DE202011000780U1

DE202011000780U1 - Anpassen der Impedanz in Koaxialkabelabschlüssen

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Publication number: DE202011000780U1
Application number: DE202011000780U
Authority: DE
Original assignee: PPC Broadband Inc
Current assignee: PPC Broadband Inc
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2012-03-16
Anticipated expiration: 2021-04-02
Also published as: CN202352956U; TW201203763A; CN102237622A; WO2011123825A3; US20110244721A1; DE102011001758A1; WO2011123825A2; US8177582B2

Abstract

Werkzeug zum Abschließen eines Koaxialkabels mit einem Innenleiter, einer isolierenden Schicht, die den Innenleiter umgibt, einem Außenleiter, der die isolierende Schicht umgibt, und einem Kabelmantel, der den Außenleiter umgibt, aufweisend ein Gehäuse mit – einer Einrichtung zum Entkernen eines Abschnitts der isolierenden Schicht und – einer Einrichtung zum Verringern eines Durchmessers des Innenleiters, der in dem entkernten Abschnitt angeordnet ist.

Description

Hintergrund
Koaxialkabel werden verwendet, um Hochfrequenzsignale in verschiedenen Anwendungen zu übertragen, wie beim Verbinden von Funksendern und Empfängern mit ihren Antennen, in Verbindungen von Computernetzwerken und beim Übertragen von Signalen für Kabelfernsehen. Ein Koaxialkabel weist üblicherweise einen Innenleiter, eine isolierende Schicht, die den Innenleiter umgibt, einen Außenleiter, der die isolierende Schicht umgibt, und einen schützenden Kabelmantel, der den Außenleiter umgibt, auf.
Jede Bauart von Koaxialkabeln hat einen Kennwiderstand, der einem Signalfluss in dem Koaxialkabel entgegen wirkt. Die Impedanz eines Koaxialkabels hängt von seinen Abmessungen und den zu seiner Herstellung verwendeten Materialien ab. Ein Koaxialkabel kann beispielsweise mittels einer Auswahl der Durchmesser des Innenleiters und des Außenleiters sowie der dielektrischen Konstante der isolierenden Schicht auf eine spezielle Impedanz abgestimmt werden. Alle Bauelemente eines Koaxialsystems sollten die gleiche Impedanz haben, um innere Reflexionen an Verbindungen zwischen den Bauteilen zu verringern. Solche Reflexionen erhöhen den Signalverlust und können dazu führen, dass das reflektierte Signal einen Empfänger mit einer kleinen Verzögerung gegenüber dem Original erreicht.
Zwei Abschnitte eines Koaxialkabels in denen es schwierig sein kann, eine übereinstimmende Impedanz zu behalten, sind die Endabschnitte an jedem Ende des Kabels, an denen Verbinder befestigt werden. Beispielsweise erfordert das Befestigen einiger Verbinder das Entfernen eines Abschnitts der isolierenden Schicht an dem abzuschließenden Ende des Koaxialkabels, um eine Tragstruktur des Verbinders zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter einzuführen. Die Tragstruktur des Verbinders verhindert einen Zusammenbruch des Außenleiters, wenn der Verbinder Druck auf die Außenseite des Außenleiters ausübt. Oft ist jedoch leider die dielektrische Konstante der Tragstruktur verschieden von der dielektrischen Konstante der isolierenden Schicht, die von der Tragstruktur ersetzt wird, so dass die Impedanz der abgeschlossenen Enden des Koaxialkabels verändert ist. Diese Änderung der Impedanz an den abgeschlossenen Enden des Koaxialkabels verursacht erhöhte innere Reflexionen, die zu einem erhöhtem Signalverlust führen.
Zusammenfassung einiger beispielhafter Ausführungsformen
Die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich allgemein auf das Anpassen der Impedanz in Koaxialkabelabschlüssen. Die hier offenbarten beispielhaften Ausführungsformen umfassen eine Verringerung des Durchmessers des Innenleiters in einem Endabschnitt des Koaxialkabels beim Abschluss des Kabels. Der Innenleiter mit verringertem Durchmesser gleicht das Ersetzen der isolierenden Schicht mit einer Tragstruktur des Verbinders in dem Endabschnitt aus. Dieser Ausgleich ermöglicht es, dass die Impedanz über die gesamte Länge des Koaxialkabels gleich bleibt, so dass innere Reflexionen und hieraus resultierende Signalverluste vermieden werden, die mit einer unterschiedlichen Impedanz verbunden wären.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Werkzeug konfiguriert, zum Abschließen eines Koaxialkabels verwendet zu werden. Das Koaxialkabel weist einen Innenleiter, eine isolierende Schicht, die den Innenleiter umgibt, einen Außenleiter, der die isolierende Schicht umgibt, und einen Kabelmantel, der den Außenleiter umgibt, auf. Das Werkzeug weist ein Gehäuse mit einer Einrichtung zum Entkernen eines Abschnitts der isolierenden Schicht und einer Einrichtung zum Verringern des Durchmessers des Innenleiters, der in dem entkernten Abschnitt angeordnet ist, auf.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist ein abgeschlossenes Koaxialkabel einen Innenleiter, der konfiguriert ist, ein Signal zu übertragen, eine isolierende Schicht, die den Innenleiter umgibt, einen Außenleiter, der die isolierende Schicht umgibt, einen Kabelmantel, der den Außenleiter umgibt, und einen Endabschnitt des Koaxialkabels auf. Der Endabschnitt weist einen entkernten Abschnitt des Koaxialkabels, in dem die isolierende Schicht entfernt und der Durchmesser des Innenleiters verringert ist, eine Verbindungshülse, die wenigstens teilweise in dem entkernten Abschnitt angeordnet ist und den Innenleiter mit verringertem Durchmesser umgibt, und eine äußere Verbindungsstruktur, die mit der Hülse verbunden ist, auf.
Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl der Konzepte in vereinfachter Form vorzustellen, die im Folgenden in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben werden. Mit dieser Zusammenfassung ist nicht beabsichtigt, Hauptmerkmale oder wesentliche Kennzeichen der beanspruchten Gegenstände darzustellen, noch soll diese Zusammenfassung als Hilfe beim Bestimmen des Umfangs der beanspruchten Gegenstände verwendet werden. Ferner versteht es sich, dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und erläuternd sind und den Zweck haben, weitere Erläuterungen der beanspruchten Erfindung bereitzustellen.
Es wird auch ein Verfahren zum Abschließen eines Koaxialkabels beschrieben. Das Koaxialkabel weist einen Innenleiter, eine isolierende Schicht, die den Innenleiter umgibt, einen Außenleiter, der die isolierende Schicht umgibt, und einen Kabelmantel, der den Außenleiter umgibt, auf. Das Verfahren umfasst mehrere Schritte. Zuerst wird ein Abschnitt der isolierenden Schicht entkernt. Als nächstes wird der Durchmesser des Innenleiters verringert, der in dem entkernten Abschnitt angeordnet ist. Dann wird wenigstens ein Abschnitt einer inneren Verbindungsstruktur in den entkernten Abschnitt eingeführt, um den Innenleiter mit verringertem Durchmesser zu umgeben. Schließlich wird eine äußere Verbindungsstruktur an der inneren Verbindungsstruktur befestigt.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Merkmale von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen ersichtlich, die in Verbindung mit den beiliegenden Figuren einer Zeichnung gegeben wird. Hierbei zeigen:
1A eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Koaxialkabels, das mit zwei beispielhaften Verbindern abgeschlossen ist,
1B eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts des Koaxialkabels von 1A, bei der Abschnitte von jeder Schicht des Koaxialkabels ausgeschnitten sind,
1C eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines alternativen Koaxialkabels, bei der Abschnitte von jeder Schicht des alternativen Koaxialkabels ausgeschnitten sind,
2 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Abschließen des Koaxialkabels von 1A und 1B mit einem der beispielhaften Verbinder von 1A,
3A eine Seitenansicht eines Endes des Koaxialkabels von 1A und 1B, ein beispielhaftes Koaxialkabelabschlusswerkzeug und eine beispielhafte Bohrmaschine,
3B eine Querschnittsansicht des Endes des beispielhaften Koaxialkabels von 3A und das beispielhafte Koaxialkabelabschlusswerkzeug von 3A, das an der beispielhaften Bohrmaschine von 3A angebracht ist,
3C eine Querschnittsansicht des Endes des beispielhaften Koaxialkabels von 3A und des beispielhaften Koaxialkabelabschlusswerkzeugs und der Bohrmaschine von 3B, wobei das beispielhafte Koaxialkabelabschlusswerkzeug teilweise in das Ende des Koaxialkabels gebohrt ist,
3D eine Querschnittsansicht des Endes des beispielhaften Koaxialkabels von 3A nachdem das beispielhafte Koaxialkabelabschlusswerkzeug von 3A vollständig in das Ende des Koaxialkabels gebohrt und hieraus entfernt wurde,
3E eine Querschnittsansicht des Endes des beispielhaften Koaxialkabels von 3D mit einer beispielhaften inneren Verbindungsstruktur, die in das Ende des Koaxialkabels eingeführt ist, und
3F eine Querschnittsansicht eines Endes des Koaxialkabels von 1A an dem einer der Verbinder von 1A befestigt ist.
Detaillierte Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf das Anpassen der Impedanz in Abschlüssen von Koaxialkabeln. In der folgenden detaillierten Beschreibung von einigen beispielhaften Ausführungsformen wird nun Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung genommen, die in den beiliegenden Figuren dargestellt sind. Wo immer es möglich ist, werden dieselben Bezugszeichen in den Figuren verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Elemente Bezug zu nehmen. Diese Ausführungsformen werden ausreichend detailliert beschrieben, so dass ein Fachmann die Erfindung ausführen kann. Andere Ausführungsformen können verwendet werden und strukturelle, logische sowie elektrische Änderungen können vorgenommen werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Ferner versteht es sich, dass sich die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung nicht notwendigerweise gegenseitig ausschließen, obwohl sie unterschiedlich sind. Beispielsweise kann ein spezielles Merkmal, eine Struktur oder ein Kennzeichen, das in einer Ausführungsform beschrieben ist, in andere Ausführungsformen aufgenommen werden. Die folgende Beschreibung ist daher nicht in einer einschränkenden Weise zu verstehen und der Bereich der Erfindung wird nur durch die Ansprüche und den vollen Umfang von Äquivatenten, die durch diese Ansprüche bestimmt werden, festgelegt.
I. Beispielhaftes Koaxialkabel und beispielhafte Koaxialkabelverbinder
Mit Bezug zu 1A wird nun ein erstes beispielhaftes Koaxialkabel 100 offenbart. Das beispielhafte Koaxialkabel 100 hat eine Impedanz von 50 Ohm und ist ein gewelltes Koaxialkabel der 7/8'' Serie (7/8'' = 2,22 cm). Es versteht sich jedoch, dass diese Kabeleigenschaften nur beispielhaft sind, und dass die hier beispielhaft beschriebenen Abschlussverfahren und Werkzeuge auch für Koaxialkabel mit anderen Impedanzen, Abmessungen und Formen genutzt werden können.
1A offenbart weiterhin, dass das beispielhafte Koaxialkabel 100 an jedem Ende mit identischen beispielhaften Verbindern 150 abgeschlossen ist. Obwohl die Verbinder 150 in 1A als DIN Drucksteckverbinder offenbart sind, versteht es sich, dass das Kabel 100 auch mit anderen Arten von Steckverbindern und/oder Buchsensteckverbindern (nicht dargestellt) abgeschlossen sein kann.
Mit Bezug zu 1B wird nun gezeigt, dass das Koaxialkabel 100 im Allgemeinen einen Innenleiter 102, der von einer isolierenden Schicht 104 umgeben ist, einen Außenleiter 106, der die isolierende Schicht 104 umgibt, und einen Kabelmantel 108, der den Außenleiter 106 umgibt, aufweist. Der Begriff „umgeben”, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine innere Schicht, die allgemein von einer äußeren Schicht umhüllt ist. Es versteht sich jedoch, dass eine innere Schicht von einer äußeren Schicht „umgeben” sein kann, ohne dass die innere Schicht unmittelbar an die äußere Schicht angrenzt. Der Begriff „umgeben” lässt also die Möglichkeit von dazwischen liegenden Schichten zu. Jede der Komponenten des beispielhaften Koaxialkabels 100 wird nun der Reihe nach erörtert.
Der Innenleiter 102 ist im Kern des beispielhaften Koaxialkabels 100 angeordnet und konfiguriert, eine Bandbreite von elektrischem Strom (Ampere) sowie ein hochfrequentes/elektronisches digitales Signal zu übertragen. Der Innenleiter 102 kann aus Kupfer, kupferummanteltem Aluminium (CCA – copper-clad aluminum), kupferummanteltem Stahl (CCS – copper-clad steel) oder silberbeschichtetem kupferummanteltem Stahl (SCCCS – silver-coated copper-clad steel) gebildet sein, obwohl andere leitfähige Materialien auch möglich sind. Der Innenleiter 102 kann beispielsweise aus jeder Art von leitfähigem Metall oder leitfähiger Legierung gebildet sein. Obwohl der Innenleiter von 1B hohl ist, kann er stattdessen andere Ausgestaltungen haben, wie beispielsweise massiv, verlitzt, gewellt, plattiert oder ummantelt.
Die isolierende Schicht 104 umgibt den Innenleiter 102 und unterstützt im Allgemeinen den Innenleiter 102 und isoliert den Innenleiter 102 von dem Außenleiter 106. Obwohl es in den Figuren nicht dargestellt ist, kann ein Haftvermittler, wie zum Beispiel ein Polymer, eingesetzt werden, um die isolierende Schicht 104 an den Innenleiter 102 zu binden. Wie in 1B offenbart ist, ist die isolierende Schicht 104 aus einem geschäumten Material gebildet, wie beispielsweise, aber nicht hierauf beschränkt, einem geschäumten Polymer oder Fluorpolymer. Die isolierende Schicht 104 kann beispielsweise aus geschäumten Polyethylen (PE) gebildet sein.
Der Außenleiter 106 umgibt die isolierende Schicht 104 und minimiert allgemein den Eintritt und Austritt von hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung zu/von dem Innenleiter 102. In einigen Anwendungen ist hochfrequente elektromagnetische Strahlung eine Strahlung mit einer Frequenz von größer oder etwa gleich 50 MHz. Der Außenleiter 106 kann aus massivem Kupfer, kupferummanteltem Aluminium (CCA – copper-clad aluminum), kupferummanteltem Stahl (CCS – copper-clad steel) oder silberbeschichtetem kupferummanteltem Stahl (SCCCS – silver-coated copper-clad steel) gebildet sein, obwohl andere leitfähige Materialien auch möglich sind. Des Weiteren hat der Außenleiter 106 eine gewellte Wand, obwohl er stattdessen ebenfalls eine hauptsächlich glatte Wand haben kann.
Der Kabelmantel 108 umgibt den Außenleiter 106 und schützt die inneren Komponenten des Koaxialkabels 100 vor äußeren Fremdstoffen, wie zum Beispiel Staub, Feuchtigkeit und Ölen. In einer typischen Ausführungsform begrenzt der Kabelmantel 108 auch den Biegeradius des Kabels, um Knicke zu vermeiden, und schützt das Kabel (und seine inneren Komponenten) vor einem Zerdrücken oder anderen Umformungen durch eine äußere Kraft. Der Kabelmantel 108 kann aus einer Vielzahl von Materialien gebildet sein, beispielsweise, aber nicht hierauf beschränkt, Polyethylen (PE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), lineares Polyethylen niedriger Dichte, gummiertes Polyvinylchlorid (PVC) oder eine Kombination hiervon. Das Material aus dem der Kabelmantel 108 tatsächlich gebildet ist, wird durch eine speziell beabsichtigte Anwendung/Umgebung bestimmt.
Es versteht sich, dass die isolierende Schicht 104 aus anderen Arten von isolierenden Materialien oder Strukturen mit einer dielektrischen Konstante gebildet sein kann, die ausreicht, um den Innenleiter 102 von dem Außenleiter 106 zu isolieren. Wie beispielsweise in 1C offenbart ist, weist ein alternatives Koaxialkabel 100' eine alternative isolierende Schicht 104' auf, die aus einem spiralförmigen Zwischenstück besteht, das es ermöglicht, dass der Innenleiter 102 von dem Außenleiter 106 durch Luft getrennt ist. Das spiralförmige Zwischenstück der alternativen isolierenden Schicht 104 kann beispielsweise aus Polyethylen oder Polypropylen gebildet sein. Die gemeinsame dielektrische Konstante des spiralförmigen Zwischenstücks und der Luft in der alternativen isolierenden Schicht 104' ist ausreichend, um den Innenleiter 102 von dem Außenleiter 106 in dem alternativen Koaxialkabel 100' zu isolieren. Ferner können die hier offenbarten Abschlussverfahren und Werkzeuge gleichermaßen auf das alternative Koaxialkabel 100' angewendet werden.
II. Beispielhaftes Verfahren zum Abschließen eines Koaxialkabels
Mit Bezug zu den 2 und 3A–3F wird ein beispielhaftes Verfahren zum Abschließen des Koaxialkabels 100 offenbart. Das beispielhafte Verfahren 200 ermöglicht einen Abschluss des Koaxialkabels 100 mit einem Verbinder unter Erhalt einer gleich bleibenden Impedanz über die gesamte Länge des Koaxialkabels 100, daher werden innere Reflexionen und Signalverluste vermieden, die mit einer veränderten Impedanz einhergehen.
Wie in 2 und 3A gezeigt ist, beginnt das Verfahren mit einem Schritt 202, mit dem der Kabelmantel 108 von einem Abschnitt 110 des Koaxialkabels 100 entfernt wird. Das Entfernen des Kabelmantels 108 kann mittels eines Abisolierwerkzeugs (nicht dargestellt) ausgeführt werden, das konfiguriert ist, automatisch den Abschnitt 110 des Kabelmantels 108 von dem Koaxialkabel 100 zu entfernen. Bei der in 3A gezeigten beispielhaften Ausführungsform wurde beispielsweise ein Abisolierwerkzeug verwendet, um etwa 1,3 cm (0,51'') des Kabelmantels 108 von dem abisolierten Abschnitt 110 des Koaxialkabels 100 zu entfernen. Die Länge von etwa 1,3 cm entspricht der Länge des freigelegten Außenleiters 106, die von dem Verbinder 150 benötigt wird (vergleiche 1A), obwohl es sich versteht, dass andere Längen in Betracht kommen, die mit den Anforderungen anderer Verbinder übereinstimmen. Der Schritt 202 kann auch ausgelassen werden, wenn der Kabelmantel 108 bereits von dem Abschnitt 110 des Koaxialkabels 100 entfernt wurde, bevor das beispielhafte Verfahren 200 ausgeführt wird.
Wie in 2 und 3A–3D gezeigt ist, wird das Verfahren 200 fortgesetzt mit einem Schritt 204, mit dem ein Abschnitt 112 der isolierenden Schicht 104 entkernt wird, und mit einem Schritt 206, mit dem der Durchmesser des Innenleiters 102 verringert wird, der in dem entkernten Abschnitt 112 angeordnet ist. Wie in 3A–3C gezeigt ist, kann das Entkernen und das Verringern des Durchmessers der Schritte 204 und 206 mittels eines beispielhaften Koaxialkabelabschlusswerkzeugs 300, das an einer Bohrmaschine 400 angebracht ist, gleichzeitig in einem Schritt ausgeführt werden. Obwohl das beispielhafte Werkzeug 300 verwendet werden kann, um die Schritte 204 und 206 gleichzeitig auszuführen, versteht es sich, dass die Schritte 204 und 206 stattdessen auch nacheinander oder in umgekehrter Reihenfolge mittels eines einzelnen Werkzeugs oder verschiedener Werkzeuge ausgeführt werden können.
Wie in 3A offenbart ist, weist das beispielhafte Werkzeug 300 ein Gehäuse 302, einen Antriebsschaft 304, der sich von einem hinteren Ende 306 des Gehäuses 302 erstreckt, und einen Führungsstift 308, der sich von einem vorderen Ende 310 des Gehäuses 302 erstreckt, auf. Wie in 3B und 3C gezeigt ist, ist der Antriebschaft 304 konfiguriert, in einem Bohrfutter 402 der Bohrmaschine 400 aufgenommen zu werden. Der Führungsstift 308 ist konfiguriert, in einen Hohlabschnitt des Innenleiters 102 eingeführt zu werden.
Obwohl es in den Figuren nicht dargestellt ist, versteht es sich, dass der Antriebsschaft 304 durch ein oder mehrere Antriebselemente ersetzt werden kann, die konfiguriert sind, zum Drehen des Gehäuses 302 gedreht zu werden, beispielsweise per Hand oder mittels einer Bohrmaschine. Das Gehäuse 302 kann beispielsweise ein Antriebselement aufweisen, wie zum Beispiel eine Innensechskantaufnahme, in die ein manueller Innensechskantschlüssel oder ein Innensechskantantriebsschaft, der an einer Bohrmaschine befestigt ist, eingeführt werden können. In einem anderen Beispiel kann ein Antriebselement an dem Gehäuse 302 befestigt werden, beispielsweise ein Sechskantkopf, der in einer Innensechskantaufnahme aufgenommen werden kann, und manuell oder mittels einer Bohrmaschine angetrieben wird, um das Gehäuse 302 zu drehen. Demzufolge ist das beispielhafte Werkzeug 300 nicht darauf beschränkt, mittels des Antriebsschafts 304 angetrieben zu werden.
Wie ebenfalls in 3A und 3B offenbart ist, weist das Gehäuse 302 des beispielhaften Werkzeugs 300 eine drehbare Schneidklinge 312 auf, die konfiguriert ist, automatisch einen Abschnitt der isolierenden Schicht 104 auszuschneiden. Die drehbare Schneidklinge 312 ist somit eine Beispielanwendung einer Einrichtung zum Entkernen eines Abschnitts der isolierenden Schicht 104.
Es wird angemerkt, dass eine Vielzahl von Einrichtungen eingesetzt werden können, um die hier offenbarten Funktionen hinsichtlich des Entkernen eines Abschnitts der isolierenden Schicht 104 mittels der drehbaren Schneidklinge 312 auszuführen. Die drehbare Schneidklinge 312 ist somit nur eine Beispielanwendung für eine Einrichtung zum Entkernen eines Abschnitts der isolierenden Schicht 104.
Demzufolge versteht es sich, dass diese Anwendung hier lediglich als Beispiel offenbart ist und nicht in irgendeiner Weise zur Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung auszulegen ist. Es kann vielmehr jede andere Struktur oder Kombination von Strukturen eingesetzt werden, welche die hier offenbarte Funktionalität erfolgreich umsetzt. Beispielsweise kann in einigen beispielhaften Ausführungsformen des beispielhaften Werkzeugs 300 die drehbare Schneidklinge 312 mit einem oder mehreren anderen Schneid- oder Rasierklingen, Schmelzelementen, Laserelementen oder Quetschelementen ersetzt oder erweitert werden. In wiederum anderen beispielhaften Ausführungsformen kann die Funktionalität des Entkernens mittels einer Kombination der oben genannten beispielhaften Ausführungsformen erreicht werden.
Wie in 3B und 3C offenbart ist, weist das Gehäuse 302 des beispielhaften Werkzeugs 300 auch ein drehbares Formwerkzeug 314 auf, das konfiguriert ist, automatisch drehend einen Abschnitt des Innenleiters 102 zu quetschen. Das drehbare Formwerkzeug 314 ist somit eine Beispielanwendung einer Einrichtung zum Verringern des Durchmessers des Innenleiters 102.
Es wird angemerkt, dass eine Vielzahl von Einrichtungen eingesetzt werden können, um die hier offenbarte Funktion hinsichtlich des Verringerns des Durchmessers des Innenleiters mittels des drehbaren Formwerkzeugs 314 auszuführen. Das drehbare Formwerkzeug 314 ist somit nur eine Beispielanwendung einer Einrichtung zum Verringern des Durchmessers des Innenleiters 102.
Demzufolge versteht es sich, dass diese Anwendung hier lediglich als Beispiel offenbart ist und nicht in irgendeiner Weise zur Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung auszulegen ist. Es kann vielmehr jede andere Struktur oder Kombination von Strukturen eingesetzt werden, welche die hier offenbarte Funktionalität erfolgreich umsetzt. Beispielsweise kann in einigen beispielhaften Ausführungsformen des beispielhaften Werkzeugs 300 das drehbare Formwerkzeug 314 mit einer oder mehreren anderen Quetsch- oder Formstrukturen, Klingen, Feilen, Schmelzelementen oder Laserelementen ersetzt oder erweitert werden. In wiederum anderen beispielhaften Ausführungsformen kann die Funktionalität des Verringerns des Durchmessers mittels einer Kombination der oben genannten beispielhaften Ausführungsformen erreicht werden.
Es versteht sich, dass einige der beispielhaften Ausführungsformen, wie zum Beispiel das drehbare Formwerkzeug 314, den Durchmesser des Innenleiters 102 verringern, ohne etwas von dem Material zu entfernen, aus dem der Innenleiter 102 gebildet ist, obwohl das Quetschen den Innenleiter 102 dehnen kann. Demgegenüber verringern andere beispielhafte Ausführungsformen, wie zum Beispiel Klingen und Feilen (nicht dargestellt), den Durchmesser des Innenleiters 102, indem ein Teil des Materials entfernt wird, aus dem der Innenleiter 102 gebildet ist. Das Entfernen eines Teil des Materials aus dem der Innenleiter gebildet ist, sollte im Allgemeinen jedoch auf Innenleiter mit einer hinreichenden Dicke beschränkt werden, beispielsweise auf massive Kupferinnenleiter, so dass das Entfernen nicht den signalübertragenden Abschnitt des Innenleiter beeinträchtigt.
Wie in 3B offenbart ist, kann der Führungsstift 308 in den Hohlabschnitt des Innenleiters 102 eingeführt werden, nachdem der Antriebsschaft 304 des beispielhaften Werkzeugs 300 in dem Bohrfutter 402 der Bohrmaschine 400 gesichert ist. Dann kann die Bohrmaschine 400 betrieben werden, um das Werkzeug 300 zu drehen, wie in 3C dargestellt ist. Beim Drehen des Werkzeugs 300 schneidet die drehbare Schneidklinge 312 den Abschnitt 112 der isolierenden Schicht 104 weg. Gleichzeitig quetscht das drehbare Formwerkzeug 314 drehend den Innenleiter 102 in dem Abschnitt 112. Das beispielhafte Werkzeug 300 kann die Bohrung in das Koaxialkabel 100 wiederholen, bis ein vorderer Anschlag 316 des Gehäuses 302 des Werkzeugs 300 mit der Endkante des Außenleiters 106 in Kontakt kommt und das Werkzeug 300 nicht weiter fortfahren kann. Wie in 3C offenbart ist, ist das drehbare Formwerkzeug 314 konfiguriert, den Durchmesser des Hohlabschnitts des Innenleiters 102 zu verringern, bis dieser etwa gleich dem Durchmesser des Stiftes 308 ist. Somit wirkt der Stift 308 auch als ein Formwerkzeug, um den Hohlabschnitt des Innenleiters 102 mit einem kreisförmigen inneren Querschnitt zu bilden, nachdem der Außendurchmesser des Innenleiters 102 verringert ist. Zusätzlich glätten und säubern der Stift 308 und das drehbare Formwerkzeug 314 Flächen des Innenleiters, mit denen sie in Kontakt kommen. Dieses Glätten und Säubern wird mit einer minimalen Abtragung des Innenleiters 102 erreicht.
Die vorstehend beschriebene Bohrung mittels des Werkzeugs 300 führt zu dem Entkernen des Abschnitts 112 der isolierenden Schicht 104 und dem Verringern des Durchmessers des Innenleiters 102, der in dem entkernten Abschnitt 112 angeordnet ist, wie in 3D offenbart ist. Wie in 3C offenbart ist, ist die Länge des entkernten Abschnitts etwa 0,99 cm (0,39), was mit der Länge der entkernten isolierenden Schicht 104 übereinstimmt, die für den Verbinder 150 (vergleiche 1A) erforderlich ist, obwohl es sich versteht, dass andere Längen berücksichtigt werden, um den Anforderungen anderer Verbinder zu entsprechen. Des Weiteren stimmt der verringerte Durchmesser 114 des Innenleiters 102 mit dem Durchmesser überein, der für den Verbinder 150 (vergleiche 1A) erforderlich ist. Es versteht sich, dass andere Durchmesser berücksichtigt werden, um den Anforderungen anderer Verbinder zu entsprechen.
Wie in 2 und 3E gezeigt ist, fährt das Verfahren 200 mit einem Schritt 208 fort, bei dem wenigsten ein Abschnitt einer inneren Verbindungsstruktur 152 in den entkernten Abschnitt 112 eingeführt wird, um den Innenleiter 102 mit verringertem Durchmesser zu umgeben. Wie in 3E und 3F offenbart ist, weist der Verbinder 150 im Allgemeinen eine innere Verbindungsstruktur 152 und eine äußere Verbindungsstruktur 154 auf. Es wird angemerkt, dass die Länge des entkernten Abschnitts 112 des Koaxialkabels 100 etwa gleich der Länge des Abschnitts der inneren Verbindungsstruktur 152 ist, der in den entkernten Abschnitt 112 eingeführt ist.
Wie in 3E und 3F offenbart ist, ist die innere Verbindungsstruktur 152 als eine Hülse konfiguriert, obwohl es sich versteht, dass andere Gestaltungen der inneren Verbindungsstruktur eingesetzt werden können, um den Zusammenbruch des Außenleiters 106 zu verhindern, wenn die äußere Verbindungsstruktur 154 Druck auf die Außenseite des Außenleiters 106 ausübt.
Sobald die innere Verbindungsstruktur 152 eingeführt ist, ersetzt sie in dem entkernten Abschnitt 112 das Material aus dem die isolierende Schicht 104 gebildet ist. Dieses Ersetzen verändert die dielektrische Konstante des Materials, das zwischen dem Innenleiter 102 und dem Außenleiter 106 in dem entkernten Abschnitt 112 angeordnet ist. Da die Impedanz des Koaxialkabels 100 eine Funktion der Durchmesser des Innenleiters 102 und des Außenleiters 106 sowie der dielektrischen Konstante der isolierenden Schicht 104 ist, würde diese Veränderung der dielektrischen Konstante für sich allein die Impedanz des entkernten Abschnitts 112 des Koaxialkabels 100 ändern. Wo die innere Verbindungsstruktur 152 aus einem Material gebildet ist, das eine dielektrische Konstante hat, die sehr von der dielektrischen Konstante der isolierenden Schicht 104 verschieden ist, würde diese Veränderung der dielektrischen Konstante für sich allein die Impedanz des entkernten Abschnitts 112 des Koaxialkabels 100 stark verändern.
Das Verringern des Durchmessers des Innenleiters 102 in dem entkernten Abschnitt 112 mit dem Schritt 206 ist jedoch konfiguriert, den Unterschied in der dielektrischen Konstante zwischen der entfernten isolierenden Schicht 104 und der eingeführten inneren Verbindungsstruktur 152 in dem entkernten Abschnitt 112 auszugleichen. Demzufolge gewährleistet das Verringern des Durchmessers des Innenleiters 102 in dem entkernten Abschnitt 112 mit dem Schritt 206, dass die Impedanz des entkernten Abschnitts 112 etwa gleich der Impedanz des verbleibenden Koaxialkabels bleibt und vermeidet somit innere Reflexionen sowie sich aus einer unterschiedlichen Impedanz ergebende Signalverluste.
Im Allgemeinen kann die Impedanz z des Koaxialkabels 100 nach Gleichung (1) bestimmt werden:
wobei ε die dielektrische Konstante des Materials zwischen dem Innenleiter 102 und dem Außenleiter 106 ist, ϕ_OUTER der Innendurchmesser des Außenleiters 106 ist und ϕ_INNER der Außendurchmesser des Innenleiters 102 ist.
Sobald die isolierende Schicht 104 von dem entkernten Abschnitt 112 des Koaxialkabels 100 entfernt und die innere Verbindungsstruktur 152 in den entkernten Abschnitt 112 eingeführt ist, kann die Impedanz z des entkernten Abschnitts 112 des Koaxialkabels 100 jedoch mittels Gleichung (2) bestimmt werden:
wobei ε_EFF die effektive dielektrische Konstante der Kombination eines inneren Dielektrikums (die Luft um den Innenleiter 102) und eines äußeren Dielektrikums (die innere Verbindungsstruktur 152) zwischen dem Innenleiter 102 und dem Außenleiter 106 ist. Die effektive dielektrische Konstante ε_EFF kann mittels Gleichung (3) bestimmt werden:
wobei ϕ_TRANS der Durchmesser des Übergangs zwischen dem inneren Dielektrikum und dem äußeren Dielektrikums ist, ε_INNER die dielektrische Konstante des inneren Dielektrikums ist und ε_OUTER die dielektrische Konstante des äußeren Dielektrikums ist.
Mit dem hier offenbarten beispielhaften Verfahren 200 soll die Impedanz z des beispielhaften Koaxialkabels 100 bei 50 Ohm beibehalten werden. Vor dem Abschließen wird die Impedanz z des Koaxialkabels mit 50 Ohm ausgebildet, indem das beispielhafte Koaxialkabel 100 mit folgenden Eigenschaften gebildet wird: ε = 1.100, ϕ_OUTER = 2,223 cm (0.875''), ϕ_INNER = 0,927 cm (0.365'') und z = 50 Ohm.
Beim Verfahren 200 zum Abschließen des Koaxialkabels 100 wird der Außendurchmesser des Innenleiters 102 ϕ_INNER bei dem Schritt 206 von 0,927 cm (0365'') auf 0,917 cm (0,361'') verringert, um die Impedanz z des entkernten Abschnitts 112 des Koaxialkabels 100 bei 50 Ohm zu erhalten, mit folgenden Eigenschaften: ε_INNER = 1.000, ε_OUTER = 2.800, ϕ_OUTER = 2,223 cm (0.875''), ϕ_INNER = 0,917 cm (0,361''), ϕ_TRANS = 1,905 cm (0.750''), ε_EFF = 1.126 und z = 50 Ohm.
Diese Verringerung des Durchmessers des Innenleiters 102 ermöglicht es weiterhin, die innere Verbindungsstruktur 152 aus einem Material mit einer dielektrischen Konstante zu bilden, die nicht genau mit der dielektrischen Konstante des Materials übereinstimmt, aus dem die isolierende Schicht 104 gebildet ist. Das ermöglicht es, die innere Verbindungsstruktur aus einem Material mit überragender Festigkeit und Haltbarkeit ohne Rücksicht auf die dielektrische Konstante des Materials zu bilden. In dem oben genannten Beispiel beträgt die dielektrische Konstante des Materials, aus dem die isolierende Schicht 104 gebildet ist, 1,100, wohingegen die dielektrische Konstante des Polykarbonatmaterials, aus dem die innere Verbindungsstruktur 152 gebildet ist, 2,800 beträgt. Es versteht sich jedoch, dass diese dielektrischen Konstanten lediglich Beispiele sind und die isolierende Schicht 104 sowie die innere Verbindungsstruktur 152 aus Materialien mit anderen dielektrischen Konstanten gebildet sein können.
Wie in den 3D und 3E offenbart ist, stimmt der speziell verringerte Durchmesser 114 des Innenleiters 102 mit der Form und Art des Materials überein, aus dem die innere Verbindungsstruktur 152 gebildet ist. Es versteht sich, dass jede Veränderung der Form und/oder des Materials der inneren Verbindungsstruktur 152 eine entsprechende Veränderung des Durchmessers des Innenleiters 102 erforderlich machen können. Somit kann das beispielhafte Werkzeug 300 aus den 3A–3C mit einer einzigen Art von inneren Verbindungsstrukturen verwendet werden und jede andere Art von innerer Verbindungsstruktur kann ein eigenständiges Werkzeug erfordern, das konfiguriert ist, den Durchmesser des Innenleiters um einen speziellen Anteil zu verringern.
Wie in 2 und 3F gezeigt ist, wird das Verfahren 200 mit dem Schritt 210 abgeschlossen, mit dem eine äußere Verbindungsstruktur 152 des Verbinders 150 an der inneren Verbindungsstruktur 152 des Verbinders 150 befestigt wird. Wie in 3F offenbart ist, drückt die äußere Verbindungsstruktur 154 durch den Außenleiter 106 des Koaxialkabels 100 gegen die innere Verbindungsstruktur 152. Die innere Verbindungsstruktur 152 wirkt als Tragstruktur, um einen Zusammenbruch des Außenleiters 106 zu verhindern, wenn die äußere Verbindungsstruktur 154 Druck auf die Außenseite des Außenleiters 106 ausübt. Der Schritt 210 schließt somit das Koaxialkabel 100 ab, indem der Verbinder 150 dauerhaft an dem Ende des Koaxialkabels 100 befestigt wird, wie es in 1A offenbart ist.
Die hier offenbarten beispielhaften Ausführungsformen können in anderen konkreten Weiterbildungen umgesetzt werden. Die hier offenbarten beispielhaften Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht nur als erläuternd und nicht als einschränkend anzusehen.

Claims

Werkzeug zum Abschließen eines Koaxialkabels mit einem Innenleiter, einer isolierenden Schicht, die den Innenleiter umgibt, einem Außenleiter, der die isolierende Schicht umgibt, und einem Kabelmantel, der den Außenleiter umgibt, aufweisend ein Gehäuse mit – einer Einrichtung zum Entkernen eines Abschnitts der isolierenden Schicht und – einer Einrichtung zum Verringern eines Durchmessers des Innenleiters, der in dem entkernten Abschnitt angeordnet ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Entkernen eines Abschnitts der isolierenden Schicht eine drehbare Schneidklinge aufweist, die konfiguriert ist, automatisch eine Länge der isolierenden Schicht auszuschneiden, die etwa gleich der Länge eines Abschnitts eines speziellen inneren Verbinders ist.
Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Verringern des Durchmessers des Innenleiters ein drehbares Formwerkzeug aufweist, das konfiguriert ist, drehend eine Länge des Innenleiters zu quetschen, die etwa gleich der Länge eines Abschnitts eines speziellen inneren Verbinders ist.
Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Verringern des Durchmessers des Innenleiters ein Bauteil aufweist, das konfiguriert ist, automatisch einen Teil des Materials zu entfernen, aus dem der Innenleiter gebildet ist.
Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Antriebsschaft, der sich von einem hinteren Ende des Gehäuses erstreckt und konfiguriert ist, in einem Bohrfutter aufgenommen zu werden.
Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Führungsstift, der sich von einem vorderen Ende des Gehäuses erstreckt und konfiguriert ist, in einen Hohlabschnitt des Innenleiters eingeführt zu werden.
Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Verringern des Durchmessers des Innenleiters weiterhin konfiguriert ist, den Durchmesser des Hohlabschnitts des Innenleiters zu verringern, so dass er etwa gleich dem Durchmesser des Stiftes ist.
Abgeschlossenes Koaxialkabel, mit – einem Innenleiter, der konfiguriert ist, ein Signal zu übertragen, – einer isolierenden Schicht, die den Innenleiter umgibt, – einem Außenleiter, der die isolierende Schicht umgibt, – einem Kabelmantel, der den Außenleiter umgibt, und – einem Endabschnitt mit – einem entkernten Abschnitt des Koaxialkabels, in dem die isolierende Schicht entfernt und ein Durchmesser des Innenleiters verringert ist, – einer Verbindungshülse, die wenigstens teilweise in dem entkernten Abschnitt angeordnet ist und den Innenleiter mit verringertem Durchmesser umgibt, und – einer äußeren Verbindungsstruktur, die mit der Hülse verbunden ist.
Koaxialkabel nach Anspruch 8, wobei die isolierende Schicht ein spiralförmiges Zwischenstück aufweist.
Koaxialkabel nach Anspruch 8 oder 9, wobei die isolierende Schicht ein geschäumtes Material umfasst.
Koaxialkabel nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Hülse und die äußere Verbindungsstruktur Teile eines Druckverbinders sind.
Koaxialkabel nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Innenleiter einen ausgesparten Innenleiter aufweist.
Koaxialkabel nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei eine Impedanz des Endabschnittes des Koaxialkabels etwa gleich der Impedanz des verbleibenden Koaxialkabels ist.