DE1490133A1

DE1490133A1 - Koaxial-Kupplungsstuecke fuer die UEbertragung von Hochfrequenzwellen

Info

Publication number: DE1490133A1
Application number: DE19641490133
Authority: DE
Inventors: Johnston William Albert; Bryant John Harold
Original assignee: Omni Spectra Inc
Current assignee: MA Com Omni Spectra Inc
Priority date: 1964-02-18
Filing date: 1964-11-03
Publication date: 1969-11-13
Also published as: SE315938B; BE688730A; JPS526474B1; US3292117A; JPS5136871B1; BE657893A; GB1036949A; DE1490133B2

Description

Koaxial-Kupplungsstück für die Übertragung von Hochfrequenzwellen

Eine Hochfrequenz-Koaxialleitung besteht gewöhnlich aus einem Innenleiter, der einen runden Querschnitt aufweist, einem dazu koaxialen dielektrischen Bauglied, das in erster Linie elektrisch isolieren soll, doch fast immer auch zur mechanischen Stützung des Innenleiters herangezogen wird, und einem Außenleiter, der eine innere Oberfläche aufweist, die die Begrenzung der Hochfrequenz-Übertragungsleitung darstellt. Die Koaxialleitung besteht demgemäß aus drei koaxialen Teilen. Wenn die Koaxialleitung in Form eines Kupplungsstückes vorliegt, ist die Befestigungsvorrichtung für das Kupplungsstück normalerweise am Außenleiter angebracht, so daß es notwendig ist, das Dielektrikum und den Innenleiter am Außenleiter zu verankern. Wenn die Koaxialleitung in Form eines Kabels vorliegt, werden die drei koaxialen Teile durch

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leua Unterlagen

die infolge des über eine oeträchtliche Länge dichten Aufein andersitzens dieser Teile beträchtlichen Reibungskräfte zusammengehalten.

In der Praxis ist es nötig, die Enden von Koaxialkabeln mit Endstücken zu versehen, um sie an Geräte, Geräteteile oder ein anderes Kabel anzuschließen. Dies wird gewöhnlich mit Hilfe von Paßstücken oder Kupplungsstücken bewirkt, die an den zu verbindenden Enden vorgesehen werden. Somit werden Kupplunrsstüoke normalerweii in zueinander passenden Paaren verwendet. Um einen guten elektrischen Kontakt sicherzustellen, müssen die metallischen Teile (Innen- und Außenleiter) sich berühren, und gewöhnlich ist einer der Innenleiter mit irgendeiner federartigen, nachgebenden Greifvorrichtung versehen, um den anderen Innenleiter des Paares fest zu erfassen. Dieser federnde Greifvorgang zwischen den Innenleitern eines Paares führt zu Axialkräften von beträchtlicher Größe beim Verbinden und Trennen der das Paar bildenden Kupplungsstücke.

In vielen Fällen wird als Dielektrikum ein relativ glattes und reibungsarmes Material, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, verwendet, das nicht geeignet ist, um in einem Kupplungsstück den Innenleiter genügend fest durch Reibung zu erfassen, um eine axiale Bewegung des Innenleiters relativ zu den übrigen Teilen des Kupplungsstückes bei wiederholten Verbindungs- und Trennvorgängen des Paares von Kupplungsstücken sicherzustellen; wenn das Dielektrikum nicht durch besondere Maßnahmen verankert wäre, beispielsweise mit Hilfe von Schultern und Federringen, könnte sich auch das Dielektrikum selbst axial verschieben. Eine derartige Ver-

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sjhieDung des Innenleiters und oder des Dielektrikums ergibt eine fehlerhafte Verbindung unä « -£ richtung der Bauteile und erzeugt demzufolge elektrische Unstetigkeiten, die zu unerwünschten Reflexionen usw. führen.

Demgegenüber ist das koaxiale Kupplungsstück nach der vorliegenden Erfindung so ausgeführt, daß sein Innenleiter gegen axiale Bewegung gegenüber dem anderen Leiter gesichert ist. Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemaßen Kupplungsstückes besteht darin, daß neben dem Innenleiter auch das Dielektrikum gegen axiale Bewegung ijegenüoer dem Außenleiter gesichert werden kann. Das erfindungsgemäße Kupplungsstück stellt darüber hinaus eine allgemein verbesserte Konstruktion dar.

Es sind Vorrichtungen für die Befestigung des Innenleiters vorgeschlagen worden,die physische und elektrische Unstetigkeiten darstellen und somit die Betriebseigenschaften des Kupplunfpstückes verschlechtern. Bei dem erfindungsgemäß verbesserten Koaxial-Kupplungsstück wird dagegen der Innenleiter gegen axiale Bewegung gesichert, ohne da 3 elektrische Unstetigkeiten und dadurch Verschlechterungen der elektrischen Kennwerte des Kupplungsstückes verursacht werden.

Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann der Innenleiter auch gegen Rotation und damit gegen Lockern usw. gesichert sein.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor,die in den Zeich nungen dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine längserstreckte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen koaxialen KupplungsStückes, bei dem der Innen leiter mit Stecker-Endtejlen versehen ist;

Fig. 2 einen Scshnitt entlang der Linie 2-2;

Fig. 3 einen Teil eines Längsschnitts durch eine andere Aus· fUhrun&sform, die der Ausfuhrungsform nach den Fign. 1 und 2 ähnlich ist; und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein erfindunt,sgemäßes Koaxial. Kupplungsstück, bei dem der Innenleiter mit Hülsen-Endteilen versehen ist.

Das in den Fign. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemaße Koaxial-Kupplungsstück 10 enthält einen hohlen, rohrförmigen Außenleiter 12 mit einer zentralen Bohrung IJ von konstantem Durchmesser, eine ι rohrförmigen, im allgemeinen massiven Isolierteil 14, der innerhalb der Bohrung IJ angeordnet ist und diese Bohrung im wesentlichen ausfüllt, sowie einen metallischen, massiven Innenleiter 16, der sich in einer Bohrung l8 des Isolierteils 14 koaxial zu diesem und koaxial zum Außenleiter 12 erstreckt. Der Isolierteil 14 kann aus einem geeigneten Material mit guten elektrischen und dielektri sehen Eigenschaften hergestellt sein. In der bevorzugten Ausfüh-

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rungsform besteht er aus einem Polytetrafluoräthylen oder Polytri· fluorchloräthylen. , , ■

Der Außenleiter 12 ist an seinen beiden Enden durch je einen mit verjüngtem Querschnitt ausgeführten Endteil 20 versehen, der seinerseits mit dem entsprechenden Ende des Isolierteils 14 abschließ Der Innenleiter 19 ist im wesentlichen mit konstantem Querschnitt ausgeführt und schließt an beiden Enden mit einem Stecker-Endteil 22 mit verringertem Querschnitt ab, der über den zugehörigen Endteil 20 hinaus vorsteht und in einer im wesentlichen konischen Spitze ausläuft. An jedem Ende des Aujenleiters 12 ist eine Kupplungsmuffe 24 üblicher Konstruktion mit Hilfe eines in einer Ringnut 28 untergebrachten Federrin^es 26 drehbar angebracht. Die verjüngten Endteile 20 sind von nachgiebigen ringförmigen Dichtscheiben J)O umgeben.

In der Praxis kann das Kupplungsstück 10 verwendet werden, um zwei koaxiale Bauteile, die beispielsweise eine Koaxialleitung enthalten, miteinander zu verbinden. Die Koaxialleitung (nicht dargestellt) wäre in diesem Fall selbst mit einem Kupplungsstück abgeschlossen, das eine äußere Abschirmung oder einen Außenleiter enthielte, der über den Endteil 20 geschoben werden kann und mit Teilen versehen ist, die mit der Scheibe 30 und dem äußeren Ende des Endteiles 20 sowie durch Gewinde mit der Kupplungsmuffe 24 verbunden werden können. In diesem Fall müßte das Koaxial-Leitungs-Kupplungsstück einen Innenleiter aufweisen, der in einer freitragenden federnden HUlsenkonstruktion endet (ähnlich wie der in Fig. 4 gezeigte Endteil 22a des Innenleiters l6a), um den mit verrin-

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gertem Querschnitt ausgeführten Stockerteil.22 des Innenleiters I-erfassen und zugreifend aufnehmen zu können. Es irfc zu erkennon, daß beim Trennen und Verbinden des Kcaxialkabel-Kupnlungsstüokea und des KuiinlungsstU.:kes 10 auf den Innenleiter ,16, im. wesentli chen axial gerichtete Kräfte ausgeübt werden, und zwar als PoLe₁ e der zur Überwindung- der Federwirkung des aufnehmenden. Innenleite.r erforderlichen Kraft. Ohne besondere Verkehrungen kann demnach , der Innenleiter 16 und möglicherweise auch der Isolierteil 14 axial verschoben werden, was zu einer Unstetigkeitsstelle zwischen den verbindenden Teilen und einer Beeinträchtigung der elektrischen Kennwerte des Kupplungsstückes 10 führt. Um eine derartige axiale Bewegung zu verhindern, ist der Innenleiter Io in einer hier gezeigten Weise am Außenleiter 12 verankert..

Der Außenleiter 12 ist mit einer diametral, durchgehenden Bohrung 32 zwischen seinen Enden versehen. Diese Bohrung ist koaxial mit einer ebenfalls diametral durch den Isolierteil 14 erstreckten Bohrung 34 verbunden. Der Innenleiter 16 besitzt einen Abschnitt 36 mit verringertem Durchmesser zwischen einem Paar ringförmiger Schultern 40; dieser Abschnitt ist an der Stelle angeordnet, wo sich die von den Bohrungen 32 und 34 gebildete Öffnung befindet. Diese Öffnung mit dem darin befindlichen Abschnitt 36 ist von einem Stopfen 38 ausgefüllt. Dieser Stopfen besteht aus einem

e Matrial, das ursprünglich in einem fließfähigen Zustand war und epäter zu einem massiven Körper aushärtet. Auf diese Weise kann der zunächst leere Raum der Öffnung leicht dadurch gefüllt werden, daß das fließfähige Material des Stopfens 38 einfach dort :. hineingegossen wird. Damit das den Stopfen 38 bildende Material

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vollständig um den Abschnitt 36 mit verringertem Durchmesser herumfließt, hat die Bohrung J>k im Isolierteil 14 einen größeren Durchmesser als der Abschnitt 36; in einer bevorzugten Ausführungsform 1st au3erdem der Durchmesser der Bohrung 34 größer als der Durchmesser derjenigen Teile des Innenleiters 16, die beiderseits an den Abschnitt 36 unmittelbar angrenzen. Vorzugsweise ist die Länge des Abschnittes J>6 mit verringertem Querschnitt kleiner als der Durchmesser der Bohrung 34 des Isolierteils 14, so daß die gegenüberliegenden Schultern 40 vom Stopfen 38 umschlossen unc erfaßt werden.

Man erkennt, da3 in der beschriebenen Konstruktion der Innenleiter Io mit Hilfe des Stopfens 38 am Außenleiter 12 fixiert und somit beim Aufstecken und Abziehen eines anderen Kupplungsstückes gegen axiale Verschiebung gegenüber dem Außenleiter gesichert ist. In ähnlicher Weise ist der Isolierteil 14 am Außenleiter 12 und am Innenleiter 16 fixiert, so da3 keine besonderen Halteschultern und Federringe erforderlich sind, um den Isolierteil 14 am Außenleiter 12 zu befestigen.

Der Abschnitt 36 mit verringertem Durchmesser stellt für die zu übertragende Hochfrequenzwelle eine elektrische Unstetigkeitsstelle, d.h. eine Impedanzänderung, dar. Derartige Unstetigkeiten beeinflussen die übertragung einer Hochfrequenzwelle in ungünstiger Weise, beispielsweise durch Erzeugung unerwünschter Reflexionen usw. Um das KupplungsstUck 10 von diesen nachteiligen Wirkungen im wesentlichen zu befreien, wird der Stopfen 38 aus

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einem Material hergestellt, das eine höhere Dielektrizitätskonstante hat als der Isolierteil 14. Auf diese Weise ist es durch richtige Auswahl des Durchmessers des dünneren Abschnittes 36 un ter Berücksichtigung des Unterschieds der Dielektrizitätskonstan ten von Isolierteil 14 und Stopfen 38 möglich, über die ganze Länge des elektrischen Laufweges des Kupplungsstückes 10 eine im wesentlichen konstante Impedanz herzustellen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht der Stopfen 38 aus einem Epoxydharz. Zusätzlich zu der erwünschten hohen Dielektrizitätskonstanten zeichnen sich Epoxydharze durch ausgezeichnete Haftwirkung, niedrige Gießviskosität, geringes Schwinden beim Aushärten und andere vorteilhafte Eigenschaften aus. Man beachte, daß der Epoxydharz-Stopfen 38 eine höhere Dielektrizitätskonstante aufweist als der aus Polytetrafluoräthylen bestehende Isolierteil 14.

Um den Zusammenbau zu erleichtern, wird die Bohrung 32 in dem Außenleiter 12 vor dem Einbau des Isolierteils 14 hergestellt und erhält einen grö3eren Durchmesser als die Bohrung 34 des Isolierteils 14, so daß sie als Führungsbohrung für diese Bohrung dienen kann.

Um den Innenleiter 22 gegen Drehung und dadurch verursachte Lockerung 2u sichern, kann der Abschnitt 36' mit verringertem Durchmesser auf seiner Oberfläche gerändelt oder aufgerauht sein, wie in Fig. 3 zu erkennen ist.

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Pig. 4 zeigt eine gegen die Pign. 1 und 2 abgeänderte Ausführungsform des KupplungsstUckes 10, in der entsprechende Bauteile mit entsprechenden Punktionen mit gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Buchstabenindex bezeichnet sind. Demgemäß besitzt da in Fig. 4 gezeigte Kupplungsstück 10a einen Innenleiter loa, der in Steckhülsen-Endteilen 22a endet, und weiter einen Außenleiter 12a, der in Außengewinde-Endteilen 20a endet. Wiederum werden der Außenleiter 12a, der Innenleiter l6a und der dielektrische Isolierteil 14a von einem Stopfen 38a zusammengehalten. Man erkennt, daß die SteckhUlsen-Endteile 22a mit einer öffnung versehen sind, in der ein Endteil (ähnlich dem Endteil 22 nach Pig. l) aufgenommen werden kann, und ferner der Länge nach geschlitzt und zusammengedrückt sind, um die öffnung zu verengen und ein federndes Ergreifen des eingeführten Stecker-Endteiles eines angeschlossenen Verbindungsstückes sicherzustellen. Im übrigen ist das Kupplungsstück 10a der Pig. 4 im wesentlichen mit dem Kupplungsstück 10 der Pign. 1 und 2 identisch.

Somit istjklar, daß bei den erfindungsgemäßen Kupplungsstücken der Innenleiter gegen axiale Bewegung (und erforderlichenfalls auch gegen Drehung) gegenüber dem Außenleiter durch eine Verbindungsvorrichtung gesichert ist, die keine Verschlechterung der elektrischen Impedanzkennwerte des Verbindungsstückes hervorruft. Darüber hinaus wird auch der den Innenleiter tragende zentrale Isolierteil gegenüber dem Innenleiter und dem Außenleiter fixiert, so daß andere mechanische Vorrichtungen zur Festlegung des Isolierteils überflüssig sind. ,

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Claims

1. Kcaxialkupplungsstück mit einem in einem Isolierten eingeschlossenen Innenleiter und einem rohrförmigen Außenleiter, bei dem mindestens ein Leiter eine Querschnittsveränderung zur Verankerung mit dem Isolierteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein ütopfen (38) quer zur Achse des Kupplungsstückes (10) in dem Isolierteil (14) und im Bereich der Querschnittsveränderung (36) eingebettet ist, und der Stopfen eine gegenüber dem Isolierteil unterschiedliche Dielektrizitätskonstante zur Anpassung der durch die Querschnittsveränderun^ verursachten Impedanz an die durch die übrige Anordnung gegebene Impedanz aufweist.

2. KupplungsstUck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da 3 der Bereich der Querschnittsänderung (j>6; 36a) zwischen den Enden des Innenleiters (I6jl6a) liegt, einen verminderten

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Durchmesser aufweist und von dem sich diametral durch den Aussenleiter (12; 12a) und der Isolierteil (14; 14a) erstreckten Stopfen (3b; 3oa) erfaßt wird.

y. Kupplun^.sstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da .·> der Stopfen (3ö; 3Ua) aus einem festen Werkstoff besteht und eine diametral erstreckte öffnung (32,34; 32a, 34a) des Au.3enleitt.rs (12; 12a) und des Isolierteils (14, 14a) im wesentlichen vollständig ausfüllt.

4. Kuuolungsstüek nach Anspruch 3, dadurch ^^ennzei jhnet, dai? der Stopfen (j5o; 38a) aus einem ursprünglich fließenden, in der öffnunr ausgehärteten Werkstoff oesteht.

^lj. Kupplunrsstiick nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung {y2,yk; 32a,34a) durch koaxiale Bohrungen des Außenleiters (12; 12a) und des Isolicrteiles (14; l4a) gebildet wird.

6. Kupplungsstück nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dad der Isolierten (14; 14a) aus Polytetrafluorathylen und der Stopfen (3ö; 30a) aus Epoxydharz besteht.

7- Kupplungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da3 die äuiiere Oberfläche (36*) des Verriegelungsteiles aufgerauht ist und in enger Berührung mit dem Stopfen (3Ö; 38a) steht, so daß eine Drehung des Innenleiters (16;l6a) verhindert wird.

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8. Kupplungsstück nach einem der Ansprüche 5 bis 7# dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (32,34; 32a,34a) einen größeren

. Durchmesser aufweist als der Abschnitt der QuerschnitteHnderunf (36; 36a).

9. Kupplungsstück nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Abschnittes (36; 36a) kleiner als der Durchmesser der öffnung (32, 34; 32a, 34a) ist.

10. Kupplungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter (12; 12a) im wesentlichen

e
gleiche entgegengesetzte Enden aufyist, und daß der Abschnitt

(36; 36a) zwischen diesen Enden angeordnet ist.

11. Kupplungsstück nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplungsvorrichtungen (20; 20a) für den Anschluß passender anderer Koaxial-Kupplungsstücke an den Enden vorgesehen sind.

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