DE69307329T2

DE69307329T2 - Anschlussvorrichtung und verfahren

Info

Publication number: DE69307329T2
Application number: DE69307329T
Authority: DE
Inventors: Jacques Delalle
Original assignee: Raychem NV SA
Current assignee: Commscope Connectivity Belgium BVBA
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2013-09-04
Also published as: EP0660970A1; GB9219448D0; IL106991A; EP0660970B1; WO1994007282A1; DE69307329D1; US5558538A; CA2144524A1; IL106991A0; ATE147549T1

Description

Die Erfindung betrifft das Abschließen von abgeschirmten Kabeln, was Koaxialkabel und abgeschirmte Leiter einschließt.
Die Notwendigkeit, die charakteristische Impedanz eines Signalübertragungskabels an die Nenn-Impedanz des Kabelabschlusses anzupassen, ist wohlbekannt. Eine Impedanz- Fehlanpassung erzeugt typischerweise Reflexionen des übertragenen Signals, was zu einer unerwünschten Signalschwächung und der Erzeugung von Echos führt, die falsche Information übermitteln.
Bei dem Bemühen, impedanzangepaßte Abschlüsse von Signalübertragungskabeln herzustellen, ist eine Vielzahl von Abschlußverfahren angewandt worden, von denen die häufigsten mit Crimpen, Klemmen und/oder Löten arbeiten. Beispielsweise zeigt die US-Patentschrift 3 541 495 einen Verbinder zum Abschließen eines Koaxialkabels, der einen äußeren Kontaktkörper zum Abschließen der Kabelumflechtung hat. Der äußere Kontaktkörper ist mit einem Fenster versehen, das von einer wärmerückstellbaren Hülse überdeckt ist, und zwischen der Hülse und dem Fenster ist ein Lotring positioniert. Zum Abschließen der Umflechtung eines in die Vorrichtung eingeführten Koaxialkabels wird die wärmerückstellbare Hülse erwärmt, so daß das Lot schmilzt und eine Verbindung zwischen der Umflechtung und dem äußeren Kontaktkörper herstellt. Dieser Verbindertyp kann zwar zur Bildung von zuverlässigen Abschlüssen von Koaxialkabeln verwendet werden, es besteht aber dabei die Gefahr einer Impedanz-Fehlanpassung, weil der Innendurchmesser des äußeren Kontaktkörpers des Verbinders unvermeidlich größer als der Außendurchmesser der Kabelumflechtung sein muß, damit das Kabel leicht einführbar ist. Die charakteristische Impedanz eines Koaxialkabels ist von dem Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Außenleiters und dem Durchmesser des Innenleiters abhängig, und somit führt jede Änderung der Position des äußeren Leiters (z. B. der Übergang bzw. die Änderung von der Kabelabschirmung zu dem äußeren Kontaktkörper) zu einer Änderung der charakteristischen Impedanz.
Eine Vorrichtung zum Abschließen eines Koaxialkabels, die im allgemeinen ein viel höheres Maß an Impedanzanpassung bietet, wird von der Raychem Corporation, Menlo Park, Calif., USA, und der Raychem S.A., Cergy Pontoise, Paris, Frankreich, unter dem Warenzeichen "PLUGPAK" hergestellt und verkauft. Diese Vorrichtung verwendet eine verzinnte Kupferumflechtung und einen Lotring, der im Inneren einer warmeruckstellbaren Hülse liegt, um die Umflechtung eines Koaxialkabels abzuschließen. Im Gebrauch wird die Hülse erwärmt, so daß sie um die freigelegte Umflechtung eines in die Vorrichtung eingeführten Koaxialkabels herum aufschrumpft und den Lotring zum Schmelzen bringt. Da ihre Litzen relativ locker geflochten sind, ist die verzinnte Kupferumflechtung der Vorrichtung ebenfalls imstande, auf einen kleineren Durchmesser zu schrumpfen, und dadurch wird normalerweise die Möglichkeit einer Impedanz-Fehlanpassung an dem Abschluß eliminiert, die aufgrund einer Änderung der Distanz zwischen den Innen- und Außenleitern aufgetreten sein kann. Das Maß, in dem dieses Aufschrumpfen möglich ist, ist jedoch durch die Umflechtung selbst und die Konstruktion der Vorrichtung begrenzt, und es wurde gefunden, daß dann, wenn Kabel mit relativ kleinem Durchmesser unter Verwendung dieser Vorrichtung abgeschlossen werden, hin und wieder eine Impedanz-Fehlanpassung auftreten kann. Es besteht daher ein Bedarf für eine Abschlußvorrichtung, die einerseits eine Impedanzanpassung ermöglicht, während sie andererseits imstande ist, einen größeren Bereich von Kabelgrößen abzuschließen. Allgemein besteht auch ein ständiger Bedarf für eine Verbesserung der Abschlußverfahren für alle Arten von abgeschirmten Leitern und Kabeln und speziell für die Erhöhung der Zuverlässigkeit ihrer Abschlüsse in bezug auf Abschirmungs-Wirksamkeit und Erdung der Kabelabschirmung.
Die EP-A-0 330 357 zeigt ein abgeschlossenes Koaxialkabel und sein Herstellungsverfahren. Die Abschirmungsschicht des Kabelendes ist unter mechanischer Spannung mit einer leitfähigen Metallfeder umwickelt, und eine elektrische und mechanische Verbindung wird durch Gewindeeingriff hergestellt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Abschließen eines Kabels angegeben, das eine Abschirmung und mindestens einen Innenleiter hat, wobei die Vorrichtung einen hohlen, elektrisch leitfähigen äußeren Körper zum Abschließen der Abschirmung des Kabels aufweist, und ist dadurch gekennzeichnet:
(i) daß der Körper zwei offene Enden hat und mit einem inneren Schraubgewinde versehen ist, das sich von dem einen seiner offenen Enden ausgehend verjüngt;
(ii) daß eine Metallwendel vorgesehen ist, von der wenigstens ein Teil in das sich verjüngende Schraubgewinde des äußeren Körpers geschraubt ist und sich in Richtung einer Verengung wenigstens dann verjüngt, wenn sie in das sich verjüngende Schraubgewinde geschraubt wird,
(iii) und daß eine anpaßbare Metallfolie in Rohrform vorgesehen ist, von der wenigstens ein Teil innerhalb der Verengung der Metallwendel positioniert ist;
wobei die Vorrichtung so angeordnet ist, daß die Abschirmung des Kabels dadurch abgeschlossen werden kann, daß ein freiliegender Bereich davon in das Rohr aus Metallfolie eingeführt und die Metallwendel mittels des sich verjüngenden Schraubgewindes weiter in den äußeren Körper geschraubt wird, so daß die Wendel weiter verengt wird und die Metallfolie veranlaßt, sich um die Kabelabschirmung herum festzuziehen.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Abschließen eines Kabels, das eine Abschirmung und wenigstens einen Innenleiter hat, mittels einer Vorrichtung gemäß der Erfindung angegeben, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
(i) Einführen einer freigelegten Länge der Kabelabschirmung in das Rohr aus Metalifohe; und
(ii) weiteres Einschrauben der Metallwendel in den äußeren Körper, bis die Metallfolie um die freiliegende Länge der Kabelabschirmung herum fest angezogen worden ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kabel bereitgestellt, das eine Abschirmung und wenigstens einen Innenleiter hat und das mittels einer Vorrichtung gemäß der Erfindung abgeschlossen ist. Bevorzugt ist das Kabel ein Koaxialkabel.
Die Erfindung ist allgemein bei Kabeln anwendbar, die eine Abschirmung und wenigstens einen Innenleiter haben, was abgeschirmte Vielleiterkabel und abgeschirmte Adern bzw. Drähte einschließt, sie ist jedoch insbesondere bei Koaxialkabeln anwendbar.
Die Erfindung bietet eine Reihe von Vorteilen Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann verwendet werden, um einen Bereich von Kabelgrößen mit verbesserter Impedanzanpassung abzuschließen, weil die Metallfolie um die Kabelabschirmung von jedem eines Bereichs von verschieden großen Kabeln herum festgezogen werden kann, indem die Metallwendel weiter in den äußeren Körper eingeschraubt wird. Es ist möglich, einen Abschluß herzustellen, der im wesentlichen impedanzangepaßt ist, weil das Rohr der Metallfolie, wenn es festgezogen ist, eine Abschirmung mit einem Innendurchmesser bildet, der von demjenigen der Kabelabschirmung nur um im wesentlichen die Dicke der Kabelabschirmung selbst verschieden ist. Ebenso wie eine verbesserte Impedanzanpassung ergibt die Erfindung im allgemeinen sichere und zuverlässige Kabelabschlüsse, weil die Metallfolien, nachdem sie um die Kabelabschirmung herum festgezogen sind, eine elektrische Verbindung mit der Kabelabschirmung herstellen, die einen relativ geringen Übergangswiderstand hat, und weil die Folie und die Metallwendel gemeinsam eine gewisse Zugentlastung gegen Biegen ermöglichen.
Die Metallfolie kann beispielsweise an eine Kabelabschirmung angepaßt und um diese herum festgezogen werden, indem sie von der Metallwendel zusammengedrückt wird. Bevorzugt weist jedoch das Rohr der Metallfolie einen wendelförmigen Wickel auf, wobei ein Bereich der Folie einen anderen Bereich überlappt. Dies hat den Vorteil, daß im Gebrauch ein weiteres Zusammenziehen der Wendel den spiralförmigen Folienwickel normalerweise veranlaßt, sich um eine in ihn eingeführte Kabelabschirmung herum festzulegen. Zusätzlich oder alternativ ist die Metallfolie bevorzugt elastisch anpaßbar. Das hat den Vorteil, daß die Elastizität der Folie genutzt werden kann, um die Folie vor dem Abschließen eines Kabels in ihrer Lage zu halten, weil sie dadurch veranlaßt werden kann, die Verengung der Wendel oder der Innenseite des äußeren Körpers zu ergreifen.
Die Metallfolie kann aus jedem geeigneten Metall einer Metallegierung oder Kombination von Metallen oder Metalllegierungen geformt sein, bevorzugt ist sie aber aus Kupfer, z. B. vergütetem Federkupfer, geformt. Insbesondere wird bevorzugt, daß die Folie aus Kupfer gebildet ist, das eine Zinnschicht auf wenigstens einer Oberfläche und speziell auf beiden Oberflächen hat.
Wie oben ausgeführt, wird die Wendel durch weiteres Einschrauben der Metallwendel der Vorrichtung in den äußeren Körper mittels des sich verjüngenden Schraubgewindes weiter verengt. In ihrem unverformten Zustand kann die Metallwendel eine im allgemeinen geradzylindrische Gestalt haben, es wird aber bevorzugt, daß sie sich in derselben Richtung wie das innere Schraubgewinde des leitfähigen äußeren Körpers verjüngt. Das macht es normalerweise leichter, die Wendel weiter in den äußeren Körper einzuschrauben, da eine geringere Verformung der Wendel verlangt wird. Die Wendel ist bevorzugt elastisch verformbar. Das bietet den Vorteil, daß dann, wenn anschließend an die Herstellung eines Abschlusses die Wendel aus dem verjüngten Schraubgewinde des äußeren Körpers teilweise herausgedreht wird, sie sich normalerweise mit dem Schraubgewinde erweitert und daher in den äußeren Körper eingeschraubt bleibt.
Die Metallwendel ist bevorzugt aus Metalldraht geformt, und der Metalldraht kann im allgemeinen jeden Querschnitt haben, der es der Wendel ermöglicht, in den leitfähigen äußeren Körper eingeschraubt zu werden. Bevorzugt hat jedoch der Metalldraht einen Steg, der entlang seiner Länge verläuft und der die Wendel mit einem äußeren Schraubgewinde versieht. Am meisten bevorzugt hat der Draht einen Polygonquerschnitt, und in diesem Fall kann wenigstens einer der Winkelbereiche des Querschnitts den Steg bilden, der entlang der Länge des Drahts verläuft.
Die Metallwendel kann aus jedem geeigneten Metall, jeder Metallegierung oder Kombination von Metall oder Metallegierungen geformt sein, bevorzugt ist sie aber aus Kupfer, z. B. vergütetem Hartkupfer, geformt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Teil sowohl der Metallwendel als auch der Metallfolie in einer elektrisch isolierenden Hülse enthalten. Stärker bevorzugt ist wenigstens ein Teil der elektrisch isolierenden Hülse der Vorrichtung dimensionsmäßig wärmerückstellbar. Eine dimensionsmäßig warmeruckstellbare Hülse ist ein Gegenstand, der eine dimensionsmäßige Konfiguration hat, die zu einer erheblichen Änderung veranlaßt werden kann, wenn sie einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Gewöhnlich stellen sich solche Gegenstände beim Erwärmen in Richtung einer Ausgangsgestalt zurück, aus der heraus sie vorher verformt worden waren, aber der Ausdruck "wärmerückstellbar" umfaßt im vorliegenden Zusammenhang auch Gegenstände, die beim Erwärmen eine neue Konfiguration annehmen, auch wenn sie vorher noch nicht verformt worden sind.
Die wärmerückstellbare Hülse kann einen wärmeschrumpfbaren Gegenstand aufweisen, der aus einem polymeren Material besteht, das die Eigenschaft eines elastischen oder plastischen Formgedächtnisses hat, wie es beispielsweise in den US-Patentschriften 2 027 962, 3 086 242 und 3 597 372 beschrieben ist. Wie beispielsweise in der US-PS 2 027 962 erläutert wird, kann die ursprünglich dimensionsmäßig wärmestabile Form eine Übergangsform in einem kontinuierlichen Verfahren sein, bei dem beispielsweise ein extrudiertes Rohr zu einer dimensionsmäßig wärmeinstabilen Form aufgeweitet wird, während es heiß ist, aber bei anderen Anwendungen wird ein vorgeformter, dimensionsmäßig wärmestabiler Gegenstand in einer separaten Stufe zu einer dimensionsmäßig wärmeinstabilen Gestalt verformt.
Bevorzugt ist die Hülse an einem Teil der metallischen Wendel befestigt und ist nicht an dem äußeren Körper der Vorrichtung angebracht, so daß die Hülse im Gebrauch verdreht werden kann, um die Metallwendel weiter in den äußeren Körper zu schrauben und dadurch die Metallfolie um die Abschirmung des in die Vorrichtung eingeführten Kabels herum festzuziehen. Wenn die Hülse dimensionsmäßig wärmerückstellbar ist, kann sie dann erwärmt werden, um sie zu veranlassen, sich um die Wendel und bevorzugt auch um einen Teil sowohl des Kabels als auch des äußeren Körpers der Vorrichtung herum rückzustellen.
Die Hülse besteht bevorzugt aus einem polymeren Material. Bevorzugte Materialien umfassen: LD-, MD- oder HD-Polyethylen; Ethylen-Copolymere, z. B. alpha-Olefine wie 1-Buten oder 1-Hexen, oder Vinylacetat; Polyamide, insbesondere Nylonmaterialien, z. B. Nylon 6, Nylon 6.6, Nylon 11 oder Nylon 12; und Fluorpolymere, z. B. Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer oder Vinylidenfluorid-Tetrafluorethylen-Copolymer.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die elektrisch isolierende Hülse dimensionsmäßig wärmerückstellbar ist, enthält sie eine Menge an schmelzbarem polymeren Material, bevorzugt in Form eines Rings, der nach einem Ende der metallischen Wendel angeordnet ist. Stärker bevorzugt ist das polymere Material so angeordnet, daß im Gebrauch, wenn die Hülse rückgestellt wird, das Material zwischen der Hülse und dem Außenmantel eines Kabels, das in die Vorrichtung eingeführt ist, schmilzt. Das so geschmolzene polymere Material kann dazu beitragen, den Kabelabschluß gegenüber dem Eindringen von Feuchtigkeit abzudichten, und/oder es kann für eine Zugentlastung des Abschlusses sorgen.
Das schmelzfähige polymere Material gemäß der Erfindung weist bevorzugt einen Schmelzklebstoff auf. Das Material kann beispielsweise aus einem Olefin-Homopolymer oder aus einem Copolymer eines Olef ins mit anderen Olefinen oder ethylenisch ungesättigten Monomeren bestehen. Bevorzugte Beispiele umfassen HD-, MD- oder LD-Polyethylen oder Ethylen-copolymere mit alpha-Olef inen, insbesondere C3- bis C8-alpha-Olefinen, Vinylacetat oder Ethylacrylat. Alternativ kann das Material aus Polyamiden, Polyestern, halogenierten Polymeren und dergleichen bestehen. Bevorzugte Polyamide um fassen solche, die durchschnittlich wenigstens 15 Kohlenstoffatome zwischen Amidbindungen haben, beispielsweise solche, die auf Dimersäuren und/oder Dimerdiaminen basieren. Beispiele solcher Klebstoffe sind in den US-Patentschriften 4 018 733 (Lopez et al.) und 4 181 775 (Corke) angegeben, deren Offenbarungen hier summarisch eingeführt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Lot-Vorformling im Inneren der elektrisch isolierenden Hülse angeordnet und ist stärker bevorzugt um die Metallwendel herum positioniert. Der Vorformling kann jede von einer Reihe von verschiedenen Gestalten haben, bevorzugt ist er aber entweder im wesentlichen ringförmig oder im wesentlichen kegelstumpfförmig.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Lot-Vorformling eine Länge von Lot in Form eines Streifens auf, der zu der Gestalt eines Rings gewickelt ist, so daß ein Bereich des Streifens einen anderen Bereich überlappt. Die Bildung eines Lotrings durch spiralförmiges Wickeln eines Streifens oder Bands von Lot um sich selbst bietet den Vorteil, daß nur ein einziger Lotvorrat erforderlich ist, um einen Bereich von Lotringgrößen zu formen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß dann, wenn eine sich verjüngende Metallwendel verwendet wird und der Lot-Vorformling um die Wendel herum angeordnet ist und im Gebrauch die Wendel weiter in den äußeren Körper hineingeschraubt wird, der Lot-Vorformling sich ausreichend öffnen kann, um die Windungen der Spirale aufzunehmen, die einen größeren Durchmesser als die Windungen haben, um die herum der Vorformling ursprünglich angeordnet war.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann erwärmt werden, um den Lot-Vorformling zu schmelzen, nachdem die Metallfolie um die Abschirmung eines in die Vorrichtung eingesetzten Kabels herum festgezogen ist. Wenn die Vorrichtung eine wärmerückstellbare Hülse aufweist, kann ihr Erwärmen das Lot zum Schmelzen und die Hülse zur Rückstellung veranlassen. Wenigstens ein Teil des geschmolzenen Lots fließt normalerweise durch Zwischenräume zwischen den Windungen der Metallwendel, und wenn die Hülse wärmerückstellbar ist, drückt die Rückstellung der Hülse normalerweise das meiste geschmolzene Lot durch diese Zwischenräume. Nach dem Abkühlen und Verfestigen versteift das Lot daher normalerweise die Metallwendel und verstärkt den Kontakt zwischen der Wendel und der Folie. Bei Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Metallfolie eine Schicht aus Zinn auf einer oder beiden Oberflächen hat, bewirkt außerdem ein Erwärmen der Vorrichtung normalerweise, daß das Zinn schmilzt, und nach dem Abkühlen ist die Folie daher normalerweise in ihrer festgezogenen Anordnung um die Kabelabschirmung herum festgelegt und mit der Abschirmung selbst verbunden.
Der Lot-Vorformling kann aus irgendeiner oder mehreren geeigneten Lotzusammensetzungen gebildet sein. Beispielsweise kann er aus einer eutektischen Sn&sub6;&sub3;Pb&sub3;&sub7;-Zusammensetzung gebildet sein, die schmilzt, während die Vorrichtung erwärmt wird. Alternativ kann der Lot-Vorformling ein Verbundmaterial aufweisen, das einen Bereich hat, der aus einem relativ hochschmelzenden Lot gebildet ist, wie in der internationalen Veröffentlichung WO88/09068 beschrieben ist. Bei dieser Form der Vorrichtung ergibt das Schmelzen der höherschmelzenden Komponente, z. B. Sn96,5Ag3,5-Eutektikum, normalerweise eine Sichtanzeige, daß die Vorrichtung ausreichend erwärmt worden ist, um die niedrigerschmelzende Komponente zu schmelzen und eine zufriedenstellende Lötverbindung herzustellen. Falls gewünscht, kann die niedrigerschmelzende Komponente eine nichteutektische Zusammensetzung sein, und wie z. B. in der internationalen Veröffentlichung WO90/09255 beschrieben ist, können die höher- und die niedrigerschmelzende Komponente gemeinsam eine eutektische Zusammensetzung bilden. Beispielsweise kann eine niedrigerschmelzende nichteutektische Sn&sub6;&sub0;Pb&sub4;&sub0;-Komponente mit einer höherschmelzenden Komponente verwendet werden, die aus Reinzinn besteht, und zwar in solchen relativen Mengen, daß ein Sn&sub6;&sub3;Pb&sub3;&sub7;-Eutektikum gebildet wird. Die Offenbarungen dieser beiden Patentanmeldungen werden hier summarisch eingeführt. Ein Vorteil der Verwendung eines Zweikomponenten-Lots und insbesondere einer Zinn-Sn&sub6;&sub0;Pb&sub4;&sub0;-Kombination besteht darin, daß die Möglichkeit eines Dochteffekts verringert wird, d. h. die Gefahr des Wanderns von Lot weg von dem Verbindungsbereich aufgrund einer Kapillarwirkung, die durch zu langes Erwärmen der Vorrichtung hervorgerufen werden kann.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine, die ferner wenigstens einen inneren elektrischen Verbinder aufweist, der gegenüber dem leitfähigen äußeren Körper elektrisch isoliert ist, um den oder jeden Innenleiter eines Kabels abzuschließen. Jedes geeignete Element zum Abschließen des (der) Innenleiter(s) kann als elektrische(r) Verbinder dienen. Der (die) Innenleiter kann (können) beispielsweise an dem (den) Verbinder(n) durch Crimpen, Klemmen oder Löten angebracht sein, aber Löten ist allgemein die bevorzugte Methode, weil dadurch normalerweise die dauerhafteste und zuverlässigste Abschlußart gebildet wird. Es wird bevorzugt, daß in der Vorrichtung ein einziger innerer elektrischer Verbinder vorhanden ist. Stärker bevorzugt weist dieser innere elektrische Verbinder den zentralen Stiftkontakt oder den zentralen Buchsenkontakt eines Koaxialverbinders auf, wie er beispielsweise bei BNC-, TNC- und SMA-Verbindern und dergleichen verwendet wird.
Bevorzugt enthält der oder jeder innere elektrische Verbinder wenigstens einen Loteinsatz, um eine Lötverbindung mit dem Innenleiter (den Innenleitern) herzustellen. Beispielsweise kann (können) der (die) Leiter einen hohlen Bereich zur Aufnahme des Innenleiters (der Innenleiter) eines in die Vorrichtung eingeführten Kabels haben, wobei der hohle Bereich ebenfalls eine Lotmenge enthält. Das Lot kann in jeder geeigneten Form, beispielsweise als Ring, Kugel oder Pellet, vorliegen.
Der oder jeder innere elektrische Verbinder kann vorteilhaft wenigstens eine Öffnung enthalten, um im Gebrauch dem Bediener die Feststellung zu ermöglichen, ob das in dem Verbinder enthaltene Lot ausreichend erwärmt worden ist, so daß es schmilzt und eine Lötverbindung mit dem Leiter (den Leitern) eines Kabels herstellt. Wenn beispielsweise ein einziger innerer Verbinder vorhanden ist, der den zentralen Stiftkontakt oder Buchsenkontakt eines Koaxialverbinders aufweist, kann er eine oder mehrere Öffnungen enthalten, die quer zu dem Stift oder der Buchse angeordnet sind. Wenn das Lot geschmolzen und zum Fließen gekommen ist, kann der Bediener das feststellen, indem er wahrnimmt, daß entweder das Lot aus der Öffnung (den Öffnungen) weggeflossen ist oder daß ein Teil des Lots in die Öffnung(en) geflossen ist.
Der oder jeder innere elektrische Verbinder kann entweder zusätzlich oder alternativ eine elastisch verformbare Einrichtung enthalten, um einen Bereich von Größen von Innenleitern aufzunehmen. Die elastisch verformbare Einrichtung kann beispielsweise wenigstens einen Streifen aus Metall oder wenigstens eine Metallwendel (die manchmal als "Stopfwendel" bezeichnet wird) aufweisen, die imstande ist, durch die Einführung des Innenleiters (der Innenleiter) eines Kabels in den (die) Verbinder elastisch verformt zu werden. Die Verwendung von elastisch verformbaren Einrichtungen kann eine Reihe von Vorteilen bieten: Erstens kann sie dazu beitragen, den (die) inneren Verbinder vor der Bildung einer Lötverbindung festzulegen; zweitens kann sie dazu beitragen, jeden Loteinsatz in dem (den) inneren elektrischen Verbinder(n) vor dem Schmelzen des Lots festzulegen; und drittens kann sie dazu beitragen, daß das geschmolzene Lot in Richtung zu dem (den) Innenleiter(n) durch Kapillarwirkung oder "Dochteffekt" fließt, so daß dadurch die Lötverbindung verbessert wird.
Der oder jeder elektrische Verbinder ist von dem äußeren Körper elektrisch isoliert, und zwar bevorzugt durch einen elektrischen Isolator, der den (die) Verbinder von dem äußeren Körper trennt. Der Isolator weist bevorzugt einen Körper auf, der aus einer relativ harten polymeren Zusammensetzung wie beispielsweise Polytetrafluorethylen, HD-Polyethylen oder Polyvinylidenfluorid gebildet ist.
Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung wird nachstehend beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine Schnittansicht entlang der Achse einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Achse der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, wobei ein darin einge führtes Koaxialkabel gezeigt ist;
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Achse der Vorrichtung der Fig. 1 und 2, wobei ein darin abgeschlossenes Koaxialkabel gezeigt ist; und
Fig. 4 ein Diagramm, das den Welligkeitsfaktor der Spannung (VSWR) über der Signalfrequenz zeigt, berechnet für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und für einen bekannten Kabelabschluß.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen weist eine Vorrichtung 1 zum Abschließen eines Koaxialkabels folgendes auf: einen hohlen elektrisch leitfähigen äußeren Körper 2, einen inneren elektrischen Verbinder 3, eine Metallwendel 4, einen spiralförmig gewickelten Streifen Metallfolie 5, einen Lot-Vorformling 6, eine wärmerückstellbare Hülse 7, einen Loteinsatz 8, eine Stopfwendel 9, einen Isolierkörper 10 und einen schmelzfähigen polymeren Ring 27.
Der leitfähige äußere Körper 2, der zum Abschließen der Abschirmung eines Koaxialkabels dient, ist aus vernickeltem Messing geformt. Der äußere Körper 2 hat ein inneres Schraubgewinde 11, das sich von einem offenen Ende 12 des äußeren Körpers ausgehend verjüngt, und in dieses sich ver jüngende Schraubgewinde ist die Metallwendel 4 teilweise eingeschraubt. Die Wendel 4 ist aus Kupferdraht mit quadratischem Querschnitt geformt. Teilweise im Inneren der metallischen Wendel 4 und teilweise im Inneren des äußeren Körpers 2 liegt der spiralförmig gewickelte Streifen Metallfolie 5. Zwei überlappte Bereiche des Streifens sind mit 13 und 14 bezeichnet. Die Folie 5 ist aus Kupfer mit Federvergütung geformt und auf beiden Oberflächen verzinnt.
Um die Metallfolie 5 herum ist der Lot-Vorformling 6 angeordnet. Der Vorformling 6 ist im wesentlichen kegelstumpfförmig und ist ein Verbundstreifen, der einen Bereich 15 aus Sn&sub6;&sub3;Pb&sub3;&sub7; (d. h. mit relativ niedrigem Schmelzpunkt) und einen Bereich 16 aufweist, der aus Sn&sub9;&sub6;Ag&sub4; (d. h. mit einem relativ hohen Schmelzpunkt) besteht. Der Verbundstreifen des Lot-Vorformlings 6 ist zu der Gesetalt eines kegelstumpfförmigen Rings gewickelt, so daß ein Bereich des Streifens einen anderen Bereich überlappt (dieses Merkmal ist in den Zeichnungen nicht dargestellt). Der Lot-Vorformling 6 ist gemeinsam mit der Metallwendel 4, einem Teil des äußeren Körpers 2 und dem schmelzfähigen polymeren Ring 27 in der warmeruckstellbaren Hülse 7 enthalten. Die Hülse 7 ist wenigstens zum Teil um die Wendel 4 herum in dem mit 17 bezeichneten Bereich rückgestellt worden. Die Hülse ist aus vernetztem und aufgeweitetem Polyvinylidenfluorid geformt.
In dem äußeren Körper 2 ist der Isolierkörper 10 enthalten, der aus Polytetrafluorethylen geformt ist. Teilweise innerhalb des Isolierkörpers 10 befindet sich der innere elektrische Verbinder 3, der zum Abschließen des Innenleiters eines Koaxialkabels dient und aus vergoldetem Messing geformt ist. Der Verbinder 3 hat einen hohlen Bereich 18, in den der Innenleiter eingeführt werden kann und der die Stopfwendel 9 und den Loteinsatz 8 enthält. Die Stopfwendel 9 ist aus verzinntern Kupferdraht geformt, und der Lot-Vorformling besteht aus Sn&sub6;&sub3;Pb&sub3;&sub7;.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung kann an dem Körper eines Teils eines Koaxialverbinders wie beispielsweise eines BNC-, TNC- oder SMA-Verbinders oder dergleichen angebracht werden.
Der leitfähige äußere. Körper 2 kann beispielsweise mittels des Schraubgewindes 19 in die hintere Schale des Koaxialverbinders geschraubt werden. Der innere elektrische Verbinder 3 weist den zentralen Stiftkontakt des Koaxialverbinders auf. In alternativen Versionen der Vorrichtung weist der elektrische Verbinder 3 den zentralen Buchsenkontakt des Koaxialverbinders auf.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist das Ende eines Koaxialkabels 20 in die Vorrichtung von Fig. 1 eingeführt gezeigt. Das Ende des Kabels 20 ist vorbereitet worden, indem der Kabelmantel 21, die Kabelabschirmung 22 (eine Umflechtung) und das Dielektrikum 23 abgesetzt worden sind, um geeignete Längen des Innenleiters 24, des Dielektrikums und der Abschirmung freizulegen. Das Ende des Kabels ist in die Vorrichtung 1 durch das offene Ende 25 der Hülse 7 und den Ring aus schmelzfähigem polymeren Material 27 so eingeführt worden, daß eine freigelegte Länge der Kabelabschirmung 22 ebenfalls in den spiralförmigen Wickel aus Metallfolie 5 und der größte Teil der freigelegten Länge des Innenleiters 24 in den hohlen Bereich 18 des inneren Verbinders 3 eingeführt worden ist. Die Metallwendel 4 ist dann weiter in den äußeren Körper eingeschraubt worden, bis der spiralförmige Wickel aus Metallfolie 5 um die freigelegte Länge der Kabelabschirmung 22 herum festgezogen war.
Fig. 3 zeigt die Vorrichtung 1 der Fig. 1 und 2, wobei das Koaxialkabel 20 von Fig. 2 darin abgeschlossen ist. Die Vorrichtung 1 ist nach dem Festziehen der Metallfolie 5 um die Kabelabschirmung 22 herum, wie oben beschrieben, erwärmt worden. Das Erwärmen der Vorrichtung 1 hat den Lot-Vorformling 6, den Loteinsatz 8 und den Ring aus schmelzfähigem polymeren Material 27 zum Schmelzen gebracht und die Hülse 7 veranlaßt, sich um die Metallwendel 4, das Kabel 20 und den äußeren Körper 2 herum rückzustellen.
Das Schmelzen des Loteinsatzes 8 hat die Bildung einer Lötverbindung zwischen dem Innenleiter 24 des Koaxialkabels 20 und dem inneren elektrischen Verbinder 3 bewirkt. Der geschmolzene Loteinsatz ist durch Kapillarwirkung in die Zwischenräume zwischen der Stopfwendel 9, dem Innenleiter 24 und dem inneren Verbinder 3 geflossen und dabei von der Öffnung 26 weg geflossen, so daß dem Bediener die Feststellung ermöglicht wird, ob die Vorrichtung ausreichend erwärmt worden ist, um die Lötverbindung herzustellen.
Die Rückstellung der Hülse 7 um die Wendel 4 herum hat den größten Teil des geschmolzenen Lots des Vorformlings 6 zwischen Zwischenräume in der Wendel gedrückt, und daher ist zwischen der Wendel und der metallischen Folie 5 eine Lötverbindung hergestellt worden. Die aufgebrachte Wärme hat außerdem das Zinn zum Schmelzen gebracht, das auf beide Oberflächen der Metallfolie 5 aufplattiert war, und somit ist der Folienwickel in seiner festgezogenen Anordnung um die Abschirmung 22 des Kabels herum befestigt und außerdem mit der Abschirmung selbst verbunden worden. Der Bediener ist imstande festzustellen, daß auf die Vorrichtung 1 ausreichend Wärme aufgebracht wurde, damit diese Prozesse ablaufen konnten, indem er das Verschwinden des Profils des Lot-Vorformlings 6 unter der rückgestellten Hülse 7 beobachtet. Insbesondere zeigt das Verschwinden des Profils des relativ hochschmelzenden Bereichs 16 des Verbundlot-Vorformlings an, daß der niedrigerschmelzende Lotbereich 15 vollständig zum Schmelzen und Fließen gebracht worden ist.
Die Rückstellung der Hülse 7 um den Mantel 21 des Kabels 20 herum hat bewirkt, daß das geschmolzene polymere Material 27 zwischen dem Kabelmantel und der Hülse geschmolzen ist. Dadurch ergibt sich eine zusätzliche Zugentlastung des Abschlusses, und der Abschluß ist gegen das Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet worden.
Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen; dort sind Diagramme des berechneten (d. h. geschätzten) Welligkeitsfaktors der Spannung (VSWR) über der Signalfrequenz für zwei Größen von Koaxialkabeln (RG316 und RG178) und für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und eine PLUGPAK(Wz)-Abschlußvorrichtung (eingangs erwähnt) gezeigt. Jedes Diagramm 1 bis 4 stellt die Änderung des berechneten Welligkeitsfaktors der Spannung (VSWR) mit der Signalfrequenz für die Vorrichtungen und Kabel wie folgt dar:
Graph 1: Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, die an einem RG316-Kabel installiert ist.
Graph 2: Eine PLUGPAK-Vorrichtung, die an einem RG316-Kabel installiert ist.
Graph 3: Die Vorrichtung für Graph 1, die an einem RG178- Kabel installiert ist.
Graph 4: Die Vorrichtung für Graph 2, die an einem RG178- Kabel installiert ist.
Die Diagramme zeigen, daß bei jeder Kabelgröße die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen kleineren berechneten Welligkeitsfaktor der Spannung (VSWR) als die PLUGPAK-Vorrichtung über der angegebenen Signalfrequenz zeigt. Sie zeigen außerdem, daß bei Kabeln mit kleinerem Durchmesser (z. B. RG178, wie gezeigt) die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine signifikante Abnahme des berechneten Welligkeitsfaktors der Spannung (VSWR) im Vergleich mit der PLUGPAK-Vorrichtung zeigt. Das veranschaulicht die verbesserte Fähigkeit der Vorrichtung gemäß der Erfindung, im wesentlichen eine Impedanzanpassung über einen Bereich von Kabelgrößen bereitzustellen.
Beispielsweise ist bei einer Signalfrequenz von 4 GHZ der berechnete Welligkeitsfaktor der Spannung (VSWR) jeder Vorrichtung bei einer gegebenen Kabelgröße:
Graph 1 (Vorrichtung der Erfindung an RG316): 1,01
Graph 2 (PLUGPAK-Vorrichtung an RG316): 1,02
Graph 3 (Vorrichtung der Erfindung an RG178): 1,11
Graph 4 (PLUGPAK-Vorrichtung an RG178): 1,66
Die Diagramme und Werte des Welligkeitsfaktors der Spannung (VSWR) wurden im Computer berechnet, und zwar anhand eines Modells der elektrischen Leistungsfähigkeit (ausgedrückt als VSWR) des Abschlusses von (nur) der Abschirmung jedes Koaxialkabels mittels der jeweiligen Abschlußvorrichtung.
Bei den Berechnungen von VSWR wurden die nachstehenden mathematischen Gleichungen verwendet:
VSWR = 1+R/1-R
wobei R die komplexe Reflexion ist, die definiert ist als:
R = Z-Zo/Z+Zo
wobei Z die geschätzte Impedanz der Vorrichtung an dem Kabelabschirmungs-Abschluß und Zo die charakteristische Impedanz des Kabels ist.

Claims

1. Vorrichtung zum Abschließen eines Kabels, das eine Abschirmung und mindestens einen Innenleiter hat, wobei die Vorrichtung einen hohlen, elektrisch leitenden äußeren Körper (2) zum Abschließen der Abschirmung (22) des Kabels (20) aufweist,

dadurch gekennzeichnet:

(i) daß der Körper (2) zwei offene Enden (12) hat und mit einem inneren schraubgewinde (11) versehen ist, das sich von dem einen (12) seiner offenen Enden ausgehend verjüngt,

(ii) daß eine Metaliwendel (4) vorgesehen ist, von der wenigstens ein Teil in das sich verjüngende Schraubgewinde (11) des äußeren Körpers (2) geschraubt ist und sich in Richtung einer Verengung wenigstens dann verjüngt, wenn sie in das sich verjüngende Schraubgewinde (11) geschraubt wird,

(iii) und daß eine anpaßbare Metallfolie (5) in Rohrform vorgesehen ist, von der wenigstens ein Teil innerhalb der Verengung der Metallwendel (4) positioniert ist,

wobei die Vorrichtung (1) so angeordnet ist, daß die Abschirmung (22) des Kabels (20) dadurch abgeschlossen werden kann, daß ein freiliegender Bereich davon in daß Rohr aus Metallfolie (5) eingeführt und die Metallwendel (4) mittels des sich verjüngenden Schraubgewindes (11) weiter in den äußeren Körper (2) geschraubt wird, so daß die Wendel (4) weiter verengt wird und die Metallfolie (5) veranlaßt, sich um die Kabelabschirmung (22) herum festzuziehen.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Metallwendel (4) sich in derselben Richtung wie das innere Schraubgewinde (11) des leitenden äußeren Körpers (2) verjüngt.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Metallwendel (4) elastisch verformbar ist.

4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Metallwendel (4) aus Metalldraht geformt ist, der einen sich längs seiner Länge verlaufenden Steg hat, der die Wendel mit einem äußeren Schraubengewinde versieht.

5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Rohr aus Metallfolie (5) einen wendelförmigen Wickel aufweist, wobei der eine Bereich der Folie (5) einen anderen Bereich überlappt

6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Metallfohe (5) elastisch anpaßbar ist.

7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei wenigstens ein Teil der Metallwendel (4) und wenigstens ein Teil der Metallfolie (5) in einer elektrisch isolierenden Hülse (7) enthalten sind, wobei bevorzugt wenigstens ein Teil der Hülse (7) dimensionsmäßig wärmerückstellbar ist.

8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 71 wobei im Inneren der Hülse (7) ein Lot-Vorformling (6) angeordnet ist.

9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Hülse (7) eine Menge von schmelzfähigem Polymermaterial (27) enthält, das jenseits von dem einen Ende der Metallwendel (4) positioniert ist.

10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die ferner wenigstens einen inneren elektrischen Verbinder (3) aufweist, der gegenüber dem leitenden äußeren Körper (2) elektrisch isoliert ist, um den oder jeden Innenleiter (24) des abgeschirmten Kabels (20) abzuschließen.

11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei der oder jeder innere elektrische Verbinder (3) wenigstens einen Loteinsatz (8) enthält.

12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, wobei der oder jeder innere elektrische Verbinder eine elastisch verformbare Einrichtung (9) enthält, die bevorzugt eine Metallwendel aufweist, um einen Bereich von Größen von Innenleitern (24) aufzunehmen.

13. Kabel (20), bevorzugt Koaxialkabel, das eine Abschirmung (22) und wenigstens einen Innenleiter (24) hat, der an wenigstens dem einen seiner Enden mittels einer Vorrichtung (1) abgeschlossen ist, wie sie in einem der Ansprüche 1 bis 12 beansprucht ist.

14. Verfahren zum Abschließen eines Kabels (20), das eine Abschirmung (22) und wenigstens einen Innenleiter (24) hat, mittels einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

(i) Einführen einer freigelegten Länge der Kabelabschirmung (22) in das Rohr aus Metallfolie (5), und

(ii) weiteres Einschrauben der Metallwendel (4) in den äußeren Körper (2), bis die Metallfolie (5) um die freiliegende Länge der Kabelabschirmung (22) herum fest angezogen worden ist.