Koaxialsteckverbinder

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Koaxialsteckverbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Einschub- bzw. Leistenkoaxialsteckverbinder sind derart ausgebildet, daß eine Verbindung zwischen einem Stecker und einer Buchse durch einfaches Ineinanderschieben dieser Teile bis zum 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.

[0003] 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 Δ (Delta) definiert, welcher den Abstand zwischen den Außenleitern von Stecker und Buchse nach deren Zusammenstecken angibt. Die Impedanzanpassung ist dabei um so besser, je niedriger bzw. kleiner der Abstand Δ ist. Für bestimmte Anwendungen gibt es nun ein maximal zulässiges Δ_max, welches nicht überschritten werden darf. Dort, wo höchste Genauigkeit gefordert ist, wie beispielsweise bei Meßsteckern, beträgt dieses Δ_max nur wenige hundertstel Millimeter. Dort jedoch, wo gewisse Fehlanpassungen im Bereich der Buchse-Stecker-Verbindung tolerierbar sind, beträgt dieser maximale Abstand Δ_max einige Millimeter. Entscheidend sind häufig die Kosten für die Herstellung von Buchse und Stecker, denn es ist offensichtlich, daß geringere Toleranzen einen höheren Herstellungsaufwand bedingen.

[0004] US 4 917 630 das als nächstliegender Stand der Technik angesehen wird offenbart einen Koaxialsteckverbinder mit zwei Hälften, die einen Überlappungsbereich ausbilden, in dem bei nur teilweise zusammengestecktem Zustand zwar die Innenleiter und Außenleiter der beiden Hälften jeweils elektrisch miteinander verbunden sind, jedoch ein axialer Abstand vorhanden ist. Hierbei bildet der Überlappungsbereich von Außenleiter und Innenleiter einen Übertragungssignalpfad aus, dessen Impedanz durch den Abstand zwischen Innenleiter und Außenleiter in diesem Überlappungsbereich bestimmt ist. Wesentlich ist hierbei, dass in diesem Überlappungsbereich die Durchmesser von Außenleiter und Innenleiter so gewählt sind, dass sich eine konstante Impedanz über die gesamte Länge des Koaxialsteckverbinders ergibt, auch wenn der Stecker beispielsweise aufgrund von Fehlausrichtung der Steckerhälften nicht vollständig zusammen gesteckt ist, d.h. axiale Stirnflächen der Außenleiter nicht aneinander anstoßen.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Koaxialsteckverbinder der o.g. Art bei gleichbleibendem Δ_max hinsichtlich seiner Impedanzanpassung zu verbessern.

[0006] 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.

[0007] 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 Δ im Bereich von Δ_max/2 ein Maximum aufweist.

[0008] Dies hat den Vorteil, daß bei gleichbleibendem Herstellungsaufwand, d.h. gleichbleibenden Kosten, eine Steckverbindung mit höherer Güte zur Verfügung steht.

[0009] 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.

[0010] 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 Koaxiaisteckverbinders, 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.

[0011] 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 Δ zwischen Referenzebenen definierenden Stirnflächen von Außenleitern von Buchse und Stecker.

[0012] 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 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 Δ 30.

[0013] 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 Δ 30 ein elektrischer Kontakt zwischen den Außenleitern 16 und 20 von Buchse 10 und Stecker 12 sichergestellt.

[0014] 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 Δ 30 ist, desto schlechter ist die Impedanzanpassung. Dieser herkömmliche Fall ist in Fig. 2 mit der Kennlinie 36 dargestellt, wobei in Fig. 2 auf der horizontalen Achse 38 der Abstand Δ 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 Δ 30 ist. Mit Δ_max ist auf der Achse 38 ein maximal zulässiger Abstand Δ 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 Δ_max bei zusammengesteckter Koaxialsteckverbindung auch toleranzbedingt nicht überschritten wird.

[0015] 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 Δ_max/2 ein Maximum, d.h. beste Impedanzanpassung auf. Wird der Abstand Δ 30 kleiner oder größer, so verschlechtert sich die Impedanzanpassung.

[0016] Der Vergleich zwischen den Kennlinien 36 und 42 macht folgendes deutlich: Zwar ist die bestmögliche Impedanzanpassung bei der Kennlinie 42 bei Δ_max/2 schlechter als die bestmögliche Impedanzanpassung bei der Kennlinie 36 bei Δ=0, jedoch ergibt sich über einen größeren Bereich des Abstandes Δ 30 bei der Kennlinie 42 eine bessere Impedanzanpassung als bei der Kennlinie 36. Hierbei zeigt sich vor allem im Bereich um Δ_max/2 herum eine wesentlich bessere Impedanzanpassung bei der Kennlinie 42. Da gerade diese Werte für den Δ 30 in der Praxis besonders häufig erreicht werden, ergibt sich insgesamt eine Verbesserung der Impedanzanpassung.

[0017] 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 von Stecker 12 und Buchse 10 sind zweckmäßigerweise dahingehend optimiert, daß in der Praxis Werte für den Abstand Δ 30, bei denen die Kennlinie 42 unterhalb der Kennlinie 36 liegt, nicht erreicht werden.

[0018] 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.

[0019] Mit anderen Worten ist bei dem erfindungsgemäßen Koaxialsteckverbinder der Reflexionsfaktor auf Δ_max/2 optimiert.

Ansprüche

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 Einrastmechanismus 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.

Claims

1. Coaxial plug connector having a socket (10) and a plug (12), each with an internal conductor (14, 18) and an external conductor (16, 20) in coaxial arrangement, and with a latching mechanism for mechanical linking of the socket (10) and the plug (12) in the connected condition, whereby a Δ_max for the maximum permissible separation (30) between the external conductors (16, 20) of the plugged-together plug (10) and socket (12) with the latching mechanism latched in is predetermined for the coaxial plug connector, characterised in that the dimensions of plug (12) and/or socket (10) are designed such that a characteristic curve (42) for the quality of the impedance matching as a function of separation Δ (30) has a maximum in the region of Δ_max/2.

2. Coaxial plug connector according to claim 1, characterised in that the dimensions encompass an altered internal diameter of the external conductor (16, 20) within the plug (12) and/or the socket (10) over a predetermined axial length relative to an internal diameter of the external conductor (16, 20) determined by the desired impedance.

3. Coaxial plug connector according to claim 1 or 2, characterised in that the dimensions encompass an altered external diameter of the internal conductor (14, 18) within the plug and/or the socket over a predetermined axial length relative to an external diameter of the internal conductor (14, 18) determined by the desired impedance.

4. Coaxial plug according to claim 2 or 3, characterised in that the external conductor (20) of one of the parts of the coaxial plug connector, plug (12) or socket (10), has on its end forming a reference plane (24) a peripheral radial elevation (32) and the external conductor (16) of the corresponding other part of the coaxial plug connector, socket (10) or plug (12), has an axial extension (34) overreaching the reference plane (22) of this other part in the axial direction and is designed such that with the parts (10, 12) of the coaxial plug connector plugged together, the peripheral elevation (32) makes contact by means of a radial external surface with the axial extension (34) on a radial surface lying internally.

Revendications

1. Connecteur coaxial enfichable comprenant une douille (10) et une fiche (12), qui comportent chacune un conducteur intérieur (14, 18) et un conducteur extérieur (16, 20) en agencement coaxial, et comprenant un mécanisme d'enclenchement pour la liaison mécanique de la douille (10) et de la fiche (12) à l'état connecté, dans lequel, pour le connecteur coaxial, une valeur Δ_max est prédéterminée pour la distance admissible maximale (30) entre les conducteurs extérieurs (16, 20) de la fiche (10) et de la douille (12) accouplées, lorsque le mécanisme d'enclenchement est enclenché,
caractérisé en ce que les dimensions de la fiche (12) et/ou de la douille (10) sont choisies de telle manière qu'une ligne caractéristique (42) pour la qualité de l'ajustement d'impédance en fonction de la distance Δ (30) présente un maximum dans la région de Δ_max/2).

2. Connecteur coaxial enfichable selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dimensions comprennent un diamètre intérieur du conducteur extérieur (16, 20), modifiée à l'intérieur de la fiche (12) et/ou de la douille (10) sur une longueur axiale prédéterminée par rapport à un diamètre intérieur du conducteur extérieur (16, 20), prédéterminée par l'impédance souhaitée.

3. Connecteur coaxial enfichable selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les dimensions comprennent un diamètre extérieur du conducteur intérieur (14, 18), modifié à l'intérieur de la fiche et/ou de la douille sur une longueur axiale prédéterminée par rapport à un diamètre extérieur du conducteur intérieur (14, 18), prédéterminé par l'impédance souhaitée.

4. Connecteur coaxial enfichable selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le conducteur extérieur (20) de l'une des parties du connecteur coaxial, c'est-à-dire la fiche (12) ou la douille (10), présente à son extrémité formant un plan de référence (24) un bossage radial périphérique (32), et le conducteur extérieur (16) de l'autre partie correspondante du connecteur coaxial, c'est-à-dire la douille (10) où la fiche (12), présente un prolongement axial (34) qui dépasse en direction axiale au-delà du plan de référence (22) de cette autre partie, et est ainsi réalisé que lorsque les parties (10, 12) du connecteur coaxial sont accouplées, le bossage périphérique (32) vient en contact par une surface radiale extérieure contre le prolongement axial (32) au niveau d'une surface radiale intérieure.

Zeichnung