DE19944491C2 - Steckverbinder für abstrahlende Koaxialkabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder zur Montage auf einem abstrahlenden Koaxialkabel mit gewelltem Kabelaußen­ leiter, dessen Stirnrand etwa in Höhe eines Wellenbergs liegt und der im Bereich der Wellenberge mit Öffnungen versehen ist, wobei der Steckverbinder einen Steckerkopf umfaßt, der eine Ausnehmung mit einer Ringfläche zur innen­ seitigen Kontaktierung des Stirnrandbereiches des Kabel­ außenleiters hat sowie eine den Kabelaußenleiter umschlie­ ßende, radial federnde Segmente aufweisende Kontakthülse und ein letztere umschließendes, mit dem Steckerkopf ver­ spannbares Druckglied umfaßt, das auf die Kontakthülse wirkt und nach Verspannung mit dem Steckerkopf den Kabel­ außenleiter mit der Ringfläche in der Ausnehmung des Steckerkopfes elektrisch kontaktiert und mechanisch klemmt.

Im Unterschied zu normalen, d. h. sehr gut abgeschirmten Koaxialkabeln mit ring- oder schraubgewelltem Kabelaußen­ leiter haben abstrahlende Koaxialkabel in ihrem gewellten Kabelaußenleiter Öffnungen, deren Zahl, Anordnung und Größe je Längeneinheit vom Verwendungszweck des abstrahlenden Koaxialkabels abhängt, das insbesondere in Tunnels nach Art einer Antenne eingesetzt wird, um auch dort eine Kommunika­ tion über Mobilfunk zu ermöglichen. Die. Öffnungen werden durch teilweises Abtragen, z. B. Abfräsen, der Wellenberge des Kabelaußenleiters erzeugt, dessen Kreisquerschnitt des­ halb an den Stellen, an denen sich die Öffnungen befinden, Abflachungen hat.

Bisher werden auf solche abstrahlenden Koaxialkabel die gleichen Steckverbinder montiert wie sie für normale Koaxialkabel bekannt sind oder als bekannt gelten, vergl. DE 197 38 733 C1 oder DE 198 57 528 A1. Diese Steckverbinder weisen die einleitend angegebenen konstruktiven Merkmale auf und sehen in unterschiedlichen Konstruktionen u. a. zwischen dem Stec­ kerkopf und dem Kabelaußenleiter eine elektrische Kontak­ tierung und mechanische Klemmung vor, die möglichst gleich­ mäßig über den gesamten Umfang des Kabelaußenleiters wirk­ sam ist, um im Kontaktierungsbereich entstehende Intermodu­ lationsprodukte so klein wie möglich zu halten.

Ein anderer Steckverbinder ist aus der DE 195 33 721 A1 bekannt. Er umfaßt eine Kontakthülse, die mit einem schraubgewellten Kabelaußenleiter in Schraubeingriff gebracht werden kann und die an ihrem steckseitigen Ende mit axialen Schlitzen versehen ist, um spannzangenartig wirkende, federnde Segmente zu erzeugen, die außenseitig eine Kegelringfläche bilden, welche mit einer komplementä­ ren Kegelringfläche im Steckerkopf zusammenwirkt, so daß das Stirnende des Kabelaußenleiters radial zusammengedrückt wird und die Kontaktierung mit dem Steckerkopf nur mittel­ bar über die Kontakthülse erfolgt.

Für ein abstrahlendes Koaxialkabel sind solche Steckver­ binder jedoch nur bedingt geeignet, weil die Segmente der Kontakthülse, die ganz oder teilweise über den von einer "angeschnittenen" Öffnung eingenommenen Bereich des Stirn­ randes des Kabelaußenleiter zu liegen kommen, dort einen undefinierten, galvanischen Kontakt mit dem Steckerkopf herstellen. Undefinierte galvanische Kontakte haben jedoch nichtlineare Übertragungseigenschaften und führen deswegen zur Entstehung von Intermodulationsprodukten insbesondere dritter und höherer Ordnung mit Pegeln, die u. a. bei Mobil­ funkanwendungen zu erheblichen Beeinträchtigungen der Über­ tragungseigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Kanal­ trennung und der Übertragung schwacher Empfangssignale, führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steckver­ binder der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, der bei Montage auf einem abstrahlenden Koaxialkabel zu einem definierten und damit intermodulationsarmen elektrischen Kontakt zwischen dem Steckerkopf und dem Kabelaußenleiter führt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Steckverbinder der einleitend angegebenen Gattung darin, daß die Kontakt­ hülse radial federnde Segmente nur in solchen Umfangsberei­ chen hat, denen Umfangsbereiche des Kabelaußenleiter ohne Öffnungen entsprechen und daß die Kontakthülse Orientie­ rungsmittel hat, die die Segmente auf die Umfangsbereiche des Kabelaußenleiters ohne Öffnungen ausrichten.

Damit wird erreicht, daß die zwischen den Öffnungen in dem Kabelaußenleiter liegenden Stirnrandbereiche des letzteren vollfächig und gleichmäßig mit dem Steckerkopf kontaktiert werden, während die Öffnungen im Stirnrandbereich des Ka­ belaußenleiters nicht durch ein Segment der Kontakthülse überdeckt werden, das sich nicht gegen das Material des Kabelaußenleiters abstützen kann und daher keine definierte Kontaktkraft auf der entsprechenden Gegenfläche in der Aus­ nehmung des Steckerkopfes erzeugen könnte.

Zwischem dem Druckglied und der Kontakthülse kann ein kraftübertragender Zwischenring angeordnet sein (Anspruch 2). Insbesondere wenn das mit dem Steckerkopf verspannbare Druckglied aus einer Hohlschraube besteht, wird auf diese Weise vermieden, daß das Druckglied beim Eindrehen in den Steckerkopf die Kontakthülse mitnimmt.

Das Orientierungsmittel kann aus einer dem Querschnitt des Kabelaußenleiters angepaßten Form zumindest des lichten Querschnittes der Kontakthülse bestehen (Anspruch 3). Der Querschnitt des Kabelaußenleiters hat, wie eingangs beschrieben, infolge der Öffnungen einen vom Kreisquerschnitt abweichenden Querschnitt, der eine solche Orientierung der Kontakthülse ermöglicht.

Die Anpassung des lichten Querschnitts der Kontakthülse an den Querschnitt des Kabelaußenleiters kann insbesondere durch in das Material der Kontakthülse eingedrückte Sicken oder umgekehrt durch Erzeugen von Abflachungen mit nach außen vorspringenden Sicken erreicht werden. Statt mit Sicken, kann die Kontakthülse an den betreffenden Stellen mit radial eingepreßten Stiften oder Nieten versehen sein. Alternativ kann auch die Wandstärke der Kontakthülse im Bereich der Abflachungen vergrößert sein. Die Kontakthülse kann auch an ihrem druckgliedseitigen Rand geschlitzt und in dem an den Schlitz angrenzenden Bereich entsprechend der Abflachung des Kabelaußenleiters nach innen verformt sein, so daß sie dort einen C-ähnlichem Querschnitt hat.

Zur Anpassung zumindest des lichten Querschnitts der Kon­ takthülse an den Querschnitt des Kabelaußenleiters kann der druckgliedseitige Rand der Kontakthülse mit mindestens einem Clip versehen sein (Anspruch 4). Der Clip, der ins­ besondere aus einem geeigneten Kunststoff bestehen kann, füllt also den Zwischenraum zwischen der etwa hohlzylin­ drischen Kontakthülse und der Abflachung im Bereich der jeweiligen Öffnung des Kabelaußenleiters zumindest teil­ weise aus.

Vorzugsweise ist der Clip auf den druckgliedseitigen Rand der Kontakthülse federnd aufschnappbar (Anspruch 5).

Zur besseren Handhabung und zur Erzielung eines sicheren Sitzes kann der Clip als Clipring mit in bezug auf die Kontakthülse gegenüberliegenden Schenkeln und Ringsegmenten als Orientierungs- und Zentriermittel ausgebildet sein (An­ spruch 6).

Am besten sind alle im HF-erfüllten Innenraum liegenden metallischen Teile aus amagnetischem Werkstoff und/oder versilbert.

Bevorzugt ist zwischen dem Kabelaußenleiter und der Kon­ takthülse eine Isolierung angeordnet, die einen metalli­ schen Kontakt zwischen dem Kabelaußenleiter und der Kon­ takthülse nur im Bereich deren vorderer, verdickter Enden zuläßt (Anspruch 7).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläu­ tert. Es zeigt:

Fig. 1 das teilweise abgemantelte Ende eines abstrahlen­ den Koaxialkabels in der Seitenansicht und in der Stirnansicht,

Fig. 2 den kabelseitigen Teil eines Steckverbinders nach dem Stand der Technik im unmontierten Zustand im Längsschnitt,

Fig. 3 einen vollständigen Steckverbinder, entsprechend Fig. 2, jedoch montiert auf einem Kabel,

Fig. 4 bis 8 Ausführungsformen der Kontakthülse, jeweils in der Seitenansicht und im Querschnitt, entspre­ chend der Linie VI-VI in Fig. 4,

Fig. 9 eine Kontakthülse mit zwei Clips in der Seiten­ ansicht und den zwei zugehörigen Stirnansichten ohne Kabel,

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung eines Clips für eine Kontakthülse gemäß Fig. 9,

Fig. 11 die gleiche Ausführungsform einer Kontakthülse wie in Fig. 10, jedoch mit zwei Clips, die über einen Ring verbunden sind,

Fig. 12 eine perspektivische Darstellung der beiden über einen Ring verbundenen Clips in Fig. 11,

Fig. 13 eine Kontakthülse und das zugehörige Druckglied in Form einer Hohlschraube auf dem Ende des Ka­ bels vor der Montage und

Fig. 13a eine Einzelheit der Fig. 13.

Fig. 1 zeigt das zum Montieren eines Steckverbinders her­ gerichtete Ende eines abstrahlenden Koaxialkabels mit zu­ rückgesetztem Kabelmantel 54 und ringgewelltem, metalli­ schem Kabelaußenleiter 50, dessen Stirnrand 51 in Höhe eines der Wellenberge 52 liegt. Längs zwei sich gegenüber­ liegenden Mantellinien hat der Kabelaußenleiter 50 ellip­ tische Öffnungen 53, die z. B. durch spanabhebende Bearbei­ tung des Kabelaußenleiters 50 erzeugt sein können. Der im übrigen kreisförmige Querschnitt des Kabelaußenleiters hat infolgedessen in Höhe der Öffnungen 53 Abflachungen. Weil der Stirnrand 51 in Höhe eines Wellenberges liegt, hat er an zwei sich gegenüberliegenden Stellen in axialer Richtung Rücksprünge entsprechend dem Verlauf des Randes der jewei­ ligen, angeschnittenen Öffnung 53.

Fig. 2 zeigt den kabelseitigen Teil eines für ein nicht­ abstrahlendes, also übliches Koaxialkabel bestimmten Steck­ verbinders. Dieser umfaßt einen Steckerkopf 10 mit einer Ausnehmung 11, deren Boden teilweise von einer Kegelring­ fläche 12 gebildet wird, die zur innenseitigen Kontaktie­ rung des Stirnrandbereiches des Kabelaußenleiters bestimmt ist. In der Ausnehmung befindet sich in dem gezeichneten Vormontagezustand eine Kontakthülse 20 mit radial federnden Segmenten 21, deren verdickte Enden 22 zur außenseitigen Kontaktierung des Stirnrandbereiches des Kabelaußenleiters bestimmt sind. Die Kontakthülse 20 ist von einer Hohl­ schraube 30 umschlossen, die als Druckglied zum Verspannen der Kontakthülse 20 mit dem Steckerkopf 10 dient. Hierzu weist die Hohlschraube 30 innenseitig einen Ringbund 31 auf, der beim Eindrehen der Ringschraube in den Steckerkopf 10 zur Auflage auf eine Ringfläche 23 der Kontakthülse 20 kommt. Aus montagetechnischen Gründen ist die im vormon­ tierten Zustand gegebene Verschiebbarkeit der Kontakthülse 20 in der Hohlschraube 30 durch das Zusammenwirken des innenseitigen Ringbundes 31 der Hohlschraube 30 und eines auf dem Außenumfang der Kontakthülse 20 ausgebildeten Ring­ wulstes 24 begrenzt. Zur Abdichtung des Steckverbinders gegen das Eindringen von Feuchtigkeit dient ein O-Ring 40 in einer Ringnut der Hohlschraube 30. Die Dichtung zwischen der Hohlschraube und dem Kabelmantel ist nicht dargestellt.

Fig. 3 zeigt einen vollständigen Steckverbinder der in Fig. 2 dargestellten Art nach der Montage auf dem Koaxial­ kabel, dessen Kabelaußenleiter 50 nun mit seinem Stirnrand­ bereich zwischen die Kegelringfläche 12 des Steckerkopfes 10 und die verdickten Enden 22 der Kontakthülse 20 einge­ spannt ist, während der von einem Dielektrikum 55 umgebene, rohrförmige Kabelinnenleiter 56 den Steckverbinderinnenlei­ ter 13 kontaktierend umschließt.

Wird ein Steckverbinder der in den Fig. 2 und 3 darge­ stellten Art statt auf einem normalen Koaxialkabel auf einem abstrahlenden Koaxialkabel gemäß Fig. 1 montiert, so kommt zwangsläufig wenigstens eines der federnden Segmente 21 der Kontakthülse 20 in Höhe der Öffnungen 53 zu liegen, mit der Folge, daß an den betreffenden Stellen der Werk­ stoff des Kabelaußenleiters 50 zwischen dem verdickten Ende 22 des Segments 21 und der Kegelringfläche 12 des Stecker­ kopfes 10 fehlt, so daß dieses Segment oder diese Segmente der Kontakthülse 20 die Kegelringfläche 12 nicht oder völlig undefiniert galvanisch kontaktieren. Wenn über eine solche Steckverbinder/Kabel-Verbindung Signale unterschied­ licher Frequenzen, z. B. Mobilfunksignale, übertragen wer­ den, entstehen an solchen undefinierten galvanischen Ver­ bindungen Intermodulationsprodukte. Durch eine konstruktive Ausbildung der Kontakthülse 20 nach den vorliegenden Vor­ schlägen läßt sich dies vermeiden.

Ausführungsformen der Kontakthülse, die das geschilderte Problem vermeiden, sind in den Fig. 4 bis 12 dargestellt. Diese Ausführungsformen machen sich den Umstand zunutze, daß die Abflachungen im Bereich der Öffnungen 53 des Kabel­ außenleiters 50 (vgl. die in Fig. 1 dargestellte Stirn­ ansicht) eine Orientierung der Kontakthülse relativ zu diesen Öffnungen 53 ermöglichen. Bei diesen Ausführungs­ formen hat die Kontakthülse radial federnde Segmente nur in solchen Umfangsbereichen, denen Umfangsbereiche des Kabel­ außenleiters ohne Öffnungen entsprechen sowie Orientie­ rungsmittel, die diese Segmente auf die betreffenden Um­ fangsbereiche des Kabelaußenleiters ausrichten.

In der Ausführungsform nach Fig. 4 hat die Kontakthülse 20b an ihrem kabelseitigen Rand entsprechend weit nach innen eingeprägte, gegenüberliegende Sicken 25, die den lichten Querschnitt entsprechend den Abflachungen des Ka­ belaußenleiters verkleinern.

In der Ausführungsform nach Fig. 5 hat die Kontakthülse 20c durch entsprechende Verformung erzeugte Abflachungen 26c die gleichzeitig zur Entstehung nach außen gerichteter Sicken 25c führen.

In der Ausführungsform nach Fig. 6 hat die Kontakthülse 20d an zwei gegenüberliegenden Stellen durch eine entspre­ chend vergrößerte Wandstärke erzeugte, innenseitige Abfla­ chungen 26d.

In der Ausführungsform nach Fig. 7 hat die Kontakthülse 20e ihren lichten Querschnitt entsprechend verringernde, eingepreßte Stifte oder Niete 26e.

In der Ausführungsform nach Fig. 8 hat die Kontakthülse 20f einen axialen Schlitz 26f und ist an ihren angrenzenden Rändern nach innen verformt, um den lichten Querschnitt an den Querschnitt des Kabelaußenleiters anzupassen.

In der Ausführungsform nach Fig. 9 sind auf den kabelsei­ tigen, umlaufenden Rand der Kontakthülse 20g in dem seg­ mentlosen Umfangsbereich zwei gleichartige Clips 27 der in Fig. 10 dargestellten Form aufgeschnappt, die den lichten Querschnitt der Kontakthülse 20g an den abgeflachten Quer­ schnitt des Kabelaußenleiters anpassen. Die Clips bestehen aus einem Kunststoff geeigneter Elastizität, haben im we­ sentlichen U-Form und weisen einen Widerhaken 27.1 mit einer das Aufschieben erleichternden Keilfläche 27.2 und einer das Abziehen verhindernden Innenschulter 27.3 auf. Die Dicke des außenliegenden Schenkels der Clips ist so bemessen, daß der Außendurchmesser der Kontakthülse ein­ schließlich der aufgesteckten Clips kleiner als der Innen­ durchmesser der Hohlschraube 30 (vgl. Fig. 13) bleibt.

Anstelle von zwei Clips 27 kann bei dieser Ausführungsform der Kontakthülse 20g gemäß Fig. 11 und Fig. 12 ein Clip­ ring 28 verwendet werden, dessen einrastende Schenkel 28.1 wie der außenliegende Schenkel des Clips 27 in Fig. 10 ausgebildet ist. Der innenliegende Schenkel kann entfallen, weil die an den betreffenden Stellen ausgebildeten Ring­ segmente 28.2 sowohl als Orientierungsmittel als auch als Zentriermittel der Kontakthülse 20g in bezug auf den Kabel­ außenleiter wirken. Die Zentrierungsfunktion wird durch zwei axial gerichtete, gegenüber den Schenkeln 28.1 um 90° versetzte Nasen 28.3 unterstützt. Damit verhindert der Clipring 28 auch einen elektrischen Kontakt zwischen dem Kabelaußenleiter und der Kontakthülse kabelseitig von deren verdickten Enden, so daß sich weitere Maßnahmen er­ übrigen.

Um sicherzustellen, daß ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kabelaußenleiter 50 und der Kontakthülse gemäß den be­ schriebenen Ausführungsformen nur im Bereich deren verdick­ ter Enden stattfindet, um so eine weitere Quelle von Intermodulationsprodukten auszuschließen, kann z. B. zwi­ schen den Kabelaußenleiter und die Kontakthülse eine Iso­ lierstoffhülse entsprechender Länge (nicht dargestellt) oder ein anderes Mittel, z. B. der in Fig. 13 dargestellte, geteilte und auf den Kabelaußenleiter 50 aufgeschnappte Isolierstoffring 41 eingefügt werden. Zur Anpassung an den abgeflachten Querschnitt der Kabelaußenleiters (vgl. Auf­ sicht in Fig. 1) ist der Isolierstoffring 41 mit entspre­ chenden Abflachungen 41.1 versehen, wie in Fig. 13a darge­ stellt.

Eine weitere Verbesserung, die ebenfalls die Entstehung von Intermodulationsprodukten so gering als möglich hält, be­ steht darin, alle in dem über die Öffnungen 53 austretenden HF-Feld liegenden Teile aus amagnetischem Werkstoff herzu­ stellen oder mit einem solchen Werkstoff zu beschichten, insbesondere sie zu versilbern. Das gilt auch für die In­ nenwand der Hohlschraube 30 oder eines anderen Druckglie­ des.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn gemäß Fig. 13 zwischen der Ringfläche 23a der Kontakthülse 20a und dem einspringenden Ringbund 31 der Hohlschraube 30 ein kraftübertragender Zwi­ schenring 60 angeordnet ist, der als Gleitring wirkt und deshalb vermeidet, daß die Hohlschraube 30 beim Eindrehen in den Steckerkopf während der Endmontage des Steckverbin­ ders auf dem Koaxialkabel die Kontakthülse 20a mitnimmt, also relativ zu dem Steckerkopf verdreht.

Claims (7)

1. Steckverbinder zur Montage auf einem abstrahlenden Koaxialkabel mit gewelltem Kabelaußenleiter (50), des­ sen Stirnrand (51) etwa in Höhe eines Wellenbergs (52) liegt, und der im Bereich der Wellenberge mit Öffnun­ gen (53) versehen ist, wobei der Steckverbinder einen Steckerkopf (10) umfaßt, der eine Ausnehmung (11) mit einer Ringfläche (12) zur innenseitigen Kontaktierung des Stirnrandbereiches des Kabelaußenleiters hat sowie eine den Kabelaußenleiter umschließende, radial fe­ dernde Segmente aufweisende Kontakthülse und ein letz­ tere umschließendes, mit dem Steckerkopf verspannbares Druckglied (30), das auf die Kontakthülse wirkt und nach Verspannung mit dem Steckerkopf (10) den Kabel­ außenleiter (50) mit der Ringfläche in der Ausnehmung des Steckerkopfes elektrisch kontaktiert und mecha­ nisch klemmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt­ hülse (20b bis 20g) radial federnde Segmente (21b) nur in solchen Umfangsbereichen hat, denen Umfangsbereiche des Kabelaußenleiters (50) ohne Öffnungen (53) ent­ sprechen und daß die Kontakthülse Orientierungsmittel (25b, 25c, 26d, 26e, 26f, 27) hat, die die Segmente auf die Umfangsbereiche des Kabelaußenleiters (50) ohne Öffnungen (53) ausrichten.

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Druckglied (30) und der Kontakt­ hülse (20a) ein kraftübertragender Zwischenring (60) angeordnet ist.

3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Orientierungsmittel aus einer dem Querschnitt des Kabelaußenleiters angepaßten Form zu­ mindest des lichten Querschnitts der Kontakthülse (20b bis 20g) besteht.

4. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Anpassung zumindest des lichten Querschnitts der Kontakthülse (20g) an den Querschnitt des Kabelaußenleiters der druckgliedsei­ tige Rand der Kontakthülse mit mindestens einem Clip (27, 28) versehen ist.

5. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Clip (27, 28) auf den druckgliedseitigen Rand der Kontakthülse (20g) federnd aufschnappbar ist.

6. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Clip als Clipring (28) mit in bezug auf die Kontakthülse (20g) gegenüberlie­ genden Schenkeln (28.1) und Ringsegmenten (28.2) als Orientierungs- und Zentriermittel ausgebildet ist.

7. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kabelaußenlei­ ter (50) und der Kontakthülse (20a bis 20g) eine Iso­ lierung (41) angeordnet ist, die einen metallischen Kontakt zwischen dem Kabelaußenleiter und der Kontakt­ hülse nur im Bereich deren vorderer, verdickter Enden zuläßt.