DE3505189A1

DE3505189A1 - Steckverbinder fuer koaxialkabel

Info

Publication number: DE3505189A1
Application number: DE19853505189
Authority: DE
Inventors: Clarence Lester Phoenix Ariz. Clyatt Iii; David William DeChamp
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 1984-02-17
Filing date: 1985-02-15
Publication date: 1985-08-22
Anticipated expiration: 2005-02-16
Also published as: US4600263A; JPS6329952B2; DE3505189C2; JPS60189184A; GB2154810A; GB2154810B; FR2559963A1; FR2559963B1; GB8503696D0; CA1231407A

Description

Steckverbinder für Koaxialkabel

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Ausführung, bei der das Koaxialkabel im Anschlußbereich des Steckverbinders einen präzise angepaßten Scheinwiderstand aufweist.

Bekannte Koaxialkabelanschlüsse verwenden eine den dielektrischen Kabelmantel umfassende Metallhülse, die beim Einsetzen des Kabels in eine koaxiale Kontaktan- Ordnung des Anschlusses als Stütze dient. In solchen Anordnungen bildet die Metallhülse typischerweise keinen vorbestimmten elektrischen Weg durch den Anschluß, wodurch die Charakteristik der Impedanzanpassung beeinträchtigt ist. Dies kann zu Verlusten bei hohen Frequenzen, und zwar in der Größenordnung von einem GHz und höher führen.

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Aus den US-Patentschriften 3 701 086 und 4 340 269 sind koaxiale Verbinder mit Metallhülsen bekannt, die zwischen den dielektrischen Innenmantel des Koaxialkabels und dessen äußerem Metallgeflecht eingesetzt sind. Eine

Außenhülse ist dann über das Metallgeflecht geschoben

und mit dem Metallgeflecht verquetscht, so daß zwischen dem Außenleiter des Koaxialkabels und der Metallhülse des Verbinders eine sichere elektrische Verbindung besteht. Bei diesen Anordnungen ist die innere Hülse, welche das Metallgeflecht trägt, relativ dünnwandig und sie wird, wenn die Außenhülse auf dem Metallgeflecht angequetscht wird, deformiert. Daher haben der Außenleiter des Koaxialkabels und die Innenhülse nicht die gewünschte kreisrunde Konfiguration, wie sie für eine präzise Impedanzanpassung verlangt wird, die vom Innendurchmesser des Außenleiters und dem Außendurchmesser des Innenleiters abhängt, deren Abstand, Kreisform und Konzentrizität zueinander sorgfältig aufrechterhalten sein sollen.

Weiterhin können die Punkte des tatsächlichen elektrischen Kontaktes an der Metallhülse, dem Metallgeflecht und der koaxialen Kontaktanordnung nicht mit verlangter Genauigkeit bestimmt werden, um eine optimale Hochfrequenzlei stung zu übertragen. Wenn das Koaxialkabel einen sehr weichen dielektrischen Innenmantel aufweist, ist es noch schwieriger, die Anpassung des Scheinwiderstandes im Anschlußbereich der koaxialen Verbindungsanordnung aufrechtzuerhalten, weil der Außenleiter des Kabels sich leicht deformiert, wenn die äußere Hülse auf dem Meta Ilaeflecht angequetscht wird und die innere Hülse sich hierbei mit deformiert.

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In der US-Patentschrift 3 196 382 ist ein Verbinder fur Koaxialkabel beschrieben, bei dem die zwischen dem dielektrischen Innenmantel und dem Außenleiter des Koaxialkabels sitzende Hülse als starre Buchse ausge bildet ist, die sich beim Quetschvorgang nicht ver formt, so daß die Gestalt der Hülse unverändert bleibt. Wie dem auch sei, während des Quetschvorganges ist es jedoch möglich, daß sich die Buchse in Axia I richtung verschiebt und zwischen ihrem Vorderende und einer Schulter des Verbindergehäuses ein Luftspalt entsteht. Um bei hohen Frequenzen eine angepaßte Impedanz zu erlangen ist es aber erforderlich, daß zwischen dem Vorderende der Buchse und dem Gehäuse ein guter elektrischer Kontakt besteht, und daß die Stirnfläche der Buchse mit großer Genauigkeit an der Gehäuseschulter anliegt.

HF-Signale breiten sich entlang der Oberfläche eines Leiters aus. Bei mehreren hintereinander liegenden Leitern bedeutet dies, daß die Signale sich entlang der leitenden Oberfläche von Kontaktpunkt zu Kontaktpunkt ausbreiten, anstatt durch den Leiter, wie es bei normalen Spannungen oder bei Niederfrequenzsignalen der Fall ist. Wenn die Kontaktpunkte nicht so angeordnet sind, daß sie einen optimalen Oberflächenpfad im äuße ren Leitungskreis bilden, so werden übermäßig große In duktivitäten und/oder Widerstände erzeugt, die Verluste des hochfrequenten Signals verursachen. Von der Oberfläche des Innenleiters austretende elektrische Felder werden daher vom Außenleiter beeinflußt.

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Obwohl zusätzliche Senkbohrungen oder Stufen im äußeren Schaltkreis die Oberflachen länge nicht vergrößern, stellen diese Merkmale Abschnitte mit unangepaßter Impedanz und Kapazität dar, die ebenfalls HF-Signa Iver luste verursachen. Die Empfindlichkeit der HF-Signale gegen diese Einflüsse steigt mit der Frequenz, d.h. je mehr solche Einflüsse vorhanden sind und je höher die Frequenz ist, um so größer sind die HF-SignaIverluste. Weil bei dem aus der US-Patentschrift 3 196 382 be kannten Verbinder die Möglichkeit des axialen Ver- schiebens der Buchse besteht, hat dieser nicht den Grad an Impedanzanpassung, wie er für die Übertragung von hohen Frequenzen verlangt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elekirischen Verbinder für Koaxialkabel gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der insbesondere im Anschlußbereich des Koaxialkabels ein genau angepaßtes Impedanzverhalten aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil dieses An-Spruchs angegebenen konstruktiven Maßnahmen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach Anspruch 1 sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Mit der Erfindung erzielbare Vorteile sind in der Beschreibung angegeben.

Die Erfindung wird anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausftihrungsbei spieles wie folgt näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Verbindungsteil mit angeschlossenem Koaxialkabel, im Lanqssehnitt;

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Fiq. 2 einen Ausschnitt der wesentlichen Einzelteile des elektrischen Verbinders vor dem Zusammenbau, in einer Seitenansicht;

Fig. 3 das in verschiedenen Montagestadien dargebis stellte Anschließen eines Koaxialkabelendes an Fiq. 8 ein Verbindungsteil gemäß Fig. 1, jeweils in Seitenansicht dargestellt.

In Fig. 1 der Zeichnungen ist der Kabelanschluß allgemein mit 10 bezeichnet, welcher aus einem elektrischen Verbindungsteil 12 mit daran angeschlossenem Koaxialkabel 14 zusammengesetzt ist. Das Koaxialkabel 14 enthält einen zentrisch angeordneten Innenleiter 16, der in einen dielektrischen Innenmantel 18 eingebettet ist. Diesen umgibt ein in Form eines Metallgeflechtes 20 ausgebildeter Außenleiter, welcher den Innenleiter 16 abschirmt. Auf dem Metallgeflecht 20 ist ein dielektrischer Außenmantel 22 angeordnet. Wegen der neuen Eigenschaften des Kabelanschlusses 10 kann das Koaxialkabel 14 einen relativ weichen, dielektrischen Innenmantel 18 aufweisen, der im allgemeinen für einen dem Scheinwiderstand genau angepaßten Abschluß ungeeignet ist, wenn herkömmliche Anschlußtechniken angewendet werden. Solche Kabel mit weichem dielektrischen Innenmantel sind jedoch im Handel erhältlich.

Das an das Koaxialkabel 14 angeschlossene Verbindungsteil 12 umfaßt eine koaxiale Kontaktanordnung 24 mit einem zentrischen Kontakte lement 26, das in einem Isolierkörper 28 steckt, der von einer Metallhülse 30 umgeben ist. Die Metallhülse 30 besteht aus einem Vor derteil 32 und einem rückwärtigen Hülsenteil 34. Das Vorderteil 32 ist entlang dem vorderen Verbindungs-

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ende 38 der koaxialen Kontaktanordnung 24 geschlitzt 36. Es bildet den Außenkontakt der Anordnung. Außenkontakt, Isolierkörper 28 und zentrisches Kontaktelement 26 schließen am vorderen Verbindungsende 38 glatt miteinander ab. Das zylindrisch ausgebildete Vorderteil 40 des rückwärtigen Hülsenteiles 34 der Metallhülse 30 ist teleskopartig über den rückwärtigen Teil 42 des MetaIIhülsen-Vordertei les 32 geschoben. Die beiden Teile 32, 34 der Metallhülse 30 sind über einen Preßsitz aneinander befestigt.

Das Vorderteil 32 der Metallhülse 30 umgibt eine Außenhulse 44. Innerhalb dieser Außenhülse 44 ist ein Kragen 46 auf dem Metallhülsen-Vorderteil 32 mittels eines Halteringes 48 befestigt. Zwischen dem rückwärtigen Ende des Kragens 46 und einer nach vorn gerichteten Schulter 52 der Außenhülse 44 ist eine Schraubenfeder 50 eingespannt, welche die Außenhülse 44 in zurückgeschobener Lage hält. Die Schraubenfeder 50 sichert an der Trennfläche des Kabelanschlusses 10 einen guten Anlagedruck auf ein komplementäres Verbindungsteil (nicht dargestellt).

Das Koaxialkabel 14 ist mittels eines Schrumpfschlauches 54 aus Kunststoff, einer metallenen Quetschhülse 56, einer geschlitzten Buchse 58 und eines Druckringes 60 aus Kunststoff mit der Kontaktanordnung 24 verbunden. Diese Teile sind in Fig. 2 vor ihrer Montage dargestellt. Die Buchse 58 steckt in einer zylindrischen Bohrung 62 des rückwärtigen Hülsenteiles 34 der • Metallhülse 30. Dieser Hülsenteil 34 weist einen im Durchmesser verringerten Abschnitt auf, der ein steifes rückwärtiges Anschlußende 64 bildet, das sich von der rückseitig ringförmigen Stirnfläche 66 bis zu einer vom

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im Durchmesser qrößeren Hülsenteil 34 gebildeten, nach hinten weisenden Ringschulter 68 erstreckt. Die Buchse 58 ist rückwärtiq mit einem im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 70 versehen, der so stabil ist, daß er sich nicht verformt, wenn die Quetschhülse 50 darauf und auf dem Anschlußende 64 der Metallhülse 30 befestigt wird.

Das Vorderteil der Buchse 58 enthält mehrere, sich in Längsrichtung erstreckende Schlitze 72, die von der Stirnseite 74 bis kurz vor den rückwärtigen Abschnitt 70 reichen. Beispielsweise sind vier solche Schlitze vorgesehen, die zwischen sich vier radial federnde Finger 76 bilden. Der rückwärtig dickere Buchsen-Abschnitt 70 weist eine nach vorn gerichtete Ringschulter 78 auf, welche an der rückseitigen Stirnfläche 66 der Metallhülse 30 anliegt, wenn die Buchse 58 vollständig in die Bohrung 62 eingesetzt ist. Das Vorderteil der Buchse 58 ist so dimensioniert, daß es in der Bohrung 62 mit einem Spielraum von vozugsweise 0,0762 mm (.003 inch) oder qrößerer Toleranz sitzt. An den freien Enden der Finger 76 ist ein nach außen gerichteter Flansch 80 angeordnet, der in eine ringförmige Ausnehmung 82 des rückwärtigen Teiles 42 der Metallhülse 30 eingreift. Die Ausnehmung 82 besteht praktisch aus einer Ansenkung der Bohrung 62, wobei die öffnung der Ansenkung sich am Boden 83 der Ausnehmung des zylindrisehen Vorderteiles 40 befindet, das seinerseits den rückwärtigen Metall-Hülsenteil 34 darstellt. Die Stirnseiten 74 der Finger 76 und die Oberfläche des Bodens 83 bilden eine Ebene, welche die kritsche übergangssstelle der Hülsenanordnunq ist. Die axiale Dicke des Flansches 80 ist dieselbe wie die Tiefe der Ausnehmung 82, so daß der Flansch 80 die Ausnehmung 82 vollständig ausfüllt. Weil die Buchse 58 und das Anschlußende 64

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der Metallhulse 30 elektrisch wie ein einstückiges, leitendes Element wirken, wird dadurch der elektrische Durchgang zwischen dem Außenleiter des Koaxialkabels und dem Außenkontakt der koaxialen Kontaktanordnung 24 sichergestellt. Der Flansch 80 weist somit an der kritischen Übergangsstelle des Bodens 83 der Anordnunq einen bestimmten, definierten elektrischen Eingriff auf.

Der Druckring 60 enthält eine zentrische Bohrung 84, durch die der Innenleiter 16 des Koaxialkabels 14 geführt ist. Der Druckring 60 sitzt in einer an der Ruckseite des Isolierkörpers 28 vorgesehenen Senkbohrung 86, zwischen deren Boden und der Stirnseite 74 der Buchse 58 er dicht eingeklemmt ist. Die Mantelflächen des rückwärtigen Abschnittes 70 der Buchse 58 und des Ansch luRendes 64 der Metallhülse 30 sind vorzugsweise gerändelt, um die Haftung des Koaxia Ikabel-AußenLeiters beim Befestigen der Quetschhülse 56 zu erhohen.

Die Fig. 3 bis 8 veranschaulichen verschiedene Schritte bei der Herstellung des vorliegenden Kabelanschlusses

10. Wie Fig. 3 zeigt, wird das Koaxialkabel 14 zuerst abgemantelt, so daß ein kurzes Längenstück des zentrischen Innenleiters 16 und des äußeren Metallgeflechtes 20 freilieqen. Der Schrumpfschlauch 54 und die Quetschhülse 56 werden, wie dargestellt, über das Koaxialkabel 14 geschoben und das Meta IIqeflecht 20 des Außenleiters wie Fig. 4 zeigt aufgefächert und die gschlitzte Buchse 58 auf den Innenmantel 18 qeschoben, bis ihr rückwärtiger Abschnitt 70 am aufgefächerten Metallgeflecht 20 an der Stirnseite des dielektrischen Außenmantels 22 anliegt. Es sei angemerkt, daß der zentrische Innen-

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Leiter 16 in dieser Lage an der Stirnseite 74 aus der Buchse 58 hervorsteht. Dann wird der Druckring 60 aus Kunststoff über den Innenleiter 16 geschoben, bis er an den Stirnflächen von Buchse 58 und dielektrischem Innenmantel 18 des Koaxialkabels 14 anliegt.

Anschließend wird das zentrische Kontaktelement 26 mit seinem hinteren Ende über den Innenleiter 16 geschoben, bis es am Druckring 60 anliegt. In dieser Lage wird das Kontaktelement 26 mit dem Innenleiter 16 durch Ein bringen von Lot durch eine öffnung 90 in der Wandung des zentrischen Kontaktelementes 26 verlötet (Fig. 5). Wie Fig. 6 zeigt, wird dann das so vormontierte Koaxialkabel 14 in das rückwärtige Ende der koaxialen Kontaktanordnung 24 eingesetzt, wobei der vordere Teil der Buchse 58 in die Bohrung 62 des rückwärtigen Hülsenteiles 34 eindringt. Weil die Finger 76 des Vorderteiles der Buchse 58 federn und der dielektrische Innenmantel 18 des Koaxialkabels 14 weich ist, werden die Finger 76 beim Eindrücken der Buchse 58 in die

Bohrung 62 nach innen ausgelenkt. Falls notwendig,

können die Finger 76 zuvor etwas zusammengedrückt werden, um das Einsetzen der Buchse 58 in die Bohrung 62 zu erleichtern.

Beim Einsetzen der Buchse 58 wird diese so weit in die Bohrung 62 geschoben, bis ihre Ringschulter 78 gegen die rückseitige Stirnfläche 66 des Anschlußendes 64 stößt. In dieser Lage federn die Finger 76 nach außen, wobei deren vorderen Flansche 80 in die Ausnehmung 82 der Bohrung 62 schnappen und den beabsichtigten elekirischen Kontakt sowie ein wirksames Ineinandergreifen von Buchse 58 und Hülse der Kontaktanordnung 24 herstellen. Hierdurch wird eine Axialbewegung der Buchse

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relativ zur Hülse verhindert. Anschließend wird, wie Fig. 7 zeigt, die Quetschhülse 56 über das Metallgeflecht 20 gschoben, bis sie geqen die Ringschulter 68 der Metallhülse 30 stößt. Die Quetschhülse wird nun verformt, und zwar vorzugsweise zu einem Sechskant, wobei das Metallgeflecht 20 auf dem steifen Abschnitt der Buchse 58 und dem Anschlußende 64 der Metallhülse 30 festgeklemmt wird. Schließlich wird der Schrumpfschlauch 54 über die Quetschhülse 56 und über einen Flansch 92 am rückwärtigen Teil 34 der Metallhülse 30 gezogen und durch Einwirkung von Wärme befestigt, wodurch er den Anschlußbereich der fertigen Anordnung abgedichtet umschließt.

Weil das Quetsehverfahren am rückwärtigen Abschnitt 70 der Buchse 58 und am Anschlußende 64 der Metallhülse wegen deren Starrheit keine Verformung verursacht, behalten diese Teile ihre kreisförmige Konfiguration und Konzentriζität in bezug auf den zentrischen Innenleiter 16 des Koaxialkabels 14, obwohl dessen dielektrischer Innenmantel 18 relativ weich ist. Da also keine Deformation der den Innenmantel 18 umgebenden Metallhülsen erfolgt, tritt auch keine Beeinträchtigung der Anpassung des Scheinwiderstandes des Kabelanschlusses 10 auf.

Die Buchse 58 dient für den weichen Innenmantel 18 als Stütze, die das in Fig. 5 dargestellte Einsetzen des Koaxialkabels 14 in die Kontaktanordnung 24 erleichtert. Die Buchse 58 wirkt somit wie ein Kontakteinsetzwerkzeua. Weiterhin stellt die Buchse 58 eine Fortsetzung des Außenleiters dar, welche über die volle Länqe des rückwärtigen Anschlusses denselben Scheinwiderstand aufweist, wie das Koaxialkabel 14. Sie dient

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außerdem als KontakteLement, mit dem eine Zwischenverbindung am kritischen Punkt des Bodens 83 der Metallhülse 30 und eine wirkungsvolle Verriegelung der Flansche 80 der federnden Finger 76 in der Ausnehmung 82 erzielt wird. Dieser feste Eingriff wird noch dadurch erhöht, daß die Buchse 58 mit ihrer vorderen Ringschulter 78 an der rückseitigen Stirnfläche 66 der Metallhülse 30 anliegt. Der Druckring 60 stutzt das zentrische KontakteIement 26 während der Montage beim Einsetzen in die koaxiale Kontaktanordnung 24. Außerdem stellt er die Fortsetzung des dielektrischen Mediums durch den Anschlußbereich dar, der den Isolierkörper der Kontaktanordnung 24 und den Innenmantel 18 des Koaxialkabels 14 überbrückt. Alle diese Merkmale b e wirken einen dem Scheinwiderstand des Koaxialkabels präzise angepaßten Abschluß, so daß der Kabelanschluß 10 mit minimalen Verlusten auch bei hohen Frequenzen verwendet werden kann.

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Claims

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GMBH, 3505189 FREIBURG D.DeChamp-C.Clyatt 3-2 Ansprüche

1. Elektrischer Verbinder für Koaxialkabel, bei denen zwischen dem zentrischen Innenleiter und dem Außenleiter ein relativ weicher dielektrischer Innenmantel angeordnet ist, bestehend aus einer Metallhülse mit einem vorderen Verbindungsende für ein komplementäres Verbindungsteil und einem rückwärtigen Anschlußende für den Außenleiter, das von einer Bohrung durchsetzt ist, einem in der Metallhülse fixierten Isolierkörper mit darin aufgenommenem Kontaktelement für den Innenleiter des Koaxialkabels und einer am Anschlußende der Metallhülse angeordneten mechanisch festen Buchse, auf welcher das Metallgeflecht des Koaxialkabels mittels einer übergeschobenen und verformten Quetschhülse des Verbinders befestigbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (58) Verrieqelunqsmi11e I aufweist, mit denen sie zur Vermeidung von Axialbewegung am rückwärtigen Anschlußende (6A) der Metallhülse (30) des Verbindungsteiles (12) befestigt ist.

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2. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsmitte L aus einer nach vorn gerichteten Ringschulter (78) des rückwärtigen Abschnittes (70) der Buchse (58) und einem am Vor- derende der Buchse vorgesehenen Flansch (80) bestehen.

3. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (58) mit ihrem Vorderteil bis zur Ringschulter (78) in die Bohrung (62) des rückwärtigen Hülsenteiles (34) eingesetzt und darin mittels ihres in eine ringförmige Ausnehmung (82) der Metallhülse (30) eingreifenden Flansches (80) verriegelt ist.

4. Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung des

Vorderteiles der Buchse (58) wenigstens ein sich in

Längsrichtung erstreckender Schlitz (72) eingeschnitten i st.

5. Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (58) mit tels mehrer in das Vorderteil eingeschnittener Schlitze (72) in mehrere radial federnde Finger (76) unterteilt ist.

6. Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nach vorn ge richtete Ringschulter (78) der montierten Buchse (58) an der rückseitigen Stirnfläche (66) des Anschlußendes (64) der Metallhülse (30) anliegt und daß die vordere Stirnseite (74) der Buchse (58) in dieser Lage eine Ebene mit dem Boden (83) der Metallhülse (30) bildet.

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7. Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Ausnehmung (82) im Boden (83) der Metallhülse (30) aus einer Ansenkung der den rückwärtigen Hülsenteil (34) durchsetzenden Bohrung (62) besteht, deren Tiefe der axialen Dicke des Flansches (80) der Buchse (58) entspricht.

8. Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der rückwärtige, im Durchmesser vergrößerte Abschnitt (70) der Buchse (58) dem Durchmesser des rückwärtigen Anschlußendes (64) der MetaUhülse (30) anqepaßt ist.

9. Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflächen von rückwärtigem Abschnitt (70) der Buchse (58) und rückwärtiqem Anschlußende (64) der Metallhülse (30) qerändelt sind.

10. Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgeflecht

(20) des Koaxialkabels (14) auf den rückwärtigen Abschnitten von Buchse (58) und MetaUhülse (30) mittels einer Quetschhülse (56) befestigt ist.

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