DE29504221U1

DE29504221U1 - Hochfrequenz-Steckverbindung

Info

Publication number: DE29504221U1
Application number: DE29504221U
Authority: DE
Original assignee: Hirschmann Richard Co GmbH
Current assignee: Hirschmann Electronics GmbH and Co KG
Priority date: 1995-03-11
Filing date: 1995-03-11
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2005-03-12

Description

Richard Hirschmann GmbH & Co. 9. März 1995

Stuttgarter Straße 45-51 PRP/Stad/du

72654 Neckartenzlingen

Gebrauchsmusteranmeldunq Hochfrequenz-Steckverbindung

Die Erfindung betrifft eine koaxiale Hochfrequenz-Steckverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Derartige HF-Steckverbindungen, deren Prinzipaufbau in Figur 4 dargestellt ist, sind insbesondere als kostengünstige Verbinder (sogenannte F-Stecker) in der HF-Anschlußtechnik, z.B. der Satelliten-Empfangstechnik, bekannt. Sie werden dort im Frequenzbereich bis über 2 GHz eingesetzt und zeichnen sich durch ein hohes Schirmungsmaß und zumeist auch einen geringen Übergangswiderstand zwischen Stecker- und Buchsenteil aus, sodaß Fernspeiseströme oder Schaltströme zur Versorgung von Satellitenkonvertern oder zur Polarisationsumschaltung praktisch verlustlos über diese lösbaren Verbindungen übertragen werden können.

Allerdings weisen die bekannten Steckverbindungen zu hohen Frequenzen hin sehr ungünstige Werte für die Rückflußdämpfung auf, die noch dazu einer großen Schwankungsbreite unterliegen. Bei Reihenuntersuchungen wurden dafür zwischen &dgr; und 12 dB gemessen. Damit ist aber in vielen Anwendungsfällen, insbesondere in Empfangsanlagen mit einer Vielzahl solcher Steckverbindungen, keine sichere Informationsübertragung mehr gewährleistet. Die Anwendungsmöglichkeiten sind somit wesentlich beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine koaxiale Hochfrequenz-Steckverbindung der eingangs genannten Art auf möglichst einfache und kostengünstige Weise derart weiterzubilden, daß unter Wahrung ihrer oben genannten Vorteile eine gute Impedanzanpassung auch bei hohen Frequenzen bis über 2 GHz und in der Massenproduktion zuverlässig sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Aufgrund der wesentlichen Verringerung der Querkapazität zwischen dem Buchsenaußenleiter und dem anschlußseitig stark verdickten Steckerinnenleiter sowie einer Vergrößerung der Längsinduktivität des im Bereich

des Abstandes dünnen Steckerinnenleiters wird eine hohe Rückflußdämpfung von ca. 20 dB bei 2 GHz erreicht, wodurch eine einwandfreie Signalübertragung auch bei Einsatz einer Vielzahl solcher Steckverbindungen in einer Hochfrequenzempfangsanlage gewährleistet ist. Die zur Realisierung des Abstands möglichen Maßnahmen sind darüberhinaus mit wenig oder gar keinem zusätzlichen Herstellungsaufwand verbunden, sodaß sich die erfindungsgemäße Steckverbindung nicht verteuert und auch weiterhin als billige Steckverbindung zur Anwendung beim Endverbraucher eignet. Überdies treten trotz der in der Mengenherstellung groben Fertigungstoleranzen nur geringfügige Abweichungen vom Sollwert der Rückflußdämpfung auf, wodurch sich besondere Maßnahmen zur Qualitätssicherung insoweit erübrigen.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungen bzw. Ausgestaltungen der Steckverbindung nach dem Anspruch 1 angeführt.

Mit zunehmendem Abstand zwischen dem Außenleiter des Buchsenteils und dem Innenleiter im Anschlußbereich des Steckerteils nimmt zwar die Querkapazität ab und die damit zusammenwirkende Längsinduktivität des dünnen Steckerinnenleiterteils zu, die Anpassung wird aber durch den sich dabei immer stärker auswirkenden Einfluß des Wellenwiderstandssprungs im Bereich des Abstandes schlechter. Ein optimaler Kompromiß ist im ersten Satelliten-Zwischenfrequenzbereich gemäß Anspruch 2 erreicht, wenn dieser Abstand etwa 2 mm beträgt, wobei die obere Grenzfrequenz des LC-Gliedes {bestehend aus der Längsinduktivität des Steckerinnenleiters im Bereich des Abstandes und der genannten Querkapazität) bereits den gewünschten Wert von etwa 2,5 GHz aufweist und die Wellenwiderstandsstorstelle andererseits erheblich kleiner als Ay^ ist und somit noch keine störende Wirkung hat.

Zur Realisierung des Abstandes gibt es eine Reihe von vorteilhaften konstruktiven Maßnahmen, die in den Ansprüchen 3 bis 8 beschrieben sind. So ist eine Ausführung gemäß Anspruch 3 praktisch ohne Mehrkosten herstellbar, entweder durch Verlängerung des Steckeraußenleiters oder durch Verkürzung des Buchsenaußenleiters oder auch durch eine Kombination beider Maßnahmen.

Dabei kann nach Anspruch 4 als Anschlag z.B. die steckerseitige freie Stirnfläche des Außenleiters des Steckerteils dienen, an der bei montierter Steckverbindung ein vorzugsweise ringförmiger Bund des Außenleiters des Buchsenteils anliegt. Zweckmäßigerweise entspricht der Außendurchmesser des Bundes demjenigen des Außenleiters des Steckerteils, sodaß bei

Bedarf auf einfache Weise eine normale Überwurfmutter zur lösbaren Befestigung des Buchsenteils am Steckerteil eingesetzt werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Anschlags ist in Anspruch 5 angegeben, bei der die Schulter durch einen Ringbund oder auch nur durch wenigstens ein vom Steckeraußenleiter nach innen vorragendes Stift- oder segmentartiges separates oder mit dem Steckeraußenleiter einstückiges Teil ausgebildet sein kann. Bei dieser Ausführungsform des Anschlages kann die Steckverbindung in minimaler Länge hergestellt werden.

Ist ein Ringbund vorgesehen, so wird dieser entweder durch ein nach innen vorragendes Endteil des Steckeraußenleiters gebildet (Anspruch 5) oder bei einer Steckverbindung nach Anspruch 6 durch ein eigenes Distanzstück. Bei der letztgenannten Alternative ist zwar ein zusätzliches Teil zur Verfügung zu halten und zu montieren, aber andererseits der Vorteil erzielt, daß für den Einsatz der erfindungsgemäßen Steckverbindung in unterschiedlichen Frequenzbereichen lediglich unterschiedliche Ringe bereitzustellen sind, die Steckverbindung aber im übrigen für alle Betriebsfrequenzbereiche gleich ist.

Das Distanzstück kann metallisch ausgeführt sein, wodurch zwar die WeI-lenwiderstandsstörstelle durch den geringeren Wellenwiderstandssprung weniger wirksam, die Querkapazität jedoch in nicht erwünschter Weise vergrößert ist. Vorteilhaft ist es daher, das Distanzstück nach Anspruch 7 aus Kunststoff herzustellen, wodurch zusätzlich die Möglichkeit eröffnet ist, dieses Teil gemäß Anspruch 8 einstückig mit dem Isolierteil des Anschlußbereiches des Steckerteils zu fertigen. Durch eine solche Ausführung ist nicht nur eine kostengünstige Produktion der Einzelteile sondern auch eine besonders einfache Montage der Steckverbindung erreicht. Durch eine vorteilhafte Ausbildung des Distanzstücks gemäß Anspruch 9 ist die Querkapazität verringert, ohne die Wirkung des Distanzstücks als Anschlag zu beeinträchtigen.

Außerdem ist durch diese Ausführung eine Materialersparnis erzielt, die umso größer ist, je weniger und kleinere Segmente vorgesehen sind. Selbstverständlich kann auch das gesamte Isolierstück segmentartig aufgebaut sein, wobei die minimale Anzahl radialer Stege und deren Stärke von der erforderlichen Stabilität bestimmt ist. Eine solche Ausführung weist eine größtmögliche Materialersparnis auf und erfordert z.B. bei der Fertigung im Spritzgußverfahren keine höheren Herstellungskosten.

Die Erfindung wird im folgenden noch anhand von in den Figuren 1 bis 3 dargestellten alternativen Ausführungsbeispielen der montierten koaxialen Hochfrequenzsteckverbindung näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 - einen Axialschnitt des Prinzipaufbaus einer Ausführung gemäß

Anspruch 4,
Figur 2 - einen Axialschnitt des Prinzipaufbaus einer Ausführung gemäß

Anspruch 5 und
Figur 3 - einen Axialschnitt des Prinzipaufbaus einer Ausführung gemäß Anspruch 8,

wobei die für die Erfindung unwesentlichen Bereiche des Stecker- und Buchsenteils nicht dargestellt sind.

Bei allen drei, für den Einsatz im ersten Satelliten-Zwischenfrequenzbereich bestimmten Ausführungen besteht die koaxiale HF-Steckverbindung aus einem einen Anschlußbereich und einen Steckbereich aufweisenden Steckerteil 1 sowie einem damit zusammengesteckten Buchsenteil 2, wobei der Außenleiter 3 des Steckerteils 1 im Steckbereich den zylindrischen Außenleiter 4 des Buchsenteils 2 umfaßt. Zur Kontaktierung der beiden Außenleiter 3, 4 ist an der Innenwand des Außenleiters 3 des Steckerteils 1 im Steckbereich ein Kontaktfederkäfig 5 vorgesehen.

Der Außenleiter 3 des Steckerteils 1 weist im Anschlußbereich einen geringeren Innendurchmesser auf als im Steckbereich, sein Innenleiter 6 einen im Anschlußbereich größeren Außendurchmesser als im Steckbereich. Zwischen dem Außenleiter 3 und dem Innenleiter 6 des Steckerteils 1 ist im Anschlußbereich zur zentrischen Halterung des Innenleiters 6 ein Isolierstück 7 vorgesehen. Zwischen dem im wesentlichen zylindrischen Außenleiter 4 des Buchsenteils 2 und dessen zur kontaktsicheren Aufnahme des im Steckbereich stiftförmigen Steckerinnenleiters 6 ein radial federnd ausgebildetes buchsenförmiges Endteil 8 aufweisenden Innenleiter 9 ist zu seiner zentrischen Führung und Halterung ein rohrförmiges Isolierteil 10 vorgesehen.

Durch die angegebenen Durchmesserverhältnisse ist sichergestellt, daß sowohl im Anschluß- als auch im Steckbereich bei in das Steckerteil 1 eingestecktem Buchsenteil 2 ein gleicher Wellenwiderstand von 75 &OHgr; besteht, den auch das anzuschließende Koaxialkabel sowie der Geräteanschluß aufweisen. Trotz dieses wellenwiderstandsrichtigen Aufbaus wird erst durch die erfindungsgemäße Maßnahme, zwischen der steckseitigen Stirnflä-

.-: 5 &tgr;:

ehe 11 des verdickten Teils des Steckerinnenleites 6 und der anschlußseitigen Stirnfläche 12 des Buchsenaußenleiters 4 einen axialen Abstand a von etwa 2 mm vorzusehen, eine Anpassung erreicht, die derjenigen der übrigen Hochfrequenzanschlüsse in etwa entspricht. Durch diesen Abstand ist nämlich ein Spalt S gebildet, der auf einfache und kostengünstige Weise in diesem Bereich eine Vergrößerung der Längsinduktivität des Steckerinnenleiters 6 sowie eine Verkleinerung der Querkapazität zwischen dem Buchsenaußenleiter 4 und dem verdickten Teil des Steckerinnenleiters 6 im Anschlußbereich und somit eine Erhöhung der oberen Grenzfrequenz bewirkt, wobei zugleich die im Bereich des Spaltes S durch den Wellenwiderstandssprung entstandene Störstelle noch klein genug ist, um die Anpassung nicht zu verschlechtern. Dadurch ist selbst bei der höchsten Betriebsfrequenz von etwa 2,5 GHz eine hohe Rückflußdämpfung von ca. 20 dB erreicht.

Der Abstand a ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 dadurch erreicht, daß der Außenleiter 4 des Buchsenteils 2 einen Bund 13 aufweist, dessen anschlußseitige Schulter 14 bei montierter Steckverbindung an der Stirnfläche 15 des Außenleiters 3 des Steckerteils 1 anliegt und die Länge des Außenleiters 3 des Steckerteils 1 im Steckbereich im Verhältnis zur Länge des in das Steckerteil 1 hineinragenden Buchsenteils entsprechend größer bemessen ist. Bei dieser Lösung kann auch mit geringem Aufwand eine Überwurfmutter zur lösbaren Befestigung der Steckverbindung vorgesehen werden, die an der steckseitigen Schulter 16 des Bundes 13 anliegt und auf ein nicht dargestelltes Außengewinde des Außenleiters 3 des Steckerteils 1 aufschraubbar ist.

Bei der in Figur 2 dargestellten Steckverbindung ist der Abstand a durch eine von der Innenfläche des Außenleiters 3 des Steckerteils 1 nach innen ragende Anschlagschulter 17 realisiert, an welcher der Außenleiter 4 des Buchsenteils 2 mit einem äußeren abgeschrägten Teil seiner Stirnfläche 12 anliegt. Diese Ausführung ist praktisch ohne jegliche Mehrkosten im Vergleich zum Stand der Technik herstellbar. Außerdem ist der Wellenwiderstandssprung in dem durch den Abstand a gebildeten Spalt S geringer, sodaß bei Bedarf der Abstand a zur Erhöhung der oberen Grenzfrequenz größer gewählt werden kann.

Bei der in Figur 3 gezeigten Lösung ist einfach das Isolierstück 7 im Anschlußbereich des Steckerteils 1 nach Bedarf verlängert und damit dem jeweils gewünschten Betriebsfrequenzbereich einfach anpaßbar, wobei in ko-

stensparender Weise alle übrigen Teile der Steckverbindung gleich bleiben können. Gegenüber einer Ausführung bei der anstatt der einstückigen Verlängerung des Isolierstückes 7 ein daran anschließend angeordneter gesonderter Ring vorgesehen ist, weist diese Steckverbindung den Vorteil auf, daß sie bei gleicher Anpaßbarkeit an den gewünschten Betriebsfrequenzbereich weniger Teile aufweist, wodurch Herstellung und Montage besonders kostengünstig sind.

Claims

• -&igr; m Schutzansprüche

1. Koaxiale Hochfrequenz-Steckverbindung mit einem einen Anschlußbereich und einen Steckbereich aufweisenden Steckerteil und einem in den Steckbereich des Steckerteils einsteckbaren Buchsenteil, wobei der Innendurchmesser des Außenleiters des Steckerteils im Anschlußbereich geringer ist als im Steckbereich und der Außendurchmesser des Innenleiters des Steckerteils im Anschlußbereich größer ist als im Steckbereich und wobei im Anschlußbereich des Steckerteils zwischen dem Außen- und dem Innenleiter ein Isolierstück zur konzentrischen Halterung des Innenleiters angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei montierter Steckverbindung die einander zugewandten Stirnflächen (11, 12) des im Anschlußbereich des Steckerteils (1) angeordneten Abschnitts des Innenleiters (6) einerseits und des Außenleiters (4) des Buchsenteils (2) andererseits einen derartigen Abstand (a) voneinander aufweisen, daß die obere Grenzfrequenz der Steckverbindung durch Verkleinerung der Querkapazität zwischen dem Außenleiter (4) des Buchsenteils (2) und dem im Anschlußbereich des Steckerteils (1) liegenden Abschnitt des Innenleiters (6) des Steckerteils (1) sowie durch Vergrößerung der Längsinduktivität des in dem durch den Abstand (a) gebildeten Spalt liegenden Abschnitts des Innenleiters (6) des Steckerteils (1) dem Betriebsfrequenzbereich angepaßt ist und daß zugleich die axiale Ausdehnung des durch den Abstand (a) gebildeten Spaltes (S) klein gegenüber der mittleren Betriebswellenlänge ist.

2. Koaxiale Hochfrequenz-Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Frequenzbereich von ca. 1,5 bis 2,5 GHz der Abstand (a) etwa 2 mm beträgt.

3. Koaxiale Hochfrequenz-Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) durch eine entsprechende Länge des Außenleiters im Steckbereich des Steckerteils und/oder des bis zu einem Anschlag in den Steckbereich des Steckerteils eingeführten Abschnitts des Buchsenteils gebildet ist.

4. Koaxiale Hochfrequenz-Steckverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag durch einen an der steckseitigen

Stirnfläche (15) des Außenleiters (3) des Steckerteils (1) anliegenden Bundes (13) des Außenleiters (4) des Buchsenteils (2) gebildet ist.

5. Koaxiale Steckverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Anschlag durch eine von der Innenfläche des Außenleiters (3) im Steckbereich des Steckerteils (1) nach innen ragende Schulter (17) gebildet ist.

6. Koaxiale Hochfrequenz-Steckverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag durch die steckseitige Stirnfläche eines im Steckbereich des Steckerteils angeordneten ringförmigen Distanzstückes gebildet ist.

7. Koaxiale Hochfrequenz-Steckverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Distanzstück aus Kunststoff besteht.

8. Koaxiale Hochfrequenz-Steckverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Kunststoff bestehende Distanzstück (18) am steckseitigen Ende des im Anschlußbereich des Steckerteils (1) angeordneten Isoliertstücks (7) angordnet und mit diesem einstückig ist.

9. Koaxiale Hochfrequenz-Steckverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (18) aus wenigstens einem Segment besteht.