EP1351345B1 - Koaxialverbinder mit Überspannungsschutz - Google Patents

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EP1351345B1
EP1351345B1 EP03005171A EP03005171A EP1351345B1 EP 1351345 B1 EP1351345 B1 EP 1351345B1 EP 03005171 A EP03005171 A EP 03005171A EP 03005171 A EP03005171 A EP 03005171A EP 1351345 B1 EP1351345 B1 EP 1351345B1
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coaxial connector
inner conductor
coil
capacitor plate
capacitor
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EP03005171A
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Christian Entsfellner
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Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
    • H01R24/40—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency
    • H01R24/42—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency comprising impedance matching means or electrical components, e.g. filters or switches
    • H01R24/48—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency comprising impedance matching means or electrical components, e.g. filters or switches comprising protection devices, e.g. overvoltage protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/665—Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit
    • H01R13/6666—Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit with built-in overvoltage protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2103/00—Two poles

Definitions

  • the invention relates to a coaxial connector having an inner conductor, an outer conductor and a surge protector with an inductance to ground and a capacitor, wherein the capacitor is connected in series with the inner conductor and having a first capacitor plate which is connected to a first inner conductor of an input of the coaxial connector , and a second capacitor plate, which is connected to a second inner conductor of an output of the coaxial connector, according to the preamble of claim 1.
  • US Pat. No. 6,061,223 discloses a coaxial connector with lightning protection in which a meandering coil connects the inner conductor to the outer conductor. This coil extends radially from the inner conductor out to the outer conductor and short low-frequency currents, such as due to voltages in a lightning strike, to ground short. On the other hand, high-frequency currents are not dissipated through the coil, but pass through the inner conductor in the axial direction.
  • the inner conductor is equipped with a capacitor. This can pass high-frequency currents and blocks low-frequency currents due to residual voltages when dissipating a lightning strike through the coil.
  • a coaxial connector with integrated electrical circuit is known.
  • a PI filter is applied on a circuit board.
  • an axial coil is arranged in a recess of the printed circuit board whose ends are connected to a capacitor connected to ground and applied to the printed circuit board.
  • the invention has for its object to provide a coaxial connector of o.g. To improve the type of manufacture and assembly.
  • the inductance is formed as an axial coil and coaxial with the inner conductor, wherein a first end of the axial coil is connected to the first capacitor plate and a second, the condenser facing away from the end of the axial coil at an axially spaced in the direction of entrance of the coaxial connector connected to the outer conductor.
  • the axial coil on a dielectric base body are applied to the coil windings of a wire of conductive material.
  • the axial coil and the first capacitor plate are integrally formed from a tube closed on one side of conductive material, wherein on the closed side, the first capacitor plate is formed and further wherein the tube between the closed side and an open side in a helical order Having a pipe wall extending around slot which divides the pipe wall into corresponding coil turns to an axial coil.
  • a simpler installation and a cost-effective production is achieved in that the first inner conductor is formed integrally with the first capacitor plate.
  • the first end of the axial coil in the region of an outer peripheral edge of the first capacitor plate is electrically connected thereto.
  • the first preferred embodiment of a coaxial connector according to the invention with overvoltage protection comprises an input 10, an output 12, a 10 connected to the input first inner conductor 14, a second output connected to the inner conductor 12 and an outer conductor 18 e.
  • a capacitor 20 is provided with a first capacitor connected to the first inner conductor 14 and a second capacitor plate 22 connected to the second inner conductor 16 second capacitor plate 24.
  • the overvoltage protection further comprises an inductance which, in the form of a helical coil 26, coaxially surrounds the first inner conductor 14, starting from the first capacitor plate 22 in the direction of the input 10.
  • a first end 28 of the helical coil 26 is electrically connected to the first capacitor plate 22 adjacent to its outer periphery.
  • a second, facing away from the capacitor 20 end 30 of the helix coil 26 is electrically connected to the outer conductor 18.
  • the helical coil 26 is slid onto a tubular dielectric 32 which is held by the first inner conductor 14 and adjusts to a desired impedance.
  • the helical coil is formed so that it does not change its diameter between the first and second ends, but extends substantially in the axial direction.
  • the helix coil forms a choke, so that such currents do not drain via the helix coil to ground, but from the first inner conductor 14 via the capacitor 20 to the second inner conductor 16 and thus transmitted to the output 12.
  • the second preferred embodiment of FIG. 2 works, but here the overvoltage protection helical coil 26 and capacitor 20 is constructed in a mechanically different manner.
  • the first capacitor plate 22 and the helix coil 26 are made in one piece from a tube 34 closed at one end.
  • the first capacitor plate 22 is formed, for example, by twisting off a part of the circumference of the tube 34 at its closed end.
  • a slot also extends helically between the closed end and the open end of the tube 34 and thereby divides a predetermined portion of a tube wall of the tube 34 into adjacent turns, so that the helix coil 26 is formed on the cylindrical tube jacket is.
  • the first inner conductor 14 is screwed, for example, in the first capacitor plate 22, pressed or integrally formed therewith.
  • the inductance in the form of the helix coil is particularly simple, fast, inexpensive and mass-produced. For this purpose, only a corresponding milling / turning of a tube blank is to perform.

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Koaxialverbinder mit einem Innenleiter, einem Außenleiter und einem Überspannungsschutz mit einer Induktivität nach Masse und einem Kondensator, wobei der Kondensator in Serie mit dem Innenleiter geschaltet ist und eine erste Kondensatorplatte aufweist, welche mit einem ersten Innenleiter eines Eingangs des Koaxialverbinders verbunden ist, und eine zweite Kondensatorplatte aufweist, welche mit einem zweiten Innenleiter eines Ausgangs des Koaxialverbinders verbunden ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der US 6 061 223 ist ein Koaxialverbinder mit Blitzschutz bekannt, bei dem eine mäanderförmige Spule den Innenleiter mit dem Außenleiter verbindet. Diese Spule erstreckt sich radial ausgehend vom Innenleiter nach außen bis zum Außenleiter und schließt niederfrequente Ströme, wie beispielsweise aufgrund von Spannungen bei einem Blitzeinschlag, gegen Masse kurz. Andererseits werden hochfrequente Ströme nicht über die Spule abgeleitet, sondern passieren den Innenleiter in axialer Richtung. Zusätzlich ist der Innenleiter mit einem Kondensator ausgestattet. Dieser läßt hochfrequente Ströme passieren und blockiert niederfrequente Ströme aufgrund von Restspannungen bei Ableitung eines Blitzeinschlages über die Spule. Bei dieser Anordnung werden also unerwünschte Spannungsschläge gegen Masse abgeleitet, ohne die Übertragungseigenschaften des Koaxialverbinders für Hochfrequenz nennenswert zu beeinträchtigen. Die Energie beispielsweise eines Blitzeinschlages wird dabei radial über die mäanderförmige Spule nach Masse abgeleitet. Diese bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Herstellung der mäanderförmigen Spule schwierig und kostenintensiv ist. Ferner kommt es zu einer entsprechenden Krafteinwirkung auf die mäanderförmige Spule, wenn diese bei der Ableitung von Energie stromdurchflossen ist, wobei die Krafteinwirkung die Spule verformt und um so größer ist, je größer der Stromfluß ist. Aufgrund der begrenzten mechanischen Festigkeit der mäanderförmigen Spule ist die Stromübertragungskapazität entsprechend begrenzt, da ein mechanischer Bruch der Spule zu einer Fehlfunktion des Überspannungsschutzes führt.
  • Aus der GB 21 94 394 A ist ein Koaxialverbinder mit integrierter elektrischer Schaltung bekannt. Auf einer Leiterplatte ist ein PI-Filter aufgebracht. Zwischen einem Innenleiter eines Koaxialkabels und einem Innenleiterkontaktelement des Koaxialverbinders ist in einer Ausnehmung der Leiterplatte eine Axialspule angeordnet, deren Enden mit jeweils einem gegen Masse geschalteten und auf der Leiterplatte aufgebrachten Kondensator in Verbindung stehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Koaxialverbinder der o.g. Art bzgl. Herstellung und Montage zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Koaxialverbinder der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Induktivität als Axialspule ausgebildet sowie koaxial zum Innenleiter angeordnet ist, wobei ein erstes Ende der Axialspule mit der ersten Kondensatorplatte verbunden ist und ein zweites, dem Kondensator abgewandtes Ende der Axialspule an einer axial in Richtung Eingang des Koaxialverbinders beabstandeten Stelle mit dem Außenleiter verbunden ist.
  • Dies hat den Vorteil, daß das Spulenelement des Überspannungsschutzes einfacher herzustellen ist und gleichzeitig eine höhere mechanische Festigkeit aufweist. Zusätzlich kommt es wegen der Ausbildung als Axialspule zu einer gleichmäßigen Krafteinwirkung auf die Spule bei Stromfluß. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau ist es möglich, einen größeren Leitungsquerschnitt zu verwenden. Dies erzielt eine bessere Stabilität und eine höhere Stromübertragungskapazität. Mit anderen Worten ist ein Überspannungsschutz für noch höhere Ströme gewährleistet
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Axialspule einen dielektrischen Grundkörper auf, auf dem Spulenwicklungen aus einem Draht aus leitendem Werkstoff aufgebracht sind.
  • In einer alternativen Ausführungsform sind die Axialspule und die erste Kondensatorplatte einstückig aus einem an einer Seite geschlossenen Rohr aus leitendem Werkstoff ausgebildet, wobei an der geschlossenen Seite die erste Kondensatorplatte ausgebildet ist und wobei ferner das Rohr zwischen der geschlossenen Seite und einer offenen Seite einen helixförmig um eine Rohrwandung herum verlaufenden Schlitz aufweist, welcher die Rohrwandung in entsprechende Spulenwindungen zu einer Axialspule aufteilt.
  • Eine einfachere Montage sowie eine kostengünstige Herstellung erzielt man dadurch, daß der erste Innenleiter einstückig mit der ersten Kondensatorplatte ausgebildet ist.
  • Zweckmäßigerweise ist das erste Ende der Axialspule im Bereich eines äußeren Umfangsrandes der ersten Kondensatorplatte mit dieser elektrisch verbunden.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
    • Fig. 1
    eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Koaxialverbinders in Schnittansicht und
    Fig. 2
    eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Koaxialverbinders in geschnittener, perspektivischer Ansicht.
  • Die in Fig. 1 dargestellte, erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Koaxialverbinders mit Überspannungsschutz umfaßt einen Eingang 10, einen Ausgang 12, einen mit dem Eingang 10 verbundenen ersten Innenleiter 14, einen mit dem Ausgang 12 verbundenen zweiten Innenleiter 16 und einen Au-ßenleiter 18. Als Überspannungsschutz ist ein Kondensator 20 mit einer mit dem ersten Innenleiter 14 verbundenen ersten Kondensatorplatte 22 und einer mit dem zweiten Innenleiter 16 verbundenen zweiten Kondensatorplatte 24 vorgesehen.
  • Der Überspannungsschutz umfaßt ferner eine Induktivität, welche in Form einer Helixspule 26 ausgehend von der ersten Kondensatorplatte 22 in Richtung Eingang 10 den ersten Innenleiter 14 koaxial umgibt. Ein erstes Ende 28 der Helixspule 26 ist mit der ersten Kondensatorplatte 22 benachbart zu deren Außenumfang elektrisch verbunden. Ein zweites, von dem Kondensator 20 abgewandtes Ende 30 der Helixspule 26 ist mit dem Außenleiter 18 elektrisch verbunden. Die Helixspule 26 ist auf ein rohrförmiges Dielektrikum 32 aufgeschoben, welches von dem ersten Innenleiter 14 gehalten ist und eine gewünschte Impedanz einstellt. Die Helixspule ist derart ausgebildet, daß sie zwischen dem ersten und dem zweiten Ende ihren Durchmesser nicht verändert, sondern sich im wesentlichen in axialer Richtung erstreckt.
  • Mit dieser Anordnung sind über den Eingang 10 ankommende, niederfrequente Ströme ausgehend von dem ersten Innenleiter 14 über die erste Kondensatorplatte 22 und die Helixspule 26 gegen Masse bzw. Erde kurz geschlossen. Für hochfrequente Ströme, wie beispielsweise über den Koaxialverbinder übertragene Nutzsignale im MHz- oder GHz-Bereich, bildet die Helixspule eine Drossel, so daß derartige Ströme nicht über die Helixspule nach Masse abfließen, sondern von dem ersten Innenleiter 14 über den Kondensator 20 zum zweiten Innenleiter 16 und damit zum Ausgang 12 übertragen werden.
  • Im Falle einer Überspannung am Eingang 10, beispielsweise als Folge eines Blitzeinschlages, treten hohe, jedoch niederfrequente Ströme auf, deren Energie axial über die Helixspule 26 gegen Masse abgeführt wird. Gleichzeitig schützt der Kondensator 20 dem Ausgang 12 nachgeordnete elektrische Schaltungen vor etwaigen Restspannungen, welche während der Energieabführung über die Helixspule 26 auftreten.
  • In gleicher Weise funktioniert die zweite bevorzugte Ausführungsform gemäß Fig. 2, jedoch ist hier der Überspannungsschutz aus Helixspule 26 und Kondensator 20 in mechanisch anderer Weise aufgebaut. Die erste Kondensatorplatte 22 und die Helixspule 26 sind einstückig aus einem an einem Ende geschlossenen Rohr 34 gefertigt. Hierbei ist die erste Kondensatorplatte 22 beispielsweise durch Abdrehen eines Teils des Umfangs des Rohres 34 an dessen geschlossenem Ende ausgebildet. Am zylinderförmigen Umfang des Rohres 34 erstreckt sich ferner ein Schlitz helixförmig zwischen dem geschlossenen Ende und dem offenen Ende des Rohres 34 und teilt dadurch einen vorbestimmten Abschnitt einer Rohrwandung des Rohres 34 in nebeneinander liegende Windungen auf, so daß die Helixspule 26 auf dem zylinderförmigen Rohrmantel ausgebildet ist. Der erste Innenleiter 14 ist beispielsweise in die erste Kondensatorplatte 22 eingeschraubt, eingepreßt oder einstückig mit dieser ausgebildet.
  • Bei dieser zweiten Ausführungsform ist die Induktivität in Form der Helixspule besonders einfach, schnell, kostengünstig und in Serien- bzw. Massenproduktion herzustellen. Hierzu ist lediglich eine entsprechende Fräs-/Drehbearbeitung eines Rohrrohlings durchzuführen.

Claims (6)

  1. Koaxialverbinder mit einem Innenleiter (14, 16), einem Außenleiter (18) und einem Überspannungsschutz mit einer Induktivität nach Masse und einem Kondensator (20), wobei der Kondensator (20) in Serie mit dem Innenleiter (16) geschaltet ist und eine erste Kondensatorplatte (22) aufweist, welche mit einem ersten Innenleiter (14) eines Eingangs (10) des Koaxialverbinders verbunden ist, und eine zweite Kondensatorplatte (24) aufweist, welche mit einem zweiten Innenleiter (16) eines Ausgangs (12) des Koaxialverbinders verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Induktivität als Axialspule (26) ausgebildet sowie koaxial um den Innenleiter (14) angeordnet ist, wobei ein erstes Ende (28) der Axialspule (26) mit der ersten Kondensatorplatte (22) verbunden ist und ein zweites, dem Kondensator (20) abgewandtes Ende der Axialspule (26) an einer axial in Richtung Eingang (10) des Koaxialverbinders beabstandeten Stelle (30) mit dem Außenleiter (18) verbunden ist.
  2. Koaxialverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialspule (26) einen dielektrischen Grundkörper aufweist, auf dem Spulenwicklungen aus einem Draht aus leitendem Werkstoff aufgebracht sind.
  3. Koaxialverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialspule (26) und die erste Kondensatorplatte (22) einstückig aus einem an einer Seite geschlossenen Rohr (34) aus leitendem Werkstoff ausgebildet sind, wobei an der geschlossenen Seite die erste Kondensatorplatte (22) ausgebildet ist und wobei ferner das Rohr (34) zwischen der geschlossenen Seite und einer offenen Seite einen helixförmig um eine Rohrwandung herum verlaufenden Schlitz aufweist, welcher die Rohrwandung in entsprechende Spulenwindungen zu einer Axialspule (26) aufteilt.
  4. Koaxialverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich der erste Innenleiter (14) einstückig mit der ersten Kondensatorplatte (22) ausgebildet ist.
  5. Koaxialverbinder nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorplatte (22) einen geringeren Durchmesser aufweist als das Rohr (34).
  6. Koaxialverbinder nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (28) der Axialspule (26) im Bereich eines äußeren Umfangsrandes der ersten Kondensatorplatte (22) mit dieser elektrisch verbunden ist.
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