EP2897217A1 - Device for impedance matching - Google Patents

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EP2897217A1
EP2897217A1 EP14152032.0A EP14152032A EP2897217A1 EP 2897217 A1 EP2897217 A1 EP 2897217A1 EP 14152032 A EP14152032 A EP 14152032A EP 2897217 A1 EP2897217 A1 EP 2897217A1
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EP
European Patent Office
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connecting line
conductors
compensation
compensation area
distance
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14152032.0A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Reinhard Felgenhauer
Michael Rucks
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Delphi Technologies Inc
Original Assignee
Delphi Technologies Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Delphi Technologies Inc filed Critical Delphi Technologies Inc
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Priority to PCT/EP2015/051137 priority patent/WO2015110469A1/en
Priority to KR1020167019399A priority patent/KR102315155B1/en
Priority to US15/109,866 priority patent/US9928941B2/en
Priority to EP15702672.5A priority patent/EP3097601B1/en
Priority to CN201580005243.7A priority patent/CN106663855B/en
Priority to JP2016547577A priority patent/JP6461981B2/en
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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    • H01P5/02—Coupling devices of the waveguide type with invariable factor of coupling
    • H01P5/022—Transitions between lines of the same kind and shape, but with different dimensions
    • H01P5/026—Transitions between lines of the same kind and shape, but with different dimensions between coaxial lines

Definitions

  • the connecting cable is coated in the compensation area with an electrically conductive plastic or paint.
  • a metal ring can be placed around the wires or a metal band can be wound around the connection lead. Since the layer thickness for the effect is not of great importance, it is also conceivable to provide an electrically conductive coating by applying metal particles, conductive plastic or lacquer. Due to the size of the area covered by the coating, the impedance curve along the connecting line can be adjusted.
  • Another way to bring the conductors closer together and hold them together is to heat the insulation of the conductors in the area where the insulations of the conductors abut each other. The heating of the area occurs until the insulation melts, then compressing the insulation of the two conductors in such a way that the melted areas merge together. Thereafter, the insulation must be kept in this position until the molten insulating material solidifies and the insulation of the conductors are welded together. When the molten insulation is compressed, the distance of the conductors from each other is determined and fixed after cooling. In the heated state, the deformation of the insulation is particularly easy to achieve, therefore, adding heat energy can also be advantageous in the processes in which the insulation is not to be melted but only to be deformed.
  • the parameters of the processes for generating the compensation areas only have to be determined once for the production facility so that a series production of the connection line is possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Verbindungsleitung (1) mit angepasster Impedanz, umfassend ein Kabel mit mindestens zwei Leitern (11,13), die durch eine Isolierung (10,12) voneinander getrennt und an Kontaktelemente anschließbar sind, die Verbindungsleitung (1) weist innerhalb ihres Endbereichs (L2) einen Kompensationsbereich (L1) auf, im Kompensationsbereich (L1) ist der Abstand (D1, D2) der Leiter (11,13) zueinander geringer als außerhalb des Kompensationsbereichs (L1), dadurch verringert sich die Impedanz (Z) der Verbindungsleitung (1) im Kompensationsbereich (L1).Matched impedance connection line (1) comprising a cable with at least two conductors (11, 13) separated by insulation (10, 12) and connectable to contact elements, the connection line (1) having within its end region (L2) a compensation area (L1) in the compensation area (L1), the distance (D1, D2) of the conductors (11,13) to each other is less than outside the compensation area (L1), thereby reducing the impedance (Z) of the connecting line (1) in the compensation range (L1).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsleitung, insbesondere eine elektrische Verbindungsleitung für die Übertragung von Daten mit hoher Geschwindigkeit. Besonders geeignet zum Übertragen von Daten in Fahrzeugen.The invention relates to an electrical connection line, in particular an electrical connection line for the transmission of data at high speed. Especially suitable for transferring data in vehicles.

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNGTECHNICAL BACKGROUND OF THE INVENTION

Bei der Konstruktion moderner Fahrzeuge werden die Konstrukteure durch Implementierung von Sicherheitstechnik und Multimediaanwendungen stets aufs Neue mit Problemen konfrontiert, die man ursprünglich nur in der Computertechnik kannte. Die Datenraten auf den Verbindungsstrecken steigen rasant, wodurch sich die Anforderungen an die elektrischen Verbindungsleitungen und Kontaktierungssysteme in Fahrzeugen erhöht. Bei heutigen Übertragungsraten von 100 Mbit/ s und zukünftig weit mehr, spielen Hochfrequenzeinflüsse eine immer größer werdende Rolle. Heute muss die gesamte Übertragungsstrecke beim Entwurf des Leitungssatzes betrachtet werden, da sie nicht nur eine Aneinanderreihung von Stecker und Leitungen darstellt. Übertragungssysteme, wie z.B. Broad-Rreach, stellen spezifische Anforderungen an den zugehörigen Übertragungskanal. Unter anderem sind diese, die maximal erlaubten Reflexionen innerhalb der, für das System relevanten Bandbreite. Charakterisiert wird das Reflexionsverhalten der Übertragungsstrecke, im relevanten Frequenzbereich, durch die Reflexionsdämpfung. Analog ist auch eine Charakterisierung im Zeitbereich durch den Verlauf der Impedanz entlang der Übertragungsstrecke möglich, da gerade die Änderungen der Wellenlänge auf der Strecke die Ursache von Reflexionen sind. Gemessen wird der Verlauf der Impedanz mit einem Zeitbereichsreflektometer (TDR). Dabei wird das reflektierte Signal, bei Anregung mit einer Sprungfunktion, aufgenommen und daraus der zeitliche Verlauf Z(t) der Impedanz ermittelt. Durch die Gleichung: S=co / √(εeff) *t/2 ist damit auch der örtliche Verlauf Z(s) der Impedanz gegeben.In the design of modern vehicles, the designers are constantly confronted with problems through the implementation of security technology and multimedia applications, which were originally known only in computer technology. The data rates on the links are increasing rapidly, which increases the demands on electrical connection lines and contacting systems in vehicles. With today's transmission rates of 100 Mbit / s and much more in the future, high-frequency influences are playing an increasingly important role. Today, the entire transmission path must be considered in the design of the wiring harness, as it is not just a juxtaposition of connectors and wires. Transmission systems, such as Broad-Rreach, make specific demands on the associated transmission channel. Among other things, these are the maximum allowable reflections within the bandwidth relevant to the system. The reflection behavior of the transmission path, in the relevant frequency range, is characterized by the reflection attenuation. Analogously, a characterization in the time domain by the course of the impedance along the transmission path is possible because just the changes in the wavelength on the route are the cause of reflections. The course of the impedance is measured with a time domain reflectometer (TDR). In this case, the reflected signal, when excited with a jump function, recorded and from this the time course Z (t) of the impedance determined. By the equation: S = co / √ (εeff) * t / 2 the local course Z (s) of the impedance is given.

Vom reflektierten Signal sind aber für die Qualität der Übertragungsstrecke nur die Frequenzanteile innerhalb der systemrelevanten Bandbreite von Bedeutung. Beim TDR wird das Ergebnis Z(t) entsprechend gefiltert, bzw. die stimulierende Sprungfunktion in der Anstiegszeit begrenzt. Bei Broad-Rreach Standard beträgt die festgelegte Anstiegszeit tr = 700ps. Für den örtlichen Verlauf wirkt die Bandbreitenbegrenzung als verminderte Ortsauflösung. Das Ergebnis ist am Ende ein systemrelevanter Verlauf der Impedanz.From the reflected signal but only the frequency components within the system-relevant bandwidth are of importance for the quality of the transmission link. In the TDR, the result Z (t) is filtered accordingly, or the stimulating step function is limited in the rise time. For Broad-Rreach Standard, the fixed rise time is tr = 700ps. For the local course, the bandwidth limitation acts as a reduced spatial resolution. The result is a system-relevant course of the impedance at the end.

Standard Stecksysteme haben i.d.R. einen, in Bezug zum optimalen Impedanz, zu hohen systemrelevanten Wert bedingt durch Bauteilgeometrie und Materialeigenschaften, die nicht verändert werden sollen. Insbesondere die Bereiche, in denen das Trägermedium der Signale wechselt, z.B. von Leiterplatte zum Stecker oder vom Stecker zur elektrischen Leitung, verursachen große Probleme. Heute werden in der Technik hauptsächlich Leitungen zu Übertragung von Daten benutzt, die zwei miteinander verdrillte Adern aufweisen (twisted pair). Diese Leitungen weisen eine gute Übertragungseigenschaften auf, solange die Adern der Leitung, dicht beieinander verlaufen. Werden die Adern allerdings voneinander entfernt, was bei dem Verbinden der Adern mit einem Stecker zwangsläufig der Fall ist, so verändern sich die Übertragungseigenschaften der Leitung signifikant. Die leitenden Elemente im Stecker, mit dem die Leitung verbunden ist, entsprechen normalerweise, in ihrer Geometrie, nicht dem Verlauf der Adern. Das Stecker Design bewegt sich innerhalb konstruktive Grenzen die, maßgeblich von Bauraum und Kosten vorgegeben werden. Verfügbare Steckersysteme, die den Anforderungen der hohen Datenraten entgegen kommen, sind meist kostenaufwendig und unflexibel. Daher lassen sich Anpassungsschwierigkeiten zwischen Stecker und Leitung nicht ganz vermeiden.Standard plug-in systems usually have too high a system-relevant value in relation to the optimum impedance due to component geometry and material properties that are not to be changed. In particular, the areas in which the carrier medium of the signals changes, for example, from the printed circuit board to the plug or from the plug to the electrical line, cause great problems. Today, the art mainly uses data transmission lines that have two wires twisted together (twisted pair). These lines have good transmission characteristics as long as the wires of the line are close to each other. However, if the wires are removed from each other, which is inevitably the case when connecting the wires to a plug, the transmission characteristics of the wire will change significantly. The conductive elements in the plug to which the cable is connected normally do not correspond in their geometry to the course of the wires. The plug design moves within constructive limits that are dictated by space and costs. Available connector systems that meet the requirements of high data rates are usually costly and inflexible. Therefore, adjustment difficulties between plug and line can not be completely avoided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Verbindungsleitung bereitzustellen, die auf einfache Art und Weise an ein vorhandenes Stecksystem angepasst werden kann, um Daten mit hohen Datenraten und geringen Störungen über dieses System aus Leitung und Stecker zu übertragen.The invention has for its object to provide a connection line that can be easily adapted to an existing connector system to transmit data at high data rates and low interference on this system of line and plug.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Die Aufgabe wird durch eine Verbindungsleitung nach Anspruch 1 gelöst.The object is achieved by a connecting line according to claim 1.

Eine Verbindungsleitung mit angepasster Impedanz, umfassend ein Kabel mit mindestens zwei Leitern die durch eine Isolierung voneinander getrennt und an Kontaktelemente anschließbar sind. Die Verbindungsleitung weist innerhalb ihres Endbereichs einen Kompensationsbereich auf. Im Kompensationsbereich ist der Abstand der Leiter zueinander geringer als außerhalb des Kompensationsbereichs, dadurch verringert sich die Impedanz der Verbindungsleitung im Kompensationsbereich.A matching impedance interconnect cable comprising a cable having at least two conductors separated by insulation and connectable to contact elements. The connection line has a compensation area within its end area. In the compensation range, the distance between the conductors is smaller than outside the compensation range, thereby reducing the impedance of the connection line in the compensation range.

Ein Klemmmittel umgreift die Verbindungsleitung im Kompensationsbereich und drückt sie zusammen, so dass der Abstand der Leiter zueinander verringert ist.A clamping means surrounds the connecting line in the compensation area and presses them together, so that the distance of the conductors is reduced to each other.

Eine Zwischenschicht erstreckt sich , zumindest Abschnittsweise, zwischen der Verbindungsleitung und dem Klemmmittel.An intermediate layer extends, at least in sections, between the connecting line and the clamping means.

Die Zwischenschicht weist eine höhere Permittivität als das Klemmmittel auf.The intermediate layer has a higher permittivity than the clamping means.

Die Leiter der Verbindungsleitung aufweisen jeweils eine umlaufende Isolierungen auf, wobei die Isolierungen, zumindest im Kompensationsbereich, miteinander verschweißt sind.The conductors of the connecting line each have a circumferential insulation, wherein the insulation, at least in the compensation area, are welded together.

Der Endbereich ist kleiner als 70mm.The end area is smaller than 70mm.

Die Länge des Kompensationsbereiches und der Abstand der Leiter voneinander, wird so gewählt, dass ein vorgegebener Impedanzwert nicht über-schritten wird.The length of the compensation area and the distance of the conductors from each other, is chosen so that a predetermined impedance value is not exceeded.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsleitung umfassend die Schritte, bereitstellen eines Kabels mit mindestens zwei, voneinander isolierten, Leitern in einem Kompensationsbereich, innerhalb eines Endbereichs der Verbindungsleitung. Dann verringern des Abstandes der Leiter zueinander, innerhalb des Kompensationsbereich. Danach fixieren des Abstandes der Leiter zueinander, im Kompensationsbereich.A method of making a connection line, comprising the steps of providing a cable having at least two conductors insulated from each other in a compensation area, within an end portion of the connection line. Then reduce the distance of the conductors to each other, within the compensation range. Then fix the distance of the conductors to each other, in the compensation area.

Die verfahrensschritte: verringern des Abstandes der Leiter zueinander und fixieren des Abstandes der Leiter zueinander, werden durch klemmen mit einem Klemmmittel durchgeführt.The procedural steps: reducing the distance between the conductors to each other and fixing the distance of the conductors to each other are performed by clamping with a clamping means.

Die Verfahrensschritte: verringern des Abstandes der Leiter zueinander und fixieren des Abstandes der Leiter zueinander, werden unter einbringen von thermischer Energie in den Kompensationsbereich ausgeführt, so das die Isolation verschweißt.The method steps: reduce the distance of the conductors to each other and fix the distance of the conductors to each other are carried out with the introduction of thermal energy in the compensation area, so that the insulation welded.

Beim Verfahrensschritt verringern des Abstandes der Leiter zueinander umfasst das einbringen von thermischer Energie in den Kompensationsbereich.In the step of reducing the distance of the conductors from each other, the introduction of thermal energy into the compensation region.

Eine Verbindungsleitung mit angepasster Impedanz umfassend ein Kabel mit mindestens zwei Leitern, die durch eine Isolierung voneinander getrennt und an Kontaktelemente anschließbar sind. Die Verbindungsleitung weist innerhalb ihres Endbereichs einen Kompensationsbereich auf, die Verbindungsleitung weist im Kompensationsbereich eine Umhüllung mit elektrisch leitfähigem Material auf, wodurch die Verbindungsleitung innerhalb des Kompensationsbereich eine geringere Impedanz aufweist.A matching impedance interconnect cable comprising a cable having at least two conductors separated by insulation and connectable to contact elements. The connecting line has a compensation area within its end area, the connecting line has an enclosure with electrically conductive material in the compensation area, as a result of which the connecting line has a lower impedance within the compensation area.

Die Verbindungsleitung ist im Kompensationsbereich mit einem metallischen oder metall beinhaltendem Material beschichtet.The connecting line is coated in the compensation area with a metallic or metal-containing material.

Die Verbindungsleitung ist im Kompensationsbereich mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff oder Lack beschichtet.The connecting cable is coated in the compensation area with an electrically conductive plastic or paint.

Verbindungsleitung ist im Kompensationsbereich mit einer Beschichtung versehen, die Graphit und/oder Kohlenstoff umfasst.Connecting line is provided in the compensation area with a coating comprising graphite and / or carbon.

KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer vorteilhaften Ausführungsform rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

  • Fig. 1 zeigt schematisch eine Verbindungsanordnung aus dem Stand der Technik.
  • Fig. 2 zeigt den Aufbau aus Figur 1 mit angebrachtem Klemmenelement.
  • Fig. 3a zeigt einen Abschnitt einer Verbindungsleitung.
  • Fig. 3b zeigt eine Schnittdarstellung der Verbindungsleitung, wobei der Schnitt quer zur Längsachse Y, entlang der Achse A1 verläuft.
  • Fig. 4a zeigt einen Abschnitt der Verbindungsleitung mit angebrachtem Klemmelement.
  • Fig. 4b zeigt einen Schnitt, quer zur Längsachse Y, entlang der Achse A1, der Verbindungsleitung mit Klemmelement.
  • Fig. 5 zeigt eine ein Klemmelement, mit einer Zwischenschicht.
  • Fig. 6 zeigt zwei Adern mit verschweißter Isolierung.
  • Fig. 7 Zeigt ein Diagramm des Impedanzverlaufs entlang der Verbindungsleitung
The invention will be described below with reference to an advantageous embodiment purely by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • Fig. 1 shows schematically a connection arrangement of the prior art.
  • Fig. 2 shows the structure FIG. 1 with attached clamp element.
  • Fig. 3a shows a section of a connecting line.
  • Fig. 3b shows a sectional view of the connecting line, wherein the section transverse to the longitudinal axis Y, along the axis A1 extends.
  • Fig. 4a shows a portion of the connecting line with attached clamping element.
  • Fig. 4b shows a section, transverse to the longitudinal axis Y, along the axis A1, the connecting line with clamping element.
  • Fig. 5 shows a clamping element, with an intermediate layer.
  • Fig. 6 shows two wires with welded insulation.
  • Fig. 7 Shows a diagram of the impedance curve along the connection line

Figur 1 zeigt schematisch eine Verbindungsanordnung aus dem Stand der Technik. Eine Verbindungsleitung 1 ist mittels eines Steckers 20 mit einer Anschlussbuchse 30 (Header) verbunden. Die Anschlussbuchse 30 ist an einer Leiterplatte 40 befestigt . Die Leiter 11,13, der Adern 3,4, sind mit den Buchsenkontakten 23,24, elektrisch verbunden. Die Buchsen Kontakte 23,24, sind ihrerseits mit den Leiterbahnen 42 der Leiterplatte 40 elektrisch verbunden. Der Verlauf W1 der Impedanz Z entlang der Längsachse Y der Verbindungsleitung 1 sowie der Steckverbindung 20,30 bis hin zu den Verbindungspunkten der Buchsen Kontakte 23,24, mit den Leiterbahnen 42 auf der Leiterplatte 40 der Anschlussbuchse 30, ist in dem Diagramm in Figur 7 schematisch dargestellt. Wie zu sehen ist, verändert sich die Impedanz Z entlang des Bereiches L2 bis zum Übergabepunkt B1 nicht wesentlich. Im Störungsbereich L3 zwischen dem Übergabepunkt B1 und dem Übergabepunkt B2 verändert sich die Impedanz Z signifikant. Im Inneren der Anschlussbuchse 30 verlaufen die Buchsen Kontakte 23,24, in einem weiteren Abstand voneinander als in der Verbindungsleitung 1. Dieser Umstand verursacht eine Veränderung der Impedanz Z in diesem Störungsbereich L3. Die Leiterbahnen 42 auf der Leiterplatte 40 können so geführt werden, dass die Impedanz im Wesentlichen der, der Verbindungsleitung 1 im Bereich L2 entspricht. FIG. 1 shows schematically a connection arrangement of the prior art. A connection line 1 is connected by means of a plug 20 to a connection socket 30 (header). The connection socket 30 is fastened to a printed circuit board 40. The conductors 11, 13, the cores 3, 4, are electrically connected to the socket contacts 23, 24. The jacks contacts 23,24, in turn, are electrically connected to the tracks 42 of the circuit board 40. The course W1 of the impedance Z along the longitudinal axis Y of the connecting line 1 and the plug connection 20,30 up to the connection points of the female contacts 23,24, with the tracks 42 on the circuit board 40 of the connector 30, in the diagram in FIG FIG. 7 shown schematically. As can be seen, the impedance Z does not change significantly along the range L2 up to the transfer point B1. In the fault area L3 between the transfer point B1 and the transfer point B2, the impedance Z changes significantly. In the interior of the connection socket 30, the sockets contacts 23, 24 extend at a further distance from one another than in the connection line 1. This circumstance causes a change in the impedance Z in this interference region L3. The printed conductors 42 on the printed circuit board 40 can be guided so that the impedance substantially corresponds to that of the connecting line 1 in the region L2.

Figur 2 zeigt den gleichen Aufbau wie in Figur 1 dargestellt, jedoch mit einem Klemmmittel 5 versehen, das dass nahe dem Übergabepunkt B 1 an der Verbindungsleitung langebracht ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Klemmmittel 5 als Metalhülse ausgeführt. Das Klemmmittel 5 ist in einem Endbereich L2 der Verbindungsleitung 1 angebracht. Die Länge des Endbereichs L2 hängt maßgeblich von der Frequenz des Signals ab, das Übertragen werden soll. Das Klemmmittel 5 umgibt einen Bereich L1 der Verbindungsleitung 1. Die Länge des Bereichs L1 ist auf den Auf-bau der Leitung-Stecker-Kombination angepasst. Das Klemmmittel 5 ist so um die Adern 3,4 gelegt, dass es die Adern 3,4 eng zusammen hält oder sogar druck auf die Adern 3,4 ausübt. FIG. 2 shows the same structure as in FIG. 1 shown, but provided with a clamping means 5, which is langebracht that near the transfer point B 1 on the connecting line. In this embodiment, the clamping means 5 is designed as a metal sleeve. The clamping means 5 is mounted in an end region L2 of the connecting line 1. The length of the end region L2 depends largely on the frequency of the signal to be transmitted. The clamping means 5 surrounds a region L1 of the connecting line 1. The length of the region L1 is adapted to the construction of the line-plug combination. The clamping means 5 is placed around the wires 3,4 so that it keeps the wires 3,4 tight together or even exerts pressure on the wires 3,4.

Figuren 3a und 3b zeigen einen Bereich der Verbindungsleitung 1, der den Endbereich L2 umfasst. Figur 3a zeigt die Adern 3,4 parallel, entlang der Längsachse Y, verlaufend. Im Endbereich L2 ist eine Schnittachse A1 dargestellt. Figur 3B zeigt eine Schnittdarstellung der Verbindungsleitung 1 entlang der Achse A1. Im Schnitt ist zu sehen, dass die beiden Adern 3,4, aneinanderliegen, sodass der Abstand D1 der Mittelpunkte, der Leiter 11,13, in etwa dem Durchmesser einer Ader 3,4, der Verbindungsleitung 1 entspricht. FIGS. 3a and 3b show a portion of the connection line 1 comprising the end region L2. FIG. 3a shows the wires 3,4 parallel, along the longitudinal axis Y, extending. In the end region L2, a cutting axis A1 is shown. FIG. 3B shows a sectional view of the connecting line 1 along the axis A1. In section, it can be seen that the two cores 3, 4 lie against one another, so that the distance D1 of the center points, the conductor 11, 13, corresponds approximately to the diameter of a core 3, 4 of the connecting line 1.

Figuren 4a und 4b zeigen ebenfalls einen Bereich der Verbindungsleitung 1, der den Endbereich L2 umfasst. In dieser Darstellung ist im Endbereich der Verbindungsleitung 1 ein Klemmmittel 5 angebracht. Im Endbereich L2 ist eine Schnittachse A1 dargestellt, die durch das Klemmmittel 5 und den Kompensationsbereich L1 verläuft. Figur 4b ist eine Schnittdarstellung der Verbindungsleitung entlang der Achse A1. Im Schnitt ist zu sehen dass die beiden Leiter 11,13, hier dichter aneinander liegen. Der Abstand D2 zwischen den Mittelpunkten der Adern 3,4, nun kleiner ist als der Abstand D1. Die Isolation 10,12, der Adern 3,4, ist im Kompensationsbereich L1 deformiert, sodass die Leiter 11,13, näher beieinander liegen. FIGS. 4a and 4b also show a portion of the connection line 1 comprising the end region L2. In this illustration, a clamping means 5 is mounted in the end region of the connecting line 1. In the end region L2, a cutting axis A1 is shown, which passes through the clamping means 5 and the compensation region L1. FIG. 4b is a sectional view of the connecting line along the axis A1. On average it can be seen that the two conductors 11,13 are closer together here. The distance D2 between the centers of the wires 3,4, now smaller than the distance D1. The insulation 10,12, the wires 3,4, is deformed in the compensation area L1, so that the conductors 11,13, closer together.

Figur 5 zeigt eine Schnittdarstellung des Kompensationsbereich L1 wie bereits in Figur 4b gezeigt. Hier ist jedoch zwischen dem Klemmmittel 5 und der Verbindungsleitung 1 eine Zwischenschicht 6 platziert. Die Zwischenschicht 6 kann sich verformen, wenn das Klemmmittel 5 durch Pressen verformt wird. Durch die verformte Zwischenschicht 6 können Zwischenräume zwischen Klemmmittel 5 und Isolierung 10,12 gefüllt werden. Das Klemmmittel 5 drückt bei Betätigung indirekt auf die Isolierung 10,12 der Leiter 11,13, sodass die Leiter erst zueinander gedrückt werden, wenn die Zwischenschicht verformt ist. Wird für die Zwischenschicht 6 ein Material mit hoher Permittivität gewählt, hat das eine vorteilhafte Wirkung auf die Impedanz. Die Zwischenschicht 6 senkt die Impedanz Z zusätzlich. Dieses führt dazu das die Leiter 11,13 weniger nah zueinander gebracht werden müssen, um den gewünschten Impedanz Wert zu erreichen. Werkstoffe mit vorteilhaften Eigenschaften für die Zwischenschicht sind zum Beispiel: Kautschuk oder Silikon. Es können prinzipiell alle Elastomere benutzt werden. FIG. 5 shows a sectional view of the compensation area L1 as already in FIG. 4b shown. Here, however, an intermediate layer 6 is placed between the clamping means 5 and the connecting line 1. The intermediate layer 6 may deform when the clamping means 5 is deformed by pressing. By the deformed intermediate layer 6 gaps between the clamping means 5 and insulation 10,12 can be filled. The clamping means 5 presses when actuated indirectly on the insulation 10,12 of the conductors 11,13, so that the conductors are pressed together only when the intermediate layer is deformed. If a material with high permittivity is selected for the intermediate layer 6, this has a beneficial effect on the impedance. The intermediate layer 6 additionally lowers the impedance Z. This causes the conductors 11, 13 to be brought less close together to achieve the desired impedance value. Materials with advantageous properties for the intermediate layer are, for example: rubber or silicone. In principle, all elastomers can be used.

Figur 6 zeigt eine Schnittdarstellung des Kompensationsbereich L1 entlang der Schnittachse A1 wie bereits in Figur 4b und Figur 5 gezeigt. In dieser Ausführungsform weist der Kompensationsbereich L1 kein Klemmmittel auf. Der Kompensationseffekt wird durch verschweißen der Isolation 10,12, der Adern 3,4 mitteinander erreicht. Eine oder beide Isolationen 10,12 der Adern 3,4 werden aufgeschmolzen und danach zusammengedrückt, um einen vorgegebenen Leiterabstand D2 zu erreichen. Die aufgeschmolzene Isolation 10,12 wird teilweise aus dem Zwischenraum 14, zwischen den Adern 3,4 herausgedrückt, wodurch die Leiter 11,13 dichter zueinander positioniert werden. Nach erstarren der Isolation 10,12 sind die Isolationen 10, 12 der Adern 3,4 bereichsweise miteinander verschweißt und die Position der Leiter 11,13 zueinander fixiert. FIG. 6 shows a sectional view of the compensation area L1 along the section axis A1 as already in FIG. 4b and FIG. 5 shown. In this embodiment, the compensation area L1 has no clamping means. The compensation effect is achieved by welding the insulation 10, 12 of the wires 3, 4 together. One or both of the insulations 10, 12 of the cores 3, 4 are melted and then compressed to reach a given conductor spacing D2. The melted insulation 10,12 is partially pushed out of the gap 14, between the wires 3,4, whereby the conductors 11,13 are positioned closer to each other. After solidifying the Insulation 10,12, the insulators 10, 12 of the wires 3.4 partially welded together and fixed the position of the conductors 11,13 to each other.

Figur 7 zeigt ein Diagramm des Impedanzverlaufes W1, W2 entlang des Endbereichs L2 der Verbindungsleitung 1 bis zur Leiterbahn 40 der Leiterplatte. Der Verlauf W1 zeigt die Impedanz Z ohne Kompensation. Die Impedanz Z ist im Steckbereich L3 deutlich höher als die Leitungsimpedanz ZL, die typischerweise bei 100 Ω liegt. Insbesondere der Spitzenwert der Impedanz ZM im Bereich L3 kann zu Störung bei der Datenübertragung führen. Der Verlauf W2 zeigt den Impedanzverlauf mit Kompensation. Die Impedanz Z schwankt um den Wert der Leitungsimpedanz TL, erreicht jedoch nicht den Spitzenwert ZM der Impedanz ohne Kompensation. FIG. 7 shows a diagram of the impedance curve W1, W2 along the end portion L2 of the connecting line 1 to the conductor 40 of the circuit board. The curve W1 shows the impedance Z without compensation. The impedance Z is significantly higher in the plug-in area L3 than the line impedance ZL, which is typically 100 Ω. In particular, the peak value of the impedance ZM in the range L3 can lead to disturbance in the data transmission. The course W2 shows the impedance curve with compensation. The impedance Z fluctuates around the value of the line impedance TL, but does not reach the peak value ZM of the impedance without compensation.

BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELSDESCRIPTION OF AN EMBODIMENT

Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass eine Impedanzänderung hervorgerufen wird, wenn eine zweiadrigen Verbindungsleitung und eine Leiterplatte miteinander verbunden werden. Im Bereich der Steckverbindung verlaufen die Leiter weiter entfernt voneinander als in der Verbindungsleitung. Dadurch erhöht sich die Impedanz, was negative Auswirkungen auf die Datenübertragung mit hohen Datenraten hat. Dieser negative Effekt kann durch die Erfindung positiv beeinflusst werden. Um diesen positiven Effekt zu erreichen wird im Endbereich der Verbindungsleitung, ein Kompensationsbereich mit geringer Impedanz erzeugt. Dies kann z.b. erreicht werden durch Umschließen der Leiter, der Verbindungsleitung, mit Metall oder anderen elektrisch leitfähigen Materialien sowie einem Material hoher Permittivität. Das Verringern des Abstandes der Leiter zueinander senkt in dem Bereich ebenfalls die Impedanz. Befindet sich dieser Kompensationsbereich, mit verringerter Impedanz und das Stecksystem mit der erhöhten Impedanz, innerhalb des Bereichs, der systemrelevanten Anstiegszeit, so wirkt dieser Kompensationsbereich, durch die Wirkung der Filterung, auf das Stecksystem ausgleichend, d.h. der Kompensationsbereich ist geeignet die zu hohe Impedanz des Steckers, zumindest teilweise, zu kompensieren. Bei Broad-Rreach entsprechen 700ps demnach etwa 66 mm (mit εr_eff = 2,5 für ein gebräuchliches Isolationsmaterial). Bei höheren Frequenzen wird der Endbereich kleiner. Die Breite der Kompensationsstelle und die Impedanz sollte so bemessen sein, dass für die Kompensationsstelle und den Stecker gemeinsam, die aufsummierten Abweichungen der Wellenwiderstandskurve, ausgehend vom optimalen Wert (100Ω bei BroadR-reach), vor Filterung minimal sind. Als Nebeneffekt des Zufügens einer Kompensationsstelle werden zusätzliche Reflexionen im hohen Frequenzbereich erzeugt. Diese liegen aber im nicht systemrelevanten Bereich und können deshalb in Kauf genommen werden.The invention is based on the observation that an impedance change is caused when a two-wire connection line and a printed circuit board are connected together. In the area of the plug connection, the conductors run farther apart than in the connecting line. This increases the impedance, which has negative effects on data transmission at high data rates. This negative effect can be positively influenced by the invention. In order to achieve this positive effect, a compensation area with low impedance is generated in the end area of the connecting line. This can be achieved, for example, by enclosing the conductors, the connecting line, with metal or other electrically conductive materials and a material of high permittivity. Reducing the distance of the conductors from each other in the region also lowers the impedance. Is this compensation range, with reduced impedance and the connector system with the increased impedance, within the range, the system-relevant rise time, so this compensation range, by the effect of the filtering, balancing on the connector system, ie the compensation range is suitable to compensate for the high impedance of the connector, at least partially. In the case of Broad-Rreach, 700 ps corresponds to approximately 66 mm (with ε r_eff = 2.5 for a common insulation material). At higher frequencies, the end region becomes smaller. The width of the compensation point and the impedance should be such that for the compensation point and the plug together, the summed deviations of the characteristic impedance curve, starting from the optimum value (100Ω at BroadR-reach), before filtering are minimal. As a side effect of adding a compensation point additional reflections are generated in the high frequency range. However, these are not in the system-relevant area and can therefore be accepted.

Zur Kompensation kann ein Metallring um die Adern gelegt werden oder ein Metallband um die Verbindungsleitung gewickelt werden. Da die Schichtdicke für den Effekt nicht von großer wich-tigkeit ist, ist es auch denkbar eine elektrisch leitende Beschichtung, durch auftragen von Metallpartikeln, leitendem Kunststoff oder Lack vorzusehen. Durch die Größe des Bereichs den die Beschichtung bedeckt lässt sich der Impedanzverlauf entlang der Verbindungsleitung einstellen.For compensation, a metal ring can be placed around the wires or a metal band can be wound around the connection lead. Since the layer thickness for the effect is not of great importance, it is also conceivable to provide an electrically conductive coating by applying metal particles, conductive plastic or lacquer. Due to the size of the area covered by the coating, the impedance curve along the connecting line can be adjusted.

Soll stattdessen oder zusätzlich ein Kompensationsbereich durch annähern der Leiter erzeugt werden, müssen die Leiter im Kompensationsbereich, soweit näher zueinander positioniert werden, dass die gewünschte Impedanz erreicht wird. Das zueinander Positionieren der Leiter kann auf verschiedene Art und Weise vorgenommen werden. Es kann zum Beispiel ein Klemmmittel in Form einer Hülse verwendet werden, die mittels Crimp-Technik im Kompensationsbereich angebracht wird und so die Leiter aneinanderdrückt. Es ist auch denkbar dass das Klemmmittel zweiteilig ausgeführt ist, wobei die beiden Teile gemeinsam, den Kompensationsbereich umfassen und mittels Zusammenschrauben, die dazwischen liegenden Leiter, zusammendrücken. Es sind in der Technik zahllose Klemmvorrichtung bekannt, die diese Aufgabe ausführen können. Besteht das Klemmmittel aus Metal verstärkt sich die Wirkung zusätzlich und die Leiter müssen nicht so dicht zueinander positioniert werden, wie bei einem Klemmmittel aus einem nicht elektrisch leitfähigen Werkstoff.If, instead or in addition, a compensation range is to be generated by approximating the conductors, the conductors in the compensation region, insofar as they are positioned closer to one another, must achieve the desired impedance. The positioning of the conductors to each other can be done in various ways. It can be used, for example, a clamping means in the form of a sleeve, the crimping technique in the compensation area is attached and so the leaders pressed together. It is also conceivable that the clamping means is made in two parts, wherein the two parts together, comprise the compensation area and by means of screwing together, the intermediate conductors squeeze. Numerous clamping devices are known in the art which can accomplish this task. If the clamping means consists of metal, the effect is further enhanced and the conductors need not be positioned as close together as with a clamping means made of a non-electrically conductive material.

Eine andere Möglichkeit die Leiter näher aneinander zu führen und zusammen zu halten, ist das Erhitzen der Isolierung der Leiter in dem Bereich in dem die Isolierungen der Leiter aneinanderliegen. Das Erhitzen des Bereiches erfolgt bis die Isolation aufschmilzt, danach Zusammendrücken der Isolation der beiden Leiter in der Weise, dass die aufgeschmolzenen Bereiche miteinander verschmelzen. Danach müssen die Isolationen in dieser Position gehalten werden bis das geschmolzene Isolationsmaterial erstarrt und die Isolationen der Leiter miteinander verschweißt sind. Beim Zusammendrücken der aufgeschmolzenen Isolierung wird der Abstand der Leiter zueinander bestimmt und nach abkühlen fixiert. Im erhitzten Zustand ist das Verformen der Isolierung besonders leicht zu erreichen, deshalb kann hinzufügen von Wärmeenergie auch bei den Verfahren, bei denen die Isolation nicht aufgeschmolzen, sondern nur verformt werden soll, vorteilhaft sein. Die Parameter der Prozesse zur Erzeugung der Kompensationsbereiche müssen nur einmalig für die Produktionsanlage ermittelt werden, sodass eine Serienfertigung der Verbindungsleitung möglich ist.Another way to bring the conductors closer together and hold them together is to heat the insulation of the conductors in the area where the insulations of the conductors abut each other. The heating of the area occurs until the insulation melts, then compressing the insulation of the two conductors in such a way that the melted areas merge together. Thereafter, the insulation must be kept in this position until the molten insulating material solidifies and the insulation of the conductors are welded together. When the molten insulation is compressed, the distance of the conductors from each other is determined and fixed after cooling. In the heated state, the deformation of the insulation is particularly easy to achieve, therefore, adding heat energy can also be advantageous in the processes in which the insulation is not to be melted but only to be deformed. The parameters of the processes for generating the compensation areas only have to be determined once for the production facility so that a series production of the connection line is possible.

Claims (15)

Verbindungsleitung (1) mit angepasster Impedanz, umfassend ein Kabel mit mindestens zwei Leitern (11,13), die durch eine Isolierung (10, 12) voneinander getrennt und an Kontaktelemente anschließbar sind, die Verbindungsleitung (1) weist innerhalb ihres Endbereichs (L2) einen Kompensationsbereich (L1) auf, im Kompensationsbereich (L1) ist der Abstand (D1, D2) der Leiter (11,13) zueinander geringer als außerhalb des Kompensationsbereichs (L1), dadurch verringert sich die Impedanz (Z) der Verbindungsleitung (1) im Kompensationsbereich (L1).Matched impedance connection line (1) comprising a cable having at least two conductors (11, 13) separated by insulation (10, 12) and connectable to contact elements, the connection line (1) having within its end region (L2) a compensation area (L1) in the compensation area (L1), the distance (D1, D2) of the conductors (11,13) to each other is less than outside the compensation area (L1), thereby reducing the impedance (Z) of the connecting line (1) in the compensation range (L1). Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Klemmmittel (5) die Verbindungsleitung (1) im Kompensationsbereich (L1) umgreift und zusammenendrückt, so dass der Abstand (D1, D2) der Leiter (11,13) zueinander verringert ist.Connecting line (1) according to claim 1, characterized in that a clamping means (5) engages around the connecting line (1) in the compensation region (L1) and compresses, so that the distance (D1, D2) of the conductors (11,13) is reduced to each other. Verbindungsleitung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Zwischenschicht (6), zumindest Abschnittsweise, zwischen der Verbindungsleitung (1) und dem Klemmmittel (5) erstreckt.Connecting line (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an intermediate layer (6), at least in sections, extends between the connecting line (1) and the clamping means (5). Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (6) eine höhere Permittivität als das Klemmmittel (5) aufweist.Connecting line (1) according to claim 3, characterized in that the intermediate layer (6) has a higher permittivity than the clamping means (5). Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass, die Leiter (11,13) der Verbindungsleitung (1) jeweils eine umlaufende Isolierungen (10, 12) aufweisen, wobei die Isolierungen (10,12), zumindest im Kompensationsbereich (L1), miteinander verschweißt sind.Connecting line (1) according to claim 1, characterized in that , the conductors (11, 13) of the connecting line (1) each have a circumferential insulation (10, 12), wherein the insulations (10,12), at least in the compensation area (L1), are welded together. Verbindungsleitung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (L2) kleiner als 70mm ist.Connecting line (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the end region (L2) is smaller than 70 mm. Verbindungsleitung (1) nach, einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Kompensationsbereiches (L1) und der Abstand (D1,D2) der Leiter (11,13) voneinander, so gewählt wird, dass ein vorgegebener Impedanzwert nicht überschritten wird.Connecting line (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the compensation area (L1) and the distance (D1, D2) of the conductors (11,13) from each other, is selected so that a predetermined impedance value is not exceeded. Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 1, umfassend die Schritte, bereitstellen eines Kabels mit mindestens zwei, voneinander isolierten, Leitern (11,13), in einem Kompensationsbereich (L1) innerhalb eines Endbereichs (L2) der Verbindungsleitung (1), verringern des Abstandes (D1,D2) der Leiter (11,13) zueinander, innerhalb des Kompensationsbereich (L1), fixieren des Abstandes (D1,D2) der Leiter (11,13) zueinander, im Kompensationsbereich (L1).Method for producing a connecting line (1) according to Claim 1, comprising the steps of providing a cable with at least two conductors (11, 13) insulated from one another, in a compensation area (L1) within an end region (L2) of the connecting line (1) reducing the distance (D1, D2) of the conductors (11, 13) from each other, within the compensation range (L1), fixing the distance (D1, D2) of the conductors (11, 13) from each other, in the compensation region (L1). Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 8, wobei die verfahrensschritte: verringern des Abstandes (D1,D2) der Leiter (11,13) zueinander und fixieren des Abstandes (D1,D2) der Leiter (11,13) zueinander, durch klemmen mit einem Klemmmittel (5),durchgeführt werden.A method for producing a connection line (1) according to claim 8, wherein the method steps: reducing the distance (D1, D2) of the conductors (11,13) to each other and fixing the distance (D1, D2) of the conductors (11,13) to each other, by clamping with a clamping means (5). Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte: verringern des Abstandes (D1,D2) der Leiter (11,13) zueinander und fixieren des Abstandes (D1,D2) der Leiter (11,13) zueinander, unter einbringen von thermischer Energie in den Kompensationsbereich (L1) ausgeführt werden, so das die Isolation (10,12) verschweißt.A method for producing a connecting line (1) according to claim 8, characterized in that the method steps: reducing the distance (D1, D2) of the conductors (11,13) to each other and fix the distance (D1, D2) of the conductors (11,13) to each other, with the introduction of thermal energy into the compensation area (L1), so that the insulation (10, 12) is welded. Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt: verringern des Abstandes (D 1,D2) der Leiter (11,13) zueinander den Schritt, einbringen von thermischer Energie in den Kompensationsbereich (L1) umfasst.Method for producing a connecting line (1) according to Claim 8 or 9, characterized in that the method step: reducing the distance (D 1, D2) of the conductors (11, 13) from each other comprises the step of introducing thermal energy into the compensation area (L1 ). Verbindungsleitung (1) mit angepasster Impedanz, umfassend ein Kabel mit mindestens zwei Leitern (11,13), die durch eine Isolierung (10, 12) voneinander getrennt und an Kontaktelemente anschließbar sind, die Verbindungsleitung (1) weist innerhalb ihres Endbereichs (L2) einen Kompensationsbereich (L1) auf, die Verbindungsleitung (1) weist im Kompensationsbereich (L1) eine Umhüllung mit elektrisch leitfähigem Material auf, wodurch die Verbindungsleitung (1) innerhalb des Kompensationsbereich (L1) eine geringere Impedanz (Z) aufweist.Matched impedance connection line (1) comprising a cable having at least two conductors (11, 13) separated by insulation (10, 12) and connectable to contact elements, the connection line (1) having within its end region (L2) a compensation area (L1), the connecting line (1) has in the compensation area (L1) on a sheath with electrically conductive material, whereby the connecting line (1) within the compensation area (L1) has a lower impedance (Z). Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (1) im Kompensationsbereich mit einem metallischen oder metall beinhaltendem Material beschichtet ist.Connecting line (1) according to claim 12, characterized in that the connecting line (1) is coated in the compensation area with a metallic or metal-containing material. Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (1) im Kompensationsbereich mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff oder Lack beschichtet ist.Connecting line (1) according to claim 12, characterized in that the connecting line (1) is coated in the compensation area with an electrically conductive plastic or paint. Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (1) im Kompensationsbereich mit einer Beschichtung versehen ist, die Graphit und/oder Kohlenstoff umfasst.Connecting line (1) according to claim 12 or 13, characterized in that the connecting line (1) is provided in the compensation area with a coating comprising graphite and / or carbon.
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