EP1790046B1 - Koaxiales verbindungsteil - Google Patents

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EP1790046B1
EP1790046B1 EP05787620A EP05787620A EP1790046B1 EP 1790046 B1 EP1790046 B1 EP 1790046B1 EP 05787620 A EP05787620 A EP 05787620A EP 05787620 A EP05787620 A EP 05787620A EP 1790046 B1 EP1790046 B1 EP 1790046B1
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bellows
coaxial
conductor
inner conductor
connecting element
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Ralf JÜNEMANN
Rupert Huber
Thomas Reichel
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Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
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Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • 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
    • H01R24/50—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 mounted on a PCB [Printed Circuit Board]
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/629—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances
    • H01R13/631—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances for engagement only
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    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/03—Connectors arranged to contact a plurality of the conductors of a multiconductor cable, e.g. tapping connections
    • H01R9/05—Connectors arranged to contact a plurality of the conductors of a multiconductor cable, e.g. tapping connections for coaxial cables
    • H01R9/0515—Connection to a rigid planar substrate, e.g. printed circuit board

Definitions

  • the invention relates to a coaxial connector for connecting a Koaxialsteckerbuchse with a circuit carrier.
  • the connecting part according to the invention can be made extremely low reflection.
  • inventive axially and radially resilient inner conductor is particularly advantageous in measuring devices with externally accessible coaxial sockets, it can be used successfully on all coaxial systems such as sockets, plugs, probe tips or the like whose internal conductors are subjected to axial and radial forces during operation and which are connected at the other end to a sensitive substrate circuit.
  • the inner conductor 3 is connected inside the housing with the formed on a planar circuit carrier 4 circuit of the measuring device.
  • the device-internal end 5 of the inner conductor is connected for example to the conductor tracks of the circuit substrate 4 by soldering.
  • the inner conductor 3 of the socket 2 is held in the outer conductor sleeves 6.8 via a support plate 7 made of insulating material.
  • a further outer conductor sleeve 8 is inserted, which receives an inner conductor 9, which connects the inner conductor 3 of the socket with the terminal end 5 on the circuit substrate 4.
  • the inner conductor 9 is held concentrically between the two built in the outer conductor sleeve 8 supports 7 and 10 and bolted to the inner conductors 3.5 in the en ceremoniesenden supports 7,10. It is separated in the middle and between its two halves 14 and 15, an elastic bellows 11 is inserted.
  • the inner conductor halves 14 and 15 each have frontal bores 12, in which 11 axially protruding pin-like projections 13 are inserted from the bellows.
  • the bellows 11 is held in this way between the inner conductor halves 14 and 15.
  • the inside hollow bellows 11 is preferably made of a thin foil-like nickel material, which is gilded on the outside.
  • a blank made of aluminum with the desired outline shape is first prepared, on the outside of which then a thin nickel layer is galvanically applied, which is finally gold plated. Subsequently, the inner aluminum blank is then etched away, so that finally an extremely thin-walled bellows made of gold-plated nickel with a corrugated outer jacket is formed.
  • the axially projecting pin-like holding portions 13 of the bellows 11 are produced in this way as hollow pins.
  • the contour of the bellows 11 is preferably selected so that even at the location of the bellows in the coaxial outer conductor sleeve 8, the predetermined standard-wave resistance of, for example, 50 ohms exists. This can be calculated and implemented using a 3D simulator for high-frequency electromagnetic problems.
  • the elastic bellows is elastically deformable both in the axial direction and to a limited extent in the radial direction and it can thus be absorbed forces that act on the inner conductor 3 by the user when connecting and disconnecting the measuring cable to the socket 2.
  • the bellows prevents such forces from being transmitted from the inner conductor 3 of the socket to the inner conductor end 5 at the point of connection to the substrate 4.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiment.
  • the described elements can be combined with one another as desired.

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  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Measuring Leads Or Probes (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Bei einem koaxialen Verbindungsteil zum Verbinden einer Koaxialsteckerbuchse (2, 3) mit einem Schaltungsträger (4) ist im Innenleiter (9) ein federnd nachgiebiger Faltenbalg (11) aus leitendem Material eingebaut, um am Buchsenanfang auftretende axiale und radiale Kräfte vom Substrat fernzuhalten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein koaxiales Verbindungsteil zum Verbinden einer Koaxialsteckerbuchse mit einem Schaltungsträger.
  • In Messgeräten der Hochfrequenztechnik ist die als Messtor dienende Koaxialsteckerbuchse, die von außen zugänglich in der Frontplatte des Messgerätes eingebaut ist, meist über ein Koaxialleitungsstück mit der auf einem planaren Schaltungsträger (Substrat) ausgebildeten Leiterbahn der eigentlichen Messgerätschaltung verbunden und der Innenleiter dieses Koaxialleitungsstückes ist auf der Leiterbahn des Schaltungsträgers beispielsweise durch Löten befestigt. Auf den Außenleiter der Koaxialsteckerbuchse wirkende Kräfte werden im Gehäuse abgefangen, da Koaxialsteckerbuchse und Gehäuse über ein Schraubgewinde miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstelle zwischen Innenleiter und Leiterbahn des Substrats hingegen ist mechanisch sehr empfindlich. Schon geringste axiale oder radiale Kräfte im Innenleiter können den Schaltungsträger bzw. dessen Leiterbahnen beschädigen. Solche axialen bzw. radialen Kräfte werden vor allem durch den Benutzer beim An- und Abschrauben der Stecker der Messkabel an den Koaxialsteckerbuchsen des Messgerätes erzeugt, da selbst bei sorgfältigster Verarbeitung der Steckerbuchsen beim An- und Abschrauben der Stecker der Innenleiter axial und radial bewegt wird und diese geringen Bewegungen des Innenleiters dann ausreichen, um die erwähnte Beschädigung am Schaltungsträger zu bewirken.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein koaxiales Verbindungsteil zu schaffen, das eine derartige Beschädigung des Schaltungsträgers durch den Innenleiter ausschließt.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von einem koaxialen Verbindungsteil laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Dokument US-A-4 588 241 offenbart ein koaxiales Verbindungsteil gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Durch den in dem Innenleiter zwischengeschalteten Faltenbalg werden evtl. auftretende axiale und/oder radiale Kräfte im Innenleiter aufgenommen und so von der empfindlichen Verbindungsstelle zwischen Innenleiter und Leiterbahn des planaren Schaltungsträgers ferngehalten. Das vorzugsweise unmittelbar in die Koaxialsteckerbuchse integrierte erfindungsgemäße Verbindungsteil mit dem im Innenleiter eingebauten Faltenbalg eignet sich daher besonders für elektronische Hochfrequenz-Messgeräte, an deren von außen zugänglichen meist an der Frontplatte befestigten koaxialen Messbuchsen häufig Messkabel an- und abgeschraubt werden und deren Innenleiter daher vor allem bei grober Bedienung starken axialen und radialen Kräften ausgesetzt ist. Trotz des Faltenbalges kann das erfindungsgemäße Verbindungsteil extrem reflexionsarm hergestellt werden.
  • Der erfindungsgemäße axial und radial federnd nachgiebige Innenleiter ist zwar bei Messgeräten mit von außen zugänglichen Koaxialbuchsen von besonderem Vorteil, kann jedoch mit Erfolg bei allen Koaxialsystemen wie Buchsen, Stecker, Tastspitzen oder dergleichen angewendet werden, deren Innenleiter im Betrieb Axial- und Radialkräften ausgesetzt sind und die am anderen Ende mit einer empfindlichen Substratschaltung verbunden sind.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:
    • Fig. 1
    zeigt teilweise in perspektivischer Darstellung die Verbindung zwischen einer Koaxialsteckerbuchse eines Messgerätes mit einem im Inneren des Messgeräts eingebauten Schaltungsträger (Substrat) und
    Fig. 2
    zeigt im vergrößerten Maßstab Einzelheiten des hierbei verwendeten koaxialen Verbindungsteils.
  • In der in Fig. 1 nur bruchstückhaft dargestellten Frontplatte 1 eines Hochfrequenz-Messgerätes ist eine als Messtor dienende Koaxialsteckerbuchse 2 eingesetzt, deren Innenleiter 3 im Gehäuseinneren mit der auf einem planaren Schaltungsträger 4 ausgebildeten Schaltung des Messgerätes verbunden ist. Das geräteinterne Ende 5 des Innenleiters ist beispielsweise mit den Leiterbahnen des Schaltungsträgers 4 durch Löten verbunden. Der Innenleiter 3 der Steckerbuchse 2 ist in den Außenleiterhülsen 6,8 über eine Stützscheibe 7 aus Isoliermaterial gehalten.
  • In der Außenleiterhülse 6 der Buchse 2 ist eine weitere Außenleiterhülse 8 eingesetzt, die einen Innenleiter 9 aufnimmt, der den Innenleiter 3 der Steckerbuchse mit dem Anschlussende 5 am Schaltungsträger 4 verbindet.
  • Details dieses koaxialen Verbindungsteils zeigt im vergrößerten Maßstab Fig. 2. Der Innenleiter 9 ist zwischen den beiden in der Außenleiterhülse 8 eingebauten Stützen 7 und 10 konzentrisch gehalten und mit den Innenleitern 3,5 in den ensprechenden Stützen 7,10 verschraubt. Er ist in der Mitte aufgetrennt und zwischen seine zwei Hälften 14 und 15 ist ein elastischer Faltenbalg 11 eingesetzt. Die Innenleiterhälften 14 und 15 besitzen jeweils stirnseitige Bohrungen 12, in welche vom Faltenbalg 11 axial abstehende stiftartige Vorsprünge 13 eingesteckt sind. Der Faltenbalg 11 wird auf diese Weise zwischen den Innenleiterhälften 14 und 15 gehalten.
  • Der innen hohle Faltenbalg 11 besteht vorzugsweise aus einem dünnen folienartigen Nickelmaterial, das außen vergoldet ist. Zur Herstellung dieses federnd nachgiebigen dünnwandigen Faltenbalges wird zunächst ein Rohling aus Aluminium mit der gewünschten Umrissform hergestellt, auf dessen Außenseite dann galvanisch eine dünne Nickelschicht aufgebracht wird, die schließlich noch vergoldet wird. Anschließend wird dann der inneren Aluminiumrohling weggeätzt, so dass schließlich ein extrem dünnwandiger Faltenbalg aus vergoldetem Nickel mit einem gewellten Außenmantel entsteht. Auch die axial abstehenden stiftartigen Halteabschnitte 13 des Faltenbalges 11 werden auf diese Weise als Hohlstifte hergestellt.
  • Die Kontur des Faltenbalges 11 wird vorzugsweise so gewählt, dass auch am Ort des Faltenbalges in der koaxialen Außenleiterhülse 8 der vorgegebene Norm-Wellwiderstand von beispielsweise 50 Ohm besteht. Dies kann mit Hilfe eines 3D-Simulators für hochfrequente elektromagnetische Probleme berechnet und umgesetzt werden.
  • Der elastische Faltenbalg ist sowohl in axialer Richtung als auch im begrenzten Maße in radialer Richtung elastisch verformbar und es können so Kräfte aufgenommen werden, die vom Benutzer beim An- und Abschrauben der Messkabel an der Steckerbuchse 2 auf den Innenleiter 3 einwirken. Durch den Faltenbalg wird verhindert, dass solche Kräfte vom Innenleiter 3 der Steckerbuchse auf das Innenleiterende 5 an der Verbindungsstelle mit dem Substrat 4 übertragen werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Die beschriebenen Elemente sind beliebig miteinander kombinierbar.

Claims (5)

  1. Koaxiales Verbindungsteil zum Verbinden einer Koaxialsteckerbuchse (2, 3) mit einem Schaltungsträger (4), welches einen sich innerhalb einer Außenleiterhülse (8) befindlichen Innenleiter (9) umfasst, worin ein federnd nachgiebiger Faltenbalg (11) aus leitendem Material eingefügt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Faltenbalg (11) mittels axial abstehender stiftartiger Abschnitte (13) in Stirnbohrungen (12) des aufgetrennten Innenleiters (9) eingesteckt ist.
  2. Verbindungsteil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Umrissform des Faltenbalges (11) so gewählt ist, dass auch am Ort des, Faltenbalges in der koaxialen Außenleiterhülse (8) der vorgegebene Norm-Wellenwiderstand erreicht wird.
  3. Verbindungsteil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der dauerelastische Faltenbalg (11) aus einem dünnwandigen vergoldeten Nickelmaterial besteht.
  4. Verbindungsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der den Faltenbalg (11) aufnehmende Innenleiter-Abschnitt (9) in einer Außenleiterhülse (8) zwischen zwei im axialen Abstand angeordneten Isoliermaterialstützen (7, 10) gehalten ist.
  5. Verbindungsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es am Anschlussende einer Koaxialsteckerbuchse (2) eingebaut ist.
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