CN105680218A - 高频信号馈通件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高频信号馈通件(1)，所述高频信号馈通件用于将待彼此连接的输入侧的同轴电缆(3)和输出侧的同轴电缆(5)的端部彼此耦合连接，所述输入侧的同轴电缆和所述输出侧的同轴电缆均包括内导体(7)和包围所述内导体(7)的外导体(9)，所述高频信号馈通件具有壳体(11)，在所述壳体(11)中布置有用于所述内导体(7)的优选抗压的信号馈通件(13)，所述内导体(7)耦合连接到优选中心地布置在所述壳体中并适用于高频的导体结构，其中，在所述输入侧和所述输出侧之间布置有至少一个用于电隔离的部件，其中，所述壳体具有用于电隔离地耦合连接所述外导体的结构。

Description

高频信号馈通件

技术领域

本发明涉及一种高频信号馈通件。

背景技术

相应的防爆高频信号馈通件例如可以应用在测量技术的设备中，例如具有用于测量物位、极限物位和压力的传感器的现场设备中。相应的高频信号例如可以是微波信号或者雷达信号或者移动通信领域的信号。在本申请中，将高频信号理解为频率超过0.3GHz的信号。

在本申请的意义上的信号馈通件应该涉及用于连接两个导体的连接装置。这样的导体可以是电导体，例如电线、同轴电缆、空心导体、带状线或者任何其它适于引导电信号的装置。当前，同轴电缆应该不仅被理解为电线也应该被理解为插头或者插座或者任何其它的同轴线部件。

测量技术的现场设备必须经常布置在恶劣的环境条件中。尤其是其需要经常布置在具有易爆性材料的容器中。在这样的环境中，需要使用防爆壳体并因而需要使用防爆信号馈通件，这防止了布置在现场设备的壳体中的电子元件例如通过火花而触发爆炸。在这样的应用中，在易爆性填充材料所处的区域与例如布置有测量电子元件的区域之间必须保持隔离。例如，这可以通过防爆信号馈通件来实现。由此，例如通过密封的导电馈通件(例如玻璃馈通件或者陶瓷馈通件)来确保这些区域之间的任意密封。

在现有技术中披露了一种信号馈通件，该信号馈通件用于将彼此待连接的输入侧的同轴电缆和输出侧的同轴电缆的端部耦合连接，这些同轴电缆均由内导体和包围内导体的外导体构成，该信号馈通件通常具有壳体，该壳体具有布置在壳体中的至少用于内导体的抗压信号馈通件。为了利用这样的信号馈通件来构建防爆信号馈通件，电隔离是必需的，该电隔离通常通过分立的组件(例如电容器或者变压器)来实现。尤其是用于电隔离外导体的这些组件的连接不可避免地产生电感效应，该电感效应对信号馈通件的传输性能产生不利影响。此外，在使用变压器时也认为存在着缺陷，即它们向上限制了可传输的频率范围。

发明内容

本发明的目的在于避免寄生电感效应并且由此提供具有改善的传输性能的防爆高频信号馈通件。

该目的通过具有权利要求1的特征的防爆高频信号馈通件实现。

根据本发明提出一种防爆高频馈通件，高频信号馈通件用于将输入侧的同轴电缆和输出侧的同轴电缆的待彼此连接的端部彼此耦合连接，输入侧的同轴电缆和输出侧的同轴电缆均包括内导体和包围内导体的外导体，高频信号馈通件具有壳体，在壳体中布置有至少用于内导体的优选抗压的信号馈通件。特征在于，内导体耦合连接到优选中心地布置在壳体中并适用于高频的导体结构，其中，在输入侧和输出侧之间布置有至少一个用于电隔离的部件，其中，壳体具有用于电隔离地耦合连接外导体的结构。尤其是，内导体可耦合连接到布置在壳体中并在第一侧设置有适用于高频的第一导体结构的电路板，在电路板上布置有至少一个用于电信号隔离的隔离件。

通过将优选防爆的高频信号馈通件构造为具有壳体以及布置在壳体中且其上设置有适用于高频的导体结构(尤其是条带状电缆)，能够将用于电信号隔离的隔离件(例如电容器或者变压器)布置在电路板上并由此安放在壳体中。通过这种方式实现了紧凑并且同时坚固的单元，通过该单元能够对信号进行电隔离并且能够在两个区域之间进行抗压的传输。

对于条带状电缆的实施例，电路板的与第一侧相对的第二侧具有第二导体结构，外导体与第二导体结构耦合连接。

这里，利用相应的构造能够在一方面通过条带状电缆使用高频技术有效传输通常通过内导体传输的信号。

当外导体附加地或者可替换地与在第一侧上布置的且在外侧包围第一导体结构的第三导体结构耦合连接时，能够实现高频技术的特性的进一步改善。

例如，当第一导体结构被构造为条带状电缆时，在沿纵向在侧面承载该条带状电缆并与其绝缘的电路板的一侧设置有金属化件，该金属化件与外导体连接，从而也避免了任何干扰。这可以尤其这样地实现，即第二导体结构和第三导体结构彼此导电连接，这尤其能够通过金属化通孔来实现。通过这种方式确保了在电路板的上侧和下侧之间的电位平衡。

此外，该壳体这样地被构造，即该壳体沿纵向轴线的方向至少部分地以圆柱形的方式包围电路板，其中，壳体具有至少一个导电内层和与内层电隔离的导电外层，内层和外层至少重叠，使得内层和外层电容性地耦合，其中，输入侧的外导体与内层连接，并且输出侧的外导体与外层连接。通过壳体的这种类型的构造方案能够以节省空间的方式实现在壳体内部中布置的电路板同时屏蔽地且电隔离地耦合连接外导体。

此外，当内层和/或外层被构造为圆柱形并且优选通过绝缘体彼此电隔离时，在壳体内部设置的电路板相对于干扰信号的屏蔽可以特别简单地实现。此外，通过布置在内层和外层之间的绝缘体的厚度能够以简单的方式调节外导体的区域中的电隔离的抗电强度。此外，通过适当地选择所应用的材料的厚度和/或介电常数能够影响形成的电容值以及进而影响产生的“电容器”的电传输特性。

当内层被构造为布置在外层内部的第一圆柱形管时，可以实现特别简单的构造方案。此外，绝缘体可以被构造为优选在馈通件侧至少部分封闭的第二圆柱形管，在第二圆柱形管中布置第一圆柱形管。当外层被构造为第三圆柱形管，第三圆柱形管沿纵向轴线的方向优选完全地覆盖第一圆柱形管时，能够在第一圆柱形管和第三圆柱形管之间实现良好的电容性耦合连接，其中，同时获得紧凑的并且特别坚固的构造。第三圆柱体为此例如与测量设备壳体和/或容器的连接部可以具有外螺纹和相应的密封装置。

当将电路板布置在第一圆柱形管中时，可以实现该构造的进一步简化。这样的布置例如可以通过将电路板推入到两个优选径向相对地布置在第一圆柱形管中的槽中来实现。可替换的是，第一圆柱形管由两个半壳形成，电路板位于半壳之间。因此，通过压配合，两个半壳和电路板能够共同插入到第二圆柱形管中并且足够安全地保持在那里。对于将电路板保持在圆柱形管的槽中的附加或替代，电路板可以压装到第一圆柱形管中，也就是说，其通过在径向方向作用的力基于第一圆柱形管的弹性变形固定地保持在该管中。

为了实现信号技术上有效的连接，在此有意义的是，输入侧的外导体和/或第二导体结构和/或第三导体结构通过锡焊或弹性接触与内层导电连接。通过这种方式，通过共同的内层，也就是尤其是通过第一圆柱形管确保了外导体的电位分配(通常是地电位的分配)，由此实现了在外层上的良好的电容耦合连接。

附图说明

在下文中，将参考附图中示出的实施例来详细说明本发明。附图示出：

图1是防爆高频信号馈通件的实施例的纵向截面图。

具体实施方式

图1示出了防爆高频信号馈通件1的实施例的纵向截面图，该防爆高频信号馈通件基本上被构造为第一圆柱形管23、第二圆柱形管24和第三圆柱形管25以及抗压信号馈通件13的同轴布置。在高频信号馈通件1的同轴构造的内部布置有能够与输入侧的同轴电缆3连接的电路板14。在本实施例中，将插座作为输出侧的同轴电缆3示出，该插座能使同轴电缆的内导体7和外导体9与相应的插头接触。该插座的内导体7与适用于高频的第一导体结构(当前为条带形电缆)电连接，其中，条带形电缆15在电路板14上沿纵向方向中心地延伸。在本实施例中，条带形电缆15通过三个组件(例如用于电信号隔离的隔离件21)中断，并且在电路板14的与插座相对的端部处再次被引导进入同轴导体结构中，以穿过防爆信号馈通件13的方式被引导并且与输出侧的同轴电缆5耦合连接。在本实施例中，输出侧的同轴电缆5被构造为第二插座。

在本实施例中，电路板14由在充当导电内层的第一圆柱形管23中沿径向相对地布置的槽27支承。在本实例中，输入侧的同轴电缆3的外导体9在被构造成全表面金属化件的电路板14的底侧与第二导体结构16耦合连接，并且在电路板14的上侧与第三导体结构17耦合连接。第三导体结构17布置成沿条带形电缆15的纵向方向平行地延伸并且在外侧包围条带形电缆。通过金属化通孔18，第三导体结构17进一步与电路板14的底侧的第二导体结构16连接，从而确保电路板的底侧和上侧之间的电位平衡。此外，第二导体结构16和第三导体结构17通过沿纵向方向延伸的锡焊29耦合连接至导电内层(即第一圆柱形管23)。

由于第一圆柱形管23沿纵向方向完全包围电路板14的事实，实现了优异的对来自外侧的干扰的屏蔽。第一圆柱形管23通过被构造成绝缘体的第二圆柱形管24与第三圆柱形管25电隔离，但通过第一圆柱形管23和第三圆柱形管25在轴向方向上的重叠而电容性耦合。为了确保电隔离，第二圆柱形管24的在防压信号馈通件13的方向上的端部处(除了导电馈通件之外)封闭，从而防止了在第一圆柱形管23和第三圆柱形管25之间沿轴向方向的电接触。第三圆柱形管25被构造成其沿轴向方向完全包围第一圆柱形23，且被构造成其沿抗压信号馈通件13的方向延伸并且具有增大的壁厚，从而确保该信号馈通件13的安全支承。

通过被构造成绝缘体的第二圆柱形管24的壁厚w的变化，能够调节当前的布置的抗电强度并进而简单地在结构上调节最大绝缘电压。

此外，存在用于将电路板14支承在第一圆柱形管23上的各种可能性，其中除了支承在槽27中之外，还可以利用两个位于电路板14的上方和下方的半壳来形成第一圆柱形管23。此外，电路板14也可以在没有形成槽27的情况下被压入到第一圆柱形管23中并且因此通过第一圆柱形管23的弹性变形夹住电路板。

或者，第一圆柱形管23通过径向的压力发生变形，且变形的程度使第一圆柱形管具有大约椭圆形的横截面。接下来，沿着椭圆形的较长的主轴线推入电路板14并且然后再次去掉径向压力。第一圆柱形管23由此变形回到其圆形的形状并且夹紧并同时接触电路板14的边缘。通过这种方式可以省略用于电接触的在其它方面必要的焊接。

附图标记列表

1高频信号馈通件3输入侧的同轴电缆

5输出侧的同轴电缆7内导体

9外导体11壳体

13信号馈通件14电路板

15第一导体结构16第二导体结构

17第三导体结构18金属化通孔

21隔离件23内层/第一圆柱形管

24绝缘体/第二圆柱形管25外层

27槽29锡焊

L纵向轴线w壁厚

Claims (15)

1.一种高频信号馈通件(1)，其用于将均由内导体(7)和包围所述内导体(7)的外导体(9)构成的输入侧的同轴电缆(3)和输出侧的同轴电缆(5)的待彼此连接的端部彼此耦合连接，所述高频信号馈通件具有壳体(11)，在所述壳体(11)中布置有用于所述内导体(7)的抗压的信号馈通件(13)，其特征在于，所述内导体(7)耦合连接到中心地布置在所述壳体中并适用于高频的导体结构，其中，在所述输入侧和所述输出侧之间布置有至少一个用于电隔离的部件，其中，所述壳体具有用于电隔离地耦合连接所述外导体的结构。

2.根据权利要求1所述的高频信号馈通件(1)，其特征在于，所述内导体(7)与布置在所述壳体(11)中并在第一侧设置有适用于高频的第一导体结构(15)的电路板(14)耦合连接，在所述电路板(14)上布置有至少一个用于电信号隔离的隔离件(21)，其中，所述电路板的与所述第一侧相对的第二侧具有与所述外导体(9)耦合连接的第二导体结构(16)。

3.根据权利要求2所述的高频信号馈通件(1)，其特征在于，所述外导体(9)与布置在所述第一侧并在外侧包围所述第一导体结构(15)的第三导体结构(17)耦合连接。

4.根据权利要求3所述的高频信号馈通件(1)，其特征在于，所述第二导体结构(16)与所述第三导体结构(17)经由金属化通孔(18)电连接。

5.根据权利要求4所述的高频信号馈通件(1)，其特征在于，所述壳体(11)被构造为用于沿纵向轴线(L)的方向以圆柱形的方式至少部分性地包围所述电路板(14)，其中，所述壳体(11)包括至少一个导电内层(23)和与所述内层(23)电隔离的导电外层(25)，所述内层和所述外层至少重叠，使得所述内层和所述外层电容性耦合，其中，所述输入侧的所述外导体与所述内层(23)连接，并且所述输出侧的所述外导体与所述外层(25)连接。

6.根据权利要求5所述的高频信号馈通件(1)，其特征在于，所述内层(23)和所述外层(25)被构造为圆柱形并且通过绝缘体(24)彼此电隔离。

7.根据权利要求6所述的高频信号馈通件(1)，其特征在于，所述内层(23)被构造为布置在所述外层(25)内部的第一圆柱形管(23)。

8.根据权利要求6所述的高频信号馈通件(1)，其特征在于，所述绝缘体(24)被构造成在馈通侧至少部分地封闭的第二圆柱形管，在所述第二圆柱形管中布置所述第一圆柱形管(23)。

9.根据权利要求7或8所述的高频信号馈通件(1)，其特征在于，所述外层(25)被构造为第三圆柱形管，所述第三圆柱形管沿所述纵向轴线(L)的方向完全包围所述第一圆柱形管(23)。

10.根据权利要求7所述的高频信号馈通件(1)，其特征在于，所述电路板(14)支撑在所述第一圆柱形管(23)中。

11.根据权利要求10所述的高频信号馈通件(1)，其特征在于，所述电路板(14)保持在两个槽(27)中，所述两个槽沿径向相对地布置在所述第一圆柱形管(23)中。

12.根据权利要求10所述的高频信号馈通件(1)，其特征在于，所述第一圆柱形管(23)由两个半壳形成，所述电路板(14)布置在所述两个半壳之间。

13.根据权利要求10或11所述的高频信号馈通件(1)，其特征在于，所述电路板(14)压装到所述第一圆柱形管(23)中。

14.根据权利要求5所述的高频信号馈通件(1)，其特征在于，所述输入侧的所述外导体和/或所述第二导体结构(16)和/或所述第三导体结构(17)通过锡焊(29)或弹性接触电连接到所述内层(23)。

15.根据权利要求5-8所述的高频信号馈通件(1)，其特征在于，在所述电路板(14)上布置有另外的电子组件。