DE19848601A1 - Koaxialverbinder für Hochfrequenzsysteme mit hoher Leistung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ko­ axialverbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Koaxialkabelanordnung gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 7 und befaßt sich mit einem Koaxial­ verbinder zum Verbinden eines Koaxialkabels mit weiteren Leitern einer Hochfrequenz-Sender- und Empfängervor­ richtung mit hoher Leistung.

In der drahtlosen Telekommunikationsindustrie empfangen Basisstationen Signale von mobilen Kommunikationsvor­ richtungen, wie zum Beispiel Mobiltelefonen, und über­ tragen Signale mit hoher Leistung zu anderen Basissta­ tionen oder mobilen Kommunikationsvorrichtungen. Zur Erhöhung der erforderlichen Distanz zwischen miteinander kommunizierenden Vorrichtungen und insbesondere zwischen der mobilen Vorrichtung und der Basisstation wird das Ansprechvermögen des Basisstation-Empfängers gesteigert und/oder die Ausgangsleistung der Basisstation erhöht. Schwache Rauschsignale, die bisher unbedeutend waren, werden nunmehr signifikanter, da die Leistungsver­ stärkung zwischen Empfänger- und Sendersignal zunimmt. Koaxial-Übertragungsvorrichtungen, insbesondere Koaxial­ verbinder, besitzen Merkmale, die "Intermodulations­ produkte" erzeugen, wobei es sich um Rauschsignale handelt, die aus einem nicht-linearen Ansprechen der Signalübertragung resultieren. Faktoren, die ein nicht­ lineares elektrisches Ansprechen hervorrufen, erzeugen Frequenzen (keine Grundschwingung darstellende Har­ monische), die in den Bereich von Trägerfrequenzen des Empfängerkanals fallen können. In früheren Systemen waren Intermodulationsprodukte relativ zu dem Empfänger­ signal zu gering, um von Bedeutung zu sein. Da jedoch die Empfängerkanal-Ansprechempfindlichkeit zunimmt, können Intermodulationsprodukte mit Empfängersignalen verwechselt werden.

In der Vergangenheit ist eine Anzahl von Faktoren fest­ gestellt worden, die einen nachteiligen Einfluß auf die Intermodulations-Leistung bei HF-Koaxialverbindern ha­ ben, wie zum Beispiel schlechtes Oberflächenfinish, ge­ wundener Signalweg, Korrosion, unzulängliche Plattie­ rungsdicke sowie ungleiche Metalle in engem Kontakt. Somit ist die Qualität der elektrischen Verbindung zwi­ schen Innen- und Außenleiter eines Koaxialkabels sowie dem jeweiligen Innen- und Außenleiter eines Koaxialver­ binders von Bedeutung. Lötverbindungen zwischen dem Kabel und den jeweiligen Leitern eines Koaxialverbinders schaffen normalerweise eine bessere elektrische Leistung als Crimpverbindungen. Bestimmte Lötverbindungen schaf­ fen jedoch nicht die gewünschte Leistung.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Koaxialkabelverbinders, der eine hohe Leistung besitzt und insbesondere die Erzeugung von Intermodulationsprodukten reduziert.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Koaxialkabelverbinder, wie er im Anspruch 1 angegeben ist.

Die vorliegende Erfindung schafft einen Koaxialkabelver­ binder mit einem Mittelkontakt, der von einem Außen­ kontakt konzentrisch umgeben ist und von diesem durch ein Dielektrikum getrennt ist, wobei der Verbinder einen Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit einem komplemen­ tären Koaxialverbinder und einen Anschlußabschnitt auf­ weist, der zur Verbindung mit einem Koaxialkabel ausge­ bildet ist, das einen Innenleiter aufweist, der von ei­ nem Außenleiter konzentrisch umgeben ist und von diesem durch ein Dielektrikum getrennt ist, wobei der Mittel­ kontakt des Verbinders einen Bereich zur Verbindung mit dem Kabelmittelleiter aufweist und der Außenkontakt einen Verbindungsbereich aufweist, der für eine Lötver­ bindung mit dem Kabelaußenleiter ausgebildet ist, wobei der Verbinder ferner ein radiales Kabel-Trägerelement aufweist, das an dem Verbinder starr angebracht ist und sich von diesem weg über einen Bereich des Kabels er­ streckt, das sich von dem Verbindungsbereich weger­ streckt, wobei das radiale Trägerelement einen Klemmab­ schnitt aufweist, der zum sicheren Festklemmen des Ka­ bels in einer bestimmten Distanz von der Lötverbindung ausgebildet ist, so daß eine Länge des Kabels zwischen der Lötverbindung und dem Klemmbereich sicher gehaltert ist und dadurch eine Kabelbewegung an oder in der Nähe der Lötverbindung verhindert ist. Vorteilhafterweise reduziert somit eine radiale Halterung des Kabels in einer Distanz von der Lötverbindung die Entstehung von Intermodulationsprodukten durch Verhindern von Rißbil­ dung in dem Lötmaterial und einer daraus resultierenden Rißbewegung während der Ausübung von Belastungen auf das Kabel, wodurch Nicht-Linearitäten in das elektrische Ansprechen der Lötverbindung eingebracht würden. Eine gute Lötverbindung schafft eine verbesserte elektrische Leistung über Klemm- oder Crimpverbindungen. Das radiale Trägerelement verbessert die elektrische Leistung des Verbinders, insbesondere, wenn an dem Kabel gezogen oder das Kabel gebogen wird. Ein besonders wirksames radiales Trägerelement kann mit einer Kabelklemme in Form einer Crimphülse zum Crimpen (d. h. permanente Verformung) um einen Bereich des Kabels mit einem äußeren Isolierungs­ mantel versehen sein.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine fragmentarische Schnittansicht eines Ver­ binders gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht eines Bereichs eines Kabels, das zur Verbindung mit dem Verbinder vorbereitet ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht unter Darstellung des Kabels beim anfänglichen Einführen in das Verbindungs­ ende des Verbinders;

Fig. 4 eine fragmentarische Schnittansicht unter Dar­ stellung des nächsten Schrittes bei der Montage des Verbinders an dem Kabel, wobei der Außen­ leiter mit dem Verbinder durch Induktions­ erwärmung verlötet wird; und

Fig. 5 eine Darstellung eines anschließenden Schrittes bei den Montagevorgängen, wobei der Kabelinnen­ leiter mit dem Verbinder-Innenkontakt verlötet wird.

Wie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zu sehen ist, besitzt ein Koaxialverbinder 2 einen Mittelkontakt 4, der konzentrisch von einem Außenkontakt 6 umgeben ist und von diesem durch ein Dielektrikum 8 getrennt ist, das den Mittelkontakt in bezug auf den Außenkontakt trägt und positioniert. Weiterhin besitzt der Verbinder einen mit Gewinde versehenen Verriegelungsring 10 zum Koppeln mit dem Gewinde eines damit verbindbaren, kom­ plementären Koaxialverbinders sowie ein elastomeres Dichtungselement 12 zum Abdichten der Verbinder im mit­ einander verbundenen Zustand gegenüber der Umgebung. Der Verbinder weist einen Verbindungsabschnitt 14 und einen Anschlußabschnitt 16 auf, wobei der Verbindungsabschnitt 14 zur Verbindung mit dem komplementären Koaxialverbin­ der dient und der Anschlußabschnitt 16 zum Anschließen eines Koaxialleiters 18 dient. Der Koaxialleiter 18 weist einen Innenleiter 20 auf, der von einem Außen­ leiter 22 konzentrisch umgeben ist und von diesem durch ein Dielektrikum 24 getrennt ist, wobei das Kabel ferner einen isolierenden Mantel 26 aufweist, der den Außen­ leiter 22 umschließt. Bei dem Kabel 18 handelt es sich um ein halbstarres Kabel, wobei der Außenleiter 22 spiralgewindeförmig ausgebildet ist, so daß seine Flexi­ bilität verbessert ist.

Der Außenkontakt 6 besitzt einen Verbindungsbereich 28, der mit einem Spiralgewinde komplementär zu dem des Ka­ belaußenleiters 22 versehen sein kann, so daß der Außenleiter in den Verbindungsbereich 28 eingeschraubt werden kann. Der Verbindungsbereich 28 kann jedoch auch eine glatte zylindrische Innenfläche 30 zum Aufnehmen des Außenleiters 22 in dieser aufweisen. Ferner ist der Außenleiter 28 mit einer oder mehreren Inspek­ tionsöffnungen 32 versehen, die eine Überprüfung der Qualität der Lötverbindung zwischen dem Kabel und dem Außenkontakt 6 erleichtern.

Der Kabelinnenleiter 20 wird in einem Verbindungsbereich 34 des Mittelkontakts 4 aufgenommen, wobei der Ver­ bindungsbereich 34 mit einer Bohrung zum Aufnehmen des Mittelleiters 20 in dieser versehen ist. Die Bohrung 35 ist durch eine oder mehrere Strömungsöffnungen 38 zu­ gänglich, die das Verlöten des Mittelleiters 20 in der Bohrung 36 unterstützen. In Ausrichtung mit der Strö­ mungsöffnung 38 ist eine Kappe 40 in dem Außenkontakt 6 vorgesehen, die mittels einer leitfähigen Dichtung 42 fest gegen den Außenleiter geschlossen werden kann.

Der Verbinder weist ferner ein radiales Kabel-Träger­ element 44 auf, das einen Verbinderbefestigungsbereich 46 und einen Kabelbefestigungsbereich 48 aufweist. Der Verbinderbefestigungsbereich 46 besitzt ein Innengewinde zum Aufschrauben auf ein komplementäres Gewinde, das auf der Außenfläche 27 des Außenkontakt-Verbindungsbereichs 28 vorgesehen ist. Das radiale Trägerelement 44 läßt sich somit starr und sicher an dem Verbinder be­ festigen. Andere Fixiereinrichtungen, wie zum Beispiel Bondverbinden, Verschweißen oder Crimpen, sind ebenfalls möglich. Der Kabelbefestigungsbereich 48 dient zum sicheren Festklemmen an einem Bereich 49 des Kabels, der durch einen Spalt 50 von dem Außenkontakt-Verbindungs­ bereich 28 über eine bestimmte Distanz beabstandet ist. Bei dem vorliegenden, speziellen Ausführungsbeispiel ist der Befestigungsbereich 48 in Form einer verformbaren Rohreinrichtung vorgesehen, die durch plastische Verformung auf dem Kabelbereich 49 aufgecrimpt werden kann. Zum Beispiel kann die Rohreinrichtung 48 ähnlich wie bei einer herkömmlichen Crimpverbindung zur elektri­ schen Verbindung zwischen Koaxialaußenleitern und Ver­ binderaußenkontakten in eine sechseckige Form verformt werden. Vorzugsweise wird der Kabelbefestigungsbereich 48 um den mit einem äußeren isolierenden Mantel 26 ver­ sehenen Bereich des Kabels 49 befestigt, so daß keine elektrischen Ströme das radiale Trägerelement 44 durch­ fließen oder diese vernachlässigbar sind. Alternativ hierzu könnte das radiale Trägerelement 44 mit einem nicht-leitenden Material beschichtet oder aus einem sol­ chen Material gebildet sein. Es ist auch möglich, andere Befestigungseinrichtungen zwischen dem Kabel und dem Kabelbefestigungsbereich 48 vorzusehen, wie zum Beispiel Schraubklemmen, Verbinden mittels Klebstoff, Überformen usw. .
Das radiale Trägerelement 44 schafft vorteilhafterweise eine Eliminierung oder beträchtliche Reduzierung von Belastungen sowie einer Bewegung des Kabelaußenleiters 22 relativ zu dem Außenkontakt-Verbindungsbereich 28 während einem Biegen, Ziehen oder der Ausübung von ande­ ren Kräften auf das Kabel 18 außerhalb von dem Verbin­ der. Man hat festgestellt, daß zur Erzielung einer be­ sonders hohen Leistung eine Lötverbindung zwischen dem Kabelaußenleiter 22 und dem Kabelaußenkontakt 6 gegen­ über einer Crimpverbindung zwischen diesen bevorzugt ist. Man hat jedoch auch festgestellt, daß die Inter­ modulationsleistung der Lötverbindung nicht befriedigend oder ausreichend konsistent sein kann. Die Ausübung von Belastungen auf ein Kabel kann zur Entstehung von Rissen in der Lötverbindung führen, die das nicht-lineare An­ sprechen von dieses durchlaufenden elektrischen Hochfre­ quenz-Signalen steigern kann. Zur Verbesserung der dyna­ mischen Intermodulation ist somit eine Bewegung des Kabelaußenleiters 22 relativ zu dem Verbinderaußen­ kontakt-Verbindungsbereich 28 durch die Anordnung des radialen Trägerelements 44 im wesentlichen eliminiert, das das Kabel in einer bestimmten Distanz von dem Ver­ bindungsbereich trägt. Die Ausbildung des radialen Trägerelements 44 in Form einer metallischen Crimphülse ermöglicht eine einfache und dennoch robuste Halterung unter Verwendung der Crimptechnologie, wie sie bei elek­ trischen Verbindern häufig zum Einsatz kommt.

Die Montage des Kabels an dem Verbinder wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 kurz beschrieben. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird zuerst das Kabelanschlußende vorbereitet, indem aufeinanderfolgende Bereiche des Innenleiters 20, des Dielektrikums 24 und des Außenleiters 22 freigelegt werden. Das Kabelende wird anschließend in den Anschlußabschnitt 16 des Verbinders eingeführt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, wobei der freiliegende Bereich des Innenleiters 20 in die Bohrung 36 des Mittelkontakts 4 eingeführt wird und der freilie­ gende Bereich des Außenleiters 22 in die Bohrung 30 des Außenkontakt-Verbindungsabschnitts 28 eingeführt wird. Der Außenkontakt liegt an einer Schulter 27 an (s. Fig. 1), die eine vorderste, sichere Position des Kabels in bezug auf den Verbinder definiert. Vor dem Einführen des Kabels in den Verbinder kann eine Zinn-Lötfolie oder -pulver oder -paste auf den freiliegenden Bereich 22 des Außenleiters oder in die Bohrung 30 des Außen­ kontakts eingebracht werden. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, werden dann Induktionsspulen 53 um den Verbindungsab­ schnitt 16 herum angeordnet, wodurch die erzeugte Wärme das Lötmaterial schmilzt, das zwischen den Außenleiter 20 und den Verbindungsbereich 28 fließt.

Wie in den Fig. 1 und 5 zu sehen ist, kann Lötmaterial durch die Lötmaterial-Flußöffnung 38 eingebracht werden, die über die Öffnung 39 in dem Außenkontakt 6 zugänglich ist. Anschließend kann ein Heizelement 55 durch die Öffnung 39 eingeführt werden, um das Lötmaterial zwi­ schen dem Innenleiter 20 und der inneren Kontaktbohrung 36 zu schmelzen und zu verflüssigen. Anschließend wird die Kappe 40 mit der leitfähigen Dichtung 42 verschlos­ sen, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Das radiale Träger­ element 44, das vor dem Einführen des Kabels in den Ver­ binder auf das Kabel aufgeschoben wurde, wird an dem Außenkontakt-Verbindungsbereich 28 befestigt (wobei dies bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch gewinde­ mäßige Verbindung erfolgt), und anschließend wird der Kabelbefestigungsbereich 48 auf das Kabel gecrimpt.

Claims (9)

1. Koaxialverbinder (2) mit einem Mittelkontakt (4), der von einem Außenkontakt (6) konzentrisch umgeben ist und durch ein Dielektrikum (8) von diesem ge­ trennt ist, wobei das Kabel einen Verbindungsab­ schnitt (14) zur Verbindung mit einem komplementären Koaxialverbinder und einen Anschlußabschnitt (16) aufweist, der zur Verbindung mit einem Koaxialkabel ausgebildet ist, das einen Innenleiter (20) auf­ weist, der von einem Außenleiter (22) konzentrisch umgeben ist und durch ein Dielektrikum (24) von diesem getrennt ist, wobei der Mittelkontakt (4) des Verbinders einen Bereich (34) zur Verbindung mit dem Kabelmittelleiter (20) aufweist und der Außenkontakt (6) einen Verbindungsbereich (28) aufweist, der für eine Lötverbindung mit dem Kabelaußenleiter (22) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbinder (2) ferner ein radiales Kabel-Trägerelement (44) aufweist, das an dem Verbinder starr angebracht ist und sich von diesem weg über einen Bereich des Kabels erstreckt, das sich von dem Außenkontakt-Verbindungsbereich (28) wegerstreckt, wobei das radiale Trägerelement (44) einen Befestigungsbereich (48) aufweist, der zum sicheren Halten des Kabels in einer gewissen Distanz (50) von der Lötverbindung ausgebildet ist, so daß eine Länge des Kabels zwischen der Lötver­ bindung und dem Kabelbefestigungsbereich sicher ge­ haltert ist und dadurch eine Kabelbewegung in der Nähe der Lötverbindung verhindert ist.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem radialen Trägerelement (44) um ein von dem Verbinder separa­ tes Teil handelt und dieses einen Befestigungs­ bereich (48) aufweist, der an dem Verbinderaußen­ kontakt starr befestigbar ist.

3. Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelbefestigungsbe­ reich (48) in Form einer Crimphülse zum Crimpen auf das Kabel (18) ausgebildet ist.

4. Verbinder nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das radiale Träger­ element (44) aus einem für eine Crimpverbindung ge­ eigneten Metall hergestellt ist.

5. Verbinder nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelkontakt (6) einen Leiterverbindungsbereich (34) mit einer Bohrung (36) aufweist, die für eine Lötverbindung mit dem Kabelmittelleiter (20) ausgebildet ist.

6. Verbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkontakt eine Öffnung (39) über dem Leiterverbindungsbereich (34) des Mittelkontakts (4) aufweist, um einen Zugang zum Verlöten des Mittelkontakts mit dem Kabelinnenleiter (2) zu ermöglichen.

7. Koaxialkabelanordnung mit einem Koaxialverbinder nach einem der vorausgehenden Ansprüche und mit einem Kabel dafür, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (18) einen in einer Bohrung (30) des Außenkontakt-Verbindungsbe­ reichs (28) aufgenommenen, freiliegenden Bereich eines Außenleiters (22) aufweist.

8. Koaxialkabelanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das radiale Träger­ element (44) an dem Befestigungsbereich (48) in im wesentlichen isolierender Weise an dem Kabel ange­ bracht ist.

9. Koaxialkabelanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsbereich (48) des radialen Trägerelements (44) um einen mit einem isolierenden Mantel (26) versehenen Bereich des Kabels herumgecrimpt ist.