die Größen der Schnittstellen 14, 16 gemäß der Größe der Kabel, die daran verbunden sind, variiert werden.

Claims

1. Integrierter Überspannschutz-Verbinder für ein Koaxialkabel mit inneren und äußeren Leitern, mit einem hohlen Körper und einer Überspannschutzeinrichtung, welche den inneren Leiter des Koaxialkabels leitend mit Erde verbindet, dadurch gekennzeichnet

dass der hohle Körper ein unitärer Körper ist mit einem ersten hohlen Körperteil (17), welches einen Bereich des unitären hohlen Körpers (17, 26, 28) bildet, welcher eine erste Kabelverbinder-Schnittstelle (16) einschließt, welche sowohl ein inneres leitendes Element (32, 33), das unmittelbar an dem inneren Leiter des Koaxialkabels angreift, als auch ein äußeres leitendes Element (21, 34), das unmittelbar an dem äußeren Leiter des Koaxialkabels ohne Verwendung eines separaten Koaxial-Kabelverbinders zwischen dem Überspannschutz-Verbinder und dem Koaxialkabel angreift, in sich aufnimmt

und dass die Überspann-Schutzeinrichtung (40) in einem zweiten hohlen Körperteil (28) eingeschlossen ist, welches einen anderen Bereich des unitären hohlen Körpers (17, 26, 28) bildet.

2. Integrierter Überspann-Schutzverbinder nach Anspruch 1, der außerdem eine zweite Koaxialkabel-Verbinderschnittstelle (14) umfasst, wobei das innere leitende Element (32) und das äußere leitende Element (34) koaxial zu den inneren leitenden Elementen der ersten und zweiten Koaxialkabel- Verbinderschnittstelle (14; 16) sind.

3. Ein integrierter Überspannschutz-Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überspann-Schutzeinrichtung einen kurzschließenden Blindschwanz (40) umfasst, welcher leitend mit dem inneren leitenden Element verbunden ist.

4. Integrierter Überspannschutz-Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das innere leitende Element (32) eine Pressfederbuchse (33) umfasst.

5. Integrierter Überspannschutz-Verbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere leitende Element (34) einen konischen Ring (25) umfasst.

6. Integrierter Überspannschutz-Verbinder nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Körper (28) aus einem leitfähigen Material besteht.

7. Integrierter Überspannschutz-Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere leitende Element (34) einen konischen Ring (25) und ein Klemmelement umfasst.

8. Integrierter Überspannschutz-Verbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Ring (25) und der hohle Körper als getrennte Elemente ausgeformt sind.

9. Integrierter Überspannschutz-Verbinder nach zumindest einem der Ansprüche 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Ring (25) über Schrauben in dem hohlen Körper befestigt ist.

10. Integrierter Überspannschutz-Verbinder nach zumindest Anspruch 3, der außerdem eine Erdanbringung (44) umfasst, die an dem hohlen Körper (28) montiert ist, wobei der kurzschließende Blindschwanz (40) leitend über den hohlen Körper (28) mit der Erdanbringung (44) verbunden ist.

11. Integrierter Überspannschutz-Steckverbinder nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 10, der außerdem ein Kurzschlusselement (42) umfasst, das den Blindschwanz (40) leitend mit dem hohlen Körper (28) verbindet.

12. Integrierter Überspannschutz-Steckverbinder nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite hohle Körper (28) gegenüberliegende Enden und eine äußere Wand, die die gegenüberliegenden Enden überbrückt, aufweist;

dass die inneren und äußeren leitenden Elemente (32, 34) sich durch den zweiten hohlen Körper (28) zwischen den gegenüberliegenden Enden erstrecken; und

dass der kurzschließende Blindschwanz (40) gekrümmt ist und einen ersten Bereich, der sich von dem inneren leitenden Element (32) durch eine Ausnehmung in dem äußeren leitenden Element (34) erstreckt, und einen zweiten Bereich umfasst, der das äußere leitende Element zwischen dem äußeren leitenden Element (34) und der äußeren Wand des Körpers (28) umschreibt.

13. Integrierter Überspannschutz-Steckverbinder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich im Wesentlichen mit einem konstanten Radius um das innere leitende Element (32) angeordnet ist.

14. Integrierter Überspannschutz-Steckverbinder nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich im Wesentlichen auf dem halben Weg zwischen der äußeren Oberfläche des äußeren leitenden Bereichs (34) und der inneren Oberfläche des hohlen Körpers (28) angeordnet ist.

15. Integrierter Überspannschutz-Steckverbinder nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem ein Kurzschlusselement (42) vorgesehen ist, das ein Ende des zweiten Bereiches des Blindschwanzes (40) mit der äußeren Wand des hohlen Körpers (28) leitend verbindet.

16. Integrierter Überspannschutz-Steckverbinder nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem eine Erdanbringung (44) vorgesehen ist, die an der äußeren Wand des hohlen Körpers (28) befestigt ist und sich von dieser nach außen erstreckt, um zu ermöglichen, dass eine Erdungsvorrichtung direkt an der Erdungsanbringung (44) befestigt wird.

17. Integrierter Überspannschutz-Steckverbinder nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das innere leitende Element (32) einen Kopf (46), einen rückwärtigen Abschnitt (48) und ein Verlängerungsstück (50) umfasst, das den Kopf (46) mit dem rückwärtigen Abschnitt (48) verbindet.

18. Integrierter Überspannschutz-Steckverbinder nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der rückwärtige Abschnitt (48) des inneren leitenden Elementes (32) eine Buchse zur Aufnahme eines inneren Leiters des Koaxialkabels umfasst.

19. Integrierte Überspannschutz-Steckverbindung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite hohle Körper (28) gegenüberliegende Enden und eine zylindrische äußere Wand, welche die gegenüberliegenden Enden verbindet, aufweist;

dass die inneren und äußeren leitenden Elemente (32; 34) sich durch den hohlen Körper (28) zwischen den gegenüberliegenden Enden erstrecken, wobei das äußere leitende Element (34) einen C-förmigen Abschnitt umfasst, das innere leitende Element (32) mittig in dem äußeren leitenden Element (34) angeordnet ist,

der kurzschließende Blindschwanz (40) gekrümmt und mit dem inneren leitenden Element (32) verbunden ist, wobei sich ein erster Bereich des kurzschließenden Blindschwanzes (40) in einer allgemein radialen Richtung von dem inneren leitenden Element (32) durch eine Ausnehmung in dem C-förmigen Abschnitt des äußeren leitenden Elementes (34) erstreckt und ein zweiter Bereich in einer allgemein ringförmigen Richtung das äußere leitende Element (34) zwischen dem äußeren leitenden Element (34) und der zylindrischen äußeren Wand umschreibt.

20. Integrierter Überspannschutz-Steckverbinder nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem ein Kurzschlusselement (42) vorgesehen ist, das ein Ende des zweiten Bereiches des kurzschließenden Blindschwanzes (40) mit der äußeren Wand des hohlen Körpers (28) leitend verbindet.