ES2869424T3 - Sistema de conectores coaxiales - Google Patents
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Abstract
Sistema de conectores coaxiales que comprende un conector macho coaxial (10) y un conector hembra coaxial (11), el conector macho coaxial (10) comprendiendo al menos - un conductor central (21) que define un eje central (51) del conector de la toma coaxial (10), - un conductor exterior (20) coaxial al conductor central (21), el conductor exterior (20) con una forma básicamente cilíndrica con ranuras (25) formando una pluralidad de elementos de contacto cargados por resorte (26), - una superficie de contacto mecánica (22) en ángulo recto con respecto al eje central (51) y distante de los elementos de contacto cargados por resorte (26) para definir la relación espacial del conector macho coaxial (10) y del conector hembra coaxial (11) en la dirección del eje central (51), cuando los conectores están acoplados, - al menos un medio de centrado por precisión (23) para alinear el eje central (51) del conector de la toma coaxial (10) con un eje central (52) del conector macho coaxial de acoplamiento (11), el l menos un medio de centrado de precisión (23) tiene un contorno exterior cilíndrico mecanizado con precisión y que coincide con al menos un medio de centrado por precisión (33) del conector hembra coaxial (11), y - una junta tórica (28) para sellar una separación entre el conductor exterior del conector macho coaxial (20) y un conductor exterior del conector hembra coaxial (30) cuando está acoplado, el conector hembra coaxial (11) comprendiendo al menos - un conductor central (31) que define un eje central (52) del conector de la toma coaxial (11), - el conductor exterior (30) coaxial al conductor central (31), el conductor exterior (30) con una forma básicamente cilíndrica con una superficie de contacto (34), - una superficie de contacto mecánica (32) en ángulo recto con respecto al eje central (52) y distante de la superficie de contacto (34) para definir la relación espacial del conector hembra coaxial (11) y del conector macho coaxial (10) en la dirección del eje central (52), cuando los conectores están acoplados, - al menos un medio de centrado por precisión (33) para alinear el eje central (52) del conector hembra coaxial (11) con el eje central (51) del conector macho coaxial de acoplamiento (10), el al menos un medio de centrado por precisión (33) tiene un contorno interior cilíndrico mecanizado con precisión y que coincide con al menos un medio de centrado de precisión (23) del conector macho coaxial (10), y - un saliente circular (35) cerca de la superficie de contacto (34) que tiene el mismo diámetro interior que los elementos de contacto cargados por resorte (26) del conector macho coaxial (10).
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de conectores coaxiales
Campo de la invención
La invención se refiere a un sistema conector coaxial que comprende un conector macho coaxial y un conector hembra coaxial.
Descripción de la técnica relacionada
Los conectores RF tal como se desvelan en la Patente de los EE.UU. 4.929.188, que tienen un contacto frontal de los conductores exteriores, requieren una presión mínima significativa entre la parte macho y la parte hembra para obtener una conexión de intermodulación baja. Esto requiere una carcasa de conector comparativamente masiva y altas fuerzas de bloqueo. La Publicación de Solicitud de Patente de los EE.UU. 2011/0130048 A1 desvela un conector RF sin contacto frontal de los conductores externos. En su lugar, se proporciona un tope mecánico axial fuera de la trayectoria de señal del conductor exterior. Esto permite reducir las fuerzas de bloqueo. El inconveniente es que la trayectoria de corriente del conductor exterior varía con las tolerancias mecánicas y la posición relativa entre la parte del conector macho y la parte del conector hembra. En consecuencia, la pérdida de retorno del conector se degrada a frecuencias más altas.
Esto se ha mejorado aún más con la Patente de los Estados Unidos 7.294.023 B2. Un elemento de contacto circular se inserta en la carcasa hembra proporcionando una pluralidad de puntos de contacto. Esto permite una conexión de banda ancha de alta calidad. Las desventajas de este diseño son su complejidad y los costos asociados.
El modelo de utilidad alemán DE 1813161 U desvela un conector de enchufe de radiofrecuencia, en el que el conductor exterior entra en contacto en su extremo frontal con el conector hembra. Además, este conector no tiene ningún medio de centrado, lo que permite que el conector macho se encuentre fuera del eje con respecto al conector hembra.
La Publicación de la Solicitud de Patente de los EE.UU. US 2008/0254668 A1desvela otro conector, en el que la distancia axial entre el conector macho y el conector hembra se define por el conductor exterior del conector macho, haciendo contacto con una superficie en un plano de referencia dentro del conector hembra. Además, no se proporciona un centrado, ya que el conector macho tiene elementos de resorte en el conductor exterior para compensar las desviaciones de centrado.
La Publicación de Solicitud de Patente Europea 0080845desvela un conector coaxial adicional, en el que la relación axial entre el conector macho y el conector hembra puede variar debido a la elasticidad de un resorte allí insertado.
En la Publicación Internacional de Patentes WO 2010/113536 A1, se desvela un conector coaxial para placas de circuito impreso. Este conector no tiene tope axial. En su lugar, hay muescas en el conductor exterior del conector macho, que encajan en las ranuras del conector hembra. Esto no da como resultado un posicionamiento axial bien definido. En cambio, el conector está diseñado de manera tal que tolera el desplazamiento en una dirección axial. Además, no hay ningún medio de centrado. En cambio, el conductor exterior es flexible y puede compensar las variaciones.
Los documentos US 5074809 A, WO 98/16971 A1, WO 2007/146157 A2, US 7607942 B1 y EP 1906492 A1 desvelan otros ejemplos de la técnica anterior de sistemas de conectores coaxiales.
Sumario de la invención
El problema a ser resuelto por la invención es proporcionar un conector macho y hembra coaxial RF para conexión de banda ancha de baja intermodulación con alta pérdida de retorno que tiene comparativamente un diseño mecánico simple y robusto y puede ser fabricado fácilmente en bajo coste en volúmenes altos.
Las soluciones del problema se describen en la reivindicación 1.
Un conector macho coaxial y un conector hembra coaxial tienen cada uno carcasa, un conductor central y un conductor exterior. Los conductores centrales definen por sus centros un eje central de los conectores. Los conductores exteriores están dispuestos coaxialmente alrededor de los conductores centrales y mantenidos por aislantes. La carcasa puede formar parte del conductor exterior.
El conector macho coaxial tiene un conductor exterior que encaja en una toma del conector hembra. Un conductor central en el conector macho entra en contacto y se ajusta preferentemente en un conductor central del conector hembra. Para acoplar el conector macho, el conductor central se inserta en el conductor central del conector hembra. Además, es preferente que haya al menos un medio para fijar mecánicamente el conector macho al conector hembra.
El conector macho coaxial tiene un conductor externo con una pluralidad de ranuras paralelas que se extienden desde el conector hembra hacia el lado y que divide el conductor exterior en una pluralidad de elementos de contacto
cargados por resorte. Estos elementos de contacto cargados por resorte encajan en el contorno interior del conector hembra coaxial, que consiste en secciones cilindricas y cónicas.
Para permitir un contacto eléctrico de alta calidad, se proporcionan medios para colocar el conector macho en relación con el conector hembra. El conector macho tiene una superficie de contacto mecánica en ángulo recto con respecto a su eje central. El conector hembra tiene una superficie de contacto mecánico correspondiente, que también está en ángulo recto con respecto al eje central del conector. Las superficies de contacto mecánicas definen un plano de referencia mecánica para cada conector. Cuando se acoplan, ambas superficies de contacto mecánicas están en contacto cercano entre sí. Por lo tanto, las superficies de contacto mecánicas definen la relación espacial del conector macho y el conector hembra en la dirección del eje central, cuando los conectores están acoplados. Esto puede permitir una colocación precisa del conector macho en relación con el conector hembra. En este caso, las superficies de contacto mecánicas no forman parte de los contactos eléctricos de los conductores exteriores, según se conoce en la técnica anterior. En cambio, las superficies de contacto mecánicas son superficies separadas, alejadas de los elementos de contacto cargados por resorte.
Además, los conectores coaxiales disponen de medios de centrado por precisión para alinear el eje central del conector macho con el eje central del conector hembra. El conector macho tiene preferentemente una superficie exterior cilíndrica del conductor interior, mientras que el conector hembra tiene preferentemente una superficie interior cilíndrica del conductor exterior. Los medios de centrado de precisión están distantes de los elementos de contacto cargados por resorte. Además, los medios de centrado por precisión están distantes de las superficies de contacto mecánicas que definen la relación espacial del conector macho y el conector hembra en la dirección del eje central. La superficie interior cilíndrica encaja perfectamente en la superficie exterior cilíndrica y, por lo tanto, limita el desplazamiento paralelo de ambos ejes centrales, de modo que el eje central del conector macho esté alineado con el eje central del conector hembra. Como alternativa, los medios de centrado por precisión pueden tener una forma cónica que comprende una superficie cónica en el conector macho y en el conector hembra. Además, es preferente, que los medios de centrado por precisión y/o las superficies de contacto mecánicas están dimensionadas para evitar la inclinación del conector macho contra el conector hembra.
Debido a los medios de posición por precisión, la ubicación del conector macho con respecto al conector hembra es lateral (radial) y está axialmente dentro de una tolerancia comparativamente baja. Cuando están acoplados, estos elementos de contacto cargados por resorte del conductor exterior del conector macho están en contacto eléctrico con el conductor exterior del conector hembra en la superficie de contacto del conector hembra. Debido al centrado por alta precisión, las fuerzas de contacto de todos los elementos de contacto cargados por resorte son iguales. Esto da como resultado una distribución de corriente uniforme y, por tanto, una pérdida de retorno alta y una baja intermodulación pasiva. Para permitir una inserción de presión simple y baja de los conectores, se proporciona una sección cónica en el conductor exterior del conector hembra, que fuerza continuamente los elementos de contacto cargados por resorte a un radio más pequeño al acoplar el conector. Dependiendo de la pendiente de la sección cónica, se pueden obtener fuerzas de inserción bajas y presiones de contacto altas. El conector hembra tiene una protuberancia circular en el lado interior de su conector exterior. El radio interior de la protuberancia es preferentemente el mismo que el radio interior de los elementos de contacto cargados por resorte del conductor exterior del conector macho, cuando están acoplados. Esto da como resultado un radio interno aproximadamente constante a lo largo del conector acoplado. El extremo del conductor exterior del conector macho está muy cerca de la protuberancia, pero aún distante de la protuberancia para permitir un acoplamiento capacitivo que mejora el rendimiento de alta frecuencia. Esto sólo puede lograrse mediante la relación espacial definida del conector macho y el conector hembra, ya que se realiza mediante las superficies de contacto mecánicas y los medios de centrado por precisión.
En una realización preferente, se proporciona una junta tórica preferentemente en el conector macho para sellar la separación entre el conductor exterior del conector macho y el conductor exterior del conector hembra cuando está acoplado. Esta junta tórica se encuentra preferentemente en un lado interior del conector relacionado con una superficie de contacto mecánico y cerca de una superficie de contacto mecánico.
Descripción de dibujos
A continuación, la invención será descrita a modo de ejemplo, sin limitación del concepto inventivo general, en ejemplos de realización con referencia a los dibujos.
La Figura 1 muestra un conector hembra coaxial y un conector macho coaxial de acuerdo con la invención.
La Figura 2 muestra el conector hembra coaxial y el conector macho coaxial en una vista de sección.
La Figura 3 muestra el conector hembra y el conector macho acoplados en una vista de sección.
La Figura 4 muestra un detalle de los conectores acoplados.
La Figura 5 muestra un detalle adicional de los conectores.
La Figura 6 muestra un detalle de la técnica anterior
La Figura 7 muestra la trayectoria de corriente entre los conductores exteriores.
La Figura 8 muestra la trayectoria de corriente entre los conductores externos de la técnica anterior.
En la Figura 1, se muestra un conector hembra coaxial 11 y un conector macho coaxial 10. El conector hembra coaxial 11 consiste en al menos un conductor central 31 y un conductor exterior 30. Un eje central 52 del conector hembra se define por el centro del conductor central 31.
El conector macho coaxial complementario 10 consiste en al menos de un conductor central 21 y un conductor exterior 20. Un eje central 51 del conector macho se define por el centro del conductor central 21. Cuando se acopla con el conector hembra coaxial 11, el eje central 51, 52 coincide. El conductor exterior comprende una pluralidad de ranuras 25 con tierra en el medio, formando una pluralidad de elementos de contacto cargados por resorte 26 en su extremo orientado al conector hembra. Al menos un medio de bloqueo 29 se proporciona para bloquear o fijar el conector macho 10 al conector hembra 11. Los medios de bloqueo pueden ser de tipo tornillo o de tipo bayoneta.
La Figura 2 muestra las vistas seccionales del conector hembra 11 y el conector macho 10.
La Figura 3 muestra ambos conectores 10, 11 acoplados. El conductor exterior 20 del conector macho 10 encaja en el conductor exterior 30 del conector hembra 11. Además, el conductor central 21 del conector macho 10 y el conductor central 31 del conector hembra 11 están conectados entre sí. Preferentemente, el conductor central 11 del conector hembra 31 es un conector hembra, mientras que el conductor central 21 del conector macho 10 es un conector macho. Alternativamente, el género puede ser invertido. Los conductores centrales 21, 31 se mantienen dentro de los conductores exteriores 20, 30 mediante aislantes 40, 45. Para bloquear los conectores acoplados, un primer medio de bloqueo se proporciona 41 en el conector macho 10, que interactúa con el segundo medio de bloqueo 46 en el conector hembra 20.
La posición precisa del conector macho 10 en relación con el conector hembra 11 se consigue mediante los siguientes medios:
- La posición a lo largo (en la dirección de) del eje central 51 del conector macho 10 y del eje central 52 del conector hembra 11 se define por una superficie de contacto mecánica 22 del conector macho y una superficie de contacto mecánica 32 del conector hembra, que están en contacto cercano, cuando los conectores están acoplados. El plano de contacto definido por las superficies de contacto mecánicas es el plano de referencia mecánica 50 del conector.
- El centrado por precisión, por ejemplo, la alineación del eje central 51 del conector macho 10 y el eje central 52 del conector hembra 11 se realiza mediante un medio de centrado por precisión de un conector macho 23 que encaja en el medio de centrado por precisión de un conector hembra 33.
El medio de centrado por precisión del conector macho 23 tiene preferentemente un contorno exterior mecanizado de precisión cilíndrica. El medio de centrado por precisión del conector macho 23 preferentemente forma parte del conductor exterior, lo que permite mantener bajas tolerancias mecánicas, pero también puede estar separado del conductor exterior. Además, el medio de centrado por precisión del conector hembra 33 tiene preferentemente un contorno interior mecanizado con precisión cilíndrica, encajando firmemente en el medio de centrado por precisión del conector macho 23. El medio de centrado por precisión de este conector hembra 33 puede formar parte del conductor exterior 30, pero también puede estar separado del conductor exterior 30. Cuando está acoplado, el medio de centrado por precisión 23, 33 alinean el eje central 51 del conector macho y el eje central 52 del conector hembra. Para simplificar el acoplamiento de los conectores y para aumentar continuamente la presión de contacto al acoplarlos, se puede proporcionar una sección cónica 37 entre el medio de centrado de precisión del conector hembra 33 y la superficie de contacto del conector hembra 34.
Para lograr un buen contacto eléctrico, el conductor exterior del conector macho 20 tiene una pluralidad de ranuras 25 que se extienden desde el extremo del conector hembra orientado hacia el conductor exterior 20 y forman una pluralidad de elementos de contacto cargados por resorte 26. Cuando están acoplados, estos elementos de contacto cargados por resorte 26 entran en contacto eléctricamente con el área de contacto 24 con el conductor exterior 30 del conector hembra en la superficie de contacto del conector hembra 34.
La Figura 4 muestra el detalle “A” de la Figura 3 en una vista ampliada. Para mejorar la pérdida de retorno a altas frecuencias, el conector hembra 11 tiene una protuberancia circular 35 en el lado interior de su conector exterior 30. El radio interior 36 de la protuberancia es preferentemente igual que el radio interior 27 del conductor exterior del conector macho 20 en el extremo orientado hacia el conector hembra, cuando está acoplado. Esto da como resultado un radio interno aproximadamente constante a lo largo del conector acoplado. Además, se muestra la separación del conector exterior 53 entre el conductor exterior del conector macho y la separación del conector interior 54. Preferentemente, estas separaciones tienen aproximadamente la misma anchura muy pequeña.
Las Figuras 5 y 6 muestran la mejora de la invención sobre la técnica anterior Debido a la alineación de precisión, específicamente mediante la alineación axial y el centrado por precisión, se puede obtener una separación estrecha 53 con una distancia bien definida entre los elementos de contacto cargados por resorte 26 y la protuberancia circular 35. Esto da como resultado una trayectoria de corriente corta y bien definida y un acoplamiento capacitivo eficaz entre los elementos de contacto cargados por resorte 26 y la protuberancia circular 35. Además, todos los elementos de contacto cargados por resorte 26 tienen la misma curvatura y, por lo tanto, la misma presión de contacto, lo que resulta en una menor intermodulación pasiva. A partir de la ilustración anterior, como se muestra en la Figura 8, se conoce un tope mecánico axial. No se proporcionan medios de centrado por precisión y, por lo tanto, es posible el desplazamiento radial entre el conductor exterior del conector macho 61 y el conductor exterior del conector hembra 60. Esto puede provocar una deformación de los elementos de contacto del conductor exterior, por lo que se abre la separación del conector exterior, lo que provoca una pérdida de retorno más baja a frecuencias más altas. Además, la deformación conduce a diferentes presiones de contacto de los elementos de contacto individuales, lo que aumenta la intermodulación pasiva. Cuando se mueve el conector o cambia una carga mecánica en el conector, por ejemplo, cuando se mueve el cable conectado al conector, o bajo expansión térmica del conector, varía la flexión de los elementos de contacto individuales. Esto puede provocar un cambio de puntos de contacto entre los elementos de contacto individuales y el conductor exterior del conector hembra, así como la fuerza de contacto. En consecuencia, la intermodulación pasiva puede aumentar.
En la Figura 7, se muestran detalles adicionales del área de contacto entre el conductor exterior del conector macho y el conductor exterior del conector hembra. La trayectoria de corriente 55 de la corriente de radiofrecuencia sigue el contorno interior de los elementos de contacto cargados por resorte 26 y la saliente circular 35 del conductor exterior del conector hembra 30. Debido a la pequeña separación externa del conductor 53 entre los elementos de contacto cargados por resorte 26 y la protuberancia circular 35, hay una capacitancia de acoplamiento comparativamente alta 56 que corta la separación para frecuencias más altas. Esta capacitancia de acoplamiento aumenta la pérdida de retorno y reduce aún más la intermodulación pasiva del conector.
En la Figura 8 se muestra con detalle el área de contacto entre el conductor exterior del conector macho y el conductor exterior del conector hembra de la técnica anterior. Nuevamente, la corriente de radiofrecuencia 63 sigue el contorno interior del conductor exterior 61 del conector macho de la técnica anterior y el conductor exterior 60 del conector hembra de la técnica anterior. Como las tolerancias mecánicas deben ser más grandes en comparación con la invención, hay una distancia más grande entre el conductor exterior del conector macho de la técnica anterior 61 y conductor exterior del conector hembra de la técnica anterior 60. Por lo tanto, el espacio 62 del conector exterior de la técnica anterior es mayor. La trayectoria de corriente forma un bucle comparativamente grande alrededor de la separación 62, lo que resulta en un desajuste de impedancia y una pérdida de retorno reducida.
Lista de números de referencia
10 conector macho coaxial
11 conector hembra coaxial
20 conductor exterior de conector macho
21 conductor central de conector macho
22 superficie de contacto mecánico de conector macho
23 medio de centrado por precisión de conector macho
24 área de contacto de conductor exterior de conector macho
25 ranuras
26 elementos de contacto cargados por resorte
27 radio interior en el primer extremo del conductor exterior de conector macho
28 junta tórica
29 medios de bloqueo
30 conductor exterior de conector hembra
31 conductor central de conector hembra
32 superficie de contacto mecánico de conector hembra
33 medios de centrado por precisión de conector hembra
superficie de contacto de conector hembra
saliente circular
radio interior de protrusión
sección cónica
aislante
medios de bloqueo
aislante
medios de bloqueo
plano de referencia mecánico
eje central de conector macho
eje central de conector hembra
separación exterior de conector
separación interior de conector
trayectoria de corriente
conductor externo de conector hembra de la técnica anterior conductor externo de conector macho de la técnica anterior separación de conector externo de la técnica anterior trayectoria de corriente
Claims (1)
1. Sistema de conectores coaxiales que comprende un conector macho coaxial (10) y un conector hembra coaxial (11),
el conector macho coaxial (10) comprendiendo al menos
- un conductor central (21) que define un eje central (51) del conector de la toma coaxial (10),
- un conductor exterior (20) coaxial al conductor central (21), el conductor exterior (20) con una forma básicamente cilíndrica con ranuras (25) formando una pluralidad de elementos de contacto cargados por resorte (26),
- una superficie de contacto mecánica (22) en ángulo recto con respecto al eje central (51) y distante de los elementos de contacto cargados por resorte (26) para definir la relación espacial del conector macho coaxial (10) y del conector hembra coaxial (11) en la dirección del eje central (51), cuando los conectores están acoplados,
- al menos un medio de centrado por precisión (23) para alinear el eje central (51) del conector de la toma coaxial (10) con un eje central (52) del conector macho coaxial de acoplamiento (11), el l menos un medio de centrado de precisión (23) tiene un contorno exterior cilíndrico mecanizado con precisión y que coincide con al menos un medio de centrado por precisión (33) del conector hembra coaxial (11) , y
- una junta tórica (28) para sellar una separación entre el conductor exterior del conector macho coaxial (20) y un conductor exterior del conector hembra coaxial (30) cuando está acoplado, el conector hembra coaxial (11) comprendiendo al menos
- un conductor central (31) que define un eje central (52) del conector de la toma coaxial (11),
- el conductor exterior (30) coaxial al conductor central (31), el conductor exterior (30) con una forma básicamente cilíndrica con una superficie de contacto (34),
- una superficie de contacto mecánica (32) en ángulo recto con respecto al eje central (52) y distante de la superficie de contacto (34) para definir la relación espacial del conector hembra coaxial (11) y del conector macho coaxial (10) en la dirección del eje central (52), cuando los conectores están acoplados,
- al menos un medio de centrado por precisión (33) para alinear el eje central (52) del conector hembra coaxial (11) con el eje central (51) del conector macho coaxial de acoplamiento (10),
el al menos un medio de centrado por precisión (33) tiene un contorno interior cilíndrico mecanizado con precisión y que coincide con al menos un medio de centrado de precisión (23) del conector macho coaxial (10), y
- un saliente circular (35) cerca de la superficie de contacto (34) que tiene el mismo diámetro interior que los elementos de contacto cargados por resorte (26) del conector macho coaxial (10).
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