Die Erfindung bezieht sich auf ein HF-Steckverbindersystem nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Es sind verschiedenste Fabrikate von Steckverbindersystemen auf dem Markt, beispielsweise mit vier, sechs, acht, zehn, zwölf, vierzehn oder mehr Polen, wie die Kontakte auch genannt werden. In diesen Systemen werden falsche Anschlüsse vermieden, indem die Steckverbinder bestimmte geometrische Formen und/oder äussere Abmessungen haben oder mit einer Codiervorrichtung ausgerüstet sind.
Steckverbindersysteme werden insbesondere für elektrische Anschlüsse an Kommunikationshaupt- und Peripheriegeräte eingesetzt, beispielsweise ISDN, Telefon, Terminal und Modem, sowie PC, Host oder Datennetzwerksysteme.
Handelsübliche HF-Kabel bekannter Bauart bestehen in der Regel aus in eine flexible Masse eingebetteten Kupferdrähten, einem peripheren Schirm und einem äusseren Isolationsmantel. Der Schirm umfasst wenigstens ein Geflecht, Gewebe oder Gestrick aus Kupferdrähten, welchem innenseitig eine Aluminiumfolie anliegen kann. Ein solches HF-Kabel weist einen definierten minimal zulässigen Biegeradius auf, welcher bei üblichen Fabrikaten mindestens beim vier- bis fünffachen Aussendurchmesser des Kabels liegt. Werden diese Biegeradien unterschritten, ist mit Störungen oder gar mit Betriebsunterbrüchen zu rechnen.
Im Bereich von HF-Steckverbindersystemen müssen die Abschirmungen der Kabel eines Steckdoseneinsatzes und des zugeordneten Steckers elektrisch leitend miteinander verbunden sein, weil sonst der Erdanschluss nicht durchgehend gewährleistet ist.
In handelsüblichen Fabrikaten erfolgt dies grundsätzlich nach einem der beiden folgenden Grundmuster:
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein HF-Steckverbindersystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches auch bei Frequenzen im Bereich von etwa 108 Hz einen niedrigen elektrischen Widerstand von wenigen Ohm hat, die HF-Kabel nicht durch zu geringe Biegeradien belastet und eine geringere Baulänge aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss nach dem kennzeichen von Patentanspruch 1 gelöst.
Wie alle HF-Steckverbindersysteme umfasst auch das vorliegende formende und tragende Kunststoffteile, welche auch der elektrischen Isolation dienen und dem Fachmann bekannt sind, weshalb hier nicht näher darauf eingetreten wird. Weiter umfasst das HF-Steckverbindersystem üblicherweise eine Leiterplatte und Kontaktelemente mit den entsprechenden Verkabelungen.
Die beiden Steckverbinderteile eines erfindungsgemässen HF-Steckverbindersystems sind ein Steckdoseneinsatz und ein entsprechender Stecker. Im Hinblick auf die verkürzte Ausführungsform ist insbesondere die Ausbildung eines Steckdoseneinsatzes bevorzugt, welcher fest montiert ist. Die kurze Baulänge eines Steckers ist in der Praxis weniger von Bedeutung, kann jedoch in Spezialfällen durchaus sinnvoll sein.
Ein HF-Kabel ist grossflächig angeschlossen, wenn dessen Schirm von einer Abschirmung vorzugsweise über eine wenigstens etwa dem Radius des Kabels entsprechende Länge vollständig und elektrisch leitend umhüllt ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Oberfläche der Abschirmung als im Verhältnis zum Querschnitt gross bezeichnet, wenn ihre Oberfläche bezogen auf die gleiche Länge wenigstens 50% der Oberfläche des Schirms im HF-Kabel beträgt. Mit andern Worten ist die Abschirmung über wenigstens 50% des Schirmumfangs elektrisch leitend verbunden. Um Verwechslungen bezüglich des Schirms im HF-Kabel und der Abschirmung im HF-Steckverbindersystem zu vermeiden, wird dieser Schirm nachfolgend als Geflecht bezeichnet, auch wenn es sich um ein Gewebe, ein Gestrick und/oder eine Aluminiumfolie handelt. Der Begriff Abschirmung wird ausschliesslich für den Verbindungsbereich von zwei Kabeln in einem HF-Steckverbindersystem verwendet.
Die Abschirmung besteht bevorzugt aus einem wenigstens zonenweise bieg- und/oder faltbaren, insbesondere einem einstückig ausgebildeten Blech aus einem elektrisch gut leitenden Material. Besonders geeignet sind gut bearbeitbare Metallbleche, beispielsweise aus Messing, Kupfer, Aluminium oder Eisen. Diese Metallbleche können zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit auch entsprechend beschichtet sein, z.B. durch Verzinnen, Versilbern oder Vergolden.
Da bei HF-Steckverbindersystemen, insbesondere bei sehr hohen Frequenzen, der Transferwiderstand eine massgebende Rolle spielt, sind auch komplizierter gebaute Abschirmungen in allen Fällen vorzugsweise einstückig ausgebildet. Ist die Abschirmung mehrteilig ausgebildet und/oder umfasst sie weitere Teile, wie z.B. einen integrierten Gehäusedeckel, muss die Verbindung elektrisch gut leitend ausgebildet sein, beispielsweise durch Stecken, Verklemmen, Verschweissen oder dgl.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht die Abschirmung aus einem steif ausgebildeten Schirmanschluss am Kabel, einem ebenfalls steif ausgebildeten, seitlich offenen Abschirmgehäuse und einem die beiden steifen Bauteile flexibel verbindenden Blech aus elektrisch gut leitendem Metall. Diese Abschirmung kann auch einstückig aus einem Blech ausgestanzt und beispielsweise mit einer geeigneten Abkantvorrichtung gefaltet werden.
Im flexibel ausgelegten Blech zwischen dem Schirmanschluss und dem Abschirmgehäuse sind vorzugsweise zwei parallele Sollbiegebereiche ausgebildet, indem am betreffenden Ort der Blechquerschnitt verkleinert ist. Dabei ist darauf zu achten, dass das Blech möglichst rund gebogen, nicht abgekantet wird, was durch runde Stanzlinien gefördert wird.
Das flexibel ausgelegte Blech zwischen einem steif ausgebildeten Schirmanschluss und einem steif ausgebildeten Abschirmgehäuse kann mit allen zum erwähnten biegbaren Blech funktionsäquivalenten Mitteln erfüllt werden, welche zum gleichen Ergebnis führen, mit oder ohne Sollbiegestellen, beispielsweise mit einem dreidimensional flexiblen Metallbalg.
Die erwähnten vollflächig durchgehenden Oeffnungen im Abschirmgehäuse werden elektrisch leitend mit einem metallischen Gehäusedeckel verschlossen, welcher Teil der Abschirmung wird. Abschirmgehäuse und Gehäusedeckel bilden so einen schützenden Metallkäfig für alle freiliegenden Leiter und deren Anschlusselement.
Der aufgesetzte Gehäusedeckel erfüllt vorzugsweise eine weitere Funktion, indem er das flexibel ausgelegte Blech mit dem Schirmanschluss so niederhält, dass beim Abbiegen des Schirmanschlusses ein anderer Bereich gebogen wird als bei geöffnetem Gehäusedeckel.
Mit dem erfindungsgemässen HF-Steckverbindersystem können kumulativ die folgenden Vorteile erzielt werden:
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen, welche auch Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen sind, näher erläutert. Es zeigen schematisch:
In Fig. 1 ist die metallische Abschirmung 10 eines Steckdoseneinsatzes für ein HF-Steckverbindersystem gezeigt, welche Abschirmung im wesentlichen aus einem in Blickrichtung beidseits offenen Abschirmgehäuse 12, einem Schirmanschluss 14 für ein Kabel 16 (Fig. 2) und einem flexibel ausgelegten Blech 18 besteht. Abschirmgehäuse 12, Schirmanschluss 14 und flexibel ausgelegtes Blech 18 sind durch mehrfaches Abkanten einstückig ausgebildet, im vorliegenden Fall aus einem Eisenblech mit einer etwa 0,3 mm dicken, elektrolytisch aufgebrachten Zinnbeschichtung, welche einerseits eine gute elektrische Leitfähigkeit gewährleistet und andererseits auch einen Korrosionsschutz bietet.
Das Abschirmgehäuse 12 weist mehrere Einrastlaschen 20 auf, welche dem Verrasten mit einem Gehäusedeckel 22 (Fig. 4) dienen. Der mehrfach mit dem Abschirmgehäuse 12 verrastete Gehäusedeckel bildet bei geschlossenem Schirmanschluss 14, entsprechend Fig. 4, einen geschlossenen metallischen Käfig, welcher trotz der vielen Faltungen formfest ist.
Der Schirmanschluss 14 ist im wesentlichen U-förmig ausgebildet, mit zwei umlegbaren Crimplaschen 24, welche der Befestigung eines in Fig. 1 nicht dargestellten Kabels dienen. Der Schirmanschluss 14 mit den umgelegten Crimplaschen 24 bildet eine steife Umklammerung des Kabels.
Das flexibel ausgelegte Blech 18 ist entlang eines ersten Sollbiegebereichs 26 umgebogen. Ein zweiter Sollbiegebereich 28 bleibt vorläufig unverändert gerade. Material, geometrische Form und Biegeverfahren sind so adaptiert, dass keine den Transferwiderstand erhöhende Biegekanten, sondern Krümmungsradien entstehen.
Bestandteil des Abschirmgehäuses 12 ist auch ein anschliessendes Gehäuse 30 im Kontaktbereich von Steckdoseneinsatz und Stecker. Im Gehäuse müssen beim Einziehen eines Kabels keine Montagearbeiten verrichtet werden, dieser Bereich ist vom Lieferanten vorverkabelt. Dagegen ist aus Fig. 1 gut ersichtlich, dass der Innenraum des Abschirmgehäuses 12 bei zurückgebogenem Schirmanschluss 14 für Montagearbeiten auf drei Seiten völlig frei liegt.
Fig. 2 zeigt einen bestückten Steckdoseneinsatz mit im wesentlichen Fig. 1 entsprechender Abschirmung 10. Der Einfachheit und der Uebersichtlichkeit wegen sind die tragenden Kunststoffteile des Steckdoseneinsatzes weggelassen, sie sind von dem Fachmann geläufiger Bauart.
In der Position M ist der Schirmanschluss 14 zurückgebogen und dadurch der Innenraum des Abschirmgehäuses 12 völlig freigelegt. Es ist ein in den Schirmanschluss 14 eingelegtes und mit einer Crimplasche 24 bereits befestigtes Kabel 16 angedeutet. Wie in Fig. 1 ist das flexibel ausgelegte Blech 18 lediglich entlang eines ersten Sollbiegebereichs 26 umgebogen, während ein zweiter Sollbiegebereich 28 unverändert bleibt.
In der Position R des Schirmanschlusses 14 ist der erste Sollbiegebereich 26 des flexibel ausgelegten Blechs 18 so umgebogen, dass dieses in die Kontur des Abschirmgehäuses 12 integriert ist. Das Abschirmgehäuse 12 ist nun zur Montage des Gehäusedeckels 22 (Fig. 4) bereit, welcher das flexibel ausgelegte Blech 18 niederhält. Im zweiten Sollbiegebereich 28 ist das flexibel ausgelegte Blech 18 etwa rechtwinklig umgebogen, das Kabel 16 verläuft abgewinkelt zur Steckrichtung.
Der zweite Sollbiegebereich 28 kann auch gestreckt bleiben, wobei der Schirmanschluss 14 in der gezeigten Position S liegt.
Je nach den Bedürfnissen kann der Abbiegewinkel beim zweiten Sollbiegebereich 28 in weiten Grenzen variieren, inbesondere von einem etwa rechtwinklig zur Steckrichtung verlaufenden Kabel 16 (Position R) bis etwa 180°, dem Kabelanschluss nach hinten (Position S). Je nach der Ausbildung des aufgesetzten und verrasteten Deckelgehäuses kann der Schirmanschluss 14 am Kabel 16 auch über den rechten Winkel von Position R hinaus umgebogen und/oder die gestreckte Position S überschritten werden. In keiner Position wird das Kabel 16 selbst nennenswert umgebogen, die freigelegten Drähte 32 passen sich problemlos jeder Winkeländerung in den Sollbiegebereichen 26, 28 an.
Das Kabel 16 umfasst im vorliegenden Beispiel vier in eine flexible Masse 52 (Fig. 6) eingebettete Drähte 32. Ausserhalb des Schirmanschlusses 14 ist das Kabel 16 mit einem Isolationsmantel 34 geschützt. Im Bereich des Schirmanschlusses 14 ist der Isolationsmantel 34 vollständig entfernt, und das über den ganzen Umfang freiliegende Metallgeflecht 36, allenfalls nach dem Umlegen, kontaktschlüssig festgeklemmt. Beim Umlegen des Metallgeflechtes 36 wird eine darunterliegende, die Einbettmasse für die Drähte 32 umhüllende Aluminiumfolie 38 freigelegt. Diese Folie ergänzt die metallische Abschirmung und dient ausserdem als Feuchtigkeitssperre im Kabel 16.
Im Innenraum des Abschirmgehäuses 12 ist ein Anschlusselement 40 montiert. Dieses weist für jeden der vier Drähte einen Schneidklemmanschluss 42 auf, bei welchem die Isolation des eingeführten Drahtes 32 durchschnitten und beim Andrücken der Metallkontakt auf einfachste Art hergestellt wird. Schneidklemmanschlüsse dieser Art sind im Handel erhältlich und beispielsweise in der EP,A1 0088162 näher beschrieben.
Unterhalb des Anschlusselementes 40 ist eine sich in das Gehäuse 30 erstreckende Leiterplatte 44 montiert, von welcher der Einfachheit halber nicht gezeichnete elektrische Leiterdrähte zu Kontaktelementen führen, von wo der elektrische Strom in an sich bekannter Weise auf die Gleitkontakte eines Steckers übertragen wird.
Im Bereich des Gehäuses 30 sind weiter zwei Kontaktelemente 46 ersichtlich, welche bei aufgesetztem Stecker die Abschirmung des Steckdoseneinsatzes mit derjenigen des Steckers elektrisch leitend verbinden.
Aus Fig. 2 ist, nochmals zusammenfassend dargelegt, erkennbar, dass
Die in Fig. 3 von vorne gezeigte metallische Abschirmung 10 mit einem Abschirmgehäuse 12 weist eine Einführungsöffnung 48, auch Maul genannt, für einen Stecker auf.
Das flexibel ausgelegte Blech 18 mit dem Schirmanschluss 14 ist im ersten Sollbiegebereich 26 nach vorne umgebogen. Die Querschnittsverminderung erfolgt mit einer langlochförmigen Aussparung 25. Im zweiten Sollbiegebereich 28 ist das Blech gerade.
Der in Fig. 4 und 5 gezeigte Gehäusedeckel 22 wird so über ein Abschirmgehäuse 12 aufgesetzt und verrastet, dass das Gehäuse 30 zur Abschirmung des Kontaktbereichs von Steckdoseneinsatz und Stecker (Fig. 1, 2) eine schlitzförmige Oeffnung 50 durchgreift. Beim Aufsetzen wird der Gehäusedeckel 22 über Einrastlaschen 20 mit dem Abschirmgehäuse 12 elektrisch leitend verrastet.
Das Kabel 16 des abgedeckten Steckverbinderteils ist in Fig. 6 oberhalb des Gehäuses 22 durchschnitten gezeigt. Das innerhalb des Isoliermantels 34 angeordnete Metallgeflecht 36 und die Aluminiumfolie 38 (Fig. 2) sind nicht ersichtlich. Das Kabel 16 umfasst im vorliegenden Fall zwölf Drähte 32, welche in eine flexible Masse 52 eingebettet sind. Die Position des Kabels 16 ist entsprechend Fig. 2 und 4 mit R bezeichnet, das Kabel ist in bezug auf die Steckrichtung im zweiten Sollbiegebereich 28 (Fig. 2) um etwa 90° abgebogen. Die Position S mit einer im zweiten Sollbiegebereich 28 (Fig. 2) nicht abgebogenen Abschirmung ist gestrichelt angedeutet.
Fig. 7 zeigt das Verrasten von Abschirmgehäuse 12 und Gehäusedeckel 22 mittels zweier Einrastlaschen 20 im Detail. Nach der Ausführungsform von Fig. 6 hat der Gehäusedeckel 22 und damit auch das Abschirmgehäuse 12 sechs derartige Einrastlaschen 20, was die mechanische Stabilität des gefalteten Abschirmgehäuses bedeutend erhöht.