DE10205333A1

DE10205333A1 - Hochfrequenzsteckerteil und Hochfrequenzsteckverbindung

Info

Publication number: DE10205333A1
Application number: DE2002105333
Authority: DE
Inventors: Dieter Reinsch; Joachim Kunze
Original assignee: Karst Robert & Co KG GmbH
Current assignee: Karst Robert & Co KG GmbH
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-14
Also published as: DE20302072U1

Abstract

Es wird ein Hochfrequenzsteckerteil für eine Hochfrequenzsteckverbindung sowie die Steckverbindung vorgeschlagen, bei der die Steckerteile eine rotationssymmetrische Hülse umfaßt, in der ein Isolierteil mit Durchgangsbohrung und in dieser ein Kontakt angeordnet sind. Dabei ist die rotationssymmetrische Hülse als gestuft gezogenes Rohr ausgebildet, wobei der Durchmesser und/oder die Längen der gestuften Rohrteile so gewählt sind, daß sich Fehlanpassungen des Wellenwiderstandes über die Länge des Steckerteils in axialer Richtung kompensieren. Das Rohrteil am einen Ende der Hülse ist zur Aufnahme des Endes einer Koaxialleitung für eine Verbindung mit dem Kontakt ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzsteckerteil nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie eine Hochfrequenzsteckverbindung.
Hochfrequenzschnittstellen müssen verschiedene Anforderungen erfüllen, beispielsweise müssen sie für einen Frequenzbereich zwischen 1 und 6 Gigahertz ausgebildet sein und müssen einen Impedanzkennwert von 50 Ohm erfüllen. Es gibt unterschiedliche Normen für unterschiedliche Anwendungen, beispielsweise ist für die Kraftfahrzeuganwendung die Norm E DIN 72594 bekannt, in der verschiedene Anforderungen der aus Kuppler und Stecker bestehenden Steckverbindung niedergelegt sind. Damit diese Norm erfüllt werden kann sind beispielsweise sogenannte SMB Steckvorrichtungen bekannt, die für 50 Ohm Koaxialkabel mit einem Durchmesser von etwa 2,8 bis 3 mm geeignet sind und die eine als ein Drehteil hergestellte Hülse aus Messing mit harter Beschichtung für jedes Steckerteil aufweist. In die Hülse ist jeweils ein Isolierteil mit Durchgangsbohrung eingesetzt, wobei in die Durchgangsbohrung ein Kontaktstift für den Kuppler und eine Kontaktbuchse für den Stecker fest eingepreßt ist. In den äußeren Umfang der Hülse sind Vertiefungen eingedreht zur Bildung von Nuten, wobei die Hülse in ein Gehäuse einsetzbar ist, das Rast- und Verriegelungsmittel aufweist, die mit den Nuten am äußeren Umfang der Hülse zusammenarbeiten. Die Hülse wird mittels der Rastmittel des Gehäuses axial in demselben festgelegt, wobei eine Verdrehbarkeit der Hülse relativ zum Gehäuse bestehen bleibt.
Aufgrund der rotationssymmetrischen Ausbildung der Hülse ergeben sich gute elektrische Eigenschaften, wobei die Impedanzen an beiden Enden, d. h. an den Verbindungsstellen jedes Steckerteils 50 Ohm betragen müssen, die an die Impedanz der Koaxialleitung angepaßt ist. Damit der Stecker eine ausreichende Federwirkung für das mehrmalige Einstecken des Kupplers in den Stecker aufweist, ist auf dem steckerseitigen Ende der Hülse ein Ring angeordnet.
Zur Herstellung der Steckverbindung wird der Kontaktstift des Kupplers in die Buchse des Steckers eingeschoben, wobei die Hülse des Steckers diejenige des Kupplers im Verbindungsbereich übergreift. Gleichzeitig werden die jeweiligen Gehäuse über Rastnasen miteinander verriegelt, wobei die Gehäuse der Steckerteile mechanische Codierungen für eine örtliche Zuordnung aufweisen können.
Obwohl diese bekannten Steckerteile bzw. Steckverbindungen gute elektrische Eigenschaften aufweisen, haben sie jedoch den Nachteil, daß ihre Herstellung aufwendig ist und somit hohe Kosten verursachen. Dies liegt insbesondere daran, daß die Hülse ein Drehteil ist, d. h. sie wird mit Drehautomaten entsprechend den gewünschten äußeren Durchmessern bearbeitet. Weiterhin ist, da die Federwirkung des gedrehten Messingteils am Ende nicht ausreichend ist, für den Stecker ein zusätzlicher Ring notwendig, der auf den äußeren Umfang der Hülse aufgesetzt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hochfrequenzsteckerteil, sowie eine aus den Steckerteilen bestehende Steckverbindung zu schaffen, die für die Hochfrequenzanwendung geeignet sind und gute elektrische Eigenschaften aufweisen, wobei die Herstellungskosten im Vergleich zum bekannten Stand der Technik merkbar verringert werden sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.

Dadurch, daß die das Isolierteil und den Kontakt aufnehmende rotationssymmetrische Hülse als gestuft gezogenen Rohr ausgebildet ist, ist die Herstellung dieser Hülse merkbar kostengünstiger als eine als Drehteil hergestellte Hülse. Die Stufung, die aufgrund des Ziehverfahrens unerläßlich ist, führt jedoch zu Fehlanpassungen des Wellenwiderstandes des Steckerteils, da Reflexionen an den Stoßstellen auftreten. Nach den vorgegebenen elektrischen Parametern, muß die Rückflußdämpfung kleiner als 10% sein bzw. kleiner als -18 dE. Erfindungsgemäß werden nun die Durchmesser und/oder Längen der gestuften Rohrteile so gewählt, daß unter Berücksichtigung des Dielektrikums, d. h. des Isolierteils die Impedanz an den jeweiligen Verbindungsstellen mit dem Koaxialkabel und dem zweiten Steckerteil 50 Ohm beträgt, d. h., daß sich Fehlanpassungen des Wellenwiderstandes über die wirksame Länge des Steckerteils in axialer Richtung kompensieren. Es hat sich gezeigt, daß aufgrund der Kompensation der Fehlanpassungen in axialer Richtung die gleichen guten elektrischen Eigenschaften unter Verwendung des gestuft gezogenen Rohres wie mit dem Drehteil nach dem Stand der Technik, das eine durchgehende Bohrung gleichbleibenden Durchmessers aufweist, erreicht werden.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.

Dadurch, daß ein hülsenförmiges Paßstück aus Kunststoff auf das gezogene Rohr aufgesetzt ist, wird die für eine Verriegelung bzw. Verrastung mit einem die Anordnung umgebenden Gehäuse benötigte Außenkontur zur Verfügung gestellt, die der Außenkontur des Drehteils nach dem Stand der Technik entspricht. Auch diese Maßnahme trägt zur Senkung der Herstellungskosten bei.

Vorzugsweise ist das Ende des Steckerteils im Verbindungsbereich mit einem anderen Steckerteil geschlitzt, wodurch die Federwirkung des Endes des gezogenen Rohres verbessert wird, und es kann auf einen zusätzlichen, das Ende des Steckerteils übergreifenden Ring, wie er im Stand der Technik vorgesehen ist, verzichtet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines gestuft gezogenen Rohres, das für einen Stecker (female) verwendet wird,
Fig. 2 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des gestuft gezogenen Rohres, das für einen Kuppler (male) einer Steckverbindung verwendet wird,
Fig. 3 eine Seitenansicht und einen Teilschnitt eines Paßstückes, das auf ein Rohr nach Fig. 2 aufgesetzt wird,
Fig. 4 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Steckerteils mit gezogenem Rohr, Paßstück, Isolierteil und Kontakt, das als Stecker (female) ausgebildet ist,
Fig. 5 einen Schnitt durch einen Teil eines Steckerteils nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, mit Rohr, Paßstück, Isolierteil und Kontakt, das als Kuppler (male) ausgebildet ist, und
Fig. 6 einen Schnitt durch eine Steckverbindung mit ineinander gesteckten Steckerteilen nach den Fig. 1-5 und mit sich verriegelnden Gehäusen.
Das in Fig. 1 dargestellte Rohr 1 wird in einem Female-Steckerteil genannt Stecker verwendet, wie er teilweise in Fig. 4 und in Fig. 6 dargestellt ist. Das Rohr 1 ist ein gezogenes rotationssymmetrisches Rohr und weist unterschiedliche Rohrteile 2, 3, 4 auf, die unterschiedliche Durchmesser haben. Wie zu erkennen ist, sind die Übergänge zwischen den Rohrteilen insbesondere den Rohrteilen 2, 3 und 3, 4 von einem Durchmesser auf den anderen nicht scharfkantig, was auch herstellungstechnisch bedingt ist, sondern werden durch Schrägen bzw. durch geneigte Umfangsflächen realisiert. Es können auch abgerundete Übergangsflächen vorgesehen sein. Das Rohrteil 2 dient im Wesentlichen zur Aufnahme eines Koaxialkabels, während das Rohrteils 4 am entgegengesetzten Ende zur Aufnahme eines anderen Steckerteils dient. Um die Federwirkung des an sich schon aufgrund des Herstellungsverfahrens mit einer Federwirkung behafteten Rohrteils 4 zu erhöhen, sind axiale Schlitze 5, die nach außen offen sich, in das Rohrteil 4 eingearbeitet.
In Fig. 4 ist ein Female-Steckerteil ohne Gehäuse dargestellt, und wie zu erkennen ist, ist in das Rohr 1 ein Isolierteil 6 eingesetzt, das in seinem Außenumfang dem Innenumfang des Rohrteils 3 und des Rohrteils 4 über ein Teil seiner Länge entspricht. Üblicherweise ist das Isolierteil 6 in Preßpassung in das Rohr 1 eingesetzt, wobei es zusätzlich durch eine Körnung 7 am Umfang des Rohrteils 4 festgelegt sein kann. Das Isolierteil 6 weist eine Durchgangsbohrung auf, in die ein Female-Kontakt 8 fest eingesetzt ist, der an einem Ende eine Sackbohrung 9 für die Seele eines Koaxialkabels und am anderen Ende eine vorteilhafterweise geschlitzte Sackbohrung zur Aufnahme eines Steckerstiftes aufweist. Die Sackbohrung bzw. Aufnahme für den Steckerstift 10 wird von dem Isolierteil 6 umgriffen, das in diesem Bereich einen zum Innendurchmesser des Rohrteils 4 stark verringerten Durchmesser aufweist, damit ein Raum zwischen Innenumfang des Rohrteils 4 und Außenumfang des Isolierteils 6 verbleibt.
Die Vorschriften für Hochfrequenzsteckerteile verlangen, daß diese eine Impedanz von 50 Ohm haben. Dies bedeutet, daß an den Verbindungsstellen der Steckerteile und der Koaxialkabel mit den Kontakten eine Impedanz von 50 Ohm gegeben ist. Aufgrund der gestuften Form des Rohrs 1 treten Reflexionen an den Stoßstellen auf, was zu Fehlanpassungen führt. Das Rohr 1, d. h. insbesondere die Rohrteile 3 und 4 sind unter Berücksichtigung des Isolierteils 6 in ihrer Länge und/oder oder ihrem Durchmesser so bemessen, daß sich die Fehlanpassungen des Wellenwiderstandes in axialer Richtung kompensieren und es hat sich gezeigt, daß die verlangten elektrischen Werte, z. B. der Rückflußdämpfung von kleiner als -18 dE erreicht werden.
Ein Rohr 11 für ein Male-Steckerteil, auch Kuppler genannt, entsprechend Fig. 5 ist in Fig. 2 dargestellt. Dieses Rohr 11 weist gleichfalls drei Rohrteile 12, 13, 14 auf wobei das Rohrteil 12 zur Aufnahme der Seele des Koaxialkabels dient. Zwischen Rohrteil 13 und Rohrteil 14 ist eine sich überlappende Falzung 15 vorgesehen, wobei diese Falzung 15 abgerundet ist. Für das Rohr 11 gelten die gleichen Aussagen wie für das Rohr 1 nach Fig. 1.
In Fig. 5 ist das Male-Steckerteil ohne Gehäuse unter Verwendung des Rohrs 11 dargestellt, wobei der Aufbau korrespondierend zu dem der Fig. 4 ist. In die Rohrteile 13 und 14 ist ein Isolierteil 16 mit einem Durchgangsloch zur Aufnahme eines Kontaktes 18 eingesetzt, der an dem einen Ende eine Aufnahmeöffnung 19 für die Verbindung mit der Seele des Koaxialkabels und dessen anderes Ende einen Steckerstift 20 aufweist. Das Isolierteil 16 ist im Bereich des Steckerstiftes 20 so ausgebildet, daß es an dem inneren Umfang des Rohrteils 14 anliegt, während es mittig eine Sacköffnung aufweist, in die der Steckerstift 20 hineinragt. Ebenso wie bei dem Steckerteil 14 ist eine Impedanzanpassung auf 50 Ohm an den Verbindungsstellen im Bereich der Öffnung 19 und des Stiftes 20 vorgesehen, wobei mögliche Fehlanpassungen des Wellenwiderstandes über die wirksame Länge des Steckerteils durch Bemessung der Längen und/oder der Durchmesser der Rohrteile axial kompensiert werden.
In Fig. 3 ist ein Paßstück für ein Male-Steckerteil entsprechend Fig. 5 dargestellt, das in ähnlicher Weise, wie aus Fig. 4 zu erkennen ist, auch für das Female-Steckerteil vorgesehen ist. Dieses Paßstück 17 besteht aus Kunststoff und ist ein Spritzteil, das unterschiedliche Außendurchmesser zur Bildung von Nuten 21, 22 aufweist. Dieses Paßstück 17 bzw. 23 in Fig. 4 wird in Preßpassung auf den Außenumfang des Rohres 1 bzw. 11 aufgesetzt, wobei auf dem jeweiligen Innenumfang des Paßstückes 17 bzw. 23 axiale Rippen 24 vorgesehen sind, die das Aufpressen erleichtern. Die Falzung 15 dient entsprechend Fig. 5 als Anschlag für das Paßstück 17, während das Paßstück 23 an dem schrägen Übergang zwischen Rohrteil 3 und Rohrteil 4 entsprechend Fig. 4 anliegt.
In Fig. 6 ist eine Steckverbindung mit einem Male- Steckerteil bzw. Kuppler 25 und einem Female- Steckerteil oder Stecker 26 im Schnitt dargestellt, wobei der innere Aufbau denen der Fig. 4 und Fig. 5 entspricht. Wie zu erkennen ist, weisen beide Steckerteile 25, 26 ein die Anordnungen nach Fig. 4 und Fig. 5 umgebendes Gehäuse 27, 28 auf, die von nur schematisch dargestellte Rast- und Verriegelungsmittel 29, 30 durch Eingreifen in die Nuten 21, 22 der Paßstücke 17, 23 axial festgelegt sind. Die Rast- und Verriegelungsmittel 29, 30 lassen aber eine Drehung bzw. eine Verdrehbarkeit der Anordnungen nach Fig. 4 und Fig. 5 in den entsprechenden Gehäusen 27 und 28 zu.
In der Fig. 6 sind die Verbindungen von Koaxialleitungen 31 mit den Rohrteilen 2 und 12 der Rohre 1 und 11 und den Kontakten 8 und 18 dargestellt. Die abisolierte Seele 32 der Koaxialleitung 31 greift dabei in die Öffnung 9 bzw. 19 in elektrischem Kontakt mit dieser ein und die Rohrteile 2 bzw. 12 werden zwischen Isolierung 33 und geflechtartigem Außenleiter 34 der Koaxialleitung 31 geschoben. Schließlich wird die Verbindung zwischen Koaxialleitung 31 und Rohrteil 2 bzw. 12 mit einer aufgekrimmten Hülse 35 abgedeckt.
Die Gehäuse 27, 28 weisen gleichfalls mindestens eine Rastverbindung bestehend aus Rastnase 36 und Rastöffnung 37 zur Festlegung der Gehäuse auf.
Die beschriebenen Steckverbindungen sind für alle Hochfrequenzsteckverbindungen geeignet, insbesondere werden sie in Hochfrequenzgeräten in Kraftfahrzeugen eingesetzt.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das jeweilige Steckerteil als gradliniger Stecker ausgebildet, selbstverständlich kann die Erfindung auch als Winkelstecker realisiert werden, wobei das gestuft gezogene Rohr dann entsprechend gebogen werden muß.

Claims

1. Hochfrequenz-Steckerteil für eine HF Steckverbindung mit einer rotationssymmetrischen Hülse, in der ein Isolierteil mit Durchgangsbohrung und in dieser ein Kontakt angeordnet sind und die zur Aufnahme des Endes einer Koaxialleitung für eine Verbindung mit dem Kontakt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die rotationssymmetrische Hülse als gestuft gezogenes Rohr (1, 11) ausgebildet ist, wobei die Durchmesser und/oder die Länge der gestuften Rohrteile (3, 4; 13, 14) so gewählt sind, daß sich Fehlanpassungen des Wellenwiderstandes über die Länge des Steckerteils in axialer Richtung kompensieren.

2. Hochfrequenz-Steckerteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge der gestuften Rohrteile nicht scharfkantig sind.

3. Hochfrequenz-Steckerteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf das gezogene Rohr (1, 11) zumindest teilweise ein hülsenförmiges Paßstück (17, 23 in Preßpassung aufgesetzt ist, dessen Außendurchmesser zur Bildung von Nuten (17, 23) axial unterschiedlich ist.

4. Hochfrequenz-Steckerteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Paßstück aus Kunststoff ausgebildet ist.

5. Hochfrequenz-Steckerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das einem Ende zur Aufnahme der Koaxialleitung (31) entgegengesetzte Ende des gezogenen Rohrs (1, 11) axial geschlitzt ist.

6. Hochfrequenz-Steckerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Rast- und Verriegelungsmitteln (29, 30) versehenes Gehäuse (27, 28) das mit Isolierteil (6, 16) und Kontakt (8, 18) versehene gezogene Rohr (1, 11) mit aufgesetztem Paßstück (17, 23) umgibt und mit dem Paßstück zur axialen Festlegung, aber eine Rotationsbewegung zulassen, verrastbar ist.

7. Hochfrequenz-Steckerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierteil (6, 16) zumindest teilweise an dem Innenumfang des Rohres (1, 11) angepaßt ist.

8. Hochfrequenz-Steckerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Paßstück (17, 23) auf seinem Innenumfang mit axial sich erstreckenden Rippen (24) versehen ist.

9. Hochfrequenz-Steckerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es als Kuppler (25) ausgebildet ist.

10. Hochfrequenz-Steckerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es als Stecker (26) ausgebildet ist.

11. Hochfrequenz-Steckerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1, 11) eine sich nach außen erstreckende Falzung (15) aufweist, die als Anschlag für ein Gehäuse und/oder ein das Rohr übergreifendes Paßstück dient.

12. Hochfrequenz-Steckverbindung unter Verwendung eines Kupplers nach Anspruch 9 und eines Steckers nach Anspruch 10.