DE60031730T2

DE60031730T2 - Kabelverbinder mit gesteuerter Impedanz

Info

Publication number: DE60031730T2
Application number: DE60031730T
Authority: DE
Inventors: Steven Feldman; Wing C. Chow; Richard J. Scherer
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: EP1305850A1; JP2010257997A; CN1832262A; EP1465298A3; JP4607425B2; CN100407498C; KR100618077B1; EP1396911B1; CN1409882A; DE60014719D1; US6524135B1; JP4907729B2; KR20030016201A; CN1274064C; EP1465298A2; WO2002056426A1; EP1465298B1; EP1396911A1; DE60031730D1; DE60014719T2

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbinder für Koaxial-, Twinaxial- und/oder verdrillte Doppelleitungskabel. Die Erfindung eignet sich ganz besonders für den derartigen Abschluß von geschirmten Kabeln der genannten Art, daß in dem gesamten Verbinder von der Berührungsfläche bis zum Kabelende eine gesteuerte Impedanz bereitgestellt wird.
In der Technik sind verschiedene Verbinder für das Abschließen von geschirmten Kabeln bekannt. Solche Verbinder sind in der Regel für eine bestimmte Anwendungsart vorgesehen und können in der Regel nicht einfach beispielsweise für die Verwendung mit unterschiedlichen Signal/Erdungskonfigurationen oder mit unterschiedlichen Verbindungsverfahrensarten, wie beispielsweise Löten oder Schweißen, verändert werden. Außerdem ist das Zusammenbauen bekannter Verbinder kompliziert, da häufig mehrere Formschritte, das Überformen von elektrischen Kontakten und dergleichen notwendig sind, wodurch der Herstellungsprozeß für den Verbinder länger dauert und teurer wird. Und schließlich besitzen die Verbinder des Standes der Technik häufig keine ausreichenden Leistungskennwerte für Hochleistungssysteme. Zu unzureichenden Leistungskennwerten gehört beispielsweise, daß die Impedanz innerhalb des Verbinders nicht gesteuert beziehungsweise die Impedanz des Verbinders nicht an die des Systems, in dem der Verbinder verwendet wird, angepasst werden kann. Was also eindeutig benötigt wird, ist ein Verbinder, der mehr Flexibilität im Hinblick auf seine Verwendung bietet und sowohl einfach als auch kostengünstig hergestellt werden kann.
EP-A-0 907 221 beschreibt einen Kabelverbinder, der mehrere planare Verbinderkörper aufweist, die aus einem Isoliermaterial bestehen und nebeneinander angeordnet sind. Jeder Verbinderkörper weist eine obere und eine untere Fläche auf, die durch einen vorderen Rand, einen hinteren Rand und zwei Längsseitenränder definiert werden. Die oberen Flächen der Verbinderkörper enthalten jeweils mehrere längliche Kanäle, wobei jeder Kanal so ausgeführt ist, daß er einen von mehreren Buchsenkontakten aufnehmen kann, die zum passenden Zusammengriff mit einem entsprechenden Kontaktstift ausgeführt sind.
Darüber hinaus besitzen die vorderen Ränder der einzelnen Verbinderkörper mehrere Öffnungen, die die Kontaktstifte in die Buchsenkontakte hineinführen, die in den entsprechenden Kanälen positioniert sind. Diese Anordnung aus mehreren planaren Verbinderkörpern ist zu Abschirmungszwecken von zwei Gehäusehälften umgeben. Jede Gehäusehälfte umgibt die Verbinderkörper an einem ihrer Längsseitenränder sowie an einer Hälfte der oberen und der unteren Fläche der beiden jeweils am weitesten außen liegenden Verbinderkörper. Die Gehäusehälften sind mit Kabelkontaktelementen versehen, die die Außenabschirmung eines Kabels mit mehreren Drähten mit der Außenabschirmung, die alle Drähte umgibt, elektrisch verbinden.
Kurzdarstellung der Erfindung
Dementsprechend stellt die hier beschriebene Erfindung einen in Anspruch 1 definierten elektrischen Verbinder bereit, der sich einfach zusammenbauen und für alternative Verwendungszwecke konfigurieren läßt und so justiert werden kann, daß auf jeder Signalleitung des Verbinders eine gesteuerte Impedanz bereitsteht.
Die vorliegende Erfindung stellt also einen Verbinder zum Abschluß eines geschirmten Kabels und zur Verbindung des Kabels mit regelmäßig angeordneten Kontaktstiften bereit. Der Verbinder weist einen planaren Verbinderkörper auf, der aus einem Isoliermaterial besteht und mehrere längliche Kanäle besitzt, die jeweils so ausgeführt sind, daß sie einen Buchsenkontakt aufnehmen können. Eine planare leitfähige Erdungsplatte bedeckt die untere Fläche des Verbinderkörpers und erstreckt sich über jeden der mehreren Buchsenkontakte. Die Erdungsplatte stellt eine elektrische Verbindung zu der Abschirmung des Kabels her, um eine Erdungsebene zu schaffen, die von jedem der Buchsenkontakte den gleichen Abstand aufweist. Ein Abdeckungselement umgibt die Buchsenkontakte.
Es können mehrere Verbinder aufeinandergestapelt und von einem Verriegelungselement, das an passenden Eingriffsoberflächen an den Verbinderkörpern befestigt werden kann, in einer Stapelkonfiguration gehalten werden. Bei einem Verbinderstapel kann das Abdeckungselement mit einem leitfähigen Abschnitt versehen sein, der mit der Erdungsplatte elektrisch verbunden ist, wobei der leitfähige Abschnitt des Abdeckungselements so geformt ist, daß er sich oberhalb der oberen Seite des Verbinderkörpers erstreckt und eine elektrische Verbindung mit der Erdungsplatte des darübergestapelten Verbinders herstellt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß alle Erdungsplatten in einem Verbinderstapel das gleiche Erdpotential aufweisen.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Ausführungsform des hier beschriebenen Kabelverbinders.
2 ist eine vergrößerte Perspektivansicht des Buchsenkontakts, der bei dem Verbinder in 1 verwendet wird.
Die 3a und 3b sind Perspektivansichten, die das Einführen eines Buchsenkontakts in den Verbinderkörper darstellen.
4 ist eine Perspektivansicht der Unterseite des zusammengebauten Verbinders aus 1.
5 ist eine Perspektivansicht des zusammengebauten Verbinders ohne das Abdeckungselement.
6 ist eine Perspektivansicht des zusammengebauten Verbinders mit dem Abdeckungselement.
Die 7a und 7b sind Perspektivansichten eines Stapels aus zusammengebauten Verbindern.
Die 8a und 8b sind Perspektivansichten von gestapelten Verbindern, die in einen Pin-Header eingreifen.
9 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht des Verbinders, die eine alternative Ausführungsform der Abdeckung zeigt.
10 ist eine Perspektivansicht der Unterseite des zusammengebauten Verbinders aus 9.
11 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht des Verbinders, die eine weitere alternative Ausführungsform der Abdeckung zeigt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Der Verbinder 18 der vorliegenden Erfindung, der in 1 in einer auseinandergezogenen Ansicht gezeigt ist, weist einen Verbinderkörper 20, der aus einem dielektrischen Isoliermaterial besteht, mehrere Buchsenkontakte 22, eine planare leitfähige Erdungsplatte 24 und ein Abdeckungselement 26 auf. Die verriegelungs elemente 28 können verwendet werden, wenn mehrere Verbinderkörper aufeinandergestapelt sind. Der Verbinder 18 ist in 1 bei der Verwendung mit zwei Twinaxialkabeln 30 gezeigt. Wie jedoch nachfolgend noch ausführlich erläutert wird, kann der Verbinder 18 der vorliegenden Erfindung bei anderen Arten geschirmter Kabel, wie beispielsweise Koaxialkabeln oder verdrillten Doppelleitungskabeln, verwendet werden.
Der Verbinderkörper 20 weist eine Oberseite 32 und eine gegenüberliegende Unterseite 34 auf. Die Ober- und die Unterseite 32, 34 werden durch einen vorderen Rand 36, einen hinteren Rand 38 und zwei Längsseitenränder 40 definiert. Die Oberseite 32 des Verbinderkörpers 20 weist mehrere Kanäle 42 auf, die durch Rippen 45 voneinander getrennt sind, die sich von den Öffnungen 43 in dem vorderen Rand 36 aus zum hinteren Rand 38 hin erstrecken. Die Kanäle 42 sind so ausgeführt, daß sie die Buchsenkontakte 22 aufnehmen und auf sichere Weise im Verbinderkörper 20 festhalten können.
Wie in 2 am besten zu sehen ist, weist der Buchsenkontakt 22 federnde Kontaktabschnitte 44 auf, die so ausgeführt sind, daß sie in einen entsprechenden (nicht gezeigten) Kontaktstift eingreifen, der durch die Öffnung 43 eingeschoben wird, wenn der Verbinder 18 benutzt wird. Der Schaft 46 erstreckt sich von den federnden Kontaktabschnitten 44 zum Buchsenanschluss 48. Breite und Höhe des Schaftes 46 und des Anschlusses 48 können so gewählt werden, daß die charakteristische Impedanz in einem bekannten Mikrostreifenverhältnis zur Erdungsebene der Erdungsplatte 24, die nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird, gesteuert werden kann. Die charakteristische Impedanz kann auch dadurch gesteuert werden, daß man die Dicke des Abschnittes des Verbinderkörpers 20 zwischen den Kontakten 22 und der Erdungsplatte 24 beziehungsweise die Dielektrizitätskonstante des Materials des Verbinderkörpers 20 verändert.
Der Buchsenkontakt 22 weist außerdem das Federelement 50 auf, das den Buchsenkontakt 22 richtig in dem Kanal 42 anordnet und ihn ohne Beschädigung des Gehäuses so in seinem jeweiligen Kanal 42 entfernbar festhält, daß ein einzelner Buchsenkontakt 22 ohne Beschädigung des Gehäuses ausgetauscht werden kann. Der Buchsenkontakt 22 kann zwar mit zusätzlichen Kontaktverriegelungsmerkmalen 52 versehen werden, die so geformt sind, daß sie den Verbinderkörper 20 reibschlüssig in Eingriff nehmen und zur Beibehaltung der Position des Buchsenkontakts 22 beitragen, durch solche lanzen- oder sägezahnförmigen Merkmale kann sich jedoch das Austauschen von Kontakten schwierig gestalten. Es ist vorteilhaft, wenn die Buchsenkontakte 22 herausnehmbar sind, so daß beschädigte Kontakte relativ kostengünstig ausgetauscht werden können und nicht dazu führen, daß der gesamte Verbinder 18 nicht mehr einsatzfähig ist.
Wie am besten in den 3a und 3b zu sehen ist, ist der Buchsenkontakt 22 so ausgeführt, daß er in Längsrichtung in einen dazu passenden Kanal 42 in dem Verbinderkörper 20 eingeschoben werden kann. Wenn der Kontakt 22 in seine Position geschoben wird, nimmt der Buchsenanschluß 48 die Rücksprünge 54 in den Wänden des Kanals 42 in Eingriff. Auf diese Weise wird der Buchsenkontakt 22 sicher an dem Boden des Kanals 42 festgehalten, wodurch Luftspalte zwischen dem Buchsenkontakt und dem Verbinderkörper 20 beseitigt werden, die sonst in dem Verbinder Impedanzschwankungen verursachen können. Dies ist wichtig, da die Federkraft der Signalleiter 74 der Kabel 30 anderenfalls potentiell die Anschlüsse 48 vom Verbinderkörper 20 abheben kann. Wenn der Buchsenkontakt 22 weiter zum vorderen Rand 36 des Verbinderkörpers 20 hin bewegt wird, rastet das Federelement 50 in die Arretierung 56 in der Wand des Kanals 42 ein. Der Buchsenkontakt 22 ist nun richtig angeordnet und in seinem Kanal 42 befestigt. Das Federelement 50, das in die Arretierung 56 eingreift, und der Anschluß 48, der in die Rücksprünge 54 eingreift, verhindern, daß sich der Buchsenkontakt 22 aus dem Kanal 42 herausbewegt. Auf die oben beschriebene Art und Weise wird in jedem Kanal 42 ein Kontakt 22 angeordnet.
Wenn die Buchsenkontakte 22 in dem Verbinderkörper 20 positioniert worden sind, kann die Erdungsplatte 24 an der Unterseite 34 des Verbinderkörpers 20 angebracht werden. Die Erdungsplatte 24 besteht aus einem leitfähigen Material wie beispielsweise Metall. Die Erdungsplatte 24 weist verformbare Erdungskontakte 60 auf, die gezielt verformt werden können, um einen oder mehrere Buchsenkontakte 22 zu erden. Es können ein oder mehrere Erdungskontakte 60 verformt werden, um einen Buchsenkontakt 22 zu erden. Auf diese Weise kann der Verbinder 18 mit einem programmierbaren Erdungsschema ausgestattet werden.
Die Erdungskontakte 60 stellen über die Öffnungen 62 in der Unterseite 34 des Verbinderkörpers 20 eine mechanische und elektrische Verbindung mit den Buchsenkontakten 22 her (am besten in 3b zu sehen). Die Erdungskontakte 60 können sich mit den Buchsenkontakten 22 lediglich in Federkraftverbindung befinden oder alternativ dazu an die Buchsenkontakte 22 angelötet oder angeschweißt sein.
Die Erdungsplatte 24 ist mit Hilfe der Verriegelungsansätze 64 an der Unterseite 34 des Verbinderkörpers 20 befestigt. Die Verriegelungsansätze 64 greifen in Schlitze 66 an der Unterseite 34 des Verbinderkörpers 20 ein (4). Wenn die Verriegelungsansätze 64 in den Schlitzen 66 positioniert worden sind, wird die Erdungsplatte 24 zum hinteren Rand 38 des Verbinderkörpers 20 hin bewegt. Diese Verschiebungsbewegung führt dazu, daß die Verriegelungsansätze 64 in (nicht gezeigte) Vorsprünge in den Schlitzen 66 eingreifen und die Erdungsplatte 24 fest an die Unterseite 34 des Verbinderkörpers 20 heranziehen. Die Verriegelungsansätze 64 sind so geformt, daß sie zu einer Kurvenbewegung führen, wenn die Erdungsplatte 24 zum hinteren Rand 38 hin bewegt wird. Durch diese Kurvenbewegung wird die Erdungsplatte an den Verbinderkörper 20 gedrückt, wodurch Luftspalte beseitigt werden, die sonst in dem Verbinder Impedanzschwankungen verursachen können. Aus diesem Grund besitzt das Material der Erdungsplatte 24 vorzugsweise in gewissem Ausmaß federnde Eigenschaften. Beryllium-Kupfer-Legierung ist ein Beispiel für ein geeignetes Material, wobei Fachleute aber auch ohne weiteres andere geeignete Materialien erkennen werden. Um des weiteren einen festen Sitz zwischen Erdungsplatte 24 und Unterseite 34 sicherzustellen, ist die Erdungsplatte 24 vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine leicht konkave Form aufweist, wenn sie nicht an dem Verbinderkörper 20 angebracht ist, so daß die Verriegelungsansätze 64 die Ränder der Erdungsplatte 24 potentiell zur Unterseite 34 hin ziehen und dadurch die Erdungsplatte 24 an die Unterseite 34 eben angelegt wird. Wenn sich die Erdungsplatte 24 vollständig in Position befindet, greift ein erhabener Ansatz 70 auf der Unterseite 34 in die Öffnung 72 in der Erdungsplatte 24 ein. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich die Erdungsplatte 24 zum vorderen Rand 36 hin bewegt und sich möglicherweise von dem Verbinderkörper 20 löst (siehe 4).
Die Richtung, in der die Erdungsplatte 24 an dem Verbinderkörper 20 installiert wird (d.h. in der Richtung des axialen Herausziehens, wenn der Verbinder 18 eingesteckt ist), stellt sicher, daß sich die Erdungsplatte 24 beim Herausziehen eines eingesteckten Verbinders 18 nicht ablöst. Insbesondere sind, wenn die Kabel 30 an dem Verbinder 18 angebracht sind, die Kabelabschirmungen 73 durch Anlöten oder durch ein anderes Mittel, wie beispielsweise Anschweißen, an der Erdungsplatte 24 angebracht. Da die Erdungsplatte 24 in der Richtung der axialen Herausziehkraft (der das Kabel ausgesetzt ist, wenn der Verbinder 18 nach der Verwendung herausgezogen wird) installiert ist, führt ein Ziehen an den Kabeln potentiell zu einer stärkeren Befestigung der Erdungsplatte 24 an dem Verbinderkörper 20, statt daß sich diese potentiell ablöst oder lockert.
Wie in 4 zu sehen ist, erstreckt sich die Erdungsplatte 24 über alle Buchsenkontakte 22 in dem Verbinder. Dies sorgt für verschiedene Vorteile hinsichtlich der Leistung des Verbinders 18. Da die Erdungsplatte 24 Bestandteil der Stromrückleitung ist, ist es vorteilhaft, eine möglichst breite Rückleitung bereitzustellen, um die in dem Verbinder erzeugte Eigeninduktivität auf ein Minimum zu beschränken. Eine lange und schmale Rückleitung führt potentiell zu verstärkter Eigeninduktivität, die sich nachteilig auf die Leistung des Verbinders auswirkt. Es sei angemerkt, daß die verformbaren Erdungskontakte 60 der Erdungsplatte 24 so positioniert sind, daß die Basis des verformten Kontakts 60 in der Nähe des vorderen Randes 36 des Verbinders positioniert ist. Da die Erdungsplatte 24 zu einem Bestandteil des Rückführkreises des Verbinders wird und eventuelle Differenzen bei der Länge der Signal- und der Erdungsleitung zu verstärkter Eigeninduktivität bei dem Verbinder (und somit einer Erhöhung der Impedanz) führen, ist es von Vorteil, die Erdungskontakte 60 so nahe wie möglich an dem Verbindungspunkt des dazu passenden geerdeten Bauelements, beispielsweise dem Erdungsstift des dazu passenden Pin-Header 106, zu positionieren. Bei einer alternativen Ausführungsform könnte der Erdungskontakt 60 so geformt sein, daß er eine Verbindung mit dem Erdungsstift des dazu passenden Pin-Header herstellt. Auf diese Weise kann die Länge der Signal- und der Erdungsleitung so weit wie möglich gleich gehalten werden, wodurch eine Eigeninduktivität innerhalb des Verbinders auf ein Minimum beschränkt wird.
Und schließlich wird dadurch, daß sich die Erdungsplatte 24 über alle Kontakte 22 erstreckt, im gesamten Verbinder eine Erdungsebene geschaffen, mit deren Hilfe die Impedanz des Verbinders auf jeder Signalleitung genau gesteuert werden kann. Durch das Befestigen der Erdungsplatte 24 auf die oben beschriebene Art und Weise wird sichergestellt, daß der Abstand zwischen den Buchsenkontakten 22 und der von der Erdungsplatte 24 geschaffenen Erdungsebene konstant und gleichmäßig bleibt. Die Buchsenkontakte 22 bilden eine sogenannte Mikrostreifengeometrie mit der Erdungsebene. Das Verfahren für das Ermitteln der Impedanz eines Bauelements mit Mikrostreifengeometrie ist im Stand der Technik bekannt, und es wird erkennbar sein, daß die Impedanz des Verbinders 18 durch das Beibehalten eines gleichmäßigen Abstands zwischen der Erdungsebene und den Buchsenkontakten 22 für eine optimale Leistung des Verbinders genau gesteuert und justiert werden kann. Die Impedanz kann beispielsweise dadurch justiert werden, daß man die Breite und die Dicke des Buchsenkontakts ändert, die Dielektrizitätskonstante des Materials des Verbinderkörpers 20 verändert oder die Dicke des Materials zwischen den Kontakten 22 und der Erdungsplatte 24 ändert. Wenn sich der Abstand zwischen den Buchsenkontakten 22 und der Erdungsebene über die Breite des Verbinders 18 hinweg verändert, liegt bei jedem Buchsenkontakt 22 eine andere Impedanz vor, was zu einer Verschlechterung eines Signals führt, das durch den Verbinder geleitet wird. Solche Impedanzänderungen schränken die Bandbreite des Verbinders ein und sind bei vielen Hochleistungssystemen nicht zulässig.
Wenn die Erdungsplatte 24 an dem Verbinderkörper 20 angebracht worden ist, können die Kabel 30 an dem Verbinder 18 angebracht werden. Die Signalleiter 74 der Kabel 30 sind mit den Anschlüssen 48 der entsprechenden Buchsenkontakte 22 verbunden, während die Kabelabschirmungen 73 an der Erdungsplatte 24 angebracht sind. Dies ist in den 4 und 5 zu sehen. In 5 ist zu sehen, daß der Verriegelungsansatz 64 auch als Lötansatz für das Verbinden der Kabelabschirmung 73 dienen kann. Die Signalleiter 74 der Kabel 30 werden zwar in der Regel durch Löten an den Kontaktanschlüssen 48 angebracht, es können jedoch auch andere Verbindungsverfahren verwendet werden. Unter manchen Umständen kann es beispielsweise wünschenswert sein, die Signalleiter 74 an die Buchsenanschlüsse 48 anzuschweißen. Aus diesem Grund ist der Verbinderkörper 20 mit Zugangsöffnungen 78 versehen (am besten in 3b zu erkennen). Durch die Zugangsöffnungen 78 sind beide Seiten des Buchsenanschlusses 48 für Elektroden erreichbar, so daß die Signalleiter 30 an die Anschlüsse 48 angeschweißt werden können. Dieses Anschweißen müßte natürlich vor der Installation der Erdungsplatte 24 erfolgen, da die Erdungsplatte 24 die Zugangsöffnungen 78 abdeckt, wenn sie an dem Verbinderkörper 20 installiert worden ist. Alternativ dazu könnte auch die Erdungsplatte 24 mit Zugangslöchern für den Zugang zu den Anschlüssen 48 versehen werden. Die Erdungsplatte 24 weist außerdem in der Nähe des hinteren Randes 38 mehrere Zugangsöffnungen 80 auf. Aufgrund der Zugangsöffnungen 80 kann beispielsweise eine Lötpaste für das Verbinden der elektrischen Abschirmungen 73 der Kabel 30 mit der Erdungsplatte 24 verwendet werden. Die Erdungsplatte 24 kann auch mit erhabenen Kanten 82 versehen sein, die beim Positionieren des Signalleiters 74 in der für die Verbindung mit den Anschlüssen 48 richtigen Höhe behilflich sind.
Es sei angemerkt, daß die Rippen 45, die die Kanäle 42 voneinander trennen, als Kabelmanagementvorrichtungen dienen, die dazu beitragen, daß die Kabel 30 in die Kanäle 42 geführt und die Kabelsignalleiter 74 richtig über den Anschlüssen 48 positioniert werden. Wie am besten in 5 zu sehen ist, erstrecken sich die Rippen 45 nur so weit zu dem hinteren Rand 38 hin, wie für das ordnungsgemäße Ausrichten der Signalleiter 74 notwendig ist. Dadurch können die Signalleiter 74 auf einfachere Weise zu beliebigen verschiedenen Kontaktanschlüssen 48 geführt werden, ohne daß sie in beträchtlichem Ausmaß gebogen werden müssen.
Wenn die Kabel 30 an den Kontakten 22 und der Erdungsplatte 24 befestigt worden sind, kann das Abdeckungselement 26 installiert und der Zusammenbau des Verbinders 18 abgeschlossen werden. Das Abdeckungselement 26 wird, wie am besten in 1 zu sehen ist, an dem Verbinderkörper 20 befestigt, indem man es vom hinteren Rand 38 zum vorderen Rand 36 des Verbinderkörpers 20 hin schiebt. Während das Abdeckungselement 26 in seine Position geschoben wird, greifen Führungsschienen 84 an der Abdeckung 26 in Schlitze 86 in dem Verbinderkörper 20 ein, positionieren das Abdeckungselement 26 richtig und befestigen es. Wenn das Abdeckungselement 26 vollständig in den Verbinderkörper 20 eingreift, greifen Einrastmerkmale 88 an den Schienen 84 auf sichere Weise in Arretierungen 90 in dem Verbinderkörper 20 ein, während der Ansatz 92 am vorderen Rand des Abdeckungselements 26 unter dem Rand 94 des Verbinderkörpers 20 befestigt wird. Der zusammengebaute Verbinder 18, der somit beschrieben worden ist und in 6 gezeigt wird, ist dann einsatzbereit.
Bei den meisten Anwendungen werden mehrere zusammengebaute Verbinder 18 miteinander verbunden und als gestapelte Verbinder verwendet. Ein Beispiel für einen Satz gestapelter Verbinder ist in den 7a und 7b gezeigt. Wie in den Figuren zu sehen ist, werden die Verbinder mit Hilfe des Verriegelungselements 28 aneinander befestigt. Das Verriegelungselement 28 ist so ausgeführt, daß es in einen dazu passenden Rücksprung 100 an den Seitenrändern 40 des Verbinderkörpers 20 eingreift. Die Rücksprünge 100 weisen eine vorstehende Rippe 102 auf, die in eine dazu passende Nut 104 in dem Verriegelungselement 28 eingreift. Die Nuten 104 sind an dem Verriegelungselement 28 entlang so voneinander beabstandet, daß mehrere übereinandergestapelte und mit Hilfe des Verriegelungselements 28 befestigte Verbinder 18 auf sichere Weise zusammengehalten werden. Das Material des Verriegelungselements 28 besitzt vorzugsweise in gewissem Ausmaß federnde Eigenschaften, so daß das Verriegelungselement 28 zwischen den gestapelten Verbindern 18 für eine Kompressionskraft sorgen kann. Das Material des Verriegelungselements muß jedoch auch steif genug sein, um die gestapelten Verbinder in allen anderen Richtungen ordnungsgemäß ausgerichtet halten zu können.
Das Verriegelungselement 28 besteht vorzugsweise aus einem Polymermaterial mit einem geringeren Durometer als das Material, aus dem der Verbinderkörper 20 besteht. Auf diese Weise wird das Verriegelungselement 28 dem Material des Verbinderkörpers 20 gegenüber nachgeben, wenn es in den Verbinderkörper 20 eingreift. Alternativ dazu kann das Verriegelungselement 28 aus einem Material mit einem höheren Durometer als das Material, aus dem der Verbinderkörper 20 besteht, bestehen, so daß das Material des Verbinderkörpers 20 dem Material des Verriegelungselements 28 gegenüber nachgibt.
Ein Satz gestapelter Verbinder kann wie in den 8a und 8b gezeigt in einen dazu passenden Pin-Header 106 eingreifen. Fachleute werden erkennen, daß sich die Konfiguration der Verriegelungselemente 28 und Rücksprünge 100 in verschiedene Formen ändern läßt, wobei diese trotzdem ihre beabsichtigte Funktion erfüllen. Statt den Verbinderkörper 20 für das Aufnehmen des Verriegelungselements 28 mit dem Rücksprung 100 zu versehen, könnte sich beispielsweise ein (nicht gezeigter) Ansatz von dem Verbinderkörper 20 erstrecken, und das Verriegelungselement 28 könnte so ausgeführt sein, daß es in den Ansatz eingreift.
Der hier beschriebene Verbinder 18 und das hier beschriebene Stapelverfahren ermöglichen das Austauschen eines einzelnen Verbinders 18 in einer Reihe gestapelter Verbinder, ohne daß der gesamte Verbinderstapel von dem Pin-Header 106 eines unter Strom stehenden Systems abgezogen werden muß. Das Austauschen während des Betriebs kann einfach dadurch erfolgen, daß die Verriegelungselemente 28 aus den Rücksprüngen 100 in den gestapelten Verbindern entfernt werden und ein einzelner Verbinder 18 aus dem Pin-Header 106 herausgezogen wird. Der herausgezogene Verbinder 18 kann dann wieder eingeschoben werden, nachdem die eventuell notwendige Justierung vorgenommen worden ist, oder es kann ein neuer Verbinder an seiner Stelle installiert werden. Die Verriegelungselemente 28 werden dann wieder installiert, um den Verbinderstapel zu befestigen. Dies stellt einen beträchtlichen Vorteil im Vergleich zu stapelbaren Verbindern aus dem Stand der Technik dar, bei denen der gesamte Verbinderstapel 18 aus dem Pin-Header entfernt und häufig außerdem auch auseinandergenommen werden mußte, damit ein einziger Verbinder ausgetauscht werden konnte. Hinzu kommt, daß durch die Art und Weise, auf die die Erdungsplatte 24 wie oben beschrieben installiert wird, ein einzelner Verbinder 18 durch Ziehen an den Kabeln 30 herausgezogen werden kann, ohne daß sich die Erdungsplatte 24 dabei vom Verbinderkörper 20 ablösen könnte.
Um das Ausrichten des Verbinders 18 mit dem Pinfeld des Pin-Header 106 zu erleichtern, kann der Verbinderkörper 20 wahlweise mit einer Führungsschiene 108 ausgestattet werden, die dem Einführen des zusammengebauten Verbinders 18 in den Pin-Header 106 dient. Die Führungsschiene 108 ist so ausgeführt, daß sie in die Nuten 110 im Pin-Header 106 paßt. Position und Form der Führungsschienen 108 und Nuten 110 können sich in Abhängigkeit vom jeweiligen Verwendungszweck beziehungsweise der Anwendung des Verbinders 18 unterscheiden. Des weiteren können die Führungsschienen 108 als Verbinder Verbinderpolarisationsschlüssel dienen, der eine falsche Verbindung mit dem Pin-Header 106 verhindern.
Der Verbinder 18 und der Pin-Header 106 können mit anderen Merkmalen versehen werden. Wie in 8b zu sehen ist, kann der Pin-Header 106 mit einer Verriegelung 112 versehen sein, die einen Stapel aus Verbindern 18 in dem Pin-Header 106 befestigt. Die Verriegelung 112 ist so aufgebaut, dass sie in den Ansatz 114 am hinteren Rand 38 des Verbinderkörpers 20 eingreift.
Der Verbinder ist oben zwar für die Verwendung mit zwei Twinaxialkabeln beschrieben worden, es können jedoch eine andere Anzahl und andere Arten von Kabeln, wie beispielsweise Koaxialkabel oder verdrillte Doppelleitungskabel, mit dem Verbinder verwendet werden. Der gleiche Verbinderkörper 20 in der Erdungsplatte 24 kann mit verschiedenen Arten beziehungsweise einer unterschiedlichen Anzahl von Kabeln verwendet werden. Wenn eine unterschiedliche Anzahl beziehungsweise verschiedene Arten von Kabeln verwendet werden, ist jedoch möglicherweise ein leicht modifiziertes Abdeckungselement 26' notwendig. Die 9 und 10 stellen beispielsweise die Verwendung von drei Koaxialkabeln 30' mit dem Verbinderkörper 20, Kontakten 22 und der oben beschriebenen Erdungsplatte 24 dar. Es wird ein leicht modifiziertes Abdeckungselement 26' bereitgestellt, das die etwas andere Größe und Form der Koaxialkabel 30' aufnehmen kann. Die Führungsschienen 84, der Einrastmechanismus 88 und der Ansatz 92 des Abdeckungselements 26' sind jedoch mit den für das Abdeckungselement 26 beschriebenen identisch.
In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, dass die Abdeckung 26 aus einem leitfähigen Material gebildet oder beispielsweise durch Galvanisieren von Abschnitten der Abdeckung 26 mit einem leitfähigen Abschnitt versehen und dann der leitfähige Abschnitt der Abdeckung 26 mit der Erdungsplatte 24 elektrisch verbunden wird. Ein solcher modifizierter Verbinder 18'' und eine solche modifizierte Abdeckung 26'' sind in 11 gezeigt.
Die Abdeckung 26'' ist mit einem Federkontakt 116 versehen, der für den elektrischen Kontakt mit der Erdungsplatte 24 eines Verbinders sorgt, der über die Abdeckung 26'' gestapelt ist. Die Abdeckung 26'' kann für den elektrischen Kontakt mit der Erdungsplatte 24 des Verbinders 18'' sorgen, indem sich beispielsweise die Verriegelungsansätze 64 der Erdungsplatte 24 durch den Verbinderkörper 20 erstrecken und eine Verbindung mit der Abdeckung 26'' herstellen. Durch das elektrische Verbinden der Abdeckung 26'' mit der Erdungsplatte 24 wird der Verbinder 18'' mit einer zusätzlichen Abschirmung ausgestattet, und es ist möglich sicherzustellen, daß jeder einzelne Verbinder 18'' in einem Verbinderstapel das gleiche Erdpotential aufweist.
Die oben beschriebene Erfindung bietet im Vergleich zu Verbindern aus dem Stand der Technik zahlreiche Vorteile. Die programmierbaren Erdungskontakte 60 in der Erdungsplatte 24 ermöglichen vollständige Flexibilität hinsichtlich der Anordnung von Signal- und Erdungskontakten, ohne daß Veränderungen am Aufbau des Verbinderkörpers oder des Abdeckungselements erforderlich wären. Die breite Erdungsplatte 24 stellt eine Stromrückleitung mit geringer Impedanz bereit, und durch die gleichmäßigen Abstände zwischen den Buchsenkontakten 22 und der von der Erdungsplatte 24 geschaffenen Erdungsebene kann die Impedanz des Verbinders in einem bekannten Mikrostreifenverhältnis zu der von der Erdungsplatte 24 bereitgestellten Erdungsebene gesteuert werden. Durch die vereinfachten Stapelmerkmale kann eine beliebige Anzahl Verbinder 18 ohne zusätzliche Bauelemente gestapelt werden, während der Verbinderstapel 18 problemlos auseinandergenommen und des weiteren ein einzelner Verbinder in einem Verbinderstapel während des Betriebs ausgetauscht werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist hier zwar im Hinblick auf bestimmte veranschaulichte Ausführungsformen beschrie ben worden, sie soll jedoch für sämtliche Modifikationen, alternative Konstruktionen und Äquivalente gelten, die in ihren Schutzumfang fallen.

Claims

Elektrischer Verbinder zum Abschluß eines geschirmten Kabels (30) und zur Verbindung des Kabels mit regelmäßig angeordneten Kontaktstiften, wobei der Verbinder folgendes aufweist: – einen planaren Verbinderkörper (20) aus einem Isoliermaterial, wobei der Verbinderkörper (20) eine obere Fläche (32) und eine gegenüberliegende untere Fläche (34) besitzt, wobei die obere und die untere Fläche (32, 34) durch einen vorderen Rand (36), einen hinteren Rand (38) und zwei Längsseitenränder (40) definiert sind, wobei die obere Fläche (32) eine Mehrzahl von länglichen Kanälen (42) aufweist, wobei jeder Kanal (42) so ausgeführt ist, daß er einen von einer Mehrzahl von Buchsenkontakten (22), die zum passenden Zusammengriff mit einem entsprechenden Kontaktstift ausgeführt sind, aufnehmen kann, wobei der vordere Rand (36) des Verbinderkörpers (20) eine Mehrzahl von Öffnungen (43) aufweist, um die Kontaktstifte in die innerhalb der Kanäle (42) positionierten Buchsenkontakte (22) zu führen, – eine planare leitfähige Erdungsplatte (24), die so ausgeführt ist, daß sie mit der unteren Fläche (34) des Verbinderkörpers (20) zusammengreift, wobei sich die Erdungsplatte (24) über jeden der Mehrzahl von Buchsenkontakten (22) erstreckt, um eine Erdungsebene zu schaffen, die einen gleichen Abstand von jedem der Mehrzahl von Buchsenkontakten aufweist (22), – wobei die Erdungsplatte (24) weiterhin mindestens einen Verriegelungsansatz (64) aufweist, der die Erdungsplatte (24) an dem Verbinderkörper (20) befestigt und zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit der Abschirmung (73) des Kabels (30) ausgeführt ist, und – ein Abdeckungselement (26; 26'; 26''), das zum passenden Zusammengriff mit der oberen Fläche (32) des Verbinderkörpers (20) ausgeführt ist sowie die länglichen Kanäle (42) und die Buchsenkontakte (22) abdeckt.
Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, bei dem der mindestens eine Verriegelungsansatz (64) so ausgeführt ist, daß er die Erdungsplatte (24) gegen die untere Fläche (34) des Verbinderkörpers (20) drückt.
Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, bei dem vier Verriegelungsansätze (64) vorgesehen sind.
Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Erdungsplatte (24) mindestens einen Erdungsansatz (60) aufweist, der derart an der Erdungsplatte (24) positioniert ist, daß der mindestens eine Erdungsansatz (60) durch eine Öffnung (62) an der unteren Fläche (34) des Verbinderkörpers (20) verläuft, um einen der Buchsenkontakte (22) zu berühren.
Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Erdungsplatte (24) in einer von vorne nach hinten verlaufenden Richtung gleitend mit dem Verbinderkörper (20) zusammengreift.
Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Buchsenkontakte (22) entfernbar innerhalb des Verbinderkörpers (20) festgehalten werden.
Elektrischer Verbinder nach Anspruch 6, bei dem die Buchsenkontakte (22) jeweils ein Federelement (50) zum Eingriff in einen Rücksprung (56) in einer Wand ihrer jeweiligen Kanäle (42) aufweisen und dadurch die Buchsenkontakte (22) in ihren jeweiligen länglichen Kanälen (42) festhalten.
Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der weiterhin eine Führungsschiene (108) aufweist, die sich entlang mindestens eines Längsseitenrands (40) des Verbinderkörpers (20) erstreckt, um den Verbinderkörper (20) in einen die Kontaktstifte aufweisenden Pin-Header (106) zu führen.
Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der weiterhin eine Eingriffsoberfläche (102) an mindestens eines seiner Längsränder (40) aufweist, wobei die Eingriffsoberfläche (102) zum passenden Zusammengriff mit einem länglichen Verriegelungselement (28) ausgeführt ist.
Elektrischer Verbinder nach Anspruch 9, der weiterhin eine Mehrzahl von elektrischen Verbindern (18), die einen Stapel elektrischer Verbinder (18) bilden, aufweist, wobei die Eingriffsoberfläche (102) eines jeden der Mehrzahl von Verbindern (18) für einen Eingriff mit dem länglichen Verriegelungselement (28) ausgerichtet ist.
Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem das Abdeckungselement (26'') weiterhin einen leitfähigen Abschnitt aufweist, der mit der Erdungsplatte (24) elektrisch verbunden ist, und bei dem der leitfähige Abschnitt des Abdeckungselements (26'') so geformt ist, daß er sich oberhalb der oberen Seite (32) des Verbinderkörpers (20) erstreckt.