DE10057109A1 - Mikrowellen dämpfender Verbinder für ein in einem elektromagnetisch abgeschirmten Gehäuse untergebrachtes Gerät und Anordnung, die ein mit einem solchen Verbinder ausgestattetes Gehäuse umfasst - Google Patents

Abstract

Verbinder (2'') zum Verbinden eines in einem Gehäuse (1'') untergebrachten, elektromagnetisch abgeschirmten Geräts mit einem Gerät außerhalb des Gehäuses, wobei letzteres mit einer Öffnung (12) versehen ist, in das der Verbinder eingeführt ist, und wobei der Verbinder leitfähige Elemente (LC) umfasst, die vorgesehen sind, um die Geräte untereinander zu verbinder. Der Verbinder umfasst einen einstückigen, elektrisch leitfähigen Körper (15), der auf wenigstens einem Teil seiner Länge durch ein Mikrowellen absorbierendes Material (16) gefüllt ist, innerhalb dessen die Verbindungselemente eingebettet sind. Der Verbinder ist über eine elektrisch leitfähige Dichtung (17) gegen die Wand des Gehäuses gedrückt, wobei die Dichtung die Öffnung umgibt, wo der Verbinder eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikrowellen dämpfenden Verbinder für ein Gerät, das in einem elektromagnetisch abgeschirmten Gehäuse untergebracht ist. Außerdem betrifft sie Anordnungen, die ein mit einem solchen Verbinder ausgestattetes Gehäuse umfassen.

Bei zahlreichen elektronischen Geräten, die in Gehäusen enthalten sind, und insbesondere bei Geräten, die dazu bestimmt sind, in Satelliten mitgeführt zu werden, ist es bekannt, ein Hochfrequenzgerät oder Elemente eines solchen Gerätes, das bei Funkfrequenzen arbeitet, gegen potentiell störende elektromagnetische Signale abzuschirmen, die dieses Gerät oder seine besonders empfindlichen Elemente erreichen könnten. Es ist auch bekannt, ein Gerät oder Elemente eines Gerätes in ein verschlossenes metallisches oder metallisiertes Gehäuse zum Zweck der elektromagnetischen Abschirmung einzuschließen, wenn diese potentiell störende elektromag­ netische Signale erzeugen oder erzeugen könnten, die im Bedarfsfall geeignet kanalisiert werden müssen oder durch die Abschirmung so weit wie möglich in dem Gehäuse eingeschlossen werden müssen, in dem sie erzeugt oder übertragen werden. Bekanntlich gibt es die Gefahr elektromagnetischer Leckagen insbesondere für Signale, die kurzen Wellenlängen, z. B. von weniger als 3 cm, entsprechen, wenn ein abgeschirmtes Gehäuse eine oder mehrere Öffnungen, insbesondere wenigstens eine Öffnung, die den Durchgang von Verbindungen zwischen dem Äußeren und dem Inneren des Gehäuses erlaubt, aufweisen muss. Eine geeignete Abschirmung muss dann dort, wo Leckgefahr besteht, realisiert werden, um eine maximale Abschwächung der durch Leckage übertragenen Signale zu erreichen.

Eine Abschirmung gegen in den Mikrowellenfrequenzbändern Ku und Ka übertragene Störsignale impliziert z. B. eine mittlere Abschwächung in der Größenordnung von 70 dB für herkömmliche Hochfrequenzgeräte, z. B. um eine Hochfrequenz-Selbst­ kompatibilität zwischen den diversen Repeatern eines Satel­ liten zu gewährleisten. Eine Abschwächung in der Größenordnung von 100 dB ist z. B. notwendig für empfindliche Geräteelemente wie z. B. Empfänger und Verstärker von Kanälen.

Da es im Allgemeinen notwendig ist, ein Gerät von außerhalb des Gehäuses, in dem es untergebracht ist, zu versorgen und steuern zu können, ist zu diesem Zweck im Allgemeinen ein Niederfrequenz (NF)-Verbinder an dem Gehäuse vorgesehen, wo das Gerät untergebracht ist. Ein solcher Verbinder umfasst z. B. Gleichstromversorgungsquellen für das Gerät und Klemmen für den Anschluss von Drähten, die die Übertragung von Fernsteuer- und/oder Fernmesssignalen erlauben. Dieser Verbinder verschließt mehr oder weniger wirksam eine Öffnung des Gehäuses, in die er eindringt und an der er befestigt ist. Unglücklicherweise haben die Niederfrequenzverbinder üblicherweise nur eine sehr geringe Abschwächungswirksamkeit insbesondere im Ka- und Ku-Band. Die erreichte Abschwächung ist z. B. in der Größenordnung von 10 dB, wohingegen eine Abschwächung in der Größenordnung von 80 bis 100 dB notwendig ist.

Eine bekannte Lösung dieses Problems ist in Fig. 1 gezeigt; sie betrifft den herkömmlichen Fall, wo ein elektromagnetisch abgeschirmtes Gehäuse 1 mit einem Verbinder 2 ausgestattet ist, der in einer für ihn gebildeten Öffnung in einer Außenwand des Gehäuses positioniert ist und wo der Verbinder 2 selektiv elektrische Verbindungsdrähte LE außerhalb des Gehäuses mit in dem Gehäuse untergebrachten Verbindungsdrähten LI verbindet, um ein Gerät zu bedienen, das in dem Gehäuse enthalten ist. Dieser bekannten Lösung zufolge ist vorgesehen, das Gehäuse 1 so auszubilden, dass es elektromagnetisch voneinander isolierte Kammern wie etwa 3 und 3A aufweist. Dies wird z. B. erreicht durch Hinzufügen einer metallischen Zwischenwand 4, auf deren beiden Seiten die Kammern erhalten werden. Von der Zwischenwand 4 getragene Hochfrequenz- Durchgangsfilter 5 erlauben den Durchgang von Verbindungsleitern zwischen den Geräteelementen, die nicht in der gleichen Kammer untergebracht sind. Die das Gerät bildenden Elemente können dann in den Kammern in Abhängigkeit von dem für sie notwendigen Grad des Schutzes gegen elektromagnetische Störungen verteilt werden. Dies ist in Fig. 1 gezeigt, wo die besonders zu schützenden Hochfrequenzelemente, die eine Anordnung 6 bilden, in der Kammer 3A untergebracht sind und von den Niederfrequenzelementen getrennt sind, die eine Anordnung 7 bilden und in der Kammer 3 untergebracht sind.

Diese herkömmliche Lösung hat den wesentlichen Nachteil, dass sie die mechanische Struktur der Anordnung, die durch das Gerät und dessen Behälter gebildet ist, verkompliziert und schwerer macht und dessen Kosten spürbar erhöht, insbesondere im Fall eines zur Mitführung in einem Satelliten vorgesehenen Gerätes. Besondere manuelle Operationen sind notwendig, um die Montage und die Verkabelung der Filter durchzuführen, und diese sind in dem oben erwähnten Anwendungsfall besonders kostspielig. Außerdem ist eine Lösung aufgrund der Anwesenheit der Filter nicht geeignet, wenn es notwendig ist, schnelle digitale Signale von einer Kammer in die andere zu übertragen.

Eine zweite bekannte Lösung ist in Fig. 2 gezeigt. Sie ist ebenfalls dazu vorgesehen, eingesetzt zu werden, wenn es notwendig ist, auf eine Anordnung oder ein Gerät 8 zuzugreifen, das in einem Gehäuse 1' untergebracht ist, welches mit einem Verbinder 2' versehen ist, der in einer solchen Weise montiert ist, dass der erreichte Grad an elektromagnetischem Schutz unzureichend ist. Diese Lösung wird insbesondere im Fall einer bereits realisierten Anordnung genutzt, wenn es nicht erwünscht oder nicht möglich ist, diese Anordnung befriedigend abzuwandeln, um den notwendigen Grad an Schutz zu erreichen. Sie sieht die Herstellung einer zusätzlichen äußeren Abschirmung vor, die die Abschirmung an dem Verbinder 2' vervollständigt. Bei der dargestellten herkömmlichen Ausführungsform wird eine Abschirmkappe 9 an dem elektromagnetisch abgeschirmten Gehäuse 1' so angeordnet, dass sie den Bereich des Verbinders 2' einschließt, der außerhalb des Gehäuses 1' liegt, wenn der Verbinder am Gehäuse angebracht ist. Die Abschirmkappe 9 schließt auch die externen Verbindungsgeräte LE auf einer begrenzten Länge ausgehend von dem Verbinder 2' ein, mit dem sie verbunden sind. Eine Über- Abschirmung 10 muss dann an dem Kabelbaum geschaffen werden, den die Drähte außerhalb der Kappe 9 bilden. Diese Über- Abschirmung ist an der Kappe 9 auf 360° bezogen auf die Achse des Eindringens des Kabelbaumes in die Kappe aufgegriffen. Eine leitfähige Dichtung 11 vervollständigt die Abschirmung in der Zone, wo die Kappe 9 an der Außenwand des Gehäuses 1' anliegt. Bekanntlich ist diese Lösung schwierig einzusetzen, und sie erfordert schwierige und langwierige manuelle Operationen, insbesondere für die Herstellung der Über- Abschirmung am Kabelbaum. Sie führt auch zu einer Steigerung des Gewichtes des Kabelbaumes, die im Falle eines für einen Satelliten bestimmten Gerätes auf Kosten der Nutzlast geht.

Die Erfindung schlägt deshalb einen Verbinder vor, der insbesondere die Funktion eines Mikrowellendämpfers hat, und der vorgesehen ist, um ein in einem elektromagnetisch abgeschirmten Gehäuse untergebrachtes Gerät mit einem Gerät außerhalb des Gehäuses zu verbinden, wenn das Gehäuse mit einer Öffnung versehen ist und der Verbinder vorgesehen ist, um in die Öffnung einzugreifen, wobei dieser Verbinder leitfähige Elemente umfasst, die vorgesehen sind, um die Geräte untereinander zu verbinden.

Einem Merkmal der Erfindung zufolge umfasst der Verbinder einen hohlen einstückigen, elektrisch leitfähigen und auf wenigstens einem Teil seiner Länge mit einem Mikrowellen absorbierenden Material gefüllten Körper, in dessen Innerem die Verbindungselemente eingebettet sind. Er umfasst ferner ein Verschlusselement, an dem die Verbindungselemente montiert sind und durch das der Körper des Verbinders so verschlossen ist, dass ein Hohlraum gebildet wird, in dem das Mikrowellen absorbierende Material enthalten ist, wobei das Verschlusselement es erlaubt, die Verbindungselemente in dem Verbinder in Position zu halten.

Die Erfindung betrifft auch eine Gehäuse-Verbinder-Anordnung, bei der ein elektromagnetisch abgeschirmtes Gehäuse zum Unterbringen eines Gerätes und ein Verbinder zum Verbinden des untergebrachten Gerätes mit einem Gerät außerhalb des Gehäuses vorgesehen sind, wobei der Verbinder ein erfindungsgemäßer Verbinder ist und insbesondere das oben definierte Merkmal aufweist.

Die Erfindung, ihre Merkmale und Verteile werden in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den unten genannten Figuren genauer beschrieben.

Fig. 1 und 2 sind Prinzipschemata zweier bekannter, oben erwähnter Beispiele von elektromagnetisch abgeschirmten Gehäusen, die mit einem Niederfrequenzverbinder ausgestattet sind und vorgesehen sind, um ein Gerät aufzunehmen.

Fig. 3 zeigt ein Prinzipschema eines Gehäuses zur Unterbringung eines Gerätes gemäß der Erfindung.

Fig. 4 und 5 zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht bzw. eine Schnittansicht eines Beispiels eines erfindungs­ gemäßen Verbinders.

Das in Fig. 3 gezeigt elektromagnetische Abschirmgehäuse 1" ist vorgesehen, um ein Gerät 8" unterzubringen. Wie oben angegeben, muss dieses Gerät entweder gegen elektromagnetische Störungen und insbesondere gegen Mikrowellenstörungen geschützt werden, oder es muss elektromagnetisch isoliert werden, um zu verhindern, dass potentiell störende Signale, die es erzeugt, unkontrolliert in die Umgebung des Gehäuses, in dem es enthalten ist, übertragen werden. Wie oben angegeben, sind die Signale, die gedämpft werden sollen, insbesondere Mikrowellensignale und speziell solche, die sich in den Frequenzbänder Ka und Ku befinden, im Falle eines zur Mitführung in einem Satelliten bestimmten Gerätes.

Es wird angenommen, dass das Gehäuse 1' eine Öffnung 12 aufweist, die vorgesehen ist, um ihm die Aufnahme eines Verbinders 2" zu ermöglichen, der meist dort in herkömmlicher und hier nicht dargestellter Weise befestigt wird. Dieser Verbinder 2" umfasst herkömmlicherweise leitfähige Verbindungselemente LC, die an einem ersten Ende des Verbinders angeordnete Kontaktelemente 13 mit anderen, an einem zweiten Ende des Verbinders angeordneten Kontaktelementen 14 verbinden. Diese Kontaktelemente 13 und 14 sind in den Fig. 4 und 5 besonders dargestellt. Sie sind vorgesehen, um den Anschluss von Verbindungsdrähten LI, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und mit dem Gerät 8" verbunden sind, an außerhalb des Gehäuses 1" angeordnete Verbindungsdrähte LE zu ermöglichen, wobei die Elemente 13 dazu bestimmt sind, sich in dem Gehäuse 1" zu befinden, wenn der Verbinder 2" am Platz ist, wohingegen die Elemente 14 dazu bestimmt sind, sich außerhalb des Gehäuses zu befinden.

Erfindungsgemäß umfasst der Verbinder 2" einen einstückigen, elektrisch leitfähigen und zumeist metallischen oder metallisierten Körper 15 zu Zwecken des elektromagnetischen Schutzes. Dieser Körper 15 ist auf wenigstens einem Teil seiner Länge durch ein absorbierendes Material 16 und insbesondere ein Mikrowellen absorbierendes Material gefüllt, z. B. vom Typ von mit Metallteilchen beladenem und geformtem Epoxiharz oder Silikon. Die Verbindungselemente LC sind in dieses absorbierende Material 16 auf wenigstens einem Teil ihrer Länge zwischen den Kontaktelementen 13 und 14 eingelassen, die sie selektiv elektrisch verbinden.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der hohle Körper 15 und die Anordnung der Kontaktelemente LC, die mit den von ihnen bedienten Kontaktelementen 13 und 14 versehen oder nicht versehen sind, durch eine zeitweilige Montage während der Phase der Realisierung des Verbinders in Position gehalten werden, während derer die sogenannten Verbindungselemente LC in das absorbierende Material 16 eingebettet werden, wenn dieses in den für es in dem hohlen Körper vorgesehenen Hohlraum eingebracht wird. Das absorbierende Material 16 gewährleistet dann den Halt der Verbindungselemente in Position im Körper 15 des Verbinders 2" nach Entfernung der zeitweiligen Montage, entweder allein oder zusammen mit einem hier nicht gezeigten üblichen zusätzlichen Trägerelement.

Einer Ausführungsvariante zufolge ist vorgesehen, dass die Verbindungselemente LC, die mit den von ihnen bedienten Kontaktelementen 13 und 14 versehen oder nicht versehen sind, an einem Verschlusselement 20, z. B. einer Platine oder einem Block, montiert ist, der in vorgegebener Weise in dem hohlen Körper, z. B. an einem von dessen Enden, positioniert wird und so eine geeignete Positionierung der Verbindungs- und Kontaktelemente in dem Verbinder gewährleistet. Das Verschlusselement erlaubt es dann in Verbindung mit dem Hohlkörper, den Hohlraum zu begrenzen, in den das absorbie­ rende Material 16 z. B. durch Gießen eingeführt ist und wo die Verbindungselemente LC durchgehen, die dort auf wenigstens einem Teil ihrer Länge eingebettet sind.

Um Leckagen und insbesondere Mikrowellenleckagen an der Öffnung 12, wo der Verbinder 2" in das Gehäuse 1" eindringt, zu begrenzen, ist vorgesehen, eine elektrisch leitfähige Dichtung 17 anzubringen, die dazu bestimmt ist, die Öffnung 12 zu umgeben und zwischen der äußeren Wand des Gehäuses, wo sich diese Öffnung befindet, und einer entsprechenden Andrückwand des Verbinders 2" zusammengedrückt zu werden, wie man in Fig. 3 sieht. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Körper 15 des Verbinders einen umlaufenden Anschlag 18, und es ist vorgesehen, dass über eine Fläche von diesem der Verbinder gegen die Wand des Gehäuses, wo er montiert ist, um die Öffnung 12 herum, wo er montiert ist, andrückt. Diese Anschlagseite 18 soll hier eine Rille 19 aufweisen, die vorgesehen ist, um die Dichtung 17 aufzunehmen.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Verbinder 2" größerenteils innerhalb des Gehäuses 1" positioniert ist, von wo dann die Kontaktelemente 14 vorstehen. Der Kragen 18 drückt dann über die Dichtung 17 gegen die Innenwand des Gehäuses, wo sich die Öffnung 12 befindet, und der das absorbierende Material 16 enthaltende Hohlraum ist dann in dem Gehäuse selber positioniert, genauso wie die Kontaktelemente 13, die für die von dem geschützten Gerät 8" kommenden Kontaktelemente vorgesehen sind.

Eine erhebliche Abschwächung der Mikrowellensignale kann durch die Anwendung eines Mikrowellen dämpfenden Verbinders gemäß der Erfindung in einer Montage wie in Verbindung mit Fig. 3 definiert erreicht werden. Diese Montage hat den Vorteil, dass sie die Verwendung von Filtern und einer inneren Isola­ tionswand zwischen Geräteelementen innerhalb eines Gehäuses überflüssig macht. Sie erlaubt es somit, die mechanischen Strukturen, die für die Ausstattung eines Gehäuses vorgesehen sind, zu vereinfachen und es ihm so erleichtern, ein Gerät aufzunehmen. Die Beseitigung der Filter ermöglicht eine verformungslose Übertragung von sowohl kontinuierlichen als auch digitalen Signalen bis hin relativ hohen Frequenzen, bei letzteren in der Größenordnung von 1 GHz.

Claims (5)

1. Verbinder (2") zum Verbinden eines in einem elektro­ magnetisch abgeschirmten Gehäuse (1") untergebrachten Gerätes mit einem Gerät außerhalb des Gehäuses, wenn das Gehäuse mit einer Öffnung (12) versehen ist, in das einzugreifen der Verbinder vorgesehen ist, wobei der Verbinder leitfähige Elemente (LC) umfasst, die vorgesehen sind, um die Geräte untereinander zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass er einen einstückigen, elektrisch leitfähigen Körper (15) aufweist, der wenigstens auf einem Teil seiner Länge durch ein Mikrowellen absorbierendes Material (16) gefüllt ist, in dessen Innerem die Verbindungselemente eingebettet sind, sowie ein Verschlusselement (20), an dem die Verbindungselemente montiert sind und über das der Körper des Verbinders geschlossen wird, um einen Hohlraum zu bilden, in dem das die Mikrowellen absorbierende Material enthalten ist, wobei das Verschlusselement es ermöglicht, die Verbindungselemente in dem Verbinder in Position zu halten.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Mikrowellen absorbierende Material ferner die Funktion hat, die Verbindungselemente in Position zu halten.

3. Gehäuse-Verbinder-Anordnung mit einem elektromagnetisch abgeschirmten Gehäuse zum Unterbringen eines Gerätes sowie einem Verbinder zum Verbinden des Gerätes mit einem anderen Gerät außerhalb des Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbinder dem Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 2 entspricht.

4. Gehäuse-Verbinder-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie elektrische Koppelmittel zum Koppeln des Gehäuses an den Verbinder umfasst, um eine elektrische Kontinuität zwischen beiden zu gewährleisten.

5. Gehäuse-Verbinder-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelmittel eine elektrisch leitfähige Dichtung (17) umfassen, die zwischen dem Verbinder und dem Gehäuse so montiert ist, dass sie die Öffnung umgibt.