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Die Erfindung betrifft einen Koaxial-Steckverbinder zum Anschließen an ein Koaxialkabel, mit einem Steckverbinder-Außenleiter, der ein Isolierteil umgibt, das von einem Steckverbinder-Innenleiter durchgriffen ist, wobei der Steckverbinder-Innenleiter ein erstes Führungsteil mit einer ersten Führungsaufnahme aufweist zum Einführen eines Kabelinnenleiters des Koaxialkabels, und wobei der Steckverbinder-Innenleiter eine Federhülse aufweist, die bezogen auf die Längsachse des Koaxial-Steckverbinders in radialer Richtung elastisch aufspreizbar ist und zumindest einen Längsabschnitt des ersten Führungsteils in Umfangsrichtung umgibt, und wobei die Federhülse einen das erste Führungsteil hintergreifenden Endabschnitt aufweist, der mindestens ein axial versetzt zur ersten Führungsaufnahme angeordnetes Kontaktelement ausbildet zur elektrischen Kontaktierung des Kabelinnenleiters.
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Derartige Koaxial-Steckverbinder können mit einem komplementär ausgestalteten Gegensteckverbinder lösbar verbunden werden, um eine elektrische Verbindung zwischen einem ersten Koaxialkabel und einem zweiten Koaxialkabel oder auch zwischen einem Koaxialkabel und einer elektrischen Baugruppe herzustellen. Koaxial-Steckverbinder dieser Art finden beispielsweise in Basisstationen der Mobilfunktechnik Anwendung.
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Das Übertragungsverhalten derartiger Koaxial-Steckverbinder kann durch das Auftreten von störenden passiven Intermodulationen beeinträchtigt werden, sofern über die Koaxial-Steckverbinder gleichzeitig zwei elektrische Signale mit unterschiedlicher Frequenz übertragen werden. Einen wesentlichen Einfluss auf die passive Intermodulation haben die Stabilität und die Qualität der mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen dem Steckverbinder-Innenleiter des Koaxial-Steckverbinders und dem Kabelinnenleiter des Koaxialkabels. Mechanische Beschädigungen der Oberfläche des Steckverbinder-Innenleiters und des Kabelinnenleiters sollten bei der Kontaktierung des Kabelinnenleiters vermieden werden, und auch im Falle einer durch eine Zugkraft oder ein Drehmoment hervorgerufenen Belastung des an den Koaxial-Steckverbinder angeschlossenen Koaxialkabels sollte eine stabile und zuverlässige elektrische Verbindung zwischen dem Steckverbinder-Innenleiter und dem Kabelinnenleiter sichergestellt werden. Insbesondere bei einer Verdrehung des Koaxialkabels relativ zum Koaxial-Steckverbinder besteht die Gefahr temporärer Kontaktunterbrechungen.
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Aus der
DE 2 133 392 A ist ein Koaxial-Steckverbinder bekannt, bei dem der Steckverbinder-Innenleiter ein Führungsteil und ein Kontaktteil aufweist. Das Führungsteil bildet eine Führungsaufnahme in Form einer Sackbohrung aus, in die der Kabelinnenleiter mit geringem Spiel eingeführt werden kann, so dass der Kabelinnenleiter von der Führungsaufnahme geführt und relativ zum Steckverbinder-Innenleiter des Koaxial-Steckverbinders ausgerichtet wird. Das Kontaktteil ist als Federhülse ausgestaltet, die bezogen auf die Längsachse des Koaxial-Steckverbinders in radialer Richtung elastisch aufspreizbar ist und das Führungsteil in Umfangsrichtung umgibt. Die Federhülse weist einen das Führungsteil hintergreifenden Endabschnitt auf, der mehrere axial versetzt zur Führungsaufnahme angeordnete Kontaktelemente ausbildet zur elektrischen Kontaktierung des Kabelinnenleiters. Diese Anordnung ermöglicht eine räumliche und funktionale Trennung zwischen der Führung und der elektrischen Kontaktierung des Kabelinnenleiters, sie hat aber den Nachteil, dass die axial zu den Kontaktelementen beabstandete Führungsaufnahme bei hohen Belastungen nur begrenzt wirksam ist. Hohe Kontaktkräfte, die von den Kontaktelementen auf den Kabelinnenleiter ausgeübt werden, können eine stabile und zuverlässige elektrische Verbindung herstellen. Allerdings haben hohe Kontaktkräfte den Nachteil, dass die Kontaktelemente den Kabelinnenleiter beim Einführen in die Führungsaufnahme beschädigen, so dass es zu einem mechanischen Abrieb kommt, der die Intermodulationsstabilität beeinträchtigt.
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Aus der
DE 2 118 937 A ist ein Koaxial-Steckverbinder bekannt, bei dem der Steckverbinder-Innenleiter an zwei axial voneinander beabstandeten Isolierteilen gehalten ist. Im Bereich zwischen den beiden Isolierteilen bildet der Steckverbinder-Innenleiter ein erstes Führungsteil mit einer ersten Führungsaufnahme und ein sich entgegen der Einführrichtung des Kabelinnenleiters unmittelbar an das erste Führungsteil anschließendes Kontaktteil mit elastisch verformbaren Federzungen aus, die nach dem Einführen des Kabelinnenleiters in die erste Führungsaufnahme mit Hilfe von einem der beiden Isolierteile radial zusammengepresst werden, um eine zuverlässige elektrische Kontaktierung des Kabelinnenleiters zu gewährleisten. Das die Federzungen in radialer Richtung zusammenpressende Isolierteil bildet außerdem ein zweites Führungsteil aus mit einer zweiten Führungsaufnahme in Form einer Durchgangsbohrung, durch die der Kabelinnenleiter hindurchgeführt werden kann. Eine räumliche und funktionale Trennung zwischen der Führung und der Kontaktierung des Kabelinnenleiters wird bei einer derartigen Ausgestaltung nur unvollständig erreicht. Darüber hinaus weist diese Anordnung eine beträchtliche Baulänge auf.
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Aus der
US 7,458,851 B2 ist ein Koaxial-Steckverbinder bekannt, bei dem sich das Kontaktteil in Form elastisch verformbarer Federzungen ebenfalls entgegen der Einführrichtung des Kabelinnenleiters an ein Führungsteil mit einer Führungsaufnahme anschließt. Mit Hilfe zusätzlicher elastischer Bauteile und unter Einsatz von Spezialwerkzeugen können die Federzungen gegen den Kabelinnenleiter gepresst werden. Der Koaxial-Steckverbinder weist eine aufwändige konstruktive Ausgestaltung auf, die mit hohen Herstellungskosten verbunden ist, und hat darüber hinaus den Nachteil, dass er nur unter Einsatz von Spezialwerkzeugen an ein Koaxialkabel angeschlossen werden kann.
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Aus der
DE 38 13 073 C1 ist ein Koaxial-Steckverbinder bekannt, bei dem der Steckverbinder-Innenleiter zur Ausgestaltung des Führungsteils einen dickwandigen Abschnitt aufweist, an den sich entgegen der Einführrichtung des Kabelinnenleiters ein dünnwandiger Abschnitt anschließt, der das Kontaktteil ausbildet. Das Kontaktteil weist mehrere Federzungen auf, die aus dem dünnwandigen Bereich des Steckverbinder-Innenleiters herausgeschert und in Form von Widerhaken so weit nach innen gebogen sind, dass sie bei eingeführtem Kabelinnenleiter federnd an dessen Oberfläche anliegen. Es erweist sich allerdings als schwierig, einerseits eine möglichst starre Ausgestaltung des Führungsteils und andererseits eine möglichst federnde Ausgestaltung des Kontaktteils fertigungstechnisch und kostengünstig zu realisieren. Ein weiterer Nachteil ergibt sich bei der Ausgestaltung gemäß
DE 38 13 073 C1 durch den Verlauf des Signalpfads des zu übertragenden Hochfrequenzsignals. Der Signalpfad verläuft ausgehend von der Oberfläche des Kabelinnenleiters zunächst entgegen der Einführrichtung des Kabelinnenleiters entlang der Federzungen und von diesen dann in der Einführrichtung des Kabelinnenleiters zum Führungsteil und von diesem zu dem den Federzungen abgewandten freien Ende des Steckverbinder-Innenleiters. Ausgehend von der Oberfläche des Kabelinnenleiters verläuft das Hochfrequenzsignal somit zunächst entlang der Federzungen nach hinten, so dass es zwischen der Oberfläche des Kabelinnenleiters und den Federzungen zu einer Überlappung des Signalpfades kommt, die sich praktisch über die gesamte Länge der Federzungen erstreckt. Dies kann störende Hochfrequenzfelder zur Folge haben, die die Übertragungsqualität des Koaxial-Steckverbinders beeinträchtigen. Eine weitere Beeinträchtigung der Übertragungsqualität stellt sich durch die Ausgestaltung der Federzungen in Form von Widerhaken ein, die sicherstellen sollen, dass der Kabelinnenleiter nicht ohne Weiteres aus dem Steckverbinder-Innenleiter des Koaxial-Steckverbinders wieder herausgezogen werden kann. Die Widerhaken können beim Einführen des Kabelinnenleiters in die Führungsaufnahme des Steckverbinder-Innenleiters die Oberfläche des Kabelinnenleiters beschädigen. Dies kann, wie bereits erwähnt, störende passive Intermodulationen zur Folge haben.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Koaxial-Steckverbinder der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass er kostengünstig hergestellt werden kann und dennoch eine zuverlässige Kontaktierung des Kabelinnenleiters unter Vermeidung störender passiver Intermodulationen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Koaxial-Steckverbinder erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Koaxial-Steckverbinder eine zweite Führungsaufnahme aufweist zum Hindurchführen des Kabelinnenleiters, wobei die zweite Führungsaufnahme einen axialen Abstand zur ersten Führungsaufnahme einnimmt und das mindestens eine Kontaktelement zwischen der ersten Führungsaufnahme und der zweiten Führungsaufnahme angeordnet ist.
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Beim erfindungsgemäßen Koaxial-Steckverbinder erfolgt die elektrische Kontaktierung des Kabelinnenleiters zwischen zwei Führungsaufnahmen, die bezogen auf die Längsachse des Koaxial-Steckverbinders axial zueinander beabstandet sind. Der Kabelinnenleiter wird somit in axialer Richtung auf beiden Seiten des mindestens einen Kontaktelements mechanisch geführt. Der Kabelinnenleiter kann mit geringem Spiel durch die zweite Führungsaufnahme hindurchgeführt und in die erste Führungsaufnahme eingeführt werden. Dies erhöht die Stabilität der Führung, wobei die Stabilität durch Veränderung des Abstands zwischen den beiden Führungsaufnahmen noch optimiert werden kann. Die erste Führungsaufnahme und auch die zweite Führungsaufnahme können mechanisch sehr belastbar ausgestaltet werden, um den Kabelinnenleiter zuverlässig zu führen und mechanische Belastungen, die vom Kabelinnenleiter ausgeübt werden, aufzunehmen, indem der Kabelinnenleiter mit geringem Spiel die zweite Führungsaufnahme durchgreift und in die erste Führungsaufnahme eintaucht. Zur elektrischen Kontaktierung des Kabelinnenleiters kommt eine elastisch aufspreizbare Federhülse zum Einsatz, deren Kontaktelemente den Kabelinnenleiter im Bereich zwischen den beiden Führungsaufnahmen kontaktieren.
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Wird zum Anschließen eines Koaxialkabels dessen Kabelinnenleiter durch die bevorzugt starr ausgestaltete zweite Führungsaufnahme hindurch in die bevorzugt starr ausgestaltete erste Führungsaufnahme eingeführt, so wird der das erste Führungsteil hintergreifende, das heißt radial nach innen gerichtete Endabschnitt der Federhülse vom Kabelinnenleiter aufgespreizt, wobei das mindestens eine Kontaktelement den Kabelinnenleiter zuverlässig kontaktiert. Die Federhülse überlappt zumindest einen Längsabschnitt des ersten Führungsteils bezogen auf die Längsachse des Koaxial-Steckverbinders, indem die Federhülse zumindest einen Längsabschnitt des ersten Führungsteils in Umfangsrichtung umgibt. Die Federhülse kann in ihren Federungs- und Kontaktierungseigenschaften optimiert werden, ohne dass durch diese Eigenschaften die Ausgestaltung der Führungsaufnahmen beeinträchtigt wird und ohne dass durch die Bereitstellung der Federhülse die Baulänge des Koaxial-Steckverbinders beträchtlich vergrößert wird. Die Federhülse kann sehr elastisch und verhältnismäßig lang ausgestaltet sein, so dass eine zuverlässige elektrische Kontaktierung des Kabelinnenleiters gewährleistet ist, selbst wenn dieser relativ zum Koaxial-Steckverbinder verdreht wird. Andererseits wird die Gefahr einer Beschädigung der Oberfläche des Kabelinnenleiters, die aus einer Relativbewegung zwischen dem Kabelinnenleiter und dem Steckverbinder-Innenleiter resultiert, deutlich verringert.
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Von Vorteil ist es, wenn das mindestens eine Kontaktelement bezogen auf die Längsachse des Koaxial-Steckverbinders einen axialen Abstand sowohl zur ersten Führungsaufnahme als auch zur zweiten Führungsaufnahme einnimmt.
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Die erste Führungsaufnahme kann beispielweise in Form eines Hohlzylinders ausgestaltet sein.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die erste Führungsaufnahme als konzentrisch zur Längsachse des Koaxial-Steckverbinders ausgerichtete Sackbohrung ausgestaltet ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die erste Führungsaufnahme eine Wandung auf, die einen Hohlraum umgibt, in den der Kabelinnenleiter eingeführt werden kann. Die Wandung kann als in Umfangsrichtung geschlossener Mantel ausgestaltet sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Wandung mindestens einen bezogen auf die Längsachse des Koaxial-Steckverbinders axial verlaufenden Schlitz aufweist.
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Von Vorteil ist es, wenn die Federhülse und das erste Führungsteil zwischen sich einen Ringraum definieren, der das erste Führungsteil in Umfangsrichtung umgibt. Der Ringraum stellt bei in die erste Führungsaufnahme eingeführtem Kabelinnenleiter sicher, dass das Hochfrequenzsignal ausgehend von der Oberfläche des Kabelinnenleiters über das mindestens eine Kontaktelement zur Außenseite der Federhülse verläuft, von der aus das Hochfrequenzsignal in Einführrichtung des Kabelinnenleiters an das dem Koaxialkabel abgewandte vordere Ende des Koaxial-Steckverbinders verlaufen kann. Das vordere Ende des Steckverbinder-Innenleiters kann beispielsweise als Kontaktbuchse oder beispielsweise als Kontaktstift ausgestaltet sein zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem komplementär ausgestalteten Gegensteckverbinder. Der Aufbau störender Hochfrequenzfelder und dadurch eine Beeinträchtigung der Übertragungsqualität des Koaxial-Steckverbinders kann durch die Bereitstellung des Ringraums besonders gering gehalten werden.
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Die radiale Ausdehnung des Ringraums, das heißt der Abstand zwischen der Federhülse und dem ersten Führungsteil, beträgt bei in die erste Führungsaufnahme eingeführtem Kabelinnenleiter bevorzugt maximal 1,5 mm.
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Günstig ist es, wenn die Federhülse und das erste Führungsteil konzentrisch zur Längsachse des Koaxial-Steckverbinders ausgerichtete zylindrische Kontaktflächen aufweisen, wobei sich die Federhülse und das erste Führungsteil bei in die erste Führungsaufnahme eingeführtem Kabelinnenleiter nur im Bereich ihrer zylindrischen Kontaktflächen elektrisch kontaktieren. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird das Hochfrequenzsignal von der Federhülse in radialer Richtung über die zylindrischen Kontaktflächen auf das erste Führungsteil übertragen. Dies hat den Vorteil, dass rotatorische und translatorische Relativbewegungen zwischen der Federhülse und dem ersten Führungsteil keine Beeinträchtigung der Übertragungsqualität des Koaxial-Steckverbinders zur Folge haben.
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Von Vorteil ist es, wenn die Federhülse ein Halteglied sowie mehrere, über den Umfang des ersten Führungsteils verteilt angeordnete und am Halteglied festgelegte Federzungen aufweist, die elastisch aufspreizbar sind und die an ihrem dem Halteglied abgewandten freien Ende jeweils einen radial nach innen gerichteten Vorsprung aufweisen, der ein Kontaktelement ausbildet. Bezogen auf die Längsachse des Koaxial-Steckverbinders überlappen die Federzungen zumindest mit einem Längsabschnitt des Führungsteils.
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Bevorzugt sind die Federzungen in Richtung der Längsachse des Koaxial-Steckverbinders vorgebogen.
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Nach dem Hindurchführen des Kabelinnenleiters des Koaxialkabels durch die zweite Führungsaufnahme hindurch kontaktieren die Vorsprünge der Federzungen den Kabelinnenleiter, so dass die Federzungen vom Kabelinnenleiter in radialer Richtung aufgespreizt werden. Da die Federzungen in axialer Richtung zumindest mit einem Längsabschnitt des ersten Führungsteils überlappen, können sie eine beträchtliche Länge aufweisen, ohne dadurch die Baulänge des Steckverbinder-Innenleiters zu vergrößern. Dies erleichtert es, die erforderlichen Federeigenschaften der Federzungen sicherzustellen, um eine zuverlässige Kontaktierung des Kabelinnenleiters zu gewährleisten, auch wenn dieser eine Relativbewegung bezogen auf den Steckverbinder-Innenleiter des Koaxial-Steckverbinders ausführt.
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Günstig ist es, wenn die Federzungen einen in Richtung des Halteglieds axial versetzt zu den Vorsprüngen angeordneten Anlagebereich aufweisen, der vor dem Einführen des Kabelinnenleiters in die erste Führungsaufnahme an einer Außenkante des ersten Führungsteils anliegt. Wird der Kabelinnenleiter in die erste Führungsaufnahme eingeführt, so werden die Federzungen bevorzugt so weit aufgespreizt, dass sie über ihre gesamte Länge und somit auch in ihrem Anlagebereich einen radialen Abstand zum Führungsteil einnehmen.
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Das voranstehend genannte Halteglied der Federhülse ist bevorzugt als Haltering ausgestaltet.
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Das Halteglied, an dem die Federzungen gehalten sind, ist günstigerweise an der Außenseite des ersten Führungsteils festgelegt.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Halteglied auf das erste Führungsteil aufgepresst ist.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Federhülse kraft- und/oder formschlüssig mit dem ersten Führungsteil verbunden. Die Federhülse kann beispielsweise auf das erste Führungsteil aufgepresst sein. Die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung erlaubt es, die Anforderungen an die Fertigungstoleranzen der Federhülse zu reduzieren und dennoch eine zuverlässige Kontaktierung des Kabelinnenleiters mit Hilfe der Kontaktelemente sicherzustellen. Die Innen- und Außenkonturen der Federhülse können in einem ersten Fertigungsschritt beispielsweise durch eine Drehbearbeitung erzeugt werden, so dass ein rohrförmiges, in Umfangsrichtung geschlossenes Gebilde entsteht. In einem zweiten Fertigungsschritt kann dann das rohrförmige Gebilde axial in einzelne Federzungen aufgetrennt werden. Während dieser Auftrennung werden häufig im Material vorhandene Spannungen frei, die zur Folge haben, dass sich die Federzungen radial erheblich nach innen verformen. Eine derartige, fertigungsbedingte Verformung der Federzungen kann toleriert werden, wenn die Federhülse in einem weiteren Fertigungsschritt auf das erste Führungsteil aufgepresst wird, da sich dabei die Federhülse aufspreizen kann und die zunächst übermäßig nach innen verformten Federzungen in die gewünschte Position überführt werden.
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Bevorzugt weist der Steckverbinder-Innenleiter einen Innenleiterkern auf, der eine Kontaktbuchse oder einen Kontaktstift zur Verbindung mit einem komplementär ausgestalteten Innenleiter eines Gegensteckverbinders ausbildet.
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Von Vorteil ist es, wenn der Innenleiterkern einstückig mit dem ersten Führungsteil verbunden ist.
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Wie bereits erwähnt, kann das erste Führungsteil als koaxial zur Längsachse des Koaxial-Steckverbinders ausgerichtete Sackbohrung ausgestaltet sein, die die erste Führungsaufnahme ausbildet und in Umfangsrichtung von der Federhülse umgeben ist, wobei sich zwischen dem ersten Führungsteil und der Federhülse bevorzugt ein Ringraum erstreckt.
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Die Länge der ersten Führungsaufnahme beträgt günstigerweise mindestens das 0,5-fache, insbesondere mindestens das Doppelte des Innendurchmessers der ersten Führungsaufnahme.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Länge der ersten Führungsaufnahme das 0,5-fache bis 5-fache des Innendurchmessers der ersten Führungsaufnahme beträgt.
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Die zweite Führungsaufnahme ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in das Isolierteil integriert. Beispielsweise kann das Isolierteil eine durchgehende Ausnehmung aufweisen, insbesondere eine Durchgangsbohrung, die die zweite Führungsaufnahme ausbildet.
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Von Vorteil ist es, wenn das Isolierteil zwei Schalenhälften aufweist, die kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind und in die jeweils eine Hälfte der zweiten Führungsaufnahme integriert ist.
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Die beiden Schalenhälften des Isolierteils können im Spritzgussverfahren hergestellt sein.
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Bevorzugt weist der erfindungsgemäße Koaxial-Steckverbinder ein zweites Führungsteil auf, das in axialer Richtung einen Abstand zum ersten Führungsteil einnimmt und das die zweite Führungsaufnahme ausbildet.
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Das zweite Führungsteil ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ringförmig ausgestaltet.
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Bevorzugt bildet das zweite Führungsteil einen in sich geschlossenen Ring aus, der sich nach dem Hindurchführen des Kabelinnenleiters des Koaxialkabels durch das zweite Führungsteil über den gesamten Umfang des Kabelinnenleiters erstreckt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Führungsteil mit dem Isolierteil einstückig verbunden.
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Von Vorteil ist es, wenn das Isolierteil des Koaxial-Steckverbinders das erste Führungsteil und die Federhülse in Umfangsrichtung umgibt. Bezogen auf die Längsachse des Koaxial-Steckverbinders bildet das Isolierteil bei einer derartigen Ausgestaltung bevorzugt eine Hülse aus, die das erste Führungsteil und die Federhülse in Umfangsrichtung umgibt.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Federhülse und das Isolierteil zwischen sich einen Ringraum definieren. Dies erlaubt es, die Federhülse in radialer Richtung aufzuspreizen, wobei das Isolierteil einen Anschlag ausbildet, an dem die in radialer Richtung maximal aufgespreizte Federhülse zur Anlage gelangt. Das Isolierteil begrenzt somit die radiale Auslenkung der Federhülse, insbesondere die radiale Auslenkung von Federzungen der Federhülse.
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Das zweite Führungsteil ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung am Isolierteil festgelegt. Dadurch kann eine unmittelbare Festlegung des zweiten Führungsteils am Steckverbinder-Außenleiter des Koaxial-Steckverbinders entfallen.
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Günstig ist es, wenn das Isolierteil einen Isolierkörper aufweist, der an einer Innenseite des Steckverbinder-Außenleiters festgelegt ist und an den sich in Richtung des Koaxialkabels eine Isolierhülse anschließt, die das erste Führungsteil und die Federhülse in Umfangsrichtung umgibt.
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Das zweite Führungsteil ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung an der Isolierhülse festgelegt.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das zweite Führungsteil mit der Isolierhülse kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist.
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Bevorzugt ist das zweite Führungsteil mit der Isolierhülse verpresst.
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Günstig ist es, wenn das zweite Führungsteil einen Kragen ausbildet, der in die Isolierhülse einpressbar oder auf die Isolierhülse aufpressbar ist.
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Um das Aufspreizen der Federhülse beim Anschließen des Koaxialkabels zu erleichtern, ist es von Vorteil, wenn der das erste Führungsteil hintergreifende Endabschnitt der Federhülse eine Einführfase aufweist. Beim Einführen in die erste Führungsaufnahme gelangt der Kabelinnenleiter mit seiner Stirnseite an der Einführfase des Endabschnitts der Federhülse zur Anlage, wobei der Endabschnitt in radialer Richtung aufgespreizt wird.
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Von Vorteil ist es, wenn der Koaxial-Steckverbinder für ein zu übertragendes Hochfrequenzsignal einen Signalpfad bereitstellt, der sich von dem mindestens einen Kontaktelement bis zu einem dem mindestens einen Kontaktelement abgewandten freien Ende des Steckverbinder-Innenleiters erstreckt und der allenfalls im Bereich der Einführfase des Endabschnitts der Federhülse eine Überlappung aufweist. Ausgehend von der Oberfläche des Kabelinnenleiters kann das Hochfrequenzsignal über das Kontaktelement und die Einführfase an die Außenseite der Federhülse gelangen und von dieser in Einführrichtung des Kabelinnenleiters des Koaxialkabels bis zu dem dem Koaxialkabel abgewandten vorderen Ende des Steckverbinder-Innenleiters gelangen, der beispielsweise als Kontaktbuchse oder beispielsweise als Kontaktstift ausgestaltet sein kann. Überlappungen weist der Signalpfad somit allenfalls im Bereich der Einführfase des Endabschnitts der Federhülse auf. Dies verleiht dem Koaxial-Steckverbinder eine sehr hohe Übertragungsqualität.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verjüngt sich die erste Führungsaufnahme in Einführrichtung des Kabelinnenleiters konisch. Dies erleichtert einerseits das Einführen des Kabelinnenleiters und ermöglicht andererseits eine definierte Führung des Kabelinnenleiters, je weiter der Kabelinnenleiter in die erste Führungsaufnahme eingeführt wird.
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Günstig ist es, wenn in der ersten Führungsaufnahme ein koaxial zur Längsachse des Koaxial-Steckverbinders ausgerichteter Führungsstift angeordnet ist. Dies erlaubt es, einen hohl ausgestalteten Kabelinnenleiter in die erste Führungsaufnahme einzuführen, wobei der hohle Kabelinnenleiter auf den in der ersten Führungsaufnahme angeordneten Führungsstift aufgesteckt werden kann.
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Die nachfolgende Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Darstellung eines an ein Koaxialkabel angeschlossenen Koaxial-Steckverbinders;
- 2: eine Längsschnittansicht des Koaxial-Steckverbinders aus 1;
- 3: eine vergrößerte Darstellung eines Steckverbinder-Innenleiters des Koaxial-Steckverbinders aus 1 mit einem eine zweite Führungsaufnahme durchgreifenden und in eine erste Führungsaufnahme eingesetzten Kabelinnenleiter des Koaxialkabels;
- 4: eine perspektivische Darstellung des Steckverbinder-Innenleiters aus 3 nach Art einer Explosionszeichnung;
- 5: eine teilweise aufgetrennte Seitenansicht des Steckverbinder-Innenleiters aus 3 vor dem Einführen des Kabelinnenleiters;
- 6: eine perspektivische, teilweise aufgetrennte Darstellung des Steckverbinder-Innenleiters aus 3 vor dem Einführen des Kabelinnenleiters;
- 7: eine teilweise aufgetrennte Seitenansicht des Steckverbinder-Innenleiters aus 3 nach dem Einführen des Kabelinnenleiters;
- 8: eine vergrößerte Darstellung einer ersten alternativen Ausgestaltung eines Steckverbinder-Innenleiters mit einer konisch ausgestalteten ersten Führungsaufnahme, in die ein Kabelinnenleiter eingeführt ist;
- 9: eine vergrößerte Darstellung einer zweiten alternativen Ausgestaltung eines Steckverbinder-Innenleiters mit einer ersten Führungsaufnahme, in der ein Führungsstift angeordnet ist, auf den ein hohl ausgestalteter Kabelinnenleiter aufgesteckt ist.
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In den 1 bis 7 ist eine erste vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Koaxial-Steckverbinders schematisch dargestellt, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegt ist. Die 1 und 2 zeigen den Koaxial-Steckverbinder 10 mit einem daran angeschlossenen Koaxialkabel 20. Das Koaxialkabel 20 weist einen Kabelinnenleiter 22, einen Kabelaußenleiter 24 und ein zwischen dem Kabelinnenleiter 22 und dem Kabelaußenleiter 24 angeordnetes Dielektrikum 26 auf. Außerdem weist das Koaxialkabel 20 einen den Kabelaußenleiter 24 in Umfangsrichtung umgebenden Kabelmantel 28 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kabelaußenleiter 24 als Wellrohrleiter ausgebildet. Derartige Koaxialkabel sind dem Fachmann an sich bekannt. Sie kommen insbesondere in Basisstationen der Mobilfunktechnik zur Anwendung.
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Der Koaxial-Steckverbinder 10 weist ein mehrteiliges Steckverbindergehäuse 30 auf, das aus Metall gefertigt ist. Das Steckverbindergehäuse 30 ist elektrisch leitfähig und bildet einen Steckverbinder-Außenleiter 32 des Koaxial-Steckverbinders 10 aus.
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Das mehrteilige Steckverbindergehäuse 30 weist ein erstes Gehäuseteil 34 auf, in das ein Isolierteil 36 eingepresst ist. Somit ist das Isolierteil 36 an einer Innenseite 37 des Steckverbinder-Außenleiters 32 gehalten. Das Isolierteil 36 fixiert einen Steckverbinder-Innenleiter 38, der das Isolierteil 36 durchgreift. Das Isolierteil 36 ist aus einem elektrisch nicht leitfähigen Kunststoffmaterial gefertigt, wohingegen der Steckverbinder-Innenleiter 38 aus Metall gefertigt und elektrisch leitfähig ist.
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An der Außenseite des ersten Gehäuseteils 34 ist eine Überwurfmutter 40 frei drehbar gelagert.
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Bezogen auf eine Längsachse 42 des Koaxial-Steckverbinders 10 schließt sich in axialer Richtung an das erste Gehäuseteil 34 ein zweites Gehäuseteil 44 des Steckverbindergehäuses 30 an. Das zweite Gehäuseteil 44 bildet eine Kabelaufnahmehülse 46 aus.
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Wie insbesondere aus den 3 bis 7 deutlich wird, weist der Steckverbinder-Innenleiter 38 einen starren Innenleiterkern 48 auf, der mit einem dem Koaxialkabel 20 abgewandten vorderen Endbereich aus dem Isolierteil 36 herausragt und im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Kontaktstift 52 ausbildet. Alternativ könnte der vordere Endbereich des Innenleiterkerns 48 beispielsweise eine Kontaktbuchse ausbilden.
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An den Innenleiterkern 48 schließt sich in Richtung des Koaxialkabels 20 ein starr ausgestaltetes erstes Führungsteil 54 an, das einstückig mit dem Innenleiterkern 48 verbunden ist und eine hohlzylindrisch ausgestaltete erste Führungsaufnahme 56 in Form einer axialen Sackbohrung ausbildet.
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Zusätzlich zum Innenleiterkern 48 und zum ersten Führungsteil 54 weist der Steckverbinder-Innenleiter 38 eine Federhülse 58 auf, die das erste Führungsteil 54 in Umfangsrichtung umgibt. Die Federhülse 58 weist mehrere, über den Umfang des ersten Führungsteils 54 gleichmäßig verteilt angeordnete Federzungen 60 sowie ein Halteglied in Form eines Halterings 62 auf, an dem die Federzungen 60 festgelegt sind. Der Haltering 62 ist mit dem ersten Führungsteil 54 kraft- und formschlüssig verbunden. Zu diesem Zweck ist der Haltering 62 auf das erste Führungsteil 54 aufgepresst.
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Die Federzungen 60 erstrecken sich ausgehend vom Haltering 62 in die dem Kontaktstift 52 abgewandte Richtung nach hinten und weisen an ihrem dem Haltering 62 abgewandten freien Ende jeweils einen radial nach innen gerichteten Vorsprung 64 auf, der ein Kontaktelement 66 ausbildet und eine der ersten Führungsaufnahme 56 abgewandte Einführfase 68 aufweist. Die Vorsprünge 64 bilden in ihrer Gesamtheit einen dem Haltering 62 abgewandten Endabschnitt 70 aus, der die erste Führungsaufnahme 56 hintergreift.
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Die Federzungen 60 sind in Richtung der Längsachse 42 des Koaxial-Steckverbinders 10 vorgebogen. Die Kontaktelemente 66 umgeben eine Durchtrittsöffnung 72, deren Durchmesser d kleiner ist als der Innendurchmesser D der ersten Führungsaufnahme 56, sofern noch kein Kabelinnenleiter 22 in die erste Führungsaufnahme 56 eingeführt ist. Dies wird insbesondere aus 5 deutlich.
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Die erste Führungsaufnahme 56 weist eine Aufnahmeöffnung 74 auf, die in Richtung des Halterings 62 axial versetzt zur Durchtrittsöffnung 72 angeordnet ist. Über die Aufnahmeöffnung 74 kann der Kabelinnenleiter 22 des Koaxialkabels 20 in die erste Führungsaufnahme 56 eingeführt werden.
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Bezogen auf die Längsachse 42 weisen die Federzungen 60 in Höhe der Aufnahmeöffnung 74 jeweils einen Anlagebereich 76 auf, mit dem sie an der Außenkante des ersten Führungsteils 54 anliegen, sofern der Kabelinnenleiter 22 noch nicht in die erste Führungsaufnahme 56 eingeführt ist. Dies wird ebenfalls aus 5 deutlich.
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Zwischen dem Haltering 62 und dem Anlagebereich 76 nehmen die Federzungen 60 einen radialen Abstand zum ersten Führungsteil 54 ein, so dass die Federhülse 58 und das erste Führungsteil 54 im Bereich der Federzungen 60 zwischen sich einen ersten Ringraum 78 definieren, der das erste Führungsteil 54 im Bereich zwischen dem Haltering 62 und dem Anlagebereich 76 in Umfangsrichtung umgibt. Die radiale Ausdehnung des Ringraums 78 beträgt bevorzugt maximal 1,5 mm.
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Wie bereits erwähnt, ist der Haltering 62 auf das erste Führungsteil 54 aufgepresst. Zu diesem Zweck weist der Haltering 62 eine erste zylindrische Kontaktfläche 80 auf, die konzentrisch zur Längsachse 42 ausgerichtet ist, und das erste Führungsteil 54 weist eine zweite zylindrische Kontaktfläche 82 auf, die ebenfalls konzentrisch zur Längsachse 42 ausgerichtet ist und an der die erste zylindrische Kontaktfläche 80 des Halterings 62 unter Ausbildung einer Presspassung anliegt. Über die erste zylindrische Kontaktfläche 80 und die zweite zylindrische Kontaktfläche 82 erfolgt die elektrische Verbindung zwischen der Federhülse 58 und dem ersten Führungsteil 54.
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Das Isolierteil 36 weist einen Isolierkörper 84 auf, der an der Innenseite 37 des ersten Gehäuseteils 34 festgelegt ist und an den sich in Richtung des Koaxialkabels 20 eine konzentrisch zur Längsachse 42 ausgerichtete Isolierhülse 86 einstückig anschließt, die das erste Führungsteil 54 und die Federhülse 58 in Umfangsrichtung umgibt. Im Bereich der Federzungen 60 definieren die Isolierhülse 86 und die Federhülse 58 zwischen sich einen zweiten Ringraum 88, das heißt die Federzungen 60 nehmen in radialer Richtung einen Abstand zur Isolierhülse 86 ein. Dies erlaubt es, die Federhülse 58 in radialer Richtung elastisch aufzuspreizen, wobei die Isolierhülse 86 einen mechanischen Anschlag ausbildet, der die maximale radiale Auslenkung der Federzungen 60 begrenzt.
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Die Isolierhülse 86 erstreckt sich in axialer Richtung über die Kontaktelemente 66 der Federhülse 58 hinaus. An ihrem dem Isolierkörper 84 abgewandten Ende trägt die Isolierhülse 86 ein zweites Führungsteil 90, das aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterial gefertigt ist.
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Bevorzugt ist das zweite Führungsteil 90 aus demselben Kunststoffmaterial gefertigt wie das Isolierteil 36.
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Das zweite Führungsteil 90 ist ringförmig ausgestaltet und bildet eine zweite Führungsaufnahme 92 in Form einer zentralen Durchbrechung aus. Die zweite Führungsaufnahme 92 ist konzentrisch zur Längsachse 42 und damit fluchtend zur ersten Führungsaufnahme 56 ausgerichtet.
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Das zweite Führungsteil 90 weist eine Führungsscheibe 94 auf, die an der freien Stirnseite der Isolierhülse 86 anliegt und an die sich ein Führungskragen 96 anschließt, der in den freien Endbereich der Isolierhülse 86 eingepresst ist.
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Wie insbesondere aus 3 deutlich wird, nimmt die zweite Führungsaufnahme 92 bezogen auf die Längsachse 42 einen axialen Abstand zur ersten Führungsaufnahme 56 ein und die Kontaktelemente 66 der Federhülse 58 sind zwischen der ersten Führungsaufnahme 56 und der zweiten Führungsaufnahme 92 angeordnet, wobei sie sowohl zur ersten Führungsaufnahme 56 als auch zur zweiten Führungsaufnahme 92 einen axialen Abstand einnehmen.
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Zum Anschließen des Koaxialkabels 20 an den Koaxial-Steckverbinder 10 kann der Kabelinnenleiter 22 auf einer geeigneten Länge, passend zur Länge der beiden Führungsaufnahmen 56, 92 und dem Abstand zwischen den beiden Führungsaufnahmen 56, 92, freigelegt werden. Auch ein an den Kabelinnenleiter 22 anschließender Endbereich des Kabelmantels 28 kann freigelegt werden. Anschließend kann das Koaxialkabel 20 in die Kabelaufnahmehülse 46 eingeführt werden. Der freigelegte Kabelinnenleiter 22 kann hierbei mit geringem Spiel durch die zweite Führungsaufnahme 92 hindurchgeführt werden und trifft dann auf die Einführfase 68 der Kontaktelemente 66, so dass diese entgegen der elastischen Vorspannung der Federzungen 60 radial nach außen gedrückt werden und der Kabelinnenleiter 22 durch die Durchtrittsöffnung 72 und die Aufnahmeöffnung 74 hindurch mit geringem Spiel in die erste Führungsaufnahme 56 eingeführt werden kann. Die Federzungen 60 werden hierbei elastisch aufgespreizt. Dies hat zur Folge, dass sie in ihrem Anlagebereich 76 von der Außenkante des ersten Führungsteils 54 abheben und sich demzufolge der erste Ringraum 78 ausgehend vom Haltering 62 bis zu den Vorsprüngen 64 erstreckt.
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Beim Einführen des Kabelinnenleiters 22 in die erste Führungsaufnahme 56 gleiten die Kontaktelemente 66 an der Außenseite des Kabelinnenleiters 22 entlang.
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Mit Hilfe der ersten Führungsaufnahme 56 und der zweiten Führungsaufnahme 92 wird der Kabelinnenleiter 22 zu beiden Seiten der Kontaktelemente 66 ausgerichtet und geführt, und über die zwischen der ersten Führungsaufnahme 56 und der zweiten Führungsaufnahme 92 angeordneten Kontaktelemente 66 erfolgt eine federnde elektrische Kontaktierung des Kabelinnenleiters 22.
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Zur elektrischen Kontaktierung und Festlegung des Kabelaußenleiters 24 am Steckverbinder-Außenleiter 32 weist das Steckverbindergehäuse 30 einen in 2 dargestellten Klemmring 98 auf, der zwischen dem ersten Gehäuseteil 34 und dem zweiten Gehäuseteil 44 angeordnet ist und der den Kabelaußenleiter 24 elektrisch und mechanisch kontaktiert und mit dem Steckverbinder-Außenleiter 32 verbindet. Der Klemmring 98 ist aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt, vorzugsweise aus Metall.
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Wie insbesondere aus den 3, 5 und 7 deutlich wird, erstrecken sich die Federzungen 60 über mehr als die Hälfte der Länge des ersten Führungsteils 54. Die beträchtliche Länge der Federzungen 60 erleichtert die Materialauswahl der Federzungen 60, um diesen eine hohe Elastizität zu verleihen, so dass sie mit ihren Kontaktelementen 66 zuverlässig einen elektrischen Kontakt zum Kabelinnenleiter 22 aufrechterhalten, auch wenn dieser eine Relativbewegung bezogen auf den Steckverbinder-Innenleiter 38 ausführt, beispielsweise eine Drehbewegung. Die Gefahr einer temporären Unterbrechung des elektrischen Kontakts bei einer derartigen Relativbewegung ist äußerst gering.
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Nach Einführen des Kabelinnenleiters 22 in die erste Führungsaufnahme 56 sind die Federzungen 60 über ihre gesamte Länge in einem radialen Abstand zum ersten Führungsteil 54 angeordnet. Dies stellt sicher, dass ein Hochfrequenzsignal ausgehend von der Oberfläche des Kabelinnenleiters 22 über die Einführfase 68 und die Außenseiten der Federzungen 60 und des Halterings 62 zur Außenseite des Innenleiterkerns 48 und zum Kontaktstift 52 geführt werden kann. Der so gebildete Signalpfad weist lediglich im Bereich der Einführfase 68 eine Überlappung auf, er ist ansonsten aber überlappungsfrei und kreuzungsfrei ausgestaltet. Dies hat eine sehr hohe Übertragungsqualität des Koaxial-Steckverbinders 10 zur Folge. Der Signalpfad ist in 7 durch die gestrichelte Linie 100 schematisch dargestellt.
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Der Koaxial-Steckverbinder 10 zeichnet sich durch eine kostengünstige Herstellung aus, wobei auch im Falle von rotatorischen und translatorischen Bewegungen des Kabelinnenleiters 22 relativ zum Steckverbinder-Innenleiter 38 eine zuverlässige Kontaktierung des Kabelinnenleiters 22 gewährleistet ist und störende passive Intermodulationen vermieden werden. Der Koaxial-Steckverbinder 10 stellt einen Signalpfad für ein Hochfrequenzsignal bereit, der lediglich im Bereich der Einführfase 68 der Federhülse 58 eine geringfügige Überlappung aufweist, ansonsten aber überlappungs- und kreuzungsfrei ausgestaltet ist und dadurch eine sehr hohe Übertragungsqualität gewährleistet.
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In den 8 und 9 sind eine erste und eine zweite alternative Ausgestaltung eines Steckverbinder-Innenleiters schematisch dargestellt. Diese Steckverbinder-Innenleiter sind weitgehend identisch ausgebildet wie der voranstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 erläuterte Steckverbinder-Innenleiter 38 und können alternativ zum Steckverbinder-Innenleiter 38 zum Einsatz kommen. Für identische Bauteile werden in den 8 und 9 dieselben Bezugszeichen verwendet wie in den 1 bis 7, und zur Vermeidung von Wiederholungen wird bezüglich dieser Bauteile auf die voranstehenden Erläuterungen Bezug genommen.
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Die in 8 dargestellte erste alternative Ausgestaltung eines Steckverbinder-Innenleiters ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 110 belegt. Vom Steckverbinder-Innenleiter 38 unterscheidet sich der Steckverbinder-Innenleiter 110 lediglich dadurch, dass er ein erstes Führungsteil 111 mit einer konisch ausgestalteten ersten Führungsaufnahme 112 aufweist. Die erste Führungsaufnahme 112 verjüngt sich in Einführrichtung des Kabelinnenleiters 22. Der Konuswinkel der ersten Führungsaufnahme 112 beträgt vorzugsweise etwa 0,5° bis etwa 10°. Als Konuswinkel wird hierbei der Öffnungswinkel α der ersten Führungsaufnahme 112 bezeichnet.
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Die konische Ausgestaltung der ersten Führungsaufnahme 112 erleichtert das Einführen des Kabelinnenleiters 22 und ermöglicht dennoch eine definierte Führung und Ausrichtung des Kabelinnenleiters 22.
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Die in 9 dargestellte zweite alternative Ausgestaltung eines Steckverbinder-Innenleiters ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 120 belegt. Vom Steckverbinder-Innenleiter 38 unterscheidet sich der Steckverbinder-Innenleiter 120 lediglich dadurch, dass er ein erstes Führungsteil 121 aufweist mit einer ersten Führungsaufnahme 122, in der ein Führungsstift 124 angeordnet ist. Dies erlaubt es, statt des voranstehend beschriebenen massiven Kabelinnenleiters 22 einen hohl ausgestalteten Kabelinnenleiter 222 in die erste Führungsaufnahme 122 einzuführen, wobei der hohle Kabelinnenleiter 222 auf den in der ersten Führungsaufnahme 122 angeordneten Führungsstift 124 aufgesteckt werden kann.
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Auch unter Einsatz der in den 8 und 9 dargestellten Steckverbinder-Innenleiter 110 beziehungsweise 120 weist der Koaxial-Steckverbinder 10 eine sehr hohe Übertragungsqualität auf und zeichnet sich durch eine kostengünstige Herstellung aus, wobei eine zuverlässige Kontaktierung des Kabelinnenleiters 22 bzw. 222 gewährleistet ist und störende passive Intermodulationen vermieden werden.
