FR2804250A1 - Element de connecteur electrique coaxial et connecteur electrique coaxial comportant un tel element - Google Patents
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Abstract
Elément de connecteur électrique coaxial comportant un conducteur central et un corps extérieur (1) formant contact de masse et définissant une cavité intérieure cylindrique.Le conducteur central est une piste métallisée (6) réalisée sur une face d'une plaquette de circuit imprimé (3).
Description
La présente invention concerne un élément de connecteur électrique coaxial ainsi qu'un connecteur électrique coaxial comportant un tel élément et réalisant également une fonction de commutation.
On connaît déjà de nombreux types de connecteurs coaxiaux qui permettent de connecter une ligne électrique sur une autre ligne électrique lorsque les deux éléments de connecteur sont engagés l'un dans l'autre.
De tels connecteurs sont en particulier utilisés dans le domaine des télécommunications, notamment pour raccorder des appareils portatifs tels que des téléphones portables à un dispositif de test, ou une antenne extérieure ou un équipement électronique notamment lorsque le téléphone portable doit être utilisé dans un véhicule automobile.
La société déposante a déjà décrit dans US-A-5.580.261 un tel connecteur électrique permettant d'assurer une fonction de commutation et comportant un premier élément de connecteur comprenant un conducteur central et un conducteur de masse qui entoure le conducteur central en étant séparé de ce dernier par un isolant, ainsi qu'un troisième conducteur qui se trouve en contact électrique avec le conducteur central, à l'état accouplé du connecteur et un second élément de connecteur comprenant un conducteur central et un conducteur de masse extérieur séparés par un isolant, ledit second élément de connecteur étant agencé pour, lors de son accouplement avec ledit premier élément de connecteur, écarter l'un de l'autre le conducteur central et le troisième conducteur du premier élément de connecteur, et mettre en contact les conducteurs centraux des deux éléments de connecteur.
Il était prévu dans ce document que sur la majeure partie de sa longueur, le troisième conducteur du premier élément de connecteur soit séparé du conducteur central de cet élément de connecteur par le conducteur de masse.
Dans une autre réalisation décrite dans US-A-5.453.019, le conducteur central et le troisième conducteur du premier élément de connecteur sont formés par deux lames élastiques conductrices en appui mutuel en position désaccouplée du connecteur, et le conducteur central du second élément de connecteur en appui sur un prolongement de l'isolant prévu dans ce second élément de connecteur, s'engage, lors de l'accouplement des éléments de connecteur, entre les deux lames élastiques conductrices en les écartant.
Dans la pratique, le premier élément de connecteur peut être une embase montée sur une carte de circuit imprimé et le second élément de connecteur peut être une fiche montée à l'extrémité d'un câble coaxial et apte à s'engager dans l'embase.
Compte tenu des dimensions nécessitées par les structures "connues, le premier élément de connecteur formant embase est monté sur la carte de circuit imprimé selon un montage "edge card", c'est à dire que l'axe de l'embase est parallèle à la carte.
Pour des raisons d'accessibilité, il est souhaitable de pouvoir monter l'élément de connecteur formant embase perpendiculairement à la carte de circuit imprimé, comme cela est le cas avec le connecteur coaxial décrit dans JP-A-10125410, ce qui réduit la hauteur disponible pour l'élément de connecteur dans l'objet, tel qu'un téléphone portable, dans lequel il est monté.
Les connecteurs électriques coaxiaux connus ne peuvent, dans la pratique, être aussi miniaturisés qu'on pourrait le souhaiter, tout en étant de conception économique, du fait, en particulier de la structure du second élément de connecteur formant fiche, notamment compte tenu de l'agencement du conducteur central de celui-ci et de l'isolant qui maintient le conducteur central. Les connecteurs coaxiaux connus comportent de ce fait un élément de connecteur complémentaire, formant embase, de dimension relativement importante notamment dans le sens axial.
La présente invention se propose de réaliser un élément de connecteur électrique coaxial utilisable en particulier dans un connecteur électrique coaxial assurant également une fonction de commutation, permettant d'atteindre un grand degré de miniaturisation tout en étant de conception économique, par une réalisation nouvelle du contact central. De plus, l'élément de connecteur selon l'invention assure, lorsqu'il est utilisé avec un élément de connecteur complémentaire à commutation une excellente isolation radioélectrique entre les deux lignes électriques à commuter.
La présente invention a pour objet un élément de connecteur électrique coaxial comprenant un conducteur central et un corps extérieur formant contact de masse, réalisé en matériau conducteur ou revêtu d'une matière conductrice, définissant une cavité intérieure cylindrique, caractérisé par le fait que le conducteur central est une piste métallisée réalisée sur une face d'une plaquette de circuit imprimé, de préférence de forme rectangulaire allongée, maintenue dans ledit corps en étant disposée diamétralement dans ladite cavité.
De préférence, la plaquette de circuit imprimé comporte outre ladite piste métallisée formant contact central, au moins une zone métallisée réalisée sur la face de la plaquette opposée à celle comportant ladite piste et/ou sur la face comportant ladite piste, la ou les zones métallisées étant reliées électriquement à la masse en étant eri'contact avec le corps dudit élément de connecteur.
On réalise ainsi dans l'élément de connecteur selon l'invention deux cavités isolées électromagnétiquement, l'une transmettant le signal et l'autre ayant une fonction d'isolement vis-à-vis du rayonnement électromagnétique.
La piste formant contact central selon l'invention constitue à elle seule une ligne de transmission hyperfréquence, par rapport à la ou les zones métallisées en contact avec la masse.
De préférence la plaquette de circuit imprimé est maintenue dans le corps en étant engagée dans des gorges diamétralement opposées de la paroi intérieure d'un prolongement de section rétrécie dudit corps.
L'élément de connecteur peut présenter une forme droite ou coudée.
La présente invention a également pour objet un connecteur électrique coaxial permettant d'assurer une fonction de commutation, comportant un premier élément de connecteur comprenant centralement deux lames élastiques conductrices en appui mutuel en position désaccouplée du connecteur et un conducteur de masse extérieur qui entoure lesdites lames en étant séparé de celles-ci par un isolant, caractérisé par le fait qu'il comporte un second élément de connecteur tel que défini ci-dessus, permettant lors de son accouplement avec le premier élément de connecteur d'écarter l'une de l'autre lesdites lames élastiques de celui-ci en réalisant un contact électrique entre l'une desdites lames, constituant le conducteur central dudit premier élément de connecteur, et la piste métallisée conductrice formant conducteur central du second élément de connecteur.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, de modes de réalisation nullement limitatifs, en se référant au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue schématique d'un élément de connecteur coaxial selon l'invention, agencé en fiche mise en place à l'extrémité d'un câble coaxial, - la figure 2 est une vue en perspective partiellement en coupe d'un élément de connecteur complémentaire de celui de la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective partiellement en coupe des éléments des connecteurs des figures 1 et 2 en position assemblée, - les figures 4 à 7 représentent des variantes de plaquettes de circuits imprimés utilisées dans l'élément de connecteur selon la figure 1.
L'élément de connecteur électrique coaxial selon l'invention illustré à la figure 1 comporte un corps extérieur 1 formant un contact de masse, définissant intérieurement une cavité cylindrique 2 dans laquelle est mise en place une plaquette de circuit imprimé de forme rectangulaire allongée 3.
Comme on le voit sur la figure 1, la plaquette de circuit imprimé 3 est maintenue en étant retenue à son extrémité dans deux gorges diamétralement opposées 4 réalisées dans la paroi intérieure d'un prolongement du corps, de section rétrécie de forme cylindro-conique 5, le bord d'extrémité de la plaquette 3 se trouvant au niveau de la face d'extrémité du prolongement 5.
La plaquette comporte sur une de ses faces une piste métallisée 6 s'étendant sensiblement axialement dans l'élément de connecteur une fois la plaquette 3 mise en place dans celui-ci, ladite piste 6 s'étendant d'un bout à l'autre ou sensiblement d'un bout à l'autre de ladite plaquette. Différentes variantes de cette piste métallisée qui constitue le conducteur central de l'élément de connecteur dans lequel elle est montée, vont être décrites ultérieurement en référence aux figures 4 et 6.
A son extrémité opposée à celle illustrée à la figure 1, la piste 6 de la plaquette est amenée à être reliée à un conducteur d'un élément raccordé, en particulier, comme on le voit sur la figure 3, le conducteur central 7 d'un câble coaxial comportant un conducteur de masse extérieur 8, séparé par un isolant 9 du conducteur central 7.
Le corps 1 de l'élément de connecteur est agencé pour recevoir dans sa cavité centrale 2 le câble coaxial comme on le voit sur la figure 3.
II est à noter que sur la figure 3, pour plus de clarté, la piste métallisée de la plaquette de circuit imprimé 3 n'a pas été représentée.
L'élément de connecteur illustré à la figure 1 peut être utilisé en liaison avec un élément de connecteur complémentaire en forme d'embase, illustré à la figure 2, pour réaliser un connecteur électrique coaxial permettant d'assurer une fonction de commutation.
L'embase illustrée à la figure 2, et que l'on retrouve en position assemblée sur la figure 3, comporte un corps cylindrique 10 présentant une partie supérieure évasée 11 formant conducteur de masse, apte à être fixée par des pattes 12 à une ligne de masse d'une carte de circuit imprimé, non représentée, perpendiculairement à laquelle est montée l'embase.
L'embase comporte deux lames métalliques conductrices 13a, 13b en appui l'une contre l'autre en position de repos, comme on le voit sur la figure 2, reliées par des pattes 14 à des pistes de la carte de circuit imprimé (non représentée), les lames 13a, 13b étant séparées du corps 10 de l'embase par des corps isolants 15.
Lorsque l'on désire réaliser une commutation, on assemble les deux éléments de connecteur, la lame 13a venant alors au contact de la piste 6 formant contact central, la lame 13b venant au contact de la face opposée de la plaquette de circuit imprimé 3 qui, comme on le verra en liaison avec les figures 5 et 7, présente ou non une face métallisée.
La piste 6 de la plaquette 3 assure dans la position commutée, illustrée à la figure 3, une continuité électrique entre la lame 13a et le conducteur central 7 du câble coaxial.
Une fois que l'on retire l'élément de connecteur muni de la plaquette 3 de circuit imprimé de l'embase, les lames 13a et 13b reviennent en appui mutuel.
Le corps 1 formant contact de masse peut être réalisé en un matériau conducteur ou, le cas échéant, en un matériau non conducteur métallisé dans les zones, intérieures et respectivement extérieures, dans lesquelles, en position assemblé, il est amené à venir au contact respectivement du conducteur de masse 8 du câble coaxial et du corps 10, 11 de l'embase, ainsi qu'au contact des zones métallisées formant contact de masse de la plaquette qui vont être décrites plus en détail ci-dessous.
On se réfère maintenant aux figures 4 et 5 qui illustrent des variantes de réalisation de métallisations sur les deux faces respectives de la plaquette de circuit imprimé 3.
Les figures 4 et 5 correspondent à une réalisation de type "ligne stripline". Les figures 4a, 4b, 4c illustrent des variantes de la piste métallisée 6 formant le conducteur central de l'élément de connecteur illustré à la figure 1.
Dans les trois formes de réalisation illustrées, la piste comporte des parties d'extrémité évasées, et présente donc, vue en plan, une forme générale d'haltère. Dans le mode de réalisation de la figure 4a, la piste 6 s'étend jusqu'aux extrémités de la carte.
La partie d'extrémité évasée a pour avantage d'assurer un contact électrique avec la lame de signal 13a de l'élément de connecteur complémentaire, même en cas de mauvais positionnement. On a constaté qu'au bout d'un grand nombre de manoeuvres, les lames de l'embase pouvaient s'user malgré les revêtements utilisés. Dans co, cas, il peut devenir difficile d'obtenir un contact fiable dans la position non commutée et illustrée à la figure 2.
Pour remédier à ce problème, on peut mettre en oeuvre pour la piste 6 le mode de réalisation de la figure 4b dans lequel la partie d'extrémité évasée de la piste 6 est divisée en deux parties séparées par une zone non métallisée. Le contact continue à se faire sur l'un ou l'autre des côtés de la métallisation mais la zone centrale de la lame n'est pas usée par le frottement sur une piste métallisée de la carte de circuit imprimé. On conserve ainsi sur les lames de l'embase une zone très peu usée. Dans la position non commutée, ces zones non usées viennent en contact l'une avec l'autre assurant un bon contact électrique. Dans la position commutée, ce sont les zones usées de la lame qui viennent en contact des parties métallisées de la plaquette. On augmente, grâce à cette réalisation, la durée de vie du produit d'une manière qui peut se révéler significative.
On peut également mettre en oeuvre le mode de réalisation illustré à la figure 4c où la partie évasée de la piste métallisée 6 est légèrement décalée par rapport au bord d'extrémité de la carte. Cette réalisation permet également de modifier les conditions de frottement et donc d'usure.
La face opposée de la carte dont deux modes de réalisation sont représentés aux figures 5a et 5b est destinée à venir en contact de la lame opposée 13b de l'embase. Avantageusement, cette face de la carte de circuit imprimé est métallisée sur toute sa surface, la métallisation 16 étant apparente sur toute la surface comme illustré à la figure 5a ou recouverte dans sa partie centrale par un vernis isolant comme on le voit sur la figure 5b permettant de maintenir isolée la lame 13b de l'embase. Cette surépaisseur conférée par le vernis isolant permet d'assurer une meilleure isolation entre voies électriques.
Les figures 6 et 7 montrent des variantes de réalisation de type "ligne coplanaire".
La face de la plaquette comportant la piste métallisée 6 formant contact central comporte une métallisation 17 transformant la ligne hyperfréquence en ligne de type coplanaire. Le plan de masse sur la face opposée formé par une métallisation 16 peut être maintenu en étant revêtu le cas échéant d'un vernis isolant comme dans le cas de la figure 5b, (figures 7b et 7e) ou même supprimé (figure 7a) sans dégradation trop importante des performances. Dans le cas d'une réalisation de plaquette de circuit imprimé comportant des faces telles que représentées sur les figures 6b et 7c, des orifices traversant 18 à paroi métallisée, au nombre de quatre dans l'exemple illustré, peuvent être ménagés mettant en communication les métallisations de masse des deux faces opposées de la carte de circuit imprimé 3.
La présente invention permet, grâce à la conception de l'élément de connecteur formant fiche, tel qu'illustré à la figure 1, de fabriquer des éléments de connecteur complémentaires en forme d'embase d'une grande simplicité et qui peuvent être obtenus par des moyens de production de masse, le corps pouvant être obtenu, par exemple, par emboutissage profond et les lames élastiques par découpe.
Lorsque l'élément de connecteur selon l'invention, tel qu'illustré à la figure 1 est utilisé avec un élément de connecteur tel qu'une embase, illustrée à la figure 2, pour assurer une fonction de commutation, on obtient une excellente isolation entre les voies à l'état commuté, l'isolant étant en fait le corps de la plaquette de circuit imprimé 3 muni des métallisations. L'utilisation d'une telle plaquette de circuit imprimé de faible épaisseur comme support de piste métallisée formant contact central, permet de réduire la taille du connecteur, en particulier de l'élément de connecteur formant embase, en réduisant notamment la longueur des lames élastiques de celle-ci qui, dans la mesure où elles subissent peu de déflexions, lors de l'assemblage peuvent donc être plus courtes. On obtient une endurance mécanique élevée avec une usure intervenant sur les lames dans des zones différentes en position commutée et non commutée, comme cela a été expliqué ci-dessus.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter différentes variantes et modifications sans pour autant sortir ni de son cadre, ni de son esprit.
Claims (5)
1. Elément de connecteur électrique coaxial comportant un' conducteur central et un corps extérieur. (1) formant contact de masse et définissant une cavité intérieure cylindrique (2), caractérisé par le fait que le conducteur central est une piste métallisée (6) réalisée sur une face d'une plaquette de circuit imprimé (3).
2. Elément de connecteur électrique coaxial selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite plaquette de circuit imprimée (3) comporte en outre au moins une zone métallisée (16, 17) réalisée sur la face de la plaquette opposée à celle comportant ladite piste (6) et/ou sur la face comportant celle-ci, la ou lesdites zones métallisées étant reliées électriquement à la masse en étant en contact avec le corps (1) dudit élément de connecteur.
3. Elément de connecteur électrique coaxial selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite plaquette de circuit imprimé (3) présente une forme rectangulaire allongée et est maintenue dans ledit corps (1) en étant disposée diamétralement dans la cavité cylindrique (2) de celui-ci.
4. Elément de connecteur électrique coaxial selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la plaquette de circuit imprimé (3) est maintenue dans le corps (1) en étant engagée dans des gorges (4) diamétralement opposées dans la paroi intérieure d'un prolongement (5) de section rétrécie dudit corps.
5. Connecteur électrique coaxial permettant d'assurer une fonction de commutation, comportant un premier élément de connecteur comprenant centralement deux lames élastiques conductrices (13a, 13b) en appui mutuel en position désaccouplée du connecteur et un conducteur de masse extérieur (10, 11) qui entoure lesdites lames en étant séparé de celles-ci par un isolant (15), caractérisé par le fait qu'il comporte un second élément de connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, permettant lors de son accouplement avec le premier élément de connecteur d'écarter l'une de l'autre lesdites lames élastiques de celui-ci en réalisant un contact électrique entre l'une desdites lames (13a) constituant le conducteur central du premier élément de connecteur et la piste métallisée conductrice (6) formant conducteur central du second élément de connecteur.
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