DE19544536C1 - Elektrisches Verbindungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Verbindungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Elektrotechnik, insbesondere in der Hochfrequenz­ technik, besteht häufig das Problem, Signalleitungen, die auf einem innerhalb eines Gehäuses mit leitender Oberflä­ che, beispielsweise einem Metallgehäuse, befestigten ersten Schaltungsträger (Platine) aufgebracht sind, mit solchen Signalleitungen zu verbinden, die auf einem außerhalb die­ ses Gehäuses vorgesehenen zweiten Schaltungsträger aufge­ bracht sind.

In diesem Zusammenhang ist es bekannt, auf einem Schaltungsträger Steckleisten vorzusehen und über ein einen entsprechenden Stecker aufweisendes Kabel oder Kabelband eine elektrische Verbindung zu einer Buchse oder einem wei­ teren Stecker zu schaffen, der an der Gehäusewand befestigt ist. In diese Buchse bzw. diesen Stecker kann dann ein entsprechendes Gegenstück eingesteckt werden, das eine elektrische Verbindung zu dem außerhalb des Gehäuses ange­ ordneten Schaltungsträger aufweist.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Verbindungssystem, daß der Herstellungs- und Montageaufwand relativ groß ist und daß außerdem die elektrischen Eigenschaften aufgrund auftretender Reflexionen nicht optimal sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das elek­ trische Verbindungssystem der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß eine möglichst wirtschaftliche Herstel­ lung möglich ist und die elektrischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Reflexionen und Transmissionsver­ lusten, wesentlich verbessert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Er­ findung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Beim elektrischen Verbindungssystem gemäß der Erfindung ist die Ausgestaltung derart getroffen, daß wenigsten eine der beiden Seiten der Durchgangsöffnung der Stützteilhalterung durch eine leitfähige Blende abgeschirmt ist. Diese weist eine im Vergleich zur Durchgangsöffnung der Halterung klei­ nere Durchtrittsöffnung für das Verbindungselement auf.

Eine derartige leitfähige Blende sorgt für eine geringe Re­ flexion der elektromagnetischen Energie beim Übergang zwi­ schen dem leitfähigen Verbindungselement und der entspre­ chenden Signalleitung. Dies ist von erfindungswesentlicher Bedeutung.

Die Halterung für das dielektrische Stützteil kann als Ring oder Steckergehäuse ausgebildet sein. Statt dessen kann die Halterung für das dielektrische Stützteil auch die Wand ei­ nes Gehäuses sein, in deren Durchgangsöffnung das dielek­ trische Stützteil festgelegt ist.

In Weiterbildung der Erfindung kann die leitfähige Blende auch an beiden Seiten der Durchgangsöffnung der Halterung bzw. an beiden Seiten des dielektrischen Stützteils vorge­ sehen sein.

Eine sehr einfache Fertigung ergibt sich, wenn die leitfä­ hige Blende aus einem Teil der Gehäusewand besteht.

Statt dessen ist es auch möglich, die leitfähige Blende aus einer auf die Begrenzungsfläche des dielektrischen Stütz­ teils aufgebrachten, beispielsweise aufgedampften, leitfä­ higen Schicht oder aus einem Scheibenelement mit zumindest leitfähiger Oberfläche, beispielsweise einer Metallscheibe, herzustellen.

In die Durchtrittsöffnung der leitfähigen Blende kann eine nichtleitfähige Blende eingepaßt sein. Selbstverständlich kann eine derartige nichtleitfähige Blende auch entfallen oder nur durch die Meniskusbildung bei dem Einschmelzen des dielektrischen Stützteils entstehen.

Eine vorteilhafte Verbindung zwischen dem leitfähigen Ver­ bindungselement und einer oder beiden Signalleitungen kann dadurch gebildet sein, daß das leitfähige Verbindungsele­ ment wenigstens an seinem einen Ende stirnseitig mit der zugeordneten Signalleitung in elektrischem Kontakt steht.

Eine einfache und gute Verbindung ist gleichzeitig dadurch gegeben, daß das leitfähige Verbindungselement mit seiner Ober- oder Unterseite einer Signalleitung anliegt. Diese Verbindung kann dann ohne weiteres als lösbare Steckverbin­ dung ausgebildet sein.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das leitfä­ hige Verbindungselement aus einer koaxialen Mittelleitung bestehen. Diese kann dann vorteilhafterweise über das di­ elektrische Stützteil hinaus in das Innere eines Gehäuses ragen und/oder über die Außenseite des Gehäuses vorstehen.

Für die Stabilisierung und Zuverlässigkeit der Kontaktver­ bindung zwischen dem leitfähigen Verbindungselement und der ersten und/oder zweiten Signalleitung ist es vorteilhaft, wenn eine zusätzliche Löt- oder Klebverbindung an dieser Stelle vorgesehen ist.

Insbesondere für den Fall einer lösbaren Steckverbindung ist es vorteilhaft, wenn das leitfähige Verbindungselement durch eine zusätzliche mechanische Einrichtung in sicherer Kontaktanlage an der zweiten Signalleitung gehalten ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der erste Schaltungsträger in einem Gehäuse, vorzugsweise einem hermetisch dichten Gehäuse untergebracht sein kann. Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann hierbei auch der zweite Schaltungsträger ebenfalls in einem Gehäuse angeord­ net sein. Ferner kann der zweite Schaltungsträger bei einer entsprechenden Erweiterung als Verbindungselement zu einer koplanaren Meßspitze zu Testzwecken benutzt werden.

Es liegt im Rahmen einer Ausführungsform der Erfindung, daß das dielektrische Stützteil aus Glas oder aus Keramik oder aus Kunststoff besteht.

Das erfindungsgemäße elektrische Verbindungssystem bietet den Vorteil, daß der Aufwand für Herstellung und Montage wesentlich verringert ist, da zusätzliche Teile, wie Stecker, Leisten, Kabelverbinder, sowie weitere Buchsen oder Stecker, die nachträglich in der Gehäusewand montiert wer­ den müssen, entfallen.

Das dielektrische Stützteil, welches das leitfähige Verbin­ dungselement aufnimmt, kann gleichzeitig mit der Gehäuse­ herstellung in die Gehäusewand integriert und von den Ab­ messungen her optimal auf den später im Gehäuse zu montie­ renden Schaltungsträger abgestimmt werden. Die stirnseitige Kontaktierung des leitfähigen Verbindungselements und der entsprechenden ersten Signalleitung auf dem innerhalb des Gehäuses angeordneten Schaltungsträger bewirkt, daß die elektromagnetische Energie beim Übergang zwischen der er­ sten Signalleitung und dem leitfähigen Verbindungselement nur geringfügig reflektiert wird. Es erfolgt eine sehr gute Anpassung des Wellenwiderstandes beim Übergang von der er­ sten Signalleitung auf die Koaxialmittelleitung.

Die für die genaue Lage des ersten Schaltungsträgers bezüg­ lich des elektrischen Verbindungselements maßgeblichen To­ leranzen beeinflussen daher die Reflexionseigenschaften des Übergangs nur sehr wenig. Weiterhin ist keine aufwendige Behandlung der Stirnseite des Verbindungselements er­ forderlich, welche die erste Signalleitung kontaktiert.

Das Wesen der Erfindung liegt somit insgesamt darin, daß bei dem beschriebenen elektrischen Verbindungssystem wenig­ stens eine der beiden Seiten der Durchgangsöffnung der Stützteilhalterung durch eine leitfähige Blende abgeschirmt ist.

Wesentlich ist bei einer Weiterbildung der Erfindung, daß die Halte­ rung für das dielektrische Stützteil als Ring oder als Steckergehäuse oder als Wand eines sonstigen Gehäuses ausgebildet sein kann, in deren Durchgangsöffnung das dielektrische Stützteil festgelegt ist.

Was die Verbindung des leitfähigen Verbindungselementes mit den beiden Signalleitungen anbetrifft, kann diese Verbin­ dung derart ausgestaltet sein, daß das leitfähige Verbin­ dungselement an beiden Enden mit seiner Ober- oder Unter­ seite einer Signalleitung anliegt. Statt dessen kann auch ein Ende des leitfähigen Verbindungselementes stirnseitig mit der zugeordneten Signalleitung in elektrischem Kontakt stehen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße elektrische Verbin­ dungssystem.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist das Verbindungssystem eine Halterung in Form eines (schematisch dargestellten) Gehäuses 1 mit einer leitfähigen Oberfläche sowie ein dielek­ trisches Stützteil 2 auf, das zweckmäßigerweise aus Glas besteht. Ein erster Schaltungsträger 3 ist im Gehäuse 1 fi­ xiert und trägt eine erste Signalleitung 4 auf seiner Ober­ fläche. Ferner ist ein leitfähiges Verbindungselement 5 in der Form einer Koaxialmittelleitung in das dielektrische Stützelement 2 eingegossen. Außerhalb des Gehäuses 1 ist weiterhin ein zweiter Schaltungsträger 6 vorgesehen, auf dessen Oberfläche eine zweite Signalleitung 7 aufgebracht ist. Die Schaltungsträger 3, 6 bilden mit den dazugehörigen Signalleitungen 4, 7 entsprechende Leiterplatten (Plati­ nen).

Wie ersichtlich, weist das in der Zeichnung beispielhaft dargestellte Verbindungssystem eine Gehäusewand 8 mit einer Durchgangsöffnung 9 auf, in welcher das dielektrische Stützteil 2 mit gleicher Wandstärke festgelegt ist. Die Durchgangsöffnung 9 weist in ihrem unteren Bereich einen Abschnitt auf, der bereits in Höhe des Gehäusebodens liegt und dort nicht mehr durchgängig ist. Auch dieser Abschnitt wird im folgenden als zur Durchgangsöffnung 9 gehörig ange­ sehen.

Die Koaxialmittelleitung 5 ist in horizontaler Richtung mittig in das dielektrische Stützteil 2 eingegossen und weist eine derartige Länge auf, daß sie sowohl mit dem einen Ende in das Innere des Gehäuses 1 als auch mit dem anderen Ende nach außen über die Außenseite der Gehäusewand 8 vorsteht. Die beiden gegenüberliegenden Stirnseiten der Koaxialmittelleitung 5 erstrecken sich senkrecht zur Längs­ richtung der Koaxialmittelleitung 5.

Der erste Schaltungsträger 3, der eine vorbestimmte Höhe aufweist, ist innerhalb des Gehäuses 1 in genau vorbestimm­ ter Position derart festgelegt, daß die auf dem ersten Schaltungsträger 3 aufgebrachte erste Signalleitung 4 stirnseitig mit der innenliegenden Stirnseite 10 der Koaxi­ almittelleitung 5 in Kontaktanlage ist. Die Höhe des ersten Schaltungsträgers 3 ist somit größer als der Abstand h zwi­ schen der Unterseite der Koaxialmittelleitung 5 und der Sitzfläche im Gehäuse 1, auf welcher der erste Schaltungs­ träger 3 aufliegt. Diese Sitzfläche ist weiterhin in hori­ zontaler Richtung zur Gehäusewand 8 hin durch einen verti­ kalen, unterhalb der Stirnfläche 10 liegenden Absatz be­ grenzt, an dem der erste Schaltungsträger 3 in montiertem Zustand anliegt.

Das Überstandsmaß, um das die Koaxialmittelleitung 5 über das dielektrische Stützteil 2 hinaus in das Innere des Ge­ häuses 1 vorsteht, ist in der Zeichnung mit b bezeichnet. Weiterhin ist der vertikale Abstand zwischen der Unterseite der Koaxialmittelleitung 5 und der an das dielektrische Stützteil 2 anschließenden Horizontalfläche des Gehäuses 1 mit c bezeichnet.

Im Bereich des gegenüberliegenden Endes, das außerhalb des Gehäuses 1 liegt, liegt die Koaxialmittelleitung 5 mit ih­ rer Unterseite auf der Oberseite der zweiten Signalleitung 7 auf, d. h. daß sich der zweite Schaltungsträger 6 mit der zweiten Signalleitung 7 und die Koaxialmittelleitung 5 teilweise überlappen, und zwar in einem Überlappungsbereich a.

Diese zweite Kontaktverbindung zwischen der Koaxialmittel­ leitung 5 und der zweiten Signalleitung 7 kann als (nicht näher gezeigte) Steckverbindung oder auch als feste Verbin­ dung ausgebildet sein. Weiterhin kann sich der zweite Schaltungsträger 6 ebenfalls in einem teilweise oder voll­ kommen geschlossenen Gehäuse befinden. Auf der Unterseite des zweiten Schaltungsträgers 6 ist ein Material 11 mit leitfähiger Oberfläche vorgesehen, die über eine galvani­ sche Verbindung 12 mit der leitfähigen Oberfläche des Ge­ häuses 1 verbunden ist.

Auf der Außenseite des dielektrischen Stützelements 2 ist eine elektrisch leitfähige Blende 14 mit der Dicke t aufge­ bracht, welche beispielsweise aus einer Metallscheibe oder einer aufgedampften leitfähigen Schicht bestehen kann. Die leitfähige Blende 14 weist eine mittige Durchtrittsöffnung 15 mit einem Durchmesser d auf, der größer als der Außendurchmesser der Koaxialmittelleitung 5 ist. Zwischen der Außenwand der Koaxialmittelleitung 5 und der Innenwand der Durchtrittsöffnung 15 besteht somit ein radialer Freiraum. Weiterhin reicht die leitfähige Blende 14 radial nach außen bis zum Gehäuse 1 mit leitfähiger Oberfläche. Durch die leitfähige Blende 14 werden durch den elektroma­ gnetischen Energieübergang verursachte Reflexionen wirksam abgehalten.

Der Freiraum zwischen der Koaxialmittelleitung 5 und der Innenwand der Durchtrittsöffnung 15 kann durch eine nicht leitfähige Blende 16 ausgefüllt sein.

Ein sicherer Kontakt zwischen der ersten Signalleitung 4 und der Stirnseite 10 der Koaxialmittelleitung 5 wird durch dosiertes Anbringen von Löt- oder Klebematerialien vor oder nach der Montage des ersten Schaltungsträgers 3 im Gehäuse 1 erreicht. In gleicher Weise kann der galvanische Kontakt zwischen der Koaxialmittelleitung 5 und der zweiten Signal­ leitung 7 durch den Einsatz von leitfähigen Löt- oder Kle­ bematerialien oder auch durch eine zusätzliche, nicht ge­ zeigte mechanische Vorrichtung stabilisiert werden.

Da die Toleranzen der Dimensionen h, c und b die Reflexi­ onseigenschaften des Übergangs zwischen der ersten Signal­ leitung 4 und der Koaxialmittelleitung 5 nur wenig beein­ flussen, bleibt der Aufwand bei der Herstellung des Gehäu­ ses 1 gering. Weiterhin können die Dimensionen h, c und b bei der Herstellung des Gehäuses 1 und der Herstellung des dielektrischen Stützelements 2 zusammen mit der Koaxialmit­ telleitung 5 vorgegeben werden, so daß der Aufwand für die optimale Montage des ersten Schaltungsträgers 3 im Gehäuse 1 deutlich reduziert wird. Die Stirnfläche 10 der Koaxialmittelleitung 5 braucht weiterhin nicht aufwendig behandelt zu werden.

Ähnliche Überlegungen gelten auch für den außerhalb des Ge­ häuses 1 liegenden Übergang zwischen der Koaxialmittellei­ tung 5 und der zweiten Signalleitung 7. Da die Toleranzen der Dimensionen d, a und t sowie der horizontale Abstand w zwischen der leitfähigen Blende 14 und dem zweiten Schal­ tungsträger 6 die Reflexionseigenschaften des Übergangs nur wenig beeinflussen, ist auch der Aufwand für die Herstel­ lung dieses Übergangs gering.

Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuter­ ter Merkmale der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche sowie die Zeichnung verwiesen.

Claims (16)

1. Elektrisches Verbindungssystem zum elektrischen Ver­ binden einer auf einem ersten Schaltungsträger (3) angeord­ neten ersten Signalleitung (4) mit einer auf einem zweiten Schaltungsträger (6) angeordneten zweiten Signalleitung (7), wobei zum Verbinden der beiden Signalleitungen (4, 7) ein leitfähiges Verbindungselement (5) vorgesehen ist, das in einem in einer Halterung (1) angeordneten dielektrischen Stützteil (2) isolierend gehaltert und an seinen aus dem dielektrischen Stützteil (2) herausragenden beiden Enden mit den Signalleitungen (4, 7) in Verbindung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Seiten der Durchgangsöffnung (9) der Stützteilhalterung (1) durch eine leitfähige Blende (14) abgeschirmt ist, die eine im Vergleich zur Durchgangs­ öffnung (9) der Halterung (1) kleinere Durchtrittsöffnung (15) für das leitfähige Verbindungselement (5) aufweist.

2. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Halterung (1) für das dielektrische Stützteil (2) als Ring oder Steckergehäuse ausgebildet ist.

3. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Halterung (1) für das dielektrische Stützteil (2) die Wand (8) eines Gehäuses ist, in deren Durchgangsöffnung (9) das dielektrische Stützteil (2) fest­ gelegt ist.

4. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Blende (14) an beiden Seiten der Durchgangsöffnung (9) der Halte­ rung (1) bzw. an beiden Seiten des dielektrischen Stütz­ teils (2) vorgesehen ist.

5. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Blende (14) aus einem Teil der Gehäusewand (8) besteht.

6. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Blende (14) aus einer auf die Begrenzungsfläche des dielektrischen Stütz­ teils (2) aufgebrachten leitfähigen Schicht oder aus einem Scheibenelement mit leitfähiger Oberfläche besteht.

7. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Durchtrittsöff­ nung (15) der leitfähigen Blende (14) eine nichtleitfähige Blende (16) eingepaßt ist.

8. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Verbin­ dungselement (5) wenigstens an seinem einen Ende (10) stirnseitig mit der zugeordneten Signalleitung (4) in elek­ trischem Kontakt steht.

9. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Verbin­ dungselement (5) mit seiner Ober- und/oder Unterseite einer Signalleitung (7) anliegt.

10. Verbindungssystem nach einem vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Verbin­ dungselement (5) aus einer koaxialen Mittelleitung besteht.

11. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Verbin­ dungselement (5) über das dielektrische Stützteil (2) hin­ aus in das Innere der Halterung (1) in Form eines Gehäuses ragt und/oder über die Außenseite der Halterung (1) in Form des Gehäuses vorsteht.

12. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem leitfähi­ gen Verbindungselement (5) und der ersten und/oder zweiten Signalleitung (4, 7) eine zusätzliche Löt- oder Klebever­ bindung vorgesehen ist.

13. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwi­ schen dem leitfähigen Verbindungselement (5) und der zwei­ ten Signalleitung (7) lösbar ausgebildet ist.

14. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Ver­ bindungselement (5) durch eine zusätzliche mechanische Ein­ richtung in sicherer Kontaktanlage an der zweiten Signal­ leitung (7) gehalten ist.

15. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schal­ tungsträger (6) ebenfalls in einem Gehäuse angeordnet ist.

16. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Stützteil (2) aus Glas, Keramik oder Kunststoff besteht.