DE3317202C2 - Kapazitives Trennstück - Google Patents

Abstract

Bei einem als Zwischenstecker mit zwei durch eine Schraubhülse aneinander befestigbaren koaxialen Steckanschlüssen zum Verbinden zweier koaxialer Hochfrequenzleitungen ausgebildeten kapazitivem Trennglied sind zur galvanischen Trennung die Innenleiter der Steckanschlüsse über einen Kondensator und deren Außenleiterteile über einen Kranz von ringförmig angeordneten Kondensatoren miteinander verbunden. Zur Erzielung eines möglichst einfachen und kostensparenden Aufbaues bei breitbandig hohen Werten für die Rückflußdämpfung und das Schirmungsmaß sind die Steckanschlüsse durch je ein davon getrenntes Innen- und Außenleiterkontaktstück verbindbar, die auf ihrer gesamten Länge zueinander ein etwa konstantes Durchmesser-Verhältnis ohne Sprünge aufweisen und jeweils aus zwei über den Kondensator bzw. die Kondensatoren fest miteinander verbundenen, zur radialen Mittelebene symmetrisch aufgebauten Teilen bestehen.

Description

2. Kapazitives Trennglied nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die innere Kapazität (15) als Chip-Kondensator ausgebildet ist.

3. Kapazitives Trennglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kapazität aus ringförmig angeordneten Chip-Kondensatoren (21) besteht, deren Anschlüsse mit gegenüberliegenden Ringbünden (20) der Außenleiterkontaktteile (19) verlötet sind.

4. Kapazitives Trennglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kapazität ein geschlossener Ringkondensator ist.

5. Kapazitives Trennglied nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den inneren Stirnflächen der Außenleiterkontaktstücke (8, 9) der Steckanschlüsse (2, 3) ein Distanzring (22) aus lötfestem Isolierstoff vorgesehen ist, dessen Länge geringfügig größer ist als der Außenabstand der Ringbünde (20) der Außenbiterkontaktteile(19).

6. Kapazitives Trennglied nach einem der Ansprü-

ehe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenleiterkontaktteile (19) des Außenleiterverbindungsstückes (18) und die Außenleiterkontaktstücke (8,9) der Steckanschlüsse (2,3) über jeweils ein Federkontaktelement (17) verbindbar sind.

7. Kapazitives Trennglied nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkontaktelemente (17) zwischen einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Außenleiterkontaktteile (19) und der Außenleiterkontaktstücke (8,9) angeordnet sind.

8. Kapazitives Trennglied nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkontaktelemente (17) zwischen den äußeren Mantelflächen der Außenleiterkontaktteile (19) und den Innenflächen der Außenleiterkontaktstücke (8,9) angeordnet sind.

9. Kapazitives Trennstück nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Innenleiterkontaktteil (11) einen Ringbund (16) aufweist und daß bei montierter Zwischensteckvorrichtung jeder Ringbund (16) von der inneren Stirnfläche des entsprechenden Innenleiterkontaktstückes (6, 7) und jeder Ringbund (20) vom zugehörigen Außenleiterkontaktstück (8,9) einen geringen Abstand hat

Die Erfindung betrifft ein als Zwischensteckvorrichtung ausgebildetes kapazitives Trennglied gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Trennglieder werden aus Sicherheitsgründen z. B. in Kabel-Fernsehanlagen verwendet, um Unfälle aufgrund unterschiedlicher Erdpotentiale der über Hochfrequenzleitungen miteinander verbundenen Häuser wirks;am zu vermeiden. In F i g. 1 ist der Aufbau des einfachsten bekannten kapazitiven Trenngliedes der eingangs genannten Art dargestellt. Bei dieser Ausführung ist die innere Kapazität mit dem lnnenleiterkontaktstück des einen Steckanschlusses und auf der anderen Seite mit einem Steckerstift fest verbunden, der beim Zusammenfügen des Trenngliedes in eine Steckbuchse im lnnenleiterkontaktstück des anderen Steckanschluss:es einzuführen ist. Ebenso ist das die aus einem Kranz von Einzelkondensatoren bestehende äußere Kapazität tragende Außenleiterkontaktstück mit dem Außenleiter des einen Steckanschlusses, sowie über einen Isolierring mit einem Kontaktring verbunden, in den beim Zusammenfügen des Trenngliedes ein radial federndes rohrförmiges Außenleiterkontaktteil des anderen Steckanschlusses einsteckbar ist. Dabei sind die den Kontaktring und das Außenleiterkontaktstück des einen Steckanschlusses hochfrequenzmäßig verbindenden Kondensatoren zwischen dem Isolierring und einem inneren axial verlaufenden ringförmigen Fortsatz des Außenleiterkontaktstücks eingegossen. Dieses bekannte kapazitive Trennglied ist kompliziert aufgebaut und daher teuer in Herstellung und Montage. Außerdem weist es starke Änderungen des Durchmesserverhältnisses von Innen- und Außenleiter und damit auch des Wellenwiderstandes sowie für die hochfrequenten Ströme aufgrund des Skin-Effektes einen erheblichen Umweg an der Oberfläche des ringförmigen Fortsatzes des Außenleiterkontaktstücks von etwa dessen doppelter Länge auf.

Als Folge dieser Eigenschaften fällt sowohl das Schirmungsrnaß als auch die Rückflußdämpfung zu hohen Frequenzen (über 800 MHz) hin stark ab, so daß dieses Trennglied für viele praktische Einsatzfälle zu schmal-

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bandig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kapazitives Trennglied nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, das einfach und kostengünstig aufgebaut ist und ohne besondere KompensationsmaßnahiTien über einen möglichst großen Frequenzbereich eine hohe Schirmwirkung und geringe Verluste aufweist.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale d) bis f) des Anspruches 1 gelöst.

Durch die Trennung des Innen- und Au3enleitcrverbindungsstücks von den jeweiligen Teilen der Steckanschlüsse und ihre beidseitig steckbare Ausführung sind sowohl die Herstellung der Einzelteile an sich, als auch ihre Verlötung, gegebenenfalls das Beschichten mit Isolierlack, sowie d:e Montage wesentlich vereinfacht. Außerdem ist eine separate Prüfung der Teile vor ihrem Zusammenbau ermöglicht. Dieser ist noch zusätzlich durch den symmetrischen Aufbau des Trenngliedes erleichtert, weil nicht auf Seitenrichtigkeit geachtet werden muß.

Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße kapazitive Trennglied durch den koaxialen Aufbau und die Vermeidung von Umwegen der Hochfrequenzströme eine weitgehend gleichmäßige Feldverteilung und einen etwa konstanten Wellenwiderstand auf, so daß auch bei sehr hohen Frequenzen eine gute Anpassung und Schirmwirkung gewährleistet sind. So liegt bei dem unten beschriebenen praktischen Ausführungsbeispiel die Rückflußdämpfung bei 5 MHz über 2OdB und im Bereich von 40 bis 2000 MHz über 30 dB, die Durchgangsdämpfung beträgt zwischen 5 und 800 MHz etwa Cl dB und selbst bei 2 GHz nur etwa 0,3 dB. Das Schirmungsmaß liegt im UHF-Bereich um bis zu 6 dB über dem des bekannten Trenngliedes nach Fig. 1. Insgesamt ist durch den erfindungsgemäßen Aufbau ein einfaches und kostengünstiges kapazitives Trennglied mit über eine sehr große Bandbreite günstigen elektrischen Werten geschaffen.

Die Verwendung von Chip-Kondensatoren gemäß Anspruch 2, die keine Anschlußdrähte, sondern versilberte Lötanschlußflächen haben, ist besonders vorteilhaft, weil durch die Lötung zugleich die elektrische Kontaktierung ohne störende Zuleitungsinduktivi äten und eine ausreichend feste mechanische Verbindung der Innen- und Außenleiterkontaktstücke erreicht ist.

Darüber hinaus läßt sich durch Einsatz eines ringförmigen und insbesondere eines aus der DE-AS 25 13 498 an sich bekannten geschlossenen Ringkondensators nach Anspruch 3 bzw. 4 eine noch einfachere Montage und bessere Schirmwirkung, sowie eine homogenere Feldverteilung erzielen.

Mit Hilfe des in der Ausgestaltung nach Anspruch 5 vorgesehenen Distanzringes ist eine Beschädigung der kranzförmig angeordneten Außenleiterkondensatoren bzw. des Ringkondensators durch den beim Zusammenschrauben des Trennstücks entstehenden Axialdruck der Außenleiter der Steckanschlüsse auf sehr einfache Weise sicher vermeidbar.

Ein sauberer, auch für hohe Frequenzen geeigneter Kontakt zwischen den Außenleiterkontaktstücken der Steckanschlüsse und dem Außenleiterverbindungsstück ist durch eine Ausbildung des erfindungsgemäßen Trenngliedes nach Anspruch 6 gegeben.

Bei einer Anordnung der Federkontaktelemente gemäß Anspruch 7 können diese als Wellen- bzw. Lamellenfederscheiben oder auch als Ringe aus Litzendraht oder Kupfergewebe ausgebildet sein. Die Federscheiben geben an mehreren Stellen Kontakt und gleichen zudem Längenunterschiede durch nicht genau parallele kontaktgebende Flächen aus.

Noch größere Längstoleranzen und damit billigere Teile sind mit der in Anspruch 8 angegebenen Anordnung der Federkontaktelementc möglich, die z. B. als handelsübliche separate Federbuchsen ausgebildet sind Es können aber auch die Außenleiterkontaktteile selbst durch Längsschlitze, Wölbung der verbleibenden Längsstege nach außen und Wahl eines Materials mit entsprechenden Federeigenschaften zur Kontaktierung dienen.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Trenngliedes nach Anspruch 9 gewährleistet mit einfachen Mitteln die Sollage des Innen- und Außenleiterverbindungsstücks symmetrisch zur radialen Mittelebene und damit auch eine minimale Länge dieser Teile.

Die Fig.2 und 3 zeigen eine teilweise geschnittene seitliche Ansicht, sowie einen radialen Schnitt eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen kapazitiven Trennstücks.

Das kapazitive Trennstück weist zwei mittels einer Schraubhülse 1 aus Isolierstoff miteinander verschraubbare gleich aufgebaute koaxiale Steckanschlüsse 2, 3 auf, deren in je einer Stützscheibe 4,5 isoliert gehaltene Innenleiterkon'.aktstücke 6, 7 ebenso wie die Länge und Innenkontur der beiden einstückigen Außenleiterkontaktstücke 8,9 identisch und bezüglich der radialen Mittelebene A -B symmetrisch angeordnet sind.
Die Innenleiterkontaktstücke 6,7 sind jeweils beidseitig als Buchse ausgeführt, wobei die beiden inneren hochfrequenzmäßig über ein Innenleiterverbindungsstück 10 miteinander verbindbar sind, welches aus zwei identischen lnnenleiterkontaktteilen 11 besteht, deren einander zugewandte Endteile als Lötteller 12 mit geschlitztem Ansatz 13 ausgebildet und durch einen darin mit versilberten Anschlüssen 14 eingelöteter. Chip-Kondensator 15 (innere Kapazität) fest und axial fluchtend zusammengefügt sind. Die äußeren Enden der lnnenleiterkontaktteile 11 sind zum einfachen und sicheren Einführen in die Buchsen angefast; für eine bezüglich der radialen Mittelebene A-B symmetrische Lage sorgt jeweils ein bei montiertem Zwischenstecker gerade am Buchsenrand anliegender Ringbund 16.

Die Außenleiterkontaktstücke 8,9 der Steckanschlüsse 2,3 sind hochfrequenzmäßi_fc· über je ein buchsenförmiges Federkontaktelement 17 und ein darin einsteckbares Außenleiterverbindungsstück 18 verbunden, welches aus zwei identischen als Steckhülsen ausgebildeten Außenleiterverbindungsteilen 19 mit je einem nach au-Ben ragenden Ringbund 20 besteht, zwischen deren einander zugewandten Stirnflächen ein Kranz von am Umfang gleichmäßig verteilten Chip-Kondensatoren 21 (äußere Kapazität) eingelötet ist.

Bei montiertem Trennglied liegen diese symmetrisch

j5 zur radialen Mittelebene A-B.

Die beschriebenen Teile sind derart bemessen, daß ein weitgehend koaxialer Aufbau des kapazitiven Trenngliedes auf der gesamten Länge und ohne Umwege für den Hochfrequenzstrom gegeben ist. Dadurch sind zusammen mit der unkomplizierten und symmetrischen Konstruktion eine einfache und kostengünstige Herstellung und Montage und die bereits angeführten, sehr guten elektrischen Werte erreicht.
Zwischen den inneren Stirnflächen der Außenleiter-

b5 kontaktstücke 8, 9 ist außerhalb des Kranzes von Kondensatoren 21 ein Distanzring 22 aus Isolierstoff eingebracht, der den durch die Schraubhülse 1 beim Zusammenschrauben des kapazitiven Trenngliedes entstehen-

den Längsdruck aufnimmt und auf diese Weise die Kondensatoren 21 wirksam vor Beschädigungen schützt.

Das kapazitive Trennglied ist für eine Spannungsfestigkeit von 3 kV ausgelegt. Dazu sind die Kondensatoren 15,21 sowie die anschließenden Teile des Innen- und des Außenleiterverbindungsstückes 10, 18 mit einer Schicht 23 aus Hochspannungs-Isolierlack überzogen. Selbstverständlich könnten diese Kondensatoren bzw. Teile auch mit Isolierlack vergossen sein, wobei zweckmäßigerweise für das Außenleiterverbindungsstück der Distanzring zugleich als ein die Vergußmasse aufnehmender Topf ausgebildet wäre.

Eine Schraube 24 dient zur Fixierung und Sicherung des kapazitiven Trennstücks in montiertem Zustand und zur Befestigung eines Montagebügels 25, der zugleich das Äußenieiterkontaktsiück 8 galvanisch mit der Hauserde verbindet. Als Verdrehschutz für das Außenleiterkontaktstück 9 ist ein zwischen dessen korrespondierenden Ansätzen und der Schraubhülse 1 liegender Gummiring 26 vorgesehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Als Zwischensteckvorrichtung ausgebildetes kapazitives Trennglied zum Verbinden zweier koaxialer Hochfrequenzleitungen mit

a) einem ersten und einem zweiten, mittels einer Hülse aus Isolierstoff verbundenen koaxialen Steckanschluß, die je ein Außenleiterkontaktstück und je ein lnnenleiterkontaktstück aufweisen,

b) einer zwischen den Innenleiterkontaktstücken angeordneten inneren Kapazität, deren einer Belag mit dem lnnenleiterkontaktstück des ersten Steckanschlusses und deren anderer Belag mit dem lnnenleiterkontaktstück des zweiten Steckanschlusses galvanisch verbunden ist,

c) einer koaxial zur inneren Kapazität angeordneten äußeren Kapazität, deren einer Belag mit dem Außenleiterkontaktstück des ersten Steckanschlusses und deren anderer Belag mit dem Außenleiterkontaktstück des zweiten Steckanschlusses galvanisch verbunden ist,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

d) die Innenleiterkontaktstücke (6, 7) der beiden Steckanschlüsse (2, 3) sind über ein steckbares Innenleiterverbindungsstück (10) verbindbar, das aus zwei über die innere Kapazität (15) hochfrequenzmäßig und mechanisch verbundenen, gleichachsig angeordneten, identisch ausgebildeten Innenleiterkontaktteilen (11) besteht,

e) die Außenleiterkontaktstücke (8, 9) der beiden Steckanschlüsse (2, 3) sind über ein steckbares Außenleiterverbindungsstück (18) verbindbar, das aus zwei über die äußere Kapazität (21) hochfrequenzmäßig und mechanisch verbundenen, gleichachsig angeordneten, identisch ausgebildeten Außenleiterkontaktteilen (19) besteht,

f) das Durchmesserverhältnis zwischen dem Außenleiterverbindungsstück (18) und dem Innenleiterverbindungsstück (10) ist auf ihrer gesamten Länge etwa konstant.