-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Mikrowellentestausrüstung und insbesondere einen Verbinder für
Mikrowellentestgeräte. Eine hauptsächliche Zielsetzung der vorliegenden
Erfindung liegt in der Schaffung eines
Mikrowellenverbinders, der sich für Mehrfach-Präszisions-Verbindungen eignet.
-
Präzisions-Mikrowellenausrüstungen müssen getestet und
kalibriert werden, wobei dies üblicherweise durch den
Hersteller vor dem Vertrieb und Verkauf erfolgt. Das Testen
derartiger Ausrüstungen geht typischerweise mit der Bildung einer
Schnittstelle mit der Mikrowellentestausrüstung einher. Die
benötigte Schnittstellenbildung kann unter Verwendung von
Mikrowellenkoaxialleitungen und Mikrowellenkoaxialverbindern
bewerkstelligt werden.
-
Konventionelle Mikrowellenkoaxialverbinder können einen
Innenleiter, einen Außenleiter und eine innenseitig mit einem
Gewinde versehene Mutter umfassen. Die innenseitig mit einem
Gewinde versehene Mutter ist derart konstruiert, daß sie mit
einem außenseitig mit einem Gewinde versehenen Verbinder
passend Eingriff nimmt. Die Vorderflächen der jeweiligen
Innenleiter und Außenleiter nehmen miteinander bei einer
Bezugsebene Kontakt, sobald die Mutter auf den aufnehmenden
äußeren Leiter geschraubt wird. Die US-A-3 171 707 offenbart
einen koaxialen Verbinder mit einem röhrenförmigen
leitfähigen Verbinderkörper mit einem äußeren ringförmigen Flansch
entlang seiner äußeren Fläche und mit einer koppelnden
Mutter, die einen innenwertigen ringförmigen Flansch innerhalb
ihrer mittigen Bohrung aufweist, wobei ein Ende des Körpers
sich in die mittige Bohrung derart erstreckt, daß die
Flansche einen Durchgang hierzwischen festlegen. Um eine
Bearbeitung der Leiter zu ermöglichen, wird ein gemäßigt weiches
Leitermaterial, wie beispielsweise eine
Beryllium-Kupfer-Legierung,
verwendet. Um die Betriebseigenschaften zu
optimieren, können der Innenleiter und der Außenleiter
Gold-plattiert werden. Das Gold schafft eine optimale Leitfähigkeit
und Widerstandskraft gegenüber der Oxidation oder anderen
Formen der Korrosion.
-
Ein Problem bei der Verwendung des weichen Leitermateriales
unter Verwendung der Goldplattierung, die gleichfalls weich
ist, liegt darin, daß das Gerät empfindlich gegenüber
Kratzern und Verformungen ist. Die sich ergebenden
Oberflächendefekte können das Betriebsverhalten ernsthaft
beeinträchtigen. Beispielsweise kann ein Mikrowellensignal erheblich
durch Schwachstellen des Kontaktes bei der Referenzebene
zwischen den zusammenpassenden Verbindern gestört werden.
-
Obgleich der Schaden für Verbinder, die einmal oder zweimal
miteinander verbunden werden und dann ungestört verbleiben,
vernachlässigbar sein kann, ist er bei Testgeräten eine
ernsthafte Beeinträchtigung, bei denen ein Verbinder
vielfach verbunden und entkoppelt wird. In unvermeidbarer Weise
bewirkt der Verbindungsprozeß eine Abnutzung an den
Frontflächen der Verbinder. Häufig werden die koppelnden Muttern
derart befestigt, daß eine verkratzte Paßfläche nicht
repariert werden kann. Demgemäß erfordert die Abrasion das
Wegwerfen des beschädigten Verbinders. Wenn der Verbinder
ständig mit einem Testgerät verbunden wird, kann ein Kratzer
dazu führen, daß das gesamte Gerät weggeworfen werden muß.
-
Es besteht ein Bedarf an einem Mikrowellenkoaxialverbinder,
der die Beschädigung der kritischen Flächen minimiert, ohne
die Vorteile der Verwendung der Goldplattierung und der
drehbearbeitbaren Materialien für die Leiter zu opfern.
Vorzugsweise soll ein derartiger Verbinder einen Zugriff zum
Reparieren beschädigter Oberflächen ermöglichen und ein
Auseinanderbauen zum Bewahren teuerer intakter Komponenten
ermöglichen, wenn eine mechanisch gekoppelte beschädigte
Komponente nicht ohne weiteres repariert werden kann.
-
Die vorliegende Erfindung basiert auf der experimentellen
Analyse von Mikrowellenkoaxialverbindern, welche wiederholt
gekoppelt und entkoppelt worden sind. Diese Analyse zeigt,
daß die meisten Beschädigungen der kritischen Frontflächen
der äußeren Leiter nicht einfach aufgrund des Kraftkontaktes
zwischen den Flächen beim Zuziehen der Kopplungsmutter
entstehen. Die schwerwiegendsten Schäden werden durch
unbeabsichtigte Drehbewegung zwischen den Kontaktflächen erzeugt.
Diese Drehbewegung wird durch eine Reibung zwischen der
Koppelmutter und dem äußeren Kontakt, auf der sie befestigt
ist, bewirkt. Daher pressen die Kontaktflächen nicht nur
gegeneinander, sondern schleifen sich tatsächlich ineinander.
Ferner verkratzen jegliche zwischen den Flächen
eingeschlossene Partikel eine jede Fläche und zerstören die Planarität
der beiden Flächen.
-
Daher schafft die Erfindung einen Koaxialverbinder mit einem
äußeren leitfähigen röhrenförmigen Verbinderkörper, der
einen äußeren ringförmigen Flansch um dessen Außenfläche hat
und eine Kopplungsmutter aufweist, die einen nach innen
gerichteten ringförmigen Flansch innerhalb ihrer Mittenbohrung
hat, wobei ein Ende des Verbinderkörpers sich in die
Mittenbohrung der Kopplungsmutter derart erstreckt, daß die
Flansche eine Passage zwischen diesen Teilen festlegen, dadurch
gekennzeichnet, daß der Koaxialverbinder ein
Mikrowellenkoaxialbehältnis ist, und daß eine Mehrzahl van Kugellagern
in der. Passage laufen, wodurch das auf den Körper ausgeübte
Drehmoment vermindert wird, wenn die Mutter gedreht wird.
-
Die Kugellager werden daher zwischen einer Außenfläche des
äußeren Leiters und der Innenfläche der Mutter angeordnet.
-
Der äußere Leiter umfaßt einen Flansch oder eine andere
Maßnahme vor dem Kugellager, um die Vorwärtsbewegung zu
begrenzen. Im vorliegenden Text sei das zusammenpassende Ende
eines Verbinders die "Front" bzw. "Vorderseite". Die Mutter
umfaßt eine ringförmige Rille oder eine andere Maßnahme zum
Begrenzen der Rückwärtsbewegung der Kugellager. Vorzugsweise
passen der Leiter und die Mutter mit den Kugel lagern
zusammen, an denen die mechanische Kopplung auftritt. Der
Außenleiter umfaßt gleichfalls einen Flansch oder eine andere
Maßnahme zum Begrenzen der Rückwärtsbewegung der Mutter. Die
Vorwärtsbewegung der Mutter ist durch Kugellager begrenzt.
-
Der Außenleiter hat eine in Umfangsrichtung verlaufende
Kerbe, in der die Kugellager angeordnet sind. Der Zugriff zu
der Kerbe kann durch eine Öffnung in der Mutter erfolgen.
Die Öffnung kann über der Kerbe zeitweilig durch
Zurückziehen der Mutter relativ bezogen auf den Außenleiter
offengelegt werden. Die Kugellager können dann in die Kerbe
eingebracht werden, indem diese durch die Öffnung fallen gelassen
werden. Wenn die Kugellager an ihrem Ort sind, kann die
Mutter nach vorne gedrückt werden. Ein Rückhaltemittel, wie
beispielsweise ein C-Ring, kann dann angeordnet werden, um
die Rückwärtsbewegung der Mutter zu verhindern. Das
Rückhaltemittel hält die Öffnung in einem für die Kugellager
unerreichbaren Zustand während der normalen Betätigung des
Verbinders. Vorzugsweise ist das Rückhaltemittel entfernbar, so
daß der Verbinder ohne weiteres zum Zwecke der Reparatur und
der Rückgewinnung entfernt werden kann.
-
Die Kugellager minimieren die Reibung zwischen der Mutter
und dem Außenleiter, mit dem sie gekoppelt ist. Als Ergebnis
hiervon wird die Relativdrehung der zusammenpassenden
Flächen minimiert, wenn die Mutter festgezogen wird. Daher wird
die Beschädigung der zusammenpassenden Flächen minimiert.
Als zusätzlicher Vorteil wird die durch das Drehmoment
bewirkte Zugspannung auf die Leitungen und die Geräte, die
mechanisch mit dem Verbinder gekoppelt sind, minimiert. Die
bevorzugte Rückhaltemittel- und Öffnungs-Anordnung
ermöglicht einen einfachen Zusammenbau und Auseinanderbau zur
weiteren Erleichterung und Kosteneinsparung. Andere Merkmale
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen.
-
Fig. 1 ist eine Querschnittsdarstellung eines
Mikrowellenkoaxialverbinders gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
Erfindungsgemäß umfaßt der Mikrowellenkoaxialverbinder 11
einen Innenleiter 13, einen Außenleiter 15, eine
Koppelmutter 17, Kugellager 19 und einen C-Ring 21, wie dies in Fig.
1 gezeigt ist. Der Innenleiter und der Außenleiter bilden
eine koaxiale Übertragungsleitung hierzwischen. Die Mutter
17 umfaßt eine Öffnung 22, die groß genug ist, so daß
Kugellager 19 durch diese hindurchtreten, wenn der C-Ring 21
entfernt wird, und wenn die Mutter 17 derart zurückgeschoben
wird, daß die Öffnung 22 mit der gezeigten Position der
Kugellager 19 ausgerichtet ist.
-
Der Außenleiter 15 besteht hauptsächlich aus
Beryllium-Kupfer-Legierung und ist für eine optimale Leitfähigkeit und
Korrosionsbeständigkeit Gold-plattiert. Der Außenleiter 15
hat eine Innenfläche 23 und eine Außenfläche 25. Die
Außenfläche 25 definiert von vorne nach hinten eine vordere
Fläche 27, einen vorderen Zylinder 29, einen Außenflansch 31,
eine Kerbe 33, eine Stufe 35 und einen hinteren Zylinder 37.
Der hintere Zylinder 37 hat eine Abschrägung 39, um die
Anordnung eines C-Rings 21 zu erleichtern. Die Kugellager sind
in der Kerbe 33 aufgenommen. Eine gekrümmte Wand 40, die die
Rückseite des äußeren Flansches 31 und die vordere Seite der
Kerbe 33 ist, beschränkt die Vorwärtsbewegung der Kugellager
19.
-
Die Koppelmutter 17 hat eine Vorderfläche 41, eine
Rückfläche 42, eine Innenfläche 43 und eine Außenfläche 45. Die
Innenfläche 43 umfaßt ein mit einem Gewinde versehenes
Segment 47, eine Kerbe 49 sowie einen nach innen gerichteten
Flansch 51. Die Öffnung 22 liegt zwischen einer geneigt
angeordneten vorderen Wand 43 der Kerbe 49 und einer konkaven
Rückwand 55 der Kerbe 49. Die konkave Rückwand 55 beschränkt
die Rückwärtsbewegung der Kugellager 19.
-
Die Kugellager 19 sind kleine Stahlkugeln. Diese können mit
dem Außenleiter 15 und der Mutter 17 direkt oder durch eine
dünne Schicht aus Schmiermittel Kontakt nehmen. In jedem
Fall sind die Kugellager 19 mechanisch mit dem Außenleiter
15 und der Mutter 17 derart gekoppelt, daß die Reibung
minimiert wird. Die Kugellager 19 begrenzen die Vorwärtsbewegung
der Mutter 17.
-
Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung beschränkt der C-Ring
21 die Rückwärtsbewegung der Mutter 17. Wenn der C-Ring 21
entfernt wird, wird die Rückwärtsbewegung der Mutter 17
durch die Vorderwand 57 des hinteren Zylinders 37
beschränkt. Wenn die rückwärtige Fläche 42 der Mutter 17 gegen
die Wand 57 anliegt, ist die Öffnung 22 mit der äußeren
Leiterkerbe 33 ausgerichtet. Bei einer derartigen Ausrichtung
der Öffnung 22 und der Kerbe 33 können die Lager 19
eingeführt und von der Kerbe 33 entfernt werden, wenn dies
erwünscht ist. Wenn der C-Ring 21 an seiner Stelle ist, ist
die Öffnung 22 vor der Kerbe 33 derart, daß die Kugellager
19 nicht durch die Öffnung 22 abhanden kommen können.
-
Die Vorteile des gezeigten Ausführungsbeispiels können am
leichtesten durch Gegenüberstellung desselben mit
Vorrichtungen nach dem technologischen Hintergrund nachvollzogen
werden. Diese werden unten unter Vergleichsbezugnahme auf
Fig. 1 erläutert. Das einfachste der Geräte zum Hintergrund
der Erfindung verwendet eine "kappenförmige" Mutter. Das
Gerät gemäß Fig. 1 könnte zu einem derartigen Gerät mit einer
kappenförmigen Mutter durch folgende Schritte abgewandelt
werden: 1) Entfernen der Kugellager 19; 2) Umwandeln der
konkaven Flächen 40 und 45 in vertikale Wände; 3) Erstrecken
des Außenflansches 31 des äußeren Leiters 15 und des
Innenflansches 51 der Mutter 17 derart, daß diese direkt Eingriff
nehmen können; und 4) Einstellen der radialen Erstreckung
des mit einem Gewinde versehenen Abschnittes 47 und des
hinteren Zylinders 37 derart, daß sich die Mutter 17 frei nach
hinten längs des Außenleiters 15 bewegen kann.
-
Ein Vorteil des Gerätes mit der kappenförmigen Mutter
besteht darin, daß lediglich zwei Komponenten beteiligt sind.
Wenn jedoch die Mutter auf einen sie aufnehmenden Verbinder
geschraubt wird, würden die vertikalen Wände, die die
konkaven Flächen ersetzen, einen Reibungseingriff miteinander
nehmen. Die Vorderfläche des äußeren Leiters würde gegen die
mit dieser zusammenpassende Frontfläche des aufnehmenden
Verbinders Schleifen, wodurch die Probleme verursacht
werden, die in der obigen Überblicksdarstellung der Erfindung
diskutiert sind. Die vertikalen Wände wirken wie
Scheibenbremsen und nicht wie Kugellager. Ein anderer Nachteil
dieses Gerätes besteht darin, daß die kappenförmige Mutter von
hinten befestigt werden muß, wodurch die Schnittstelle
zwischen dem Außenleiter und jeglichem Gerät, das sich an
dessen hinterem Ende befindet, kompliziert gestaltet sein kann.
-
In Abweichung hiervon umfaßt der technologische Hintergrund
einen Verbinder, der mit einem C-Ring verrastet ist, der
gebildet wird, indem Fig. 1 durch folgende Schritte
modifiziert wird: 1) Entfernen der Kugellager 19; 2) Umwandeln der
konkaven Wände 40 und 55 in vertikale Wände; und 3)
Schrumpfen des C-Ringes 21 und Einsetzen desselben in die äußere
Leiterkerbe 33. In diesem Fall kann die Mutter von der
Vorderseite befestigt werden. Der C-Ring wird mit einem
geeigneten Werkzeug derart zusammengedrückt, daß die Rückseite
der Mutter über diesen gleiten kann. Der nach innen
gerichtete Flansch behält die Kompression des Ringes während der
Rückbewegung der Mutter solange bei, bis die Mutterkerbe
vollständig über dem C-Ring liegt. Zu diesem Zeitpunkt dehnt
sich der C-Ring aus und verrastet die Mutter mit dem Leiter.
-
Ein Nachteil dieses Ausführungsbeispiels liegt darin, daß
beide vertikale Wände, die die konkaven Flächen ersetzen,
reibend mit den jeweiligen angrenzenden Wänden der C-Ringes
Eingriff nehmen, wenn die Mutter auf dem auf nehmenden
Verbinder angezogen wird. In diesem Fall arbeiten die
vertikalen Wände als vordere und hintere Scheibenbremsen anstatt
als Lagerungen. Erneut wird als Ergebnis hiervon ein
Schleifen der Vorderfläche des Außenleiters und des aufnehmenden
Verbinders bewirkt. Da ferner der C-Ring ziemlich
unzugänglich ist, ist es ferner unpraktisch, diesen Verbinder in
einer nicht zerstörerischen Art auseinanderzubauen.
-
Fachleute verstehen, daß eine Mehrzahl von Arten zur
Begrenzung der Bewegungen des Leiters, der Mutter und der
Kugellager gegeben sind. Verschiedene Oberflächenkonfigurationen
für die Mutter und die Leiter können ausgestaltet werden.
Ferner können unterschiedliche Materialien und Dimensionen
verwendet werden. Diese und andere Abwandlungen und
Modifikationen des gezeigten Ausführungsbeispiels sind für die
vorliegende Erfindung vorgesehen, deren Schutzumfang
lediglich durch die nachfolgenden Ansprüche begrenzt ist.