CH719765A1 - Connector for characterizing coaxial cables. - Google Patents

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CH719765A1 CH000702/2022A CH7022022A CH719765A1 CH 719765 A1 CH719765 A1 CH 719765A1 CH 000702/2022 A CH000702/2022 A CH 000702/2022A CH 7022022 A CH7022022 A CH 7022022A CH 719765 A1 CH719765 A1 CH 719765A1
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Abstract

L'invention concerne un connecteur pour la caractérisation de câbles coaxiaux comprenant : une base (50) portant un terminal central (74) entouré par un conducteur externe plat (72), une coulisse (56) configurée pour permettre le coulissement dans une direction orthogonale au plan du conducteur externe (72) d'une pince (60) renserrant un câble coaxial (30), le câble coaxial comportant un conducteur central et un blindage conducteur séparés par un diélectrique le connecteur comprenant en outre un moyen de pression (58) appuyant sur la pince (60) pour presser une extrémité du câble coaxial (30) contre le conducteur externe (72), en sorte que le blindage établit un contact électrique avec le conducteur externe (72), et le conducteur central établit un contact avec le terminal central (74).A connector for characterizing coaxial cables comprises: a base (50) carrying a central terminal (74) surrounded by a flat outer conductor (72), a slide (56) configured to allow sliding in an orthogonal direction on the plane of the external conductor (72) of a clamp (60) gripping a coaxial cable (30), the coaxial cable comprising a central conductor and a conductive shield separated by a dielectric the connector further comprising a pressure means (58) pressing the clamp (60) to press one end of the coaxial cable (30) against the outer conductor (72), such that the shield makes electrical contact with the outer conductor (72), and the central conductor makes contact with the central terminal (74).

Description

Domaine techniqueTechnical area

[0001] La présente invention concerne un connecteur universel pour établir une liaison reproductible avec un câble coaxial dont on souhaite mesurer les propriétés et les caractéristiques. The present invention relates to a universal connector for establishing a reproducible connection with a coaxial cable whose properties and characteristics it is desired to measure.

Etat de la techniqueState of the art

[0002] On utilise dans la technique un grand nombre de câbles coaxiaux pour la transmission de signaux à large bande. Les caractéristiques de propagation de ces câbles sont déterminées en branchant une longueur déterminée de câble à un analyseur de réseau vectoriel. La connexion entre le câble et les bornes de l'analyseur doit être de bonne qualité, car toute discontinuité va inévitablement affecter le résultat de la mesure, tout particulièrement pour les fréquences le plus élevées. On utilise à ce but des connecteurs coaxiaux pour radiofréquence normalisés compatibles avec les bornes de l'analyseur de réseau employé, par exemple des connecteurs de type „N“ avec une impédance caractéristique de 50 Ω. [0002] A large number of coaxial cables are used in the technique for the transmission of broadband signals. The propagation characteristics of these cables are determined by connecting a specific length of cable to a vector network analyzer. The connection between the cable and the analyzer terminals must be of good quality, because any discontinuity will inevitably affect the measurement result, especially for the highest frequencies. For this purpose, standardized radio frequency coaxial connectors compatible with the terminals of the network analyzer used, for example “N” type connectors with a characteristic impedance of 50 Ω, are used.

[0003] Le contrôle de qualité des câbles coaxiaux prévoit que leurs caractéristiques de propagation soient constamment mesurées et comparées avec les valeurs et tolérances attendues. Il va de soi que chaque mesure comporte la découpe d'une longueur voulue de câble et la pose de connecteurs à ses extrémités. Ces connecteurs, d'ailleurs, doivent être installés minutieusement pour éviter d'altérer la mesure. Ces connecteurs doivent être compatibles avec le câble à mesurer. Un connecteur spécifique est donc nécessaire pour chaque design de câble. On comprend donc le besoin d'une solution technique permettant de lier un câble coaxial avec un connecteur normalisé de manière rapide, facile, reproductible et sans défauts pouvant altérer la propagation des signaux à haute fréquence. [0003] The quality control of coaxial cables provides that their propagation characteristics are constantly measured and compared with the expected values and tolerances. It goes without saying that each measurement involves cutting a desired length of cable and installing connectors at its ends. These connectors, moreover, must be installed carefully to avoid altering the measurement. These connectors must be compatible with the cable to be measured. A specific connector is therefore necessary for each cable design. We therefore understand the need for a technical solution making it possible to connect a coaxial cable with a standardized connector quickly, easily, reproducibly and without defects that could alter the propagation of high frequency signals.

Bref résumé de l'inventionBrief summary of the invention

[0004] Un but de la présente invention est de proposer un connecteur pour câble exempt des limitations des connecteurs connus. Parmi les multiples avantages de l'invention il faut remarquer qu'elle permet une connexion facile et hautement reproductible, très appréciable dans la caractérisation des propriétés de propagation des câbles. De plus, ce connecteur s'adapte aisément à une gamme étendue de designs de câbles. [0004] An aim of the present invention is to provide a cable connector free from the limitations of known connectors. Among the multiple advantages of the invention it should be noted that it allows an easy and highly reproducible connection, very appreciable in the characterization of the propagation properties of cables. Additionally, this connector easily accommodates a wide range of cable designs.

[0005] Selon l'invention, ces buts sont atteints notamment au moyen de l'objet des revendications annexées. [0005] According to the invention, these goals are achieved in particular by means of the subject matter of the appended claims.

Brève description des figuresBrief description of the figures

[0006] Des exemples de mise en oeuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles : • La figure 1 illustre le connecteur de l'invention en une configuration partiellement assemblée • La figure 2 montre le conducteur de l'invention dans une configuration de travail complétement assemblée • La figure 3 montre la pince du connecteur avec un câble entre une douille de serrage conique fendue • La figure 4 montre, de façon très idéalisée, le connecteur de l'invention en section.[0006] Examples of implementation of the invention are indicated in the description illustrated by the appended figures in which: • Figure 1 illustrates the connector of the invention in a partially assembled configuration • Figure 2 shows the conductor of the invention in a fully assembled working configuration • Figure 3 shows the connector clamp with a cable between a slotted conical clamp socket • Figure 4 shows, in a very idealized way, the connector of the invention in section.

Exemple(s) de mode de réalisation de l'inventionExample(s) of embodiment of the invention

[0007] Une particularité remarquable de l'invention est que les manipulations requises sur le câble sont très réduites et peuvent être exécutées sans difficulté. Le câble30, comme on peut le voir sur lafigure 3, comporte, de l'extérieur vers le centre, une gaine externe31, un blindage conducteur32, un diélectrique33et un conducteur central34. Il est serré dans une pince à douille conique après avoir partiellement retiré sa gaine externe31. La pince comporte une douille conique25qui, préférablement, est fendue en deux moitiés pour simplifier l'assemblage. En vissant la bague de serrage62sur le canon63on serre et on centre le câble30dans la pince60. [0007] A remarkable feature of the invention is that the manipulations required on the cable are very reduced and can be carried out without difficulty. The cable 30, as can be seen in Figure 3, comprises, from the outside towards the center, an outer sheath 31, a conductive shield 32, a dielectric 33 and a central conductor 34. It is clamped in conical socket pliers after partially removing its outer sheath31. The pliers feature a tapered socket25 which, preferably, is split into two halves to simplify assembly. By screwing the clamping ring62 onto the barrel63, we tighten and center the cable30 in the clamp60.

[0008] Le câble30est coupé de façon franche, par exemple avec une scie, et la face coupée est alignée avec la face plane antérieure de la douille25. La douille25, le canon63et la bague62sont préférablement les éléments d'une pince standard utilisée pour saisir des pièces ou des outils dans des machines-outils. Les pinces standard ER25, par exemple, sont disponibles dans une large gamme de diamètres, en sorte qu'on peut facilement et à un prix raisonnable obtenir un assortiment de douilles adaptées pour tous les diamètres possibles du câble30. The cable30 is cut straight, for example with a saw, and the cut face is aligned with the front flat face of the socket25. The socket25, the barrel63 and the ring62 are preferably the elements of a standard gripper used for gripping parts or tools in machine tools. Standard ER25 collets, for example, are available in a wide range of diameters, so that one can easily and reasonably obtain an assortment of sockets suitable for all possible cable diameters30.

[0009] On peut voir sur lesfigures 1 et 2comment la pince60coopère avec la base50. La figure 1 montre la pince séparée de la base, tandis que sur la figure 2 la pince60, avec le câble30à son centre, est posée sur la coulisse56et pressée fortement contre les terminaux72et74par le bras escamotable58actionné par un mécanisme commandé par la vis54. La base comporte deux contacts électriques coaxiaux : le terminal central74est destiné à la liaison avec le conducteur central34du câble30, tandis que le plateau72qui l'entoure sert à la connexion avec le blindage32du câble30. [0009] We can see in Figures 1 and 2 how the clamp 60 cooperates with the base 50. Figure 1 shows the clamp separated from the base, while in Figure 2 the clamp60, with the cable30 at its center, is placed on the slide56 and pressed strongly against the terminals72and74 by the retractable arm58 actuated by a mechanism controlled by the screw54. The base has two coaxial electrical contacts: the central terminal 74 is intended for the connection with the central conductor 34 of the cable 30, while the plate 72 which surrounds it is used for the connection with the shielding 32 of the cable 30.

[0010] Avantageusement, le bras escamotable58peut être écarté de la pince60, et il est très facile de changer la pince60avec le câble30avec une autre pince et un autre câble à mesurer. L'invention ne se limite pas à cet exemple, pourtant. On peut notamment avoir des variantes dans lesquelles les moyens de pression agissent directement sur le câble30en lieu que sur la pince60. [0010] Advantageously, the retractable arm 58 can be moved away from the clamp 60, and it is very easy to change the clamp 60 with the cable 30 with another clamp and another cable to be measured. The invention is not limited to this example, however. We can in particular have variants in which the pressure means act directly on the cable30 instead of on the clamp60.

[0011] Le plateau72est dessiné comme un disque, mais cette forme n'est pas essentielle. Préférablement, le terminal central74dépasse la surface du plateau72et présente une pointe aiguë ou arrondie, pour toucher le conducteur central34. Il est préférablement monté sur un ressort ou sur un élément résilient équivalent qui le pousse vers le câble30. Grâce à ce montage élastique, le terminal central74peut reculer lorsqu'il est poussé par le câble, tout en gardant une force de contact suffisante pour assurer la conduction électrique. On peut utiliser à ce but des broches à ressort du type utilisé pour l'interconnexion verticale des cartes de circuit imprimé. Ces broches sont connues sous le nom de „pogo pins“ et sont proposées par plusieurs producteurs. [0011] The plate72 is designed like a disk, but this shape is not essential. Preferably, the central terminal74 extends beyond the surface of the plate72 and has a sharp or rounded point, to touch the central conductor34. It is preferably mounted on a spring or equivalent resilient element which pushes it towards the cable30. Thanks to this elastic mounting, the central terminal74 can move back when pushed by the cable, while maintaining sufficient contact force to ensure electrical conduction. Spring-loaded pins of the type used for vertical interconnection of printed circuit boards can be used for this purpose. These pins are known as “pogo pins” and are offered by several producers.

[0012] Le terminal central74est isolé électriquement du plateau conducteur72. Préférablement l'écartement entre ces deux éléments est conçu pour ne pas générer des réflexions des ondes électromagnétiques. Les diamètres du terminal74et de l'ouverture centrale du plateau correspondent à ceux d'une ligne de transmission coaxiale avec une impédance caractéristique égale à celle du câble30(très souvent 50 Ω ou 75 Ω). Dans des exemples, on peut choisir une broche74avec un diamètre de 1.96 mm et un diamètre de 4.6 mm pour l'ouverture centrale73(visible sur la figure 4) du plateau72. D'autres dimensions sont cependant possibles, par exemple une broche avec un diamètre de 1.17 mm dans une ouverture de 2.7 mm. [0012] The central terminal 74 is electrically isolated from the conductive plate 72. Preferably the spacing between these two elements is designed not to generate reflections of electromagnetic waves. The diameters of the terminal74 and the central opening of the plate correspond to those of a coaxial transmission line with a characteristic impedance equal to that of the cable30 (very often 50 Ω or 75 Ω). In examples, we can choose a pin74 with a diameter of 1.96 mm and a diameter of 4.6 mm for the central opening73 (visible in Figure 4) of the plate72. Other dimensions are however possible, for example a pin with a diameter of 1.17 mm in an opening of 2.7 mm.

[0013] De manière remarquable, la pince60et la coulisse56sont configurées pour aligner toujours le câble30avec l'axe51sur lequel se trouve le terminal74. Les figures montrent un canon avec section hexagonale et une coulisse56configurée pour épouser cette forme, mais d'autres configurations sont aussi possibles. L'alignement requiert uniquement la sélection des douilles25adaptées au diamètre du câble30. [0013] Remarkably, the clamp 60 and the slide 56 are configured to always align the cable 30 with the axis 51 on which the terminal 74 is located. The figures show a barrel with a hexagonal section and a slide56configured to match this shape, but other configurations are also possible. Alignment only requires the selection of sockets25 adapted to the diameter of the cable30.

[0014] Lafigure 4montre une version idéalisée et simplifiée du connecteur de l'invention, en section. On y reconnaît les éléments mentionnés plus haut. A l'extrémité droite du connecteur on peut reconnaître un connecteur80coaxial normalisé de type 'N', pour la liaison avec l'instrument de mesure. Il va de soi que d'autres connecteurs peuvent être prévus. [0014] Figure 4 shows an idealized and simplified version of the connector of the invention, in section. We recognize the elements mentioned above. At the right end of the connector we can recognize a standardized 'N' type 80coaxial connector, for connection with the measuring instrument. It goes without saying that other connectors can be provided.

[0015] Un avantage du connecteur de l'invention est son universalité. Un seul connecteur, avec un assortiment de douilles de serrage peut être utilisé pour une variété presque infinie de câbles. L'installation du câble dans la pince est très simple et ne requiert pas une habilité spéciale. [0015] An advantage of the connector of the invention is its universality. A single connector, with an assortment of clamping sockets can be used for an almost endless variety of cables. Installing the cable in the clamp is very simple and does not require any special skills.

[0016] Les inventeurs ont constaté qu'une connexion très courte et directe avec le câble est avantageuse pour la mesure de ses caractéristiques de propagation. Puisque les irrégularités sont limitées à une très courte longueur, leur effet sur la propagation est appréciable seulement à des fréquences très élevées. Le connecteur de l'invention offre une transition dans un espace de quelques dixièmes de millimètres. Il peut être utilisé pour des mesures à des fréquences de 9 GHz et plus, dans les bandes UHF et SHF. The inventors have found that a very short and direct connection with the cable is advantageous for measuring its propagation characteristics. Since the irregularities are limited to a very short length, their effect on propagation is appreciable only at very high frequencies. The connector of the invention provides a transition in a space of a few tenths of a millimeter. It can be used for measurements at frequencies of 9 GHz and above, in the UHF and SHF bands.

Numéros de référence employés sur les figuresReference numbers used in the figures

[0017] 25demi-douille de serrage30câble coaxial31gaine isolante32blindage33isolation34conducteur central50base51axe54vis de serrage56coulisse58bras escamotable60pince à douille conique62bague de serrage63canon72plateau73ouverture74broche à ressort77ressort80connecteur coaxial de type „N“ [0017] 25half-clamping socket30coaxial cable31insulating sheath32shielding33insulation34central conductor50base51axle54clamping screw56slide58retractable arm60conical socket pliers62clamping ring63barrel72plate73opening74spring pin77spring80“N” type coaxial connector

Claims (8)

1. Connecteur pour la caractérisation de câbles coaxiaux comprenant : une base (50) portant un terminal central (74) entouré par un conducteur externe plat (72), une coulisse (56) configurée pour permettre le coulissement dans une direction orthogonale au plan du conducteur externe (72) d'une pince (60) enserrant un câble coaxial (30), dans lequel le câble coaxial (34) comporte un conducteur central (34) et un blindage conducteur (32), séparés par un diélectrique (33), le connecteur comprenant en outre un moyen de pression (58) pour presser une extrémité du câble coaxial (30) contre le conducteur externe (72), en sorte que le blindage (32) établit un contact électrique avec le conducteur externe (72), et le conducteur central (34) établit un contact avec le terminal central (74).1. Connector for the characterization of coaxial cables comprising: a base (50) carrying a central terminal (74) surrounded by a flat external conductor (72), a slide (56) configured to allow sliding in a direction orthogonal to the plane of the outer conductor (72) of a clamp (60) gripping a coaxial cable (30), in which the coaxial cable (34) comprises a central conductor (34) and a conductive shield (32), separated by a dielectric (33) , the connector further comprising pressure means (58) for pressing one end of the coaxial cable (30) against the outer conductor (72), such that the shield (32) makes electrical contact with the outer conductor (72) , and the central conductor (34) makes contact with the central terminal (74). 2. Le connecteur de la revendication précédente, dans lequel la pince (60) est posée sur la coulisse (56) et peut être séparée et soulevée de la coulisse en écartant le moyen de pression (58).2. The connector of the preceding claim, in which the clamp (60) is placed on the slide (56) and can be separated and lifted from the slide by moving away the pressure means (58). 3. Le connecteur de la revendication précédente, dans lequel le moyen de pression (58) est un bras escamotable permettant, dans une position libre dans laquelle le bras escamotable ne touche pas la pince, de séparer et soulever la pince (60) de la coulisse (56) et, dans une position engagée dans laquelle le bras escamotable appuie sur une surface de la pince, de presser une extrémité du câble coaxial (30) contre le conducteur externe (72) en agissant sur un dispositif de serrage (54).3. The connector of the preceding claim, in which the pressure means (58) is a retractable arm allowing, in a free position in which the retractable arm does not touch the clamp, to separate and lift the clamp (60) from the slide (56) and, in an engaged position in which the retractable arm presses on a surface of the clamp, to press one end of the coaxial cable (30) against the external conductor (72) by acting on a clamping device (54) . 4. Le connecteur de l'une des revendications précédentes, dans lequel la pince (60) comporte une douille de serrage conique et préférablement fendue en deux moitiés (25), un canon (63) et une bague de serrage (62) configurées en sorte que, en vissant la bague de serrage (62) sur le canon (63) on serre et centre le câble coaxial (30) dans l'axe de la pince par la compression de la douille (25).4. The connector of one of the preceding claims, in which the clamp (60) comprises a conical clamping sleeve and preferably split into two halves (25), a barrel (63) and a clamping ring (62) configured in so that, by screwing the clamping ring (62) onto the barrel (63), the coaxial cable (30) is tightened and centered in the axis of the clamp by the compression of the sleeve (25). 5. Le connecteur de l'une des revendications précédentes, dans lequel le terminal central (74) est poussé axialement par un élément résilient (77).5. The connector of one of the preceding claims, wherein the central terminal (74) is pushed axially by a resilient element (77). 6. Le connecteur de l'une des revendications précédentes, comprenant un connecteur coaxial (80) normalisé.6. The connector of one of the preceding claims, comprising a standardized coaxial connector (80). 7. Procédé pour établir une connexion électrique avec les conducteurs d'un câble coaxial (30) comprenant un conducteur central (34) et un blindage conducteur (32) séparés par un diélectrique (33), comprenant : couper orthogonalement une extrémité du câble coaxial, dégainer le câble coaxial pour exposer une longueur déterminée du blindage (32), serrer le câble coaxial dans une pince (60), poser la pince sur une coulisse (56), coulisser la pince (60) contre une paire de conducteur coaxiaux comprenant un conducteur externe plat (72) entourant un terminal central (74).7. Method for establishing an electrical connection with the conductors of a coaxial cable (30) comprising a central conductor (34) and a conductive shield (32) separated by a dielectric (33), comprising: cutting one end of the coaxial cable orthogonally , unsheath the coaxial cable to expose a determined length of the shielding (32), clamp the coaxial cable in a clamp (60), place the clamp on a slide (56), slide the clamp (60) against a pair of coaxial conductors comprising a flat outer conductor (72) surrounding a central terminal (74). 8. Le procédé de la revendication précédente, dans lequel le serrage du câble dans la pince comporte l'insertion du câble (30) dans un canon (63), la pose de deux moitiés (25) d'une douille de serrage conique fendue de part et d'autre du câble en contact avec le conducteur de blindage exposé, le vissage d'une bague de serrage (62) sur le canon (63) pour serrer et centrer le câble dans la pince.8. The method of the preceding claim, in which the tightening of the cable in the clamp comprises inserting the cable (30) into a barrel (63), installing two halves (25) of a slotted conical clamping sleeve on either side of the cable in contact with the exposed shielding conductor, screwing a clamping ring (62) onto the barrel (63) to tighten and center the cable in the clamp.
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