EP1801932B1 - An einer Leiterplatine elektrisch angeschlossene koaxiale HF-Steckverbindungs-Einrichtung - Google Patents

An einer Leiterplatine elektrisch angeschlossene koaxiale HF-Steckverbindungs-Einrichtung Download PDF

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EP1801932B1
EP1801932B1 EP06024348A EP06024348A EP1801932B1 EP 1801932 B1 EP1801932 B1 EP 1801932B1 EP 06024348 A EP06024348 A EP 06024348A EP 06024348 A EP06024348 A EP 06024348A EP 1801932 B1 EP1801932 B1 EP 1801932B1
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EP
European Patent Office
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circuit board
printed circuit
connectors
connection device
connector
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Rudolf Hildebrand
Gerhard Vogt
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Kathrein SE
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Kathrein Werke KG
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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]
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
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    • H01Q1/1207—Supports; Mounting means for fastening a rigid aerial element
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    • H01Q1/3275—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted on a horizontal surface of the vehicle, e.g. on roof, hood, trunk
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    • H01R13/516—Means for holding or embracing insulating body, e.g. casing, hoods
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    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/02—Connectors or connections adapted for particular applications for antennas

Definitions

  • the invention relates to an electrically connected to a printed circuit board coaxial RF connector device according to the preamble of claim 1.
  • automotive roof antennas are frequently used today, which are suitable, for example, for reception in one or more mobile radio areas on the one hand and for receiving radio programs on the other hand. Furthermore, in this motor vehicle roof antennas also receiving systems for vehicle positioning are usually housed, which consist of the current standard of so-called GPS receivers.
  • Such motor vehicle antennas are usually housed in a mountable on the motor vehicle antenna housing, which includes an antenna hood, which is mounted on a corresponding base.
  • a printed circuit board is housed in parallel, on which then the individual antenna elements are positioned and electrically connected.
  • the vehicle antenna can be mounted and anchored at a suitable location. It is also customary to pass a corresponding cable harness through an opening provided and to connect in the region of the printed circuit board. As a rule, at least one cable, often a coaxial cable, is provided per antenna.
  • motor vehicle roof antennas are also known in which the antenna housing is equipped with a corresponding number of Koaxialsteckverbidra, wherein at the interface thus formed a corresponding number of further connectors are contacted, the end to a wiring harness are provided.
  • multiple coaxial connectors have also become known, for example dual coaxial connectors which constitute a fixed assembly. They have connection pins, via which their outer conductor can be mechanically and electrically connected to a printed circuit board.
  • Such a known dual connector can be fitted as a SMD component according to the pin-in-paste method on a printed circuit board.
  • the mentioned with the printed circuit board mechanically and electrically to be connected pins are aligned perpendicular to the axial direction of the coaxial connector in the known multiple coaxial connectors, so that the coaxial connectors come to lie parallel to the plane of the printed circuit board.
  • the invention is in principle designed and suitable for a so-called FAKRA connector system, in particular for roof antennas, by means of which, for example, up to four coaxial connectors can be inserted into corresponding coaxial sockets or couplers.
  • the high-frequency contact points can be defined exactly in their relative position to one another by the manufacturer, in which case a corresponding quadruple coupler with identical pitch can be provided on the cable harness in order to be able to easily connect the coupler to the connector at the interface thus formed ,
  • a connector unit which comprises at least two and preferably a plurality of coaxial connectors made of a one-piece or one-piece, i. consist of at least a fixed unit or are assembled and connected to such a fixed unit.
  • the individual interconnected in this unit coaxial connector are aligned axially parallel to each other and positioned in the predetermined grid with side clearance to each other.
  • the connector unit according to the invention is characterized on the one hand by the fact that the at least one projection and preferably a plurality of projections connected to the respective outer conductor of a connector are provided parallel to the axial alignment of the connectors, so that the entire connector unit is perpendicular to the plane of the circuit board.
  • the connector unit on the side facing the printed circuit board is at least partially equipped with a free space, which is used for routing and / or equipping the circuit board.
  • This clearance or these recesses are provided so that, for example, bearing surfaces or shoulders are provided on the connector unit, via which the connector unit rests against the relevant adjacent plane of the printed circuit board. Offset from these abutment shoulders sections are, however, provided with the recesses or spaces mentioned, which are dimensioned so that even in the region of the housing connection or the individual connectors connecting support frame sufficient clearance space is created to the circuit board level, so that here the circuit board with appropriate components can be equipped. A distance space of at least 0.5 mm or, for example, 1 mm is often sufficient.
  • the individual connectors are arranged in their parallel alignment with each other with lateral offset to each other, that between them also sufficient clearance for routing and / or loading of the printed circuit board is created.
  • this connector unit not only an electrical connection of the inner and outer conductors of the coaxial connector to the corresponding Guaranteed connection points on the circuit board, but above all, is mechanically firmly connected to the circuit board.
  • the solution according to the invention opens up that the plug connector unit can be designed as an SMD component. This opens up a cost-effective installation, for example in the context of a so-called reflow soldering process.
  • a further significant advantage, in particular in contrast to the prior art, is further that the RF-conducting inner conductor is shielded on the side facing the plug connector unit (which is also sometimes referred to below as the printed circuit board underside or second printed circuit board side) by this SMD design namely, because the opposite printed circuit board side (which is also sometimes referred to as the printed circuit board top side or first printed circuit board side) may be provided, for example, with a large-area electrically conductive layer, a so-called potential or ground surface (which may be covered again with an insulating layer).
  • a mechanically good attachment of the connector unit can be realized that at least some coaxial connectors are provided with projections in the direction of insertion or with a corresponding electrically conductive additional part with corresponding projections, said projections protrude into corresponding openings or holes in the circuit board, said These openings or bores can preferably also be plated through.
  • the ends of these projections are electrically soldered to the printed circuit board, i. usually with the formed there large-scale potential or ground surface, whereby the shielding is achieved.
  • the connector unit can be designed as a die-cast part, i. at least of the substantial part of the connector unit constituting mass body having corresponding axially parallel recesses, in which separated by a dielectric, the inner conductor of the connector thus formed are positioned.
  • the mass body itself can also consist of a plastic frame or a plastic frame through which the plurality of connectors are positioned in fixed parallel alignment at a fixed predetermined axial distance from each other to avoid tolerance problems.
  • corresponding contact pins for example, on the individual coaxial connectors, be formed or connected thereto, which can be used for contacting with the printed circuit board.
  • the connector unit may be formed so that it comprises a plurality of plugs, or even that it consists of so-called "female part” only sockets. But it is also possible that the plug connector partially has plugs and partly sockets which can be joined together with a corresponding mating connector part.
  • inventive connector unit but also in addition a combination of single or multi-pole shielded and unshielded connectors represent.
  • the inventive connector unit therefore therefore preferably comprises at least two shielded coaxial connectors and, for example, at least one further single or multi-pole unshielded plug connection or, for example, at least one further double or multi-pole shielded plug connection.
  • the additional two- or multi-pole shielded lines can be used, for example, for the power supply or for other radio services such as the vehicle central locking etc.
  • the additional two- or multi-pole shielded lines can be used, for example, for the power supply or for other radio services such as the vehicle central locking etc.
  • an antenna 1, in particular a motor vehicle antenna 1 is shown, as it can usually be mounted on a motor vehicle roof, often immediately adjacent to the upper edge of the rear window.
  • the base or the chassis 3 may be made of suitable material. Usually, a diecasting part is used for this purpose, for example a zinc diecasting part. On the base thus formed is then mounted for electromagnetic radiation permeable protective hood which protects the underlying electrical circuits including the antenna elements, the printed circuit board and the relevant ports to the outside. For better illustration, this protective hood, which can be configured arbitrarily in many areas, has not been shown in the drawings.
  • a printed circuit board 9 can be positioned and anchored in the interior 3e formed in this way (for example, by screwing in fixing screws at a suitable location, which can be screwed with their thread to corresponding counter-support devices on the base 3).
  • the printed circuit board has a first side or upper side 9a and a second or lower side 9b.
  • first or top 9a are usually several different radiator or antenna devices intended.
  • only one patch-shaped antenna 13 is shown, which is designed in plan view, for example, square and is commonly used as an antenna device for receiving satellite signals.
  • the other antennas on the printed circuit board 9 are not shown. Any antenna designs come into consideration.
  • the first or upper side 9a of the printed circuit board 9 can be covered over a large area with an electrically conductive ground or potential surface 15, which is optionally also covered with an insulating plastic layer. At suitable locations where soldering is to be provided, this insulating layer (not shown in detail in the drawing) above the ground or potential surface 15 can be removed or omitted.
  • FIGS. 1 to 3 to see a connector unit 17 positioned on the printed circuit board underside 9b, which comprises four axially parallel coaxial connector 19 in the illustrated embodiment.
  • FIGS. 4 and 5 Before discussing the further structure of the thus formed antenna and the connector unit, is based on the FIGS. 4 and 5 be explained in anticipation that, for example, the aforementioned patch antenna 13 also in a, by 45 '(or any other angle) compared to the embodiment of the FIGS. 1 to 3 twisted arrangement can be positioned on the printed circuit board 9, so that therefore the diagonal in the plan view of the square-shaped patch antenna parallel to the longitudinal and transverse directions of the base 3 of the antenna 1 thus formed.
  • radiator and antenna devices are provided on the printed circuit board 9, in the embodiment shown usually three more antenna devices or antenna elements, so that four separate signals from four services can be received and sent via four coaxial connectors.
  • FIG. 6 Reference is made, in which now a connector unit 17 according to the invention is shown in a spatial representation, as in the embodiment according to the Figures 1 - 5 is used.
  • a connector unit 17, which comprises four parallel to each other extending connector 19 each having an outer conductor 21, an inner conductor 23 and a dielectric 25 which between inner and outer conductors at least in a partial length of the connector 19 thus formed is provided.
  • the four connectors 19 are spatially arranged in the embodiment shown in a fixed predetermined pitch.
  • the axes of the RF contacts lie at the corners of a square with a predetermined edge length, for example in accordance with the standardized specifications of the so-called FAKRA plug-in system.
  • connecting webs 27 To form a uniformly manageable connector unit to the outer conductor 21 of the four connectors 19 are connected to connecting webs 27.
  • these connecting webs 27 extend perpendicular to the parallel axes of the individual Connector 19.
  • the connecting webs 27 are not over the entire axial length of the connector 19, but only in a partial length and preferably on the in FIG. 6 provided overhead printed circuit board contact page 19a.
  • the connecting webs 27 act on an outer conductor section 21a on the respective outer conductor of the plug connectors 19, which have a larger outer conductor diameter than the remaining outer conductor diameter.
  • FIG. 7 is one too FIG. 6 comparable representation of a so-called connector housing 17a reproduced, which includes the outer conductor 21, the associated connecting webs 27 and the below discussed Masseharmsan algorithms 29, ie without the inserted into the outer conductor 21 inner conductor by the respective mentioned dielectric 25 with respect to the associated Outer conductor 21 are held.
  • FIGS. 6 and 7 the side facing the printed circuit board contact side 19a facing side 27a of the connecting webs with respect to the frontal boundary plane 21b of the outer conductor 21 formed lying deeper, so that in this way a distance space X1 is created under the circuit board for routing and equipping with components.
  • an outwardly projecting ground connection approach 29 which in the embodiment shown in each case with a in Plug or connection direction 31 ( FIG. 7 ) and thus perpendicular to the printed circuit board projecting projection, ie pin or pin 33 is provided or formed therewith.
  • the pin or pin 33 has a diameter which is smaller than the parallel thickness of the pin or pin 33 holding mass connection approach 29.
  • an annular support surface or boundary plane 35 is provided in the illustrated embodiment.
  • these ground connection pins 33 rise from a boundary plane 35 that is a little higher in level than the front boundary surface 21b of the outer conductor 21 of the connector 19.
  • the clearance space corresponds X1 between the end face 27a of the connecting webs 27 and the adjacent printed circuit board 19 (in the final populated position) the distance between the end face 27a and the boundary plane 35 at the mass connection lugs 29.
  • this distance space is more than 0.5 mm, in particular 1 mm , or optionally also 1.5 mm or 2 mm and more, so it can be made easily on the circuit board in this space X1 here. With today's dimension of the component parts, a spacing of 0.5 mm or 1 mm is often sufficient.
  • end faces 21 b deviate from the illustration according to FIGS FIGS. 6 and 7 at least in a partial circumference area can also be provided with radial, the material wall passing through recesses, which are at least as deep dimensioned that the groove-shaped recess in Height of the end face 27a of the connecting webs 27 end.
  • These recesses can also be used for routing, ie for connecting the inner conductors.
  • the outer conductor 19 or the outer conductor sections 21a comes to lie in this area at a slightly greater distance from a connecting line running on the adjacent underside of the printed circuit board, via which an associated inner conductor of the connector 19 is connected.
  • the connector unit formed in this way ( FIG. 7 ) the outer conductors 21 of the connector 19 and the connecting webs 27 and the larger diameter outer conductor portions 21a and the ground connection lugs 29 and the protruding pins or pins 33, the electrically conductive connector housing 17a with a connection webs 27 comprising connecting frame or connection means 127 form.
  • This unit may preferably be made using electrically conductive material as a casting with a conductive and solderable surface, for example in the form of a zinc die-cast part.
  • FIG. 8 is the top view of the connector unit 17 from the PCB side and in FIG. 9 can be seen from the opposite bottom.
  • the ends of the inner conductors 23 shown here typically taper in a conically tapered manner, as a result of which inner conductor tips 23a in FIG FIG. 9 are visible. Adjacent to the inner conductor, a free space 37 is then formed in order to be able to insert a coupler counterpart here.
  • the thus formed connector housing which is additionally provided with the inner conductors 23 and a respective inner conductor 23 supporting dielectric 25 can then be mounted on the circuit board 9 as an SMD component.
  • the connector unit 17 is equipped, for example, as a multiple plug on the printed circuit board underside 9b according to the pin-in-paste method, said pins or pins 33 are inserted into corresponding through holes 39 (holes) and soldered to the printed circuit board 9 ( FIGS. 1 to 5 ).
  • the dimensioning is thus selected such that the axial length of the pins or pins 33 extends at least to the vicinity of the plane of the upper side of the printed circuit board 9 in the mounted state.
  • the annular support or limiting surface 35 of the ground connection approaches 29 on the bottom 9b of the printed circuit board 9 at.
  • this plane or in approximately this plane also terminate the terminal ends 23b of the inner conductor 23, which are soldered on the printed circuit board underside 9b, for example in a reflow soldering at corresponding solder joints on the printed circuit board.
  • the printed circuit board underside 9b in this case also has the correspondingly formed line connections and is usually also a component side with the other ones equipped electrical components that are not shown in detail in the drawings for simplicity.
  • the printed circuit board can then, as in the FIGS. 1 to 5 shown mounted on the base 3 of the antenna 1, in which case the cylindrical connector 19 through corresponding holes 41 (FIG. FIG. 3 ) are inserted through in the base base 3a.
  • the diameter of the holes 41 is generally larger than the outer diameter of the connector 19, so that there is no contact between the connectors and the base base.
  • the cylindrical plug connectors protrude sufficiently far beyond the plane of the socket, so that a counter-coupler can be plugged in here whose coupling sections come to lie in the same axial dimension as the central axes of the plug connectors 17.
  • the inner conductors end on the printed-circuit board underside and are soldered, and on the printed circuit board upper side preferably large-area ground surfaces are formed, there is an optimal shielding of the fed into the inner conductor RF signals.
  • the large-scale ground surfaces on the top of the circuit board are usually provided only with recesses where, for example, further, not shown in detail antennas are mechanically anchored or electrically connected, the signals are then forwarded through corresponding vias to the PCB bottom.
  • a patch antenna 13 on the printed circuit board upper side 9a can now be provided exactly at that location since these antennas do not then collide with the inner conductor ends 23b or electrically couple. Furthermore, by the 45 ° twisted arrangement of the patch antenna 13 according to the embodiment of the FIGS. 4 and 5 be ensured that in each case to the longitudinal side of this twisted patch antenna, the pins or pins 33 may survive through the corresponding holes or recesses 39 in the circuit board and can be soldered there without colliding with the patch antenna.
  • the patch antenna is arranged so that its square longitudinal sides run parallel to the longitudinal direction of the antenna arrangement.
  • the patch antenna covers two pins or pins 33 (which preferably terminate in the plane of the top of the printed circuit board), with the two other offset ends of the pins or pins 33 adjacent come to lie on the one transverse side on the patch antenna.
  • This arrangement according to the FIGS. 1 to 3 So has the advantage that, for example, a ceramic patch antenna can be placed over the ground pins 33, which only needs to be ensured that the ground pins 33 do not protrude above the circuit board 9 upwards.
  • This restriction is in the embodiment according to the FIGS. 4 to 5 not given, since there is sufficient space for the ground pins 33 due to the twisted arrangement of the patch antenna is given.
  • the connecting webs 27 have a changed geometry.
  • the connecting webs are each approximated in plan view a quarter circle.
  • any other modifications are possible, for example, a rather cross-shaped connection of the four connectors or an arrangement in which the in FIG. 9 reproduced quarter-circular connecting webs 27 do not point with their convex sides bow to the outside, but are directed inwards. Any other modifications are conceivable here.
  • connection frame 127 may also consist of a milling or die casting, so be electrically conductive, for example. But it can also consist of a dielectric and thus non-conductive material, such as plastic.
  • connecting frame 127 is sufficiently strong and rigid in connection, it is in the embodiment shown still equipped with internal, cross-shaped or diagonal stiffening webs 127a.
  • the mentioned, here separately formed connector 19 also again have the already described in the preceding embodiments mass connection approach 29 (FIG. FIG. 12 ), which is mechanically and electrically firmly connected to the respective outer conductor 21. This ensures a positioning and mechanical connection with the printed circuit board comparable to the preceding exemplary embodiments and a corresponding electrical connection to the printed circuit board.
  • connection frame 127 has been used for mechanical support of the four connectors 19.
  • the connectors 19 are not equipped with separate ground anchoring lugs 29 in this embodiment.
  • the connectors are rather formed as rotationally symmetric parts, such as rotating parts.
  • a separate, electrically conductive sheet metal part 227 is used in addition to the electrically non-conductive connection frame 127.
  • This sheet metal part 227 has concentric with the central axes of the connector 19 corresponding recesses 227a, through which the outer conductor 21 and provided with larger outer diameter outer conductor portions 21a are inserted and mechanically / electrically contacted with the sheet metal part 227.
  • This sheet metal part 227 is otherwise also designed again frame-shaped, has in addition to the material portions 227b and the recesses 227a introduced therein and the connecting portions connecting these sections 227c still perpendicular to angled pairs of stiffening portions 227d, about which the sheet metal part thus formed on the existing plastic connection frame 127 can be placed.
  • the pins or pin-shaped projections 233 are then formed on the outer sections 227a, which pins are then inserted again through corresponding recesses in the printed circuit board and are mechanically / electrically contacted with the printed circuit board, for example in the pin-in-paste method.
  • the individual connectors 19 can be firmly connected to the connecting frame 27, for example, by using a press fit.
  • the connectors 19 may be knurled on a corresponding circumferential portion and / or the connection frame is internally knurled in the recess for receiving the connector, whereby the desired interference fit can be realized by pressing.
  • the plug connectors 19 can also be encapsulated by means of plastic in order to form a solid composite to realize. Restrictions on certain production methods or procedures are not given.
  • the various embodiments have been described for the case that the connectors 19 are cylindrical or substantially cylindrical in shape.
  • the outer conductors can also have any other cross-sectional shapes, for example, an n-polygonal cross-section, square, etc.
  • a corresponding coupler with a corresponding number of connector counterparts can be easily plugged and electrically connected, from which the corresponding coaxial cables then run into the vehicle interior.
  • the illustrated connector has been described in the form of a multiple connector. Instead of a connector formed in the manner of a female part, it is just as possible to use bushes in the form of a female part for this purpose.
  • the multiple plug connector can also be designed such that, on the one hand, part plugs and, on the other hand, bushings are used. The plugged together mating connector or coupler would always be designed accordingly reversed.
  • connection frame 127 which may be with the outer conductors 21 of the coaxial connector 19 also a fixedly connected unit or a separate component, does not necessarily have to be designed as a circumferential closed frame.
  • this connection frame or this connection device 127 can run straight, can be designed arcuately in plan view, etc. So it can also be a non-closed open chain-like connection between the individual Koaxialsteckern be provided in which also sufficient for routing and / or equipping Distance space X1 and / or a further distance space X2 may be provided.
  • the illustrated connector may be designed in different size configuration.
  • this distance corresponds approximately to twice the outer diameter of the individual connectors 19th
  • the entire connector unit can be provided with a coding.
  • the coding may be that an asymmetrical rotational symmetry preventing device or measure is provided, for example, such that the cross-section or the cross-sectional shape of at least one coaxial connector 19 deviates from the cross-sectional shape or the cross-sectional size of the other connector 19, so that a connection with a plug can be made only in a clear association with each other.
  • This is also possible, for example, by virtue of the fact that, for example, a projection is provided on the outside at least on a plug connector 19 in the plug-in region, and a mating plug or coupler not shown in detail in the drawings has a corresponding cutout at this point.
  • FIGS. 17a to 17c an RF connector device according to the invention is shown in a spatial representation, namely in Figure 17a in an embodiment comparable to the embodiments of FIGS. 6 to 12 or even the FIGS. 13, 14 , Wherein a corresponding housing 51 made of electrically non-conductive material, preferably plastic is placed on the RF connector device thus formed.
  • FIG. 17b In this case, the housing 51 is shown alone, in FIG. 17c the corresponding connector unit 17 is shown with the four shielded coaxial connectors 19 without housing.
  • the housing 51 includes corresponding, in the illustrated embodiment, rather cylindrical housing sections 51a, which protectively surround the respective coaxial plug connectors 19 and which have an opening 51b at the top in order to connect a coaxial plug here.
  • the housing 51 is also formed in one piece and also covers the middle space with the connecting webs 27 through a corresponding housing portion 51c.
  • the described connector unit does not necessarily have - as in the previous embodiments discussed - be designed as a multi-coaxial connector.
  • the integrated services and / or unintentional power supply in addition also require single or multi-pole unshielded connectors or, for example, multi-pin shielded connectors or at least insofar have advantages.
  • the connector unit 17 is to be used in conjunction with a car antenna, applications may be possible in which, for example, some signals or currents (eg power supply paths) into or out of the antenna do not require extensive coaxial transmission systems , In many cases, a single-pole unshielded cable is sufficient (for example for the power supply). Radio services such as FZV (vehicle central locking) require two-pole or multi-pole, mostly unshielded lines.
  • FZV vehicle central locking
  • FIGS. 18a to 18c Based on FIGS. 18a to 18c is now such a connector unit 17 is shown, again in a spatial representation and in removed housing in which, in deviation from the preceding embodiments instead of one of the four coaxial connector 19 now a connector 19 is provided with the same or comparably shaped and dimensioned outer conductor 21, in which, however, internally not a single-pole, but four separate lines 123 are housed. This is therefore a shielded four-pin connector.
  • the housing 51 has a corresponding housing portion 51a for this multi-pin connector 119, which is designed square or rectangular in plan view. Since this is an unshielded connection, the inner conductors 123 are connected via a base section 121, which is preferably likewise electrically conductive and is connected to the other connecting webs 27 and to the other plug connectors 19 to form a fixed plug connector unit 117. The ends of the multipolar ladder 123 are protected in the mating region by the aforementioned housing portion 51a, where a corresponding mating connector can be plugged.
  • an extension 121 'projecting beyond the base section 121 is provided here, which in the exemplary embodiment shown has an n-polygonal or rectangular or square cross-section and forms part of the outer conductor 21, the extension 121 'ends at the level of the ends of the inner conductor 123. It is therefore a shielded multi-pin connector 119, wherein the housing as in the embodiment of FIGS. 19a to 19e is formed and a corresponding square or rectangular housing portion 51a surrounds this in cross-section rectangular or square outer conductor 21.
  • a connector with four shielded coaxial connectors 19 is shown, comparable to the previous embodiment according to the FIGS. 6 to 14 however, the distance between two pairs of coaxial connectors 19 is larger in one direction than in the transverse direction. This opens up the possibility of providing a multipolar shielded or unshielded connector 119 in the middle, for example.
  • FIG. 21a is between two coaxial connectors in plan view square or rectangular connector for a multipolar further connector 119 shown, which is again formed in this embodiment as unshielded connection, in which the four inner conductors 123 shown above the base portion 121 projecting upwards.
  • the base portion 121 is again provided with an extension 121 'projecting in the direction of the four inner conductors 123, which forms an outer conductor 21, so that the extension 121' in the form of the outer conductor 21 is connected to the remaining connecting webs 27 to form a uniform connection frame 127, which is designed to be conductive.
  • FIGS. 22a to 22c is again comparable to the embodiment of the FIGS. 20a to 20e shown that the base portion 121 is extended as a rectangular in cross-section or square outer conductor 21 and only about at the level of the free ends of the inner conductor 123 ends to design here this multi-pin connector as a shielded connection.
  • the mentioned inner conductors 123 may be present in shielded and unshielded connectors in varying numbers.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine an einer Leiterplatine elektrisch angeschlossene koaxiale HF-Steckverbindungs-Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik werden heute häufig Kraftfahrzeug-Dachantennen verwendet, die beispielsweise zum Empfang in einer oder mehreren Mobilfunkbereichen zum einen und zum Empfang von Radioprogrammen zum anderen geeignet sind. Ferner sind in diesen Kraftfahrzeug-Dachantennen in der Regel auch Empfangssysteme zur Kfz-Positionsbestimmung untergebracht, die entsprechend dem heutigen Standard aus sogenannten GPS-Empfängern bestehen.
  • Derartige Kraftfahrzeugantennen sind üblicherweise in einem am Kraftfahrzeug montierbaren Antennengehäuse untergebracht, welches eine Antennenhaube umfasst, welche auf einem entsprechenden Sockel montiert ist. Auf dem Sockel wird in der Regel parallel dazu eine Leiterplatine untergebracht, auf der dann die einzelnen Antennenelemente positioniert und elektrisch angeschlossen sind.
  • In der Regel durch geeignete mechanische von unten, d.h. vom Kraftfahrzeuginnenraum her einbaubare Halteelemente kann die Kraftfahrzeugantenne an geeigneter Stelle montiert und verankert werden. Üblich ist es dabei ferner, einen entsprechenden Kabelbaum durch eine vorgesehene Öffnung hindurchzuführen und im Bereich der Leiterplatine anzuschließen. Pro Antenne ist dabei in der Regel zumindest ein Kabel, häufig ein Koaxialkabel vorgesehen.
  • Um den Montage- und Verkabelungsaufwand zu verringern, sind ebenfalls Kraftfahrzeug-Dachantennen bekannt geworden, bei welchen das Antennengehäuse mit einer entsprechenden Anzahl von Koaxialsteckverbindern ausgestattet ist, wobei an der so gebildeten Schnittstelle eine entsprechende Anzahl von weiteren Steckverbindern kontaktierbar sind, die an einem Kabelbaum endseitig vorgesehenen sind.
  • Gemäß der gattungsbildenden DE 20 2005 004 658 U1 , die als nächstliegender Stand der Technik angesehen wird, ist auch schon vorgeschlagen worden, dass eine entsprechende Anzahl von sogenannten ersten koaxialen Steckverbindern in einem sogenannten Steckinterface am Antennengehäuse befestigt sind, und dass ferner zweite Koaxialsteckverbinder vorgesehen sind, die an einem weiteren Steckverbinderteil gehalten sind, so dass beide Steckverbinder unter Herstellung einer elektrischen Verbindung aller Koaxialleitungen ineinander gesteckt werden können.
  • Da naturgegebenermaßen Toleranzprobleme auftreten und das Zusammenstecken von zwei oder mehreren koaxialen Steckverbindern dann stets Probleme aufwerfen würde, ist gemäß der gattungsbildenden DE 20 2005 004 658 U1 vorgeschlagen worden, die an dem sogenannten Steckinterface gehaltenen und positionierten Steckverbinder elastisch federnd einzubauen und zu positionieren, und zwar unter Zuhilfenahme elastischer Federelemente. Diese sind so angeordnet und ausgebildet, dass die zweiten Koaxialsteckverbinder an der jeweiligen vorbestimmten Position bis auf Toleranzabweichungen vor positioniert und von dieser Stelle in der Ebene senkrecht zur Steckrichtung elastisch federnd auslenkbar sind.
  • Schließlich sind auch Mehrfach-Koaxialstecker bekannt geworden, beispielsweise Zweifach-Koaxialstecker, die eine feste Baueinheit darstellen. Sie weisen Anschlusspins auf, worüber ihr Außenleiter mit einer Leiterplatine mechanisch und elektrisch verbunden werden kann. Ein derartiger bekannter Zweifach-Steckverbinder kann dabei als SMD-Bauteil nach dem Pin-in-paste Verfahren auf einer Leiterplatine bestückt werden. Die erwähnten mit der Leiterplatine mechanisch und elektrisch zu verbindenden Pins sind bei den bekannten Mehrfach-Koaxialsteckern senkrecht zur Axialrichtung der Koaxialstecker ausgerichtet, so dass die Koaxialstecker parallel zur Ebene der Leiterplatine zu liegen kommen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber ein verbessertes Stecksystem für eine koaxiale Steckverbinder-Einrichtung zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich der Steckverbindungseinrichtung entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung ist vom Grundsatz her für ein sogenanntes FAKRA-Steckverbindersystem, insbesondere für Dachantennen ausgelegt und geeignet, mittels dessen beispielsweise bis zu vier koaxiale Stecker in entsprechende koaxialen Buchsen oder Kuppler gesteckt werden können. Durch dieses sogenannte FAKRA-Steckverbindersystem können herstellerseitig die Hochfrequenz-Kontaktstellen exakt in ihrer relativen Position zueinander definiert werden, wobei dann am Kabelbaum ein entsprechender Vierfachkoppler mit identischem Rastermaß vorgesehen sein kann, um an der so gebildeten Schnittstelle den Kuppler an dem Steckverbinder problemlos anschließen zu können.
  • Erfindungsgemäß wird eine Steckverbinder-Einheit verbessert, die zumindest zwei und vorzugsweise mehrere koaxiale Steckverbinder umfasst, die aus einer einteiligen oder einstückigen, d.h. zumindest fest verbundenen Einheit bestehen oder zu einer derartigen festen Einheit zusammengefügt und verbunden sind. Die einzelnen in dieser Einheit miteinander verbundenen koaxialen Steckverbinder sind dabei achsparallel zueinander ausgerichtet und in dem vorgebbaren Rastermaß mit Seitenabstand zueinander positioniert.
  • Die erfindungsgemäße Steckverbinder-Einheit zeichnet sich zum einen dadurch aus, dass der zumindest eine Vorsprung und die vorzugsweise mehreren mit dem jeweiligen Außenleiter eines Steckverbinders verbundenen Vorsprünge parallel zur Axialausrichtung der Steckverbinder vorgesehen sind, so dass die gesamte Steckverbinder-Einheit senkrecht zur Ebene der Leiterplatine zu liegen kommt.
  • Als wesentliches Merkmal ist erfindungsgemäß ferner vorgesehen, dass die Steckverbinder-Einheit auf der der Leiterplatine zugewandt liegenden Seite zumindest abschnittsweise mit einem Freiraum ausgestattet ist, der zum Routen und /oder Bestücken der Leiterplatine dient.
  • Dieser Freiraum oder diese Ausnehmungen sind so vorgesehen, dass beispielsweise Anlageflächen oder Schultern an der Steckverbinder-Einheit vorgesehen sind, worüber die Steckverbinder-Einheit an der betreffenden benachbarten Ebene der Leiterplatine anliegt. Von diesen Anlageschultern versetzt liegende Abschnitte sind jedoch mit den erwähnten Ausnehmungen oder Freiräumen versehen, die so dimensioniert sind, dass auch im Bereich der Gehäuseverbindung oder des die einzelnen Steckverbinder verbindenden Tragrahmens ein ausreichender Abstandsraum zur Ebene der Leiterplatine geschaffen ist, so dass hier die Leiterplatine mit entsprechenden Bauteilen bestückt sein kann. Ein Abstandsraum von zumindest 0,5 mm oder beispielsweise 1 mm ist häufig schon ausreichend.
  • Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Steckverbinder in ihrer Parallelausrichtung so mit Seitenversatz zueinander angeordnet sind, dass zwischen ihnen ebenfalls ein ausreichender Freiraum zum Routen und/oder Bestücken der Leiterplatine geschaffen ist.
  • Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass diese Steckverbinder-Einheit nicht nur eine elektrische Verbindung der Innen- und Außenleiter der koaxialen Steckverbinder zu den entsprechenden Anschlussstellen an der Leiterplatine gewährleistet, sondern vor allem auch mit der Leiterplatine mechanisch fest verbunden ist.
  • Es hat sich dabei als weiterhin positiv im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass es bei einer derartigen Konstruktion möglich wird, die Innenleiter auf der Seite der Leiterplatine elektrisch zu kontaktieren, auf der die Steckverbinder-Einheit positioniert ist. Mit anderen Worten eröffnet die erfindungsgemäße Lösung, dass die Steckverbinder-Einheit als SMD-Bauteil ausgeführt sein kann. Dies eröffnet eine kostengünstige Montage, beispielsweise im Rahmen eines sogenannten Reflow-Lötvorganges.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil, insbesondere im Gegensatz zum Stand der Technik ist dabei ferner, dass durch diese SMD-Ausführung die HF-führenden Innenleiter auf der der Steckverbinder-Einheit zugewandt liegenden Seite (die nachfolgend teilweise auch als Leiterplatinenunterseite oder zweite Leiterplatinenseite bezeichnet wird) geschirmt enden, da nämlich die gegenüberliegende Leiterplatinenseite (die nachfolgend teilweise auch als Leiterplatinen-Oberseite oder erste Leiterplatinenseite bezeichnet wird) beispielsweise mit einer großflächigen elektrisch leitfähigen Schicht, einer sogenannte Potential- oder Massefläche versehen sein kann (die gegebenenfalls nochmals mit einer Isolierschicht überdeckt ist).
  • Im Gegensatz dazu war es im Stand der Technik bisher notwendig, die Innenleiter durch entsprechende Bohrungen durch die Leiterplatine hindurchzuführen und auf der die Antennenelemente tragenden Oberseite der Leiterplatine zu kontaktieren.
  • Es hat sich also im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Bauweise eine wesentliche Verbesserung der Hochfrequenz-Entkopplung (HF-Entkopplung) möglich ist.
  • Eine mechanisch gute Befestigung der Steckverbinder-Einheit lässt sich dadurch realisieren, dass zumindest einige koaxiale Steckverbinder mit in Steckrichtung vorstehenden Vorsprüngen oder mit einem entsprechenden elektrisch leitfähigen Zusatzteil mit entsprechenden Vorsprüngen versehen sind, wobei diese Vorsprünge in entsprechende Durchbrüche oder Bohrungen in der Leiterplatine ragen, wobei diese Durchbrüche oder Bohrungen vorzugsweise auch durchkontaktiert sein können. Die Enden dieser Vorsprünge werden mit der Leiterplatine elektrisch verlötet, d.h. in der Regel mit der dort ausgebildeten großflächigen Potential- oder Massefläche, wodurch die Schirmung erzielt wird. Dadurch wird nicht nur eine elektrische Massenverbindung, sondern eine feste mechanische Verbindung der Steckverbinder-Einheit mit den integrierten koaxialen Steckverbindern mit der Leiterplatine gewährleistet.
  • Da die HF-Innenleiter nicht mehr durch in der Leiterplatine eingebrachte Bohrungen bis zur Leiterplatinen-Oberseite hindurch ragen oder über diese Leiterplatinen-Oberseite hinausragen, sondern stumpf mit der Leiterplatinenunterseite mittels Reflow verlötet werden, ist es nunmehr im Rahmen der Erfindung sogar möglich, z.B. eine Standard-Keramik-Patch-Antenne oberhalb der Steckerverbinder-Einheit zu positionieren, also in einem Bereich, in welchem auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatine die Enden der Innenleiter der Steckverbinder zu liegen kämen und dort verlötet würden.
  • In einer besonders kostengünstigen und bevorzugten Lösung im Rahmen der Erfindung kann die Steckverbinder-Einheit als Druckgussteil ausgeführt sein, d.h. zumindest der den wesentlichen Teil der Steckverbinder-Einheit ausmachende Massekörper, der entsprechende achsparallele Ausnehmungen aufweist, in welche durch ein Dielektrikum getrennt die Innenleiter der so gebildeten Steckverbinder positioniert sind.
  • Der Massekörper selbst kann aber auch aus einem Kunststoffgerüst oder einem Kunststoffrahmen bestehen, durch welchen die mehreren Steckverbinder in fester paralleler Ausrichtung in einem fest vorgegebenen Axialabstand zueinander positioniert sind, um Toleranzprobleme zu vermeiden. In diesem Falle können entsprechende Kontaktstifte, beispielsweise an den einzelnen koaxialen Steckverbindern, ausgebildet oder damit verbunden sein, die zur Kontaktierung mit der Leiterplatine verwendet werden können.
  • Schließlich sind aber auch weitere Abwandlungen möglich, beispielsweise dergestalt, dass trotz Verwendung eines aus nicht leitendem dielektrischen Material bestehenden Halterahmens für die einzelnen koaxialen Steckverbinder zusätzlich noch ein elektrisch leitfähiges Einzelblech verwendet wird, worüber die Außenleiter der einzelnen Steckerverbinder bevorzugt gemeinsam elektrisch miteinander verbunden sind. An diesem Einzelblech können dann die entsprechenden Vorsprünge bevorzugt senkrecht zur Leiterplatinenebene verlaufend ausgebildet sein, die dann in entsprechende Bohrungen oder Durchbrüche in der Leiterplatine gesteckt und mit der der Steckverbinder-Einheit gegenüberliegenden Seite bevorzugt an der Leiterplatine und der bevorzugt dort ausgebildeten Massefläche verlötet sein können.
  • Die Steckverbinder-Einheit kann so ausgebildet sein, dass sie mehrere Stecker umfasst, oder aber auch dass sie als sogenanntes "Female-Teil" nur aus Buchsen besteht. Möglich ist es aber ebenso, dass der Steckverbinder teilweise Stecker und teilweise Buchsen aufweist, die mit einem entsprechenden Gegensteckverbinder-Teil zusammenfügbar sind.
  • Darüber hinaus kann die erfindungsgemäß Steckverbinder-Einheit aber auch zusätzlich eine Kombination von ein- oder mehrpoligen geschirmten und ungeschirmten Steckverbindern darstellen. Die erfindungsgemäß Steckverbinder-Einheit umfasst also von daher bevorzugt zumindest zwei geschirmte koaxiale Steckverbinder und daneben beispielsweise zumindest eine weitere ein- oder mehrpolige ungeschirmte Steckverbindung oder beispielsweise zumindest eine weitere zwei- oder mehrpolige geschirmte Steckverbindung.
  • Insbesondere die zusätzlichen zwei- oder mehrpoligen geschirmten Leitungen können beispielsweise für die Stromversorgung oder für andere Funkdienste wie die FahrzeugZentralverriegelung etc. herangezogen werden. Bei anderen anspruchsvolleren oder aufwendigeren durch Fremdfrequenzen störanfälligeren Diensten kann aber auch die Notwendigkeit zur Schirmung dieser Signalleitung gegeben sein.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend erörterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
    • Figur 1:
    eine schematische dreidimensionale Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieles einer Kraftfahrzeugantenne mit einem Sockel, einer Leiterplatine, einer Patchantenne und einer an der Unterseite über den Sockel überstehenden Steckverbinder-Einheit;
    Figur 2:
    eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1;
    Figur 3:
    eine zu Figur 1 entsprechende Darstellung, jedoch in explosionsartiger Wiedergabe der wesentlichen Teile;
    Figur 4:
    eine Draufsicht auf eine Kraftfahrzeugantenne vergleichbar der Draufsicht von Figur 2, jedoch mit einer davon abweichenden Anordnung einer Patchantenne;
    Figur 5:
    eine zu Figur 4 entsprechende räumliche Darstellung vergleichbar dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1;
    Figur 6:
    eine räumliche Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steckverbinder-Einheit unter Ausbildung von vier achsparallelen koaxialen Steckverbindern;
    Figur 7:
    eine vergleichbare Darstellung zu Figur 6, jedoch nur unter Wiedergabe des elektrisch leitfähigen Steckverbindergehäuses ohne darin eingesetzte Innenleiter unter Verwendung von entsprechenden Dielektrika;
    Figur 8:
    eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel nach Figur 6;
    Figur 9:
    eine Ansicht von der gegenüberliegenden Seite auf die Steckverbinder-Einheit gemäß Figur 6;
    Figur 10:
    ein zu Figur 6 abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Steckverbinder-Einheit mit unterschiedlich gestalteten Verbindungsstegen;
    Figur 11:
    ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steckverbinder-Einheit mit einem Halte- und Fixierrahmen für vier achsparallele koaxiale Steckverbinder;
    Figur 12:
    eine Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels nach Figur 11;
    Figur 13:
    ein zu den vorausgegangenen Figuren nochmals abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit einem Halte- und Fixierrahmen für die koaxialen Steckverbinder aus nicht leitendem (dielektrischem) Material und einem zusätzlichen, die Außenleiter der Steckverbinder elektrisch verbindenden Blech;
    Figur 14:
    eine Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels nach Figur 13;
    Figur 15:
    eine schematische Draufsicht auf ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Steckverbinder-Einheit, deren koaxiale Steckverbinder in Draufsicht längs einer Linie nebeneinander im Abstand voneinander angeordnet sind;
    Figur 16:
    ein zu Figur 15 nochmals abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei der die die Verbindungsstege umfassende Verbindungseinrichtung offen gestaltet ist, wobei nicht alle Zentralachsen der Steckverbinder in einer Ebene liegen;
    Figuren 17a bis 17c :
    eine räumliche Draufsicht auf eine mit einem zusätzlichen Gehäuse als Schutzfunktion ausgestatteten, vier koaxiale Steckverbinder umfassende Steckverbinder-Einheit, sowie das erwähnte Gehäuse in räumlicher Alleindarstellung und die Steckverbinder-Einheit bei abgenommenen Gehäuse;
    Figuren 18a bis 18c:
    ein zu den Figuren 17a bis 17c vergleichbares Ausführungsbeispiel, bei dem jedoch anstelle eines koaxialen Steckverbinders 19 ein geschirmter Steckverbinder mit vier Innenleitern versehen ist;
    Figuren 19a bis 19e :
    eine räumliche Draufsicht auf ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem anstelle eines koaxialen geschirmten Steckverbinders eine vierpolige ungeschirmte Steckverbindung an der Steckverbinder-Einheit ausgebildet ist, sowie zwei Darstellungen um 180 gedreht bezüglich des abgenommenen Gehäuses sowie der ohne Gehäuse wiedergegebenen Steckverbinder-Einheit;
    Figuren 20a bis 20c :
    ein bezüglich den Figuren 19a bis 19e insoweit abgewandeltes Ausführungsbeispiel, als hier eine geschirmte Verbindung für einen vierpoligen Steckverbinder vorgesehen ist;
    Figuren 21a bis 21e :
    ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel zu den Figuren 19a bis 19e, bei dem an vier Eckpunkten der Steckverbinder-Einheit sitzend vier geschirmte koaxiale Steckverbinder vorgesehen sind und zwischen zwei koaxialen Steckverbindern ein zusätzlicher ungeschirmter mehrpoliger Steckverbinder angeordnet ist, und
    Figuren 22a bis 22c :
    ein zu den Figuren 21a bis 21e abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei welchem der zusätzlich vorgesehene mehrpolige Steckverbinder als geschirmter Steckverbinder ausgebildet ist.
  • Nachfolgend wird zunächst auf das Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 Bezug genommen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Antenne 1, insbesondere eine Kfz-Antenne 1 gezeigt, wie sie üblicherweise an einem Kraftfahrzeugdach montiert werden kann, häufig unmittelbar benachbart des oben liegenden Randes der Heckscheibe.
  • Diese Antenne 1 umfasst einen auch in der Explosionsdarstellung gemäß Figur 3 erkennbaren Sockel 3, der üblicherweise aus Metall besteht. Der Sockel weist eine Sockelbasis 3a auf, auf welcher zu dem Außenrand 3b nach innen versetzt liegend ein im gezeigten Ausführungsbeispiel umlaufender und sich quer oder senkrecht zur Ebene der Sockelbasis 3a erstreckender Steg 3c unter Zurücklassung eines Randstreifens 3d ausgebildet ist.
  • Der Sockel oder das Chassis 3 kann aus geeignetem Material bestehen. Üblicherweise wird hierfür ein Druckgussteil verwendet, beispielsweise ein Zinkdruckgussteil. Auf dem so gebildeten Sockel ist dann eine für elektromagnetische Strahlen durchlässige Schutzhaube angebracht, die die darunter befindlichen elektrischen Schaltungen einschließlich der Antennenelemente, der Leiterplatine und der betreffenden Anschlüsse nach außen hin schützt. Zur besseren Darstellung ist diese Schutzhaube, die in weiten Bereichen beliebig ausgestaltet sein kann, in den Zeichnungen nicht dargestellt worden.
  • Auf diesem Steg oder innerhalb des Steges 3c ist in dem so gebildeten Innenraum 3e eine Leiterplatine 9 positionier- und verankerbar (beispielsweise durch Eindrehen von Fixierschrauben an geeigneter Stelle, die mit ihrem Gewinde an entsprechenden Gegenabstützeinrichtungen an dem Sockel 3 eingedreht werden können).
  • Die Leiterplatine weist eine erste Seite oder Oberseite 9a und eine zweite oder Unterseite 9b auf.
  • Auf der ersten oder Oberseite 9a sind üblicherweise mehrere unterschiedliche Strahler- oder Antenneneinrichtungen vorgesehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist lediglich eine patchförmige Antenne 13 gezeigt, die in Draufsicht beispielsweise quadratisch gestaltet ist und üblicherweise als Antenneneinrichtung zum Empfang von Satellitensignalen verwendet wird. Die weiteren Antennen auf der Leiterplatine 9 sind nicht dargestellt. Beliebige Antennenkonstruktionen kommen in Betracht.
  • Die erste oder Oberseite 9a der Leiterplatine 9 kann großflächig mit einer elektrisch leitfähigen Masse- oder Potentialfläche 15 überdeckt sein, die gegebenenfalls noch mit einer isolierenden Kunststoffschicht überzogen ist. An geeigneten Stellen, wo Lötungen vorzusehen sind, kann diese, in der Zeichnung nicht näher dargestellte, isolierende Schicht oberhalb der Masse- oder Potentialfläche 15 entfernt oder weggelassen sein.
  • Schließlich ist in den Figuren 1 bis 3 eine auf der Leiterplatinenunterseite 9b positionierte Steckverbinder-Einheit 17 zu sehen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel vier achsparallele koaxiale Steckverbinder 19 umfasst.
  • Bevor auf den weiteren Aufbau der so gebildeten Antenne und der Steckverbinder-Einheit eingegangen wird, soll anhand der Figuren 4 und 5 schon im Vorgriff erläutert werden, dass beispielsweise die erwähnte Patchantenne 13 auch in einer, um 45' (oder einem beliebigen anderen Winkel) gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 verdrehten Anordnung auf der Leiterplatine 9 positioniert sein kann, so dass also die Diagonalen in der Draufsicht der quadratisch ausgebildeten Patchantenne parallel zur Längs- und Querrichtung des Sockels 3 der so gebildeten Antenne 1 verlaufen.
  • Üblicherweise sind auf der Leiterplatine 9 noch weitere Strahler- und Antenneneinrichtungen vorgesehen, im gezeigten Ausführungsbeispiel üblicherweise noch drei weitere Antenneneinrichtungen oder Antennenelemente, so dass über vier koaxiale Steckverbinder vier getrennte Signale von vier Diensten empfangen und gesendet werden können.
  • Nachfolgend wird auf Figur 6 Bezug genommen, in welcher nunmehr eine erfindungsgemäße Steckverbinder-Einheit 17 in räumlicher Darstellung wiedergegeben ist, wie sie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 - 5 verwendet wird.
  • Es handelt sich bei diesem Ausführungsbeispiel um eine Steckverbinder-Einheit 17, die vier achsparallel zueinander verlaufende Steckverbinder 19 jeweils mit einem Außenleiter 21, einem Innenleiter 23 und einem Dielektrikum 25 umfasst, welches zwischen Innen- und Außenleiter zumindest in einer Teillänge der so gebildeten Steckverbinder 19 vorgesehenen ist.
  • Die vier Steckverbinder 19 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem fest vorgegebenen Rastermaß räumlich zueinander angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegen dazu die Achsen der HF-Kontakte an den Ecken eines Quadrates mit einer vorgegebenen Kantenlänge, beispielsweise entsprechend den genormten Vorgaben des sogenannten FAKRA-Stecksystems.
  • Zur Ausbildung einer einheitlich handhabbaren Steckverbinder-Einheit sind dazu die Außenleiter 21 der vier Steckverbinder 19 mit Verbindungsstegen 27 verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erstrecken sich diese Verbindungsstege 27 senkrecht zu den parallelen Achsen der einzelnen Steckverbinder 19. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsstege 27 nicht über die gesamte Axiallänge der Steckverbinder 19, sondern nur in einer Teillänge und bevorzugt auf der in Figur 6 oben liegenden Leiterplatinen-Kontaktseite 19a vorgesehen bzw. ausgebildet. Die Verbindungsstege 27 greifen dabei an einem Außenleiterabschnitt 21a an dem jeweiligen Außenleiter der Steckverbinder 19 an, die gegenüber dem verbleibendem AußenleiterDurchmesser einen größeren Außenleiterdurchmesser aufweisen.
  • In Figur 7 ist dabei eine zu Figur 6 vergleichbare Darstellung eines sogenannten Steckverbinder-Gehäuses 17a wiedergegeben, welches nämlich die Außenleiter 21, die damit verbundenen Verbindungsstege 27 und die nachfolgend noch erörterten Masseverbindungsansätze 29 umfasst, also ohne die in den Außenleiter 21 eingefügten Innenleiter, die durch das jeweils erwähnte Dielektrikum 25 gegenüber dem zugehörigen Außenleiter 21 gehalten werden.
  • Wie aus Figur 6 und 7 unter anderem auch zu ersehen ist, ist die der Leiterplatinen-Kontaktseite 19a zugewandt liegende Begrenzungsseite 27a der Verbindungsstege gegenüber der stirnseitigen Begrenzungsebene 21b der Außenleiter 21 tiefer liegend ausgebildet, so dass hierdurch ein Abstandsraum X1 unter der Leiterplatine zum Routen und Bestücken mit Bauteilen geschaffen wird.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils in Diagonalrichtung nach außen weisend (also in einem 135° Winkel jeweils zur Längsrichtung des Verbindungssteges 27) ist ein nach außen vorstehender Masseverbindungsansatz 29 vorgesehen, der im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils mit einem in Steck- oder Verbindungsrichtung 31 (Figur 7) und damit senkrecht zur Leiterplatine vorstehenden Vorsprung, d.h. Pin oder Stift 33 versehen oder damit ausgebildet ist. Der Stift oder Pin 33 weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als das dazu parallele Dickenmaß des den Stift oder Pin 33 haltenden Masseverbindungsansatzes 29. Dadurch wird eine im gezeigten Ausführungsbeispiel ringförmige Auflagefläche oder Begrenzungsebene 35 geschaffen.
  • Aus den Zeichnungen ist auch zu ersehen, dass diese der Masseverbindung dienenden Pins 33 sich von einer Begrenzungsebene 35 aus erheben, die in ihrem Niveau nochmals um eine geringfügige Stufe höher liegt als die stirnseitige Begrenzungsfläche 21b der Außenleiter 21 der Steckverbinder 19. Dadurch entspricht der Abstandsraum X1 zwischen der Stirnseite 27a der Verbindungsstege 27 und der benachbart liegenden Leiterplatine 19 (in der endgültig bestückten Position) dem Abstand zwischen der Stirnseite 27a und der Begrenzungsebene 35 an den Massenverbindungsansätzen 29. Beträgt dieser Abstandsraum beispielsweise mehr als 0,5 mm, insbesondere 1 mm, oder gegebenenfalls auch 1,5 mm oder 2 mm und mehr, so kann hier problemlos eine Bestückung auf der Leiterplatine in diesem Freiraum X1 vorgenommen werden. Bei der heutigen Dimension der Bestückungsteile ist häufig ein Abstandsraum von 0,5 mm oder 1 mm schon ausreichend.
  • Schließlich soll der Vollständigkeit halber angemerkt werden, dass die Stirnseiten 21 b abweichend von der Darstellung nach den Figuren 6 und 7 zumindest in einem Teilumfangsbereich auch mit radialen, die Materialwand durchsetzenden Ausnehmungen versehen sein können, die zumindest so tief bemessen sind, dass die nutförmige Vertiefung in Höhe der Stirnfläche 27a der Verbindungsstege 27 enden. Diese Ausnehmungen können ebenfalls zum Routen, d.h. zum Anschluss der Innenleiter verwendet werden. Dadurch kommt der Außenleiter 19 bzw. die Außenleiterabschnitte 21a in diesem Bereich in einem etwas größeren Abstand zu einer auf der angrenzenden Unterseite der Leiterplatine verlaufenden Anschlussleitung zu liegen, worüber ein zugehöriger Innenleiter des Steckverbinders 19 angeschlossen ist.
  • Schließlich zeigt das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 6 und 7 auch, dass zwischen den koaxialen Steckverbindern 19 durch den umlaufenden, die Verbindungsstege 27 umfassenden Halterahmen in der Mitte liegend ein weiterer Freiraum X2 geschaffen ist, so dass hier problemlos sogar größer dimensionierte SMD-Teile auf der Leiterplatine bestückt sein können, ohne mit diesem Mehrfach-Koaxialstecker zu kollidieren (siehe Figuren 6 und 7).
  • Bevorzugt umfasst die so gebildete Steckverbinder-Einheit (Figur 7) die Außenleiter 21 der Steckverbinder 19 sowie die Verbindungsstege 27 und die mit größerem Durchmesser ausgestatteten Außenleiter-Abschnitte 21a sowie die Masseverbindungsansätze 29 und die davon vorstehenden Pins oder Stifte 33, die ein elektrisch leitfähiges SteckverbinderGehäuse 17a mit einem die Verbindungsstege 27 umfassenden Verbindungsrahmen bzw. Verbindungseinrichtung 127 bilden. Diese Einheit kann bevorzugt unter Verwendung von elektrisch leitfähigem Material als Gussteil mit leitfähiger und lötbarer Oberfläche hergestellt sein, z.B. in Form eines Zinkdruckguss-Teiles.
  • Aus Figur 8 ist die Draufsicht auf die Steckverbinder-Einheit 17 von der Leiterplatinenanschlussseite her und in Figur 9 von der gegenüberliegenden Unterseite her zu ersehen. Die hier ersichtlichen Enden der Innenleiter 23 enden üblicherweise kegelförmig verjüngend, wodurch Innenleiterspitzen 23a in Figur 9 sichtbar sind. Angrenzend an die Innenleiter ist dann ein Freiraum 37 ausgebildet, um hier ein Kopplergegenstück einstecken zu können.
  • Das so gebildete Steckverbindergehäuse, welches zusätzlich noch mit den Innenleitern 23 und einem jeweiligen die Innenleiter 23 tragenden Dielektrikum 25 versehen ist, kann dann auf der Leiterplatine 9 als SMD-Bauteil angebaut werden. Die Steckverbinder-Einheit 17 wird z.B. als Mehrfachstecker auf der Leiterplatinenunterseite 9b nach dem Pin-in-paste-Verfahren bestückt, wobei die erwähnten Pins oder Stifte 33 in entsprechende durchkontaktierte Ausnehmungen 39 (Bohrungen) gesteckt und mit der Leiterplatine 9 verlötet werden (Figuren 1 bis 5). Die Dimensionierung ist also derart gewählt, dass die Axiallänge der Pins oder Stifte 33 zumindest bis in die Nähe der Ebene der Oberseite der Leiterplatine 9 im montierten Zustand ragt.
  • In dieser Position liegt dann die ringförmige Auflage- oder Begrenzungsfläche 35 der Masseverbindungsansätze 29 an der Unterseite 9b der Leiterplatine 9 an. In dieser Ebene oder in etwa in dieser Ebene enden auch die Anschlussenden 23b der Innenleiter 23, die auf der Leiterplatinenunterseite 9b beispielsweise in einem Reflow-Lötverfahren an entsprechenden Lötstellen an der Leiterplatine angelötet sind.
  • Die Leiterplatinen-Unterseite 9b weist dabei auch die entsprechend ausgebildeten Leitungsverbindungen auf und ist in der Regel als Bestückungsseite auch mit den weiteren elektrischen Bauteilen bestückt, die der Einfachheit halber in den Zeichnungen nicht näher dargestellt sind.
  • Durch die insgesamt elektrisch leitfähige Ausbildung des einteiligen Steckverbinder-Gehäuses der Steckverbinder-Einheit 17 wird über die Stifte oder Pins 33 der Masseverbindungs-Ansätze 29 nicht nur eine elektrische, sondern auch eine mechanisch feste Verbindung mit der Leiterplatine gewährleistet.
  • Die Leiterplatine kann dann, wie in den Figuren 1 bis 5 dargestellt, auf dem Sockel 3 der Antenne 1 montiert werden, wobei dann die zylinderförmigen Steckverbinder 19 durch entsprechende Bohrungen 41 (Figur 3) in der Sockelbasis 3a hindurchgesteckt werden. Dabei ist der Durchmesser der Bohrungen 41 in der Regel größer als der Außendurchmesser der Steckverbinder 19, so dass hier eine Berührung zwischen den Steckverbindern und der Sockelbasis nicht besteht. Durch die in der Leiterplatine 9 mechanisch verankerten und elektrisch angeschlossenen Stifte oder Pins 33 ist jedoch der so gebildete Steckverbinder 17 über die Leiterplatine auch mechanisch fest mit dem Sockel 3 verbunden.
  • Im endgültig montierten Zustand ragen dabei dann die zylinderförmigen Steckverbinder ausreichend weit über die Ebene des Sockels über, so dass hier ein Gegenkoppler aufgesteckt werden kann, dessen Koppelabschnitte im gleichen Axialmaß zu liegen kommen, wie die Zentralachsen der Steckverbinder 17.
  • Da im gezeigten Ausführungsbeispiel die Innenleiter auf der Leiterplatinen-Unterseite enden und angelötet sind, und auf der Leiterplatinen-Oberseite vorzugsweise großflächige Masseflächen ausgebildet sind, ergibt sich eine optimale Schirmung der in die Innenleiter eingespeisten HF-Signale. Die großflächigen Masseflächen auf der Leiterplatinen-Oberseite sind in der Regel nur dort mit Aussparungen versehen, wo beispielsweise weitere, im Detail nicht gezeigte Antennen mechanisch verankert oder elektrisch angeschlossen werden, wobei deren Signale dann durch entsprechende Durchkontaktierungen zur Leiterplatinen-Unterseite weitergeleitet werden.
  • Da vor allem die Innenleiterenden 23b auf der Leiterplatinen-Unterseite 9b enden und nicht auf die gegenüberliegende Oberseite überstehen, kann nunmehr genau an jener Stelle sogar eine Patchantenne 13 auf der Leiterplatinen-Oberseite 9a vorgesehen sein, da diese Antennen dann nicht mit den Innenleiterenden 23b kollidieren oder elektrisch verkoppeln. Ferner kann durch die um 45° verdrehte Anordnung der Patchantenne 13 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 und 5 gewährleistet werden, dass jeweils zur Längsseite dieser verdreht angeordneten Patchantenne die Pins oder Stifte 33 durch die entsprechenden Bohrungen oder Ausnehmungen 39 in der Leiterplatine überstehen dürfen und dort angelötet werden können, ohne mit der Patchantenne zu kollidieren.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 bis 3 ist die Patchantenne so angeordnet, dass ihre quadratischen Längsseiten parallel zur Längsrichtung der Antennenanordnung verlaufen. In diesem Falle überdeckt die Patchantenne zwei Pins oder Stifte 33 (die bevorzugt in der Ebene der Oberseite der Leiterplatine enden), wobei die zwei weiteren versetzt liegenden Enden der Pins oder Stifte 33 benachbart zu der einen quer verlaufenden Seite auf der Patchantenne zu liegen kommen. Diese Anordnung gemäß den Figuren 1 bis 3 bietet also den Vorteil, dass beispielsweise eine Keramik-Patchantenne über den Massepins 33 platziert werden kann, wobei lediglich sichergestellt werden muss, dass die Massepins 33 nicht über die Leiterplatine 9 nach oben hin überstehen. Diese Einschränkung ist bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 4 bis 5 nicht gegeben, da hier ausreichend Platz für die Massepins 33 aufgrund der verdrehten Anordnung der Patchantenne gegeben ist.
  • Anhand von Figur 10 ist eine Ausführungsvariante beschrieben, bei der die Verbindungsstege 27 eine veränderte Geometrie aufweisen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsstege in Draufsicht jeweils einem Viertelkreis angenähert. Aber auch beliebige andere Abwandlungen sind möglich, beispielsweise eine eher kreuzförmige Verbindung der vier Steckverbinder oder eine Anordnung, bei der die in Figur 9 wiedergegebenen viertelkreisförmigen Verbindungsstege 27 mit ihren konvexen Bogenseiten nicht nach außen weisen, sondern nach innen gerichtet sind. Weitere beliebige Abwandlungen sind hier denkbar.
  • Anhand von Figur 11 und 12 ist eine weitere Abwandlung gezeigt, bei der die einzelnen Steckverbinder 19 als kombinierte Fräs- oder Drehteile ausgeführt sind, und dann durch ein separates Bauteil, nämlich einen Verbindungsrahmen 127 miteinander verbunden sind. Dieser Verbindungsrahmen 127 kann ebenfalls wieder aus einem Fräs- oder Druckgussteil bestehen, also z.B. elektrisch leitfähig sein. Er kann aber auch aus einem dielektrischen und somit nicht leitenden Material bestehen, beispielsweise Kunststoff.
  • Damit der Verbindungsrahmen 127 ausreichend fest und verbindungssteif ist, ist er im gezeigten Ausführungsbeispiel noch mit internen, kreuzförmig oder diagonal verlaufenden Versteifungsstegen 127a ausgestattet.
  • Die erwähnten, hier getrennt ausgebildeten Steckverbinder 19 weisen ebenfalls wiederum den bereits in den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Masse-Verbindungs-Ansatz 29 (Figur 12) auf, der mit dem jeweiligen Außenleiter 21 mechanisch und elektrisch fest verbunden ist. Dadurch wird eine, mit den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen vergleichbare Positionierung und mechanische Verbindung mit der Leiterplatine sowie eine entsprechende elektrische Anschlussverbindung mit der Leiterplatine gewährleistet.
  • In Figur 12 ist dabei in explosionsartiger Darstellung gezeigt, wie der Kunststoffrahmen 127 mit entsprechenden zylindrischen Ausnehmungen 127b für die zylinderförmigen Steckverbinder 19 und mit einer entsprechenden taschenförmigen Erweiterung 127c zur Aufnahme der MasseverbindungsAnsätze 29 ausgestaltet ist. Dieser Verbindungsrahmen 127 kann auf alle geeigneten Weisen hergestellt werden, beispielsweise auch als Guss- oder Frästeil.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 13 und 14 ist ebenfalls wiederum ein Verbindungsrahmen 127 zur mechanischen Halterung der vier Steckverbinder 19 verwendet worden. Die Steckverbinder 19 sind in diesem Ausführungsbeispiel jedoch nicht mit separaten Masseverankerungs-Ansätzen 29 ausgestattet. Die Steckverbinder sind vielmehr als rotationssymmetrische Teile, beispielsweise Drehteile ausgebildet. Um hier eine Außenleiterkontaktierung mit der Massefläche auf der Leiterplatine zu gewährleisten, wird nunmehr ergänzend zu dem elektrisch nicht-leitenden Verbindungsrahmen 127 noch ein separates, elektrisch leitfähiges Blechteil 227 verwendet. Dieses Blechteil 227 weist konzentrisch zu den Zentralachsen der Steckverbinder 19 entsprechende Ausnehmungen 227a auf, durch die die Außenleiter 21 bzw. die mit größeren Außendurchmesser versehenen Außenleiter-Abschnitte 21a hindurchgesteckt werden und mechanisch-/elektrisch mit dem Blechteil 227 kontaktiert sind. Dieses Blechteil 227 ist ansonsten ebenfalls wieder rahmenförmig gestaltet, weist neben den Materialabschnitten 227b und den darin eingebrachten Ausnehmungen 227a und den diese Abschnitte verbindenden Verbindungsstegen 227c noch dazu senkrecht abgewinkelte Paare von Versteifungsabschnitten 227d auf, worüber das so gebildete Blechteil dann auf den aus Kunststoff bestehenden Verbindungsrahmen 127 aufgesetzt werden kann. An den außenliegenden Abschnitten 227a sind hier dann die Pins oder stiftförmigen Vorsprünge 233 ausgebildet, die dann wieder durch entsprechende Ausnehmungen der Leiterplatine gesteckt und beispielsweise in dem Pin-in-paste-Verfahren mechanisch/elektrisch mit der Leiterplatine kontaktiert werden.
  • Die einzelnen Steckverbinder 19 können mit dem Verbindungsrahmen 27 beispielsweise unter Verwendung eines Presssitzes fest miteinander verbunden werden. Dazu können beispielsweise die Steckverbinder 19 an einem entsprechend umlaufenden Abschnitt gerändelt ausgebildet sein und/oder der Verbindungsrahmen ist innen in der Ausnehmung zur Aufnahme der Steckverbinder gerändelt, wodurch durch Einpressen der gewünschte Presssitz realisierbar ist. Genauso können aber auch die Steckverbinder 19 beispielsweise mittels Kunststoff umspritzt werden, um einen festen Verbund zu realisieren. Einschränkungen auf bestimmte Herstellungsmethoden oder Verfahren sind nicht gegeben.
  • Die verschiedenen Ausführungsvarianten sind für den Fall beschrieben worden, dass die Steckverbindungen 19 zylinderförmig oder im Wesentlichen zylinderförmig gestaltet sind. Die Außenleiter können aber auch beliebige andere Querschnittsformen aufweisen, beispielsweise einen n-polygonalen Querschnitt, quadratisch etc.
  • Wird eine Antenne mit einer, im entsprechenden Ausführungsbeispiel vier Steckverbinder umfassenden Steckverbinder-Einheit im Kraftfahrzeug verbaut, so kann hieran ein entsprechender Kuppler mit einer entsprechenden Anzahl von Steckverbinder-Gegenstücken problemlos aufgesteckt und elektrisch angeschlossen werden, von dem dann die entsprechenden Koaxialkabel ins Fahrzeuginnere verlaufen.
  • Der erläuterte Steckverbinder ist in Form eines Mehrfach-Steckers beschrieben worden. Anstelle eines nach Art eines Female-Teiles gebildeten Steckers ist es aber genauso möglich, hierfür in Form eines Female-Teiles Buchsen zu verwenden. Genauso kann der Mehrfach-Steckverbinder auch so ausgebildet sein, dass zum einen Teil Stecker und zum anderen Teil Buchsen verwendet werden. Der damit zusammensteckbare Gegenstecker oder Kuppler wäre stets entsprechend umgekehrt auszugestalten.
  • Anhand der Figuren 15 und 16 ist nur in schematischer Draufsicht gezeigt, dass der erwähnte die Verbindungsstege 27 umfassende Verbindungsrahmen 127, der mit den Außenleitern 21 der Koaxialverbinder 19 auch eine fest verbundene Einheit oder ein davon getrenntes Bauteil darstellen kann, nicht zwangsläufig als umlaufender geschlossener Rahmen ausgebildet sein muss. In der schematischen Draufsicht gemäß Figuren 15 und 16 ist gezeigt, dass dieser Verbindungsrahmen oder diese Verbindungseinrichtung 127 gerade verlaufen kann, bogenförmig in Draufsicht gestaltet sein kann etc. Es kann also auch eine nicht geschlossene offene kettenartige Verbindung zwischen den einzelnen Koaxialsteckern vorgesehen sein, bei denen ebenfalls ein zum Routen und/oder Bestücken ausreichender Abstandsraum X1 und/oder ein weiterer Abstandsraum X2 vorgesehen sein kann.
  • Der erläuterte Steckverbinder kann in unterschiedlicher Größenausbildung gestaltet sein. Insbesondere bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 6 und 7 aber auch beispielsweise nach dem Ausführungsbeispiel nach Figur 10 oder nach den Figuren 14 und 15 sind die, jeweils zwei benachbarte Koaxialstecker 19 verbindenden Verbindungsstege 27 in ihrer Länge (und damit im Hinblick auf den Seitenabstand zweier benachbarter Koaxialstecker) so dimensioniert, dass diese Länge beispielsweise größer als der Außendurchmesser der einzelnen Steckverbinder 19 und kleiner als das drei- oder vierfache Durchmessermaß der koaxialen Steckverbinder 19 ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht dieses Abstandsmaß etwa dem doppelten Außendurchmesser der einzelnen Steckverbinder 19.
  • Schließlich wird abschließend auch noch angemerkt, dass bevorzugt die gesamte Steckverbinder-Einheit mit einer Codierung versehen sein kann. Die Codierung kann darin bestehen, dass eine asymmetrische eine Rotationssymmetrie verhindernde Einrichtung oder Maßnahme vorgesehen ist, beispielsweise dergestalt, dass der Querschnitt oder die Querschnittsform zumindest eines koaxialen Steckverbinders 19 von der Querschnittsform oder der Querschnittsgröße der anderen Steckverbinder 19 abweicht, so dass eine Verbindung mit einem Stecker nur in einer eindeutigen Zuordnung zueinander vorgenommen werden kann. Dies ist beispielsweise auch dadurch möglich, dass zumindest an einem Steckverbinder 19 außen liegend im Steckbereich beispielsweise ein Vorsprung vorgesehen ist, und ein in den Zeichnungen nicht näher gezeigter Gegenstecker oder Kuppler an dieser Stelle eine entsprechende Ausnehmung aufweist.
  • Anhand der Figuren 17a bis 17c wird nunmehr eine erfindungsgemäße HF-Steckverbindungs-Einrichtung in räumlicher Darstellung gezeigt, nämlich in Figur 17a in einer Ausführungsform vergleichbar den Ausführungsformen der Figuren 6 bis 12 oder auch den Figuren 13, 14, wobei auf die so gebildete HF-Steckverbindungs-Einrichtung noch ein entsprechendes Gehäuse 51 aus elektrisch nicht leitfähigem Material, vorzugsweise Kunststoff aufgesetzt ist. In Figur 17b ist dabei das Gehäuse 51 alleine gezeigt, wobei in Figur 17c die entsprechende Steckverbinder-Einheit 17 mit den vier geschirmten koaxialen Steckverbindern 19 ohne Gehäuse wiedergegeben ist. Mit anderen Worten umfasst das Gehäuse 51 entsprechende, im gezeigten Ausführungsbeispiel eher zylinderförmige Gehäuseabschnitte 51a, die die jeweiligen koaxialen Steckverbinder 19 schützend umgeben und die oben liegend eine Öffnung 51b aufweisen, um hier einen Koaxialstecker anzuschließen. Das Gehäuse 51 ist ebenfalls einstückig gebildet und überdeckt dabei auch den mittleren Raum mit den Verbindungsstegen 27 durch einen entsprechenden Gehäuseabschnitt 51c.
  • Die erläuterte Steckverbinder-Einheit muss aber nicht zwangsläufig - wie in den bisherigen Ausführungsbeispielen besprochen - als Mehrfach-Koaxialsteckverbinder ausgebildet sein. Es gibt durchaus Anwendungsfälle, beispielsweise auch im Falle einer Dachantenne, wo die integrierten Dienste und/oder unvorgesehene Spannungsversorgung zusätzlich auch ein- oder mehrpolige ungeschirmte Steckverbinder oder beispielsweise auch mehrpolige geschirmte Steckverbinder erfordern oder zumindest insoweit Vorteile aufweisen.
  • So können beispielsweise, wenn die Steckverbinder-Einheit 17 im Zusammenhang mit einer Kfz-Antenne verwendet werden soll, Anwendungsfälle möglich sein, bei denen beispielsweise einige in die oder aus der Antenne führende Signale oder Ströme (z.B. Wege der Stromversorgung) keine aufwendigen koaxialen Übertragungssysteme benötigen. Vielfach reicht eine einpolige ungeschirmte Leitung (beispielsweise für die Stromversorgung). Funkdienste wie beispielsweise die FZV (Fahrzeugzentralverriegelung) benötigen zwei- oder mehrpolige, meist ungeschirmte Leitungen.
  • Bei anderen aufwendigeren und anspruchsvolleren oder durch Fremdfrequenzen (beispielsweise bezüglich der Ein- und Abstrahlung von EMV) störanfälligen Diensten kann die Notwendigkeit zur Schirmung der Signalleitung gegeben sein.
  • Von daher wird anhand der nachfolgend noch weiter beschriebenen Ausführungsform gezeigt, dass die in Form einer kompakten SMD-bestückbaren Steckerbaugruppe/Steckereinheit 17 neben den koaxialen Steckverbindern 19 auch noch mit ein- oder mehrpoligen ungeschirmten oder auch mehrpoligen geschirmten Steckverbindern ausgestattet sein kann. Dabei soll der im Sprachgebrauch oftmals nicht differenzierte Begriff "Stecker" nicht nur für den Begriff "Stecker" im eingeschränkten Sinne (male), sondern auch für den Anwendungsfall einer Buchse (female) gelten.
  • Anhand der Figuren 18a bis 18c ist nunmehr eine derartige Steckverbinder-Einheit 17 gezeigt, ebenfalls wieder in räumlicher Darstellung sowie bei abgenommenen Gehäuse, bei der in Abweichung zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen anstelle einer der vier Koaxialsteckverbinder 19 nunmehr ein Steckverbinder 19 mit gleich oder vergleichbar geformten und dimensionierten Außenleiter 21 vorgesehen ist, in welchem allerdings innenliegend nicht eine einpolige, sondern vier separate Leitungen 123 untergebracht sind. Es handelt sich hierbei also um einen geschirmten vierpoligen Steckverbinder.
  • Abweichend von dieser Zahl können natürlich auch zwei koaxiale Steckverbinder und zwei weitere mehrpolige geschirmte oder ungeschirmte Steckverbinder vorgesehen sein.
  • Anhand von den Figuren 19a bis 19e ist nunmehr ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem in Abweichung zu den Figuren 17a bis 17d, anstelle eines dort gezeigten koaxialen Steckverbinders 19 an einer Ecke der Steckverbinder-Einheit 17 nunmehr eine ungeschirmte Steckverbindung mit vier Innenleitern 123 gezeigt ist. In diesem Falle weist auch das Gehäuse 51 einen entsprechenden Gehäuseabschnitt 51a für diesen mehrpoligen Steckverbinder 119 auf, der in Draufsicht quadratisch oder rechteckförmig gestaltet ist. Da es sich hier um einen ungeschirmten Anschluss handelt, stehen die Innenleiter 123 über einen Basisabschnitt 121 über, der vorzugsweise ebenfalls elektrisch leitfähig ist und mit den anderen Verbindungsstegen 27 und mit den anderen Steckverbindern 19 zu einer festen Steckverbinder-Einheit 117 verbunden ist. Die Enden der mehrpoligen Leiter 123 sind im Steckbereich durch den erwähnten Gehäuseabschnitt 51a geschützt, wo ein entsprechender Gegenstecker aufgesteckt werden kann.
  • Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 20a bis 20c ist abweichend zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen lediglich gezeigt, dass hier eine über den Basisabschnitt 121 überstehende Verlängerung 121' vorgesehen ist, die im gezeigten Ausführungsbeispiel im Querschnitt n-polygonal oder rechteckförmig oder quadratisch ausgebildet ist und einen Teil des Außenleiters 21 bildet, wobei die Verlängerung 121' in Höhe der Enden der Innenleiter 123 endet. Es handelt sich hiermit also um einen geschirmten mehrpoligen Steckverbinder 119, wobei das Gehäuse wie in dem Ausführungsbeispiel nach Figuren 19a bis 19e ausgebildet ist und ein entsprechender quadratischer oder rechteckförmiger Gehäuseabschnitt 51a diesen im Querschnitt rechteckförmigen oder quadratischen Außenleiter 21 umgibt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 21a bis 21e wird ein Steckverbinder mit vier geschirmten koaxialen Steckverbindern 19 gezeigt, vergleichbar dem vorausgegangenen Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 6 bis 14, wobei allerdings der Abstand zwischen zwei Paaren von koaxialen Steckverbindern 19 in einer Richtung größer dimensioniert ist als in der Querrichtung. Dies eröffnet die Möglichkeit, in der Mitte liegend beispielsweise einen mehrpoligen geschirmten oder ungeschirmten Steckverbinder 119 vorzusehen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 21a ist zwischen zwei koaxialen Steckverbindern ein in Draufsicht quadratischer oder rechteckförmiger Anschluss für einen mehrpoligen weiteren Steckverbinder 119 gezeigt, der in diesem Ausführungsbeispiel wieder als ungeschirmter Anschluss ausgebildet ist, bei dem die gezeigten vier Innenleiter 123 über den Basisabschnitt 121 nach oben überstehen. Dabei ist der Basisabschnitt 121 wieder mit einer in Richtung der vier Innenleiter 123 vorstehenden Verlängerung 121' versehen, die einen Außenleiter 21 bildet, so dass die Verlängerung 121' in Form des Außenleiters 21 mit den verbleibenden Verbindungsstegen 27 zu einem einheitlichen Verbindungsrahmen 127 verbunden ist, der leitend ausgestaltet ist.
  • Anhand der Figuren 22a bis 22c ist wiederum vergleichbar dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 20a bis 20e gezeigt, dass der Basisabschnitt 121 als im Querschnitt rechteckförmiger oder quadratischer Außenleiter 21 verlängert ist und erst etwa in Höhe der freien Enden der Innenleiter 123 endet, um hier diesen mehrpoligen Anschluss als geschirmten Anschluss auszugestalten.
  • Die erwähnten Innenleiter 123 können in geschirmten und nicht geschirmten Steckverbindern in unterschiedlicher Anzahl vorhanden sein.

Claims (33)

  1. An eine Leiterplatine elektrisch angeschlossene, koaxiale HF-Steckverbindungs-Einrichtung, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Antenne, mit folgenden Merkmalen:
    - Die HF-Steckverbindungs-Einrichtung ist als koaxiale Mehrfach-Steckverbindungs-Einrichtung ausgebildet und umfasst zumindest zwei koaxiale Steckverbinder (19),
    - die zumindest beiden koaxialen Steckverbinder (19) sind achsparallel mit einem vorgegebenen bzw. vorbestimmten Achsabstand zueinander angeordnet,
    - an den so gebildeten und mit der Leiterplatine (9) elektrisch verbundenden Steckverbindern (19) sind zweite koaxiale Steckverbinder anschließbar,
    - die mehreren Steckverbinder (19) bestehen aus einer fest miteinander verbundenen Steckverbinder-Einheit (17) oder sind zu einer fest miteinander verbundenen Steckverbinder-Einheit (17) zusammengefügt,
    - die Steckverbinder-Einheit (17) und/oder die zur Steckverbinder-Einheit (17) fest zusammengefügten Steckverbinder (19) sind mit der Leiterplatine (9) mechanisch fest verbunden,
    - die Innenleiter (23) der koaxialen Steckverbinder (19) sind an der der Steckverbinder-Einheit (17) zugewandt liegenden zweiten Seite oder Unterseite (9b) der Leiterplatine (9) elektrisch angeschlossen,
    - es sind ein oder mehrere Vorsprünge (33, 233) vorgesehen, die elektrisch mit zumindest einem Außenleiter (21) eines Steckverbinders (19) elektrisch und mechanisch-fest verbunden oder daran ausgebildet oder daran zumindest mittelbar abgestützt sind, und
    - die Vorsprünge (33, 233) tauchen in Ausnehmungen (39) in der Leiterplatine (9) ein, wodurch sie mit der Leiterplatine (9) mechanisch fest verankert sind,
    gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale
    - die Vorsprünge (33, 233) sind parallel zur Axialrichtung der Steckverbinder (19) ausgerichtet, worüber die Steckverbinder-Einheit (17) senkrecht zur Ebene der Leiterplatine (9) positioniert oder positionierbar ist,
    - die Steckverbinder-Einheit (17) weist auf der der Leiterplatine (9) zugewandt liegenden Seite Einrichtungen unter Bildung einer Auflagefläche und/oder Begrenzungsebene (35) auf, auf welcher die angrenzende Ebene der Leiterplatine (9) an der Steckverbinder-Einheit (17) anliegt,
    -
    a) die Steckverbinder-Einheit (17) weist auf der der Leiterplatine (9) zugewandt liegenden Seite zumindest abschnittsweise einen mit zumindest einer Vertiefung und/oder Ausnehmungen versehenen Abstandsraum (X1) auf, der im Abstand zur angrenzenden Ebene der Leiterplatine (9) zu liegen kommt, und/oder
    b) die Außenleiter (21) der Steckverbinder (19) sind mit Querversatz zueinander so angeordnet, dass zwischen den Steckverbindern (19) ein Abstandsraum (X2) gebildet ist, und
    - der Abstandsraum (X1) und/oder der Abstandsraum (X2) dient als Raum zum Routen und/oder Bestücken.
  2. Steckverbindungs-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Steckverbinder (19) ein Vorsprung (33, 233) vorgesehen ist, der in eine entsprechende, vorzugsweise durchkontaktierte Ausnehmung (39) in der Leiterplatine (9) eintaucht und vorzugsweise nicht über die Leiterplatinen-Oberseite (9a) übersteht, worüber die Vorsprünge (33, 233) mit zumindest einer Masse- oder Potentialfläche oder entsprechenden Masse oder Potentialbahnen auf der Leiterplatine (9) elektrisch verbunden sind, die auf der zur zweiten oder Unterseite (9b) der Leiterplatine (9) gegenüberliegenden ersten oder Oberseite (9a) vorgesehen oder ausgebildet sind.
  3. Steckverbindungs-Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Vorsprünge (33, 233) vor der Ebene der Oberseite (9a) der Leiterplatine (9) enden.
  4. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (39) in der Leiterplatine (9) so angeordnet sind, dass dazwischen eine Antenne, vorzugsweise eine Patchantenne (13) positionierbar ist.
  5. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (39) in der Leiterplatine (9) so angeordnet sind, dass auf der Leiterplatinen-Oberseite (9a) eine Patchantenne (13) so positionierbar ist, dass nur ein Teil der Ausnehmungen (39) und damit ein Teil der hierin befindlichen Vorsprünge (33, 233) durch die auf der Leiterplatinen-Oberseite (9a) positionierte Patchantenne (13) überdeckt sind.
  6. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenleiter (23) leiterplatinenseitig Innenleiterenden (23a) aufweisen, die auf der Leiterplatinen-Unterseite (9b) elektrisch kontaktiert sind.
  7. Steckverbindungs-Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden der Vorsprünge (33, 233) von den Steckverbindern (19) weiter vorragen als die Innenleiterenden (23a).
  8. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (33) in axialer Verlängerung eines Abschnittes der Außenleiter (21) der Steckverbinder (19) vorgesehen sind.
  9. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenleiter (21) der Steckverbinder (19) mit radial überstehenden Masseverbindungs-Ansätzen (29) versehen sind, an denen parallel zu den Achsen der Steckverbinder (19) verlaufende Vorsprünge (33, 233) ausgebildet sind.
  10. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder (19) über einen Verbindungsrahmen (127) und/oder durch Verbindungsstege (27) zu einer festen Steckverbinder-Einheit (17) verbunden sind.
  11. Steckverbindungs-Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder-Einheit (17) auf der der Leiterplatine (9) zugewandt liegenden Unterseite (9b) mit Vorsprüngen (33, 233) versehen sind, die achsparallel zu den Achsen der Steckverbinder (19) verlaufen, wobei der Verbindungsrahmen (127) und/oder die Verbindungsstege (127a) elektrisch leitfähig sind.
  12. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder (19) über einen Verbindungsrahmen (127) und/oder Verbindungsstege (127a) fest miteinander verbunden sind, der bzw. die aus elektrisch nicht leitfähigem Material bestehen.
  13. Steckverbindungs-Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein elektrisch leitfähiges Verbindungs- oder Blechteil (227) vorgesehen ist, welches elektrisch und mechanisch mit den Außenleitern der Steckverbinder (19) verbunden ist, wobei das Verbindungs- oder Blechteil (227) leiterplatinenseitig auf dem Verbindungsrahmen (127) und/oder den Verbindungsstegen (127a) aufliegt und/oder abgestützt ist und mit elektrisch leitfähigen Vorsprüngen (33, 233) versehen ist, die parallel zur Axialrichtung der Steckverbinder (19) verlaufen.
  14. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (33, 233) sich aus einer Auflage- oder Begrenzungsfläche (35) heraus erheben, die auf der der Leiterplatinen-Unterseite (9b) der Steckverbinder-Einheit (17), der Masseverbindungs-Ansätze (29) und/oder des Verbindungs- oder Blechteils (227) ausgebildet ist, wobei die Auflage oder Begrenzungsfläche (35) im montierten Zustand an der Unterseite (9b) der Leiterplatine (9) anliegt.
  15. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die leiterplatinenseitigen Begrenzungsflächen der Steckverbinder (19) im montierten Zustand in zumindest geringem Abstand zur Unterseite (9b) der Leiterplatine (9) liegen.
  16. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsrahmen (127) und/oder die Verbindungsstege (127a) und/oder das elektrisch leitfähige Verbindungs- oder Blechteil (227) im montierten Zustand im Abstand zur Unterseite (9b) der Leiterplatine (9) liegen, wodurch ein Raum für Verbindungsleitungen auf der Leiterplatinen-Unterseite (9b) geschaffen ist.
  17. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatine (9) in einem Sockel oder Chassis (3) einer Kraftfahrzeugantenne verankerbar ist, wobei in dem Sockel oder Chassis (3) Ausnehmungen (41) ausgebildet sind, durch welche die Steckverbinder (19) auf die zur Leiterplatine gegenüberliegende Seite des Sockels oder Chassis (3) zum Anschluss an zweiten Koaxialverbindern überstehen.
  18. Steckverbindungs-Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder (19) mit dem Sockel oder Chassis (3) mittelbar über die zwischengeschaltete Leiterplatine (9) mechanisch verbunden sind.
  19. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder-Einheit (17) aus einem Gussteil, insbesondere einem Metall-Gussteil besteht.
  20. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder (19) aus einem Dreh- und/oder Frästeil gebildet sind, welche über einen Verbindungsrahmen (127) mechanisch fest miteinander verbunden sind.
  21. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder (19) über die Verbindungsstege (27) und/oder den die Verbindungsstege (27) umfassenden Verbindungsrahmen oder Verbindungseinrichtung (127) in Form eines umlaufenden geschlossenen Rahmens gestaltet sind.
  22. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder (19) über die Verbindungsstege (27) und/oder den die Verbindungsstege (27) umfassenden Verbindungsrahmen oder Verbindungseinrichtung (127) als offene Verbindungseinrichtung gestaltet ist.
  23. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandsraum (X1) zwischen der Steckverbinder-Einheit (17) und der angrenzenden Seite (9b) der Leiterplatine (9) zumindest abschnittsweise mehr als 0,5 mm, insbesondere mehr als 1 mm aufweist und vorzugsweise weniger als 5 mm, insbesondere weniger als 4 mm, 3 mm oder 2 mm bzw. 1,5 mm.
  24. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder-Einheit (17) als SMD-bestückbare Steckerbaugruppe ausgebildet ist.
  25. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder-Einheit (17) ein Gehäuse (21) umfasst, welches auf die Steckverbinder (19) aufgesetzt ist und die Außenleiter (21) so umgibt, dass die Steckanschlüsse frei liegen.
  26. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei koaxiale Steckverbinder (19) vorgesehen sind, die als geschirmte koaxiale Steckverbinder (19) mit einem leitenden Außenleiter (21) versehen sind.
  27. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweiter Steckverbinder (119) vorgesehen ist, der als ein- oder mehrpoliger nicht geschirmter Steckverbinder (119) oder als geschirmter zwei- oder mehrpoliger Steckverbinder (119) ausgebildet ist.
  28. Steckverbindungs-Einrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine einpolige ungeschirmte oder mehrpolige geschirmte oder ungeschirmte Steckverbinder (119) eine von der Form der Außenleiter (21) der geschirmten Steckverbinder (19) abweichende Außenleiterform und/oder Dimensionierung aufweist.
  29. Steckverbindungs-Einrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine einpolige ungeschirmte oder mehrpolige geschirmte oder ungeschirmte Steckverbinder (119) eine von der Form der Außenleiter (21) der geschirmten Steckverbinder (19) gleichen Außenleiterform und/oder Dimensionierung aufweist.
  30. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder (19, 119) in den Eckbereichen einer n-polygonalen Steckverbinder-Einheit (17) angeordnet sind, vorzugsweise an den Eckpunkten eines rechteckförmig oder quadratisch geformten oder dieser Gestaltung angenäherten Steckverbinder-Einheit (17).
  31. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die geschirmten koaxialen Steckverbinder (19) an den Ecken einer n-polygonalen Steckverbinder-Einheit (17) angeordnet sind und dass der zumindest eine zusätzlich vorgesehene ungeschirmte Steckverbinder (119) und/oder der zumindest eine zusätzlich vorgesehene mehrpolige Steckverbinder (119) zwischen zwei geschirmten koaxialen Steckverbindern (19) angeordnet ist.
  32. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Innenleiter (123) eines ein- oder mehrpoligen ungeschirmten Steckverbinders (119) über einen Basisabschnitt (121) übersteht.
  33. Steckverbindungs-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenleiter (123) eines mehrpoligen geschirmten Steckverbinders (119) von einer Verlängerung (121') umgeben sind, die sich über den Basisabschnitt (121) erhebt und Teil des Außenleiters (21) ist.
EP06024348A 2005-12-23 2006-11-23 An einer Leiterplatine elektrisch angeschlossene koaxiale HF-Steckverbindungs-Einrichtung Active EP1801932B1 (de)

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