JP2004513474A - 超小型、高速、同軸ピン相互接続システム - Google Patents

Abstract

対となりうるコネクタ半部（３０Ａ、３０Ｂ、４０Ａ、４０Ｂ）によりお互いに接続された２つの同軸ケーブル（２０、２０’）からなる相互接続システムが開示されている。対になりうるコネクタ半部（３０Ａ、３０Ｂ、４０Ａ、４０Ｂ）の第１の半部は、第１の絶縁ハウジング（４０）を形づくる雄のコネクタ半部であり、この絶縁ハウジングは、２つの同軸ケーブル（２０、２０’）の一方の中心導体（１００）に電気的に接続されている少なくと１つの導電ピン（５０）を配置している。導電ピン（５０）は、第１のコネクタシールド（５５）内の第１の導電体ビード（６０）により一部保持されている。第１のコネクタシールド（５５）は、２つの同軸ケーブル（２０）の同じケーブルのケーブル外部シールド（１１０）と電気的に接続されている。対になりうるコネクタ半部（３０Ａ、３０Ｂ、４０Ａ、４０Ｂ）の第２の半部は、第２の絶縁ハウジング（８０）を形づくる雌のコネクタ半部であり、この絶縁ハウジングは、２つの同軸ケーブルの他方（２０’）の中心導体（１００’）に電気的に接続され且つ、第２のコネクタシールド（７５）内の第２の導電体ビード（９０）により一部保持されている、少なくとも１つの導電レセプタクル（７０）を配置している。第２のコネクタシールド（７５）は、２つの同軸ケーブル（２０’）の他方のケーブル外部シールド（１１０’）と電気的に接続されている。導電レセプタクル（７０）は、導電ピン（５０）を受け入れる寸法であり、第２の導電体ビード（９０）を有する第２の絶縁ハウジング（８０）は、第１の導電体ビード（６０）を有する第１の絶縁ハウジング（４０）を受け入れる寸法になっている。

Description

【０００１】
［発明の背景］
本発明は、ＰＣボードのようなプレーナーデバイスとお互いに作用しあう必要のある他の周辺デバイスとをお互いに接続することに関するものである。この相互接続を行う従来の技術は、各デバイスの外側に同軸アッセンブリを付け、アダプタを使い同軸アッセンブリをお互いに結合するものであった。この方法は、多くの場合高価であり、電気的性能は低く、また、多くのスペースを必要とした。
【０００２】
図８Ａ及び図８Ｂは、アダプタ１５０により従来技術で相互接続する分離状態と接続状態のそれぞれを示した例である。アダプタ１５０は、２つの同軸コネクタソケット１３０をお互いに接続し、これらのソケットは、信号源及び送信先とそれぞれつながった同軸ケーブル２０と接続されている。信号源は、デバイス又はＰＣボードから直接のいずれかである。デラウエア州ニューワークにあるＷＬゴア社から購入可能なゴア「ＵＨＤ」相互接続システムにおいては、両方の同軸コネクタソケット１３０は、雌接続であり、アダプタ１５０は、アダプタ１５０の内部にある複数のピン１５２で構成されている。従来技術の相互接続は、このように２つの同軸コネクタソケット１３０とアダプタ１５０との３つから構成されている。３つの個別の要素を使用することは、相互接続の電気的性能を下げるだけではなく、より多くのスペースが必要となる。
［発明の概要］
本発明の目的は、相互接続の電気的性能を改善することである。
【０００３】
更に、本発明の目的は、相互接続に必要なスペースを減らすことである。
【０００４】
また、本発明の目的は、より設置コストの低い相互接続を提供することでもある。
【０００５】
本発明のこれらの目的は、対になるコネクタ半部を持つ２つの同軸ケーブルからなる相互接続システムを提供することにより解決される。対になるコネクタ半部の第１の半部は、第１の絶縁ハウジングから作られた雄のコネクタ半部であり、このハウジングには、２つの同軸ケーブルの第１ケーブルの中心導体と電気的に接続された少なくとも１つの導電性ピンを配置してある。導電ピンは、第１のコネクタシールド内の第１の誘電体ビードにより一部保持され、第１のコネクタのシールドは、２つの同軸ケーブルの第１のケーブル外部シールドと電気的に接続される。対になるコネクタ半部の第２の半部は、第２の絶縁ハウジングから作られた雌のコネクタ半部であり、このハウジングは、２つの同軸ケーブルの第２のケーブル中心導体に電気的に接続される少なくとも１つの導電レセプタクルを配置している。少なくとも１つの導電レセプタクルは第２のコネクタシールド内の第２の絶縁体ビードにより一部保持され、第２のコネクタシールドは、２つの同軸ケーブルの第２のケーブル外部シールドと電気的に接続されている。少なくとも１つの導電レセプタクルは、少なくとも１つの導電ピンを受け入れるような寸法になっており、第２の誘電体ビードを有する第２の絶縁ハウジングは、第１の誘電体ビードを有する第１の絶縁ハウジングを受け入れる寸法になっている。
【０００６】
１つの部分が雄のコネクタ半部で、他の半部が対になり得る雌コネクタ半部である本発明の２部分からなる相互接続システムの使用は、相互接続システムのコネクタ半部の間にアダプタがないので、より少ないスペースしか必要がない。更に、機械的接続が１つ少ないため、システムの電気的性能が保持されている。
【０００７】
相互接続システムの対になるコネクタの半部は、１つ以上の導電ピンを有し、その数は接続すべき数即ち同軸ケーブルの数に依存する。本発明の相互接続システムは、導電ピンの間の間隔が６．０ｍｍ〜３．０ｍｍを有する対となるコネクタ半部の構造が可能になっている。更に、本発明は、６．４５ｃｍ^２（１平方インチ）あたり３０〜４０本の導電ピン密度が可能であり、このことは相互接続システムのコネクタ半部がより少ないスペースしか必要がないということを意味している。
【０００８】
相互接続システムの１つの応用例では、電子回路ボードの表面の終端が１つ以上の同軸ケーブルに接続されている。終端は、本発明の対になるコネクタ半部により１つ以上の同軸ケーブルの第１の端部と電気的に接続される。また、１つ以上の同軸ケーブルの他の端部が、電子回路ボードの１つの終端に直接接続するために外に露出されることも可能である。
［発明の詳細な説明］
本発明は、ＲＦ（無線）ピンコネクタアセンブリを使って相互に作用する必要のあるその他の周辺デバイスと同様に、ＰＣボードのようなプレーナーデバイスと相互接続することに関するものである。
【０００９】
図１は、本発明の相互接続システムの１実施例であり、ここでは信号が、電子回路２７を経由しプリント回路板（ＰＣＢ）のようなプレーナーデバイス１０へ入ったり、出たりしている。電子回路２７は、プレーナーデバイス１０の上面１５に搭載されており、プレーナーデバイス１０に設置されたコネクタヘッダー３０Ａにより同軸ケーブル２０に接続されている。コネクタヘッダー３０Ａにプラグインされるものは、コネクタハウジング３０Ａに纏められたコネクタ２６を相補する１セットのコネクタ２５を収納したコネクタハウジング３０Ｂである。コネクタヘッダー３０Ａ及びコネクタハウジング３０Ｂは、例えば、ＵＬＴＥＭ（登録商標）及び液晶ポリマ（ＬＣＰ）を含む熱可塑性プラスティックにより作られている。コネクタセット２５は同軸ケーブル２０の一端に付けられ、他端は、同軸ピンコネクタ１６０に接続されている。コネクタ１６０は、更にコネクタヘッダー４０Ａに収納され、コネクタヘッダー４０Ａは、次に、更なる同軸ケーブル２０’につけられた雌のコネクタ半部１３０を収納したコネクタハウジング４０Ｂと対になる。更なるコネクタヘッダー４０Ａ及びコネクタハウジング４０Ｂは、コネクタヘッダー３０Ａ及びコネクタハウジング３０Ｂと同じ材料から作られ得る。
【００１０】
プレーナーデバイス１０から信号を取り出すための他の方法が、図２に示されており、ここでは、同軸ケーブル２０は、プレーナーデバイス１０の上面１５の露出した回路トレースのような電子回路２７に直接ハンダ付けされる。
【００１１】
図３は、更なるコネクタヘッダー４０Ａの同軸ピンコネクタアセンブリ１６０の分解組立図を示している。同軸ケーブル２０は、内部絶縁物１２０の中に中心導体１００を有し、内部絶縁物１２０の周りには外部シールド１１０を配置している。内部絶縁物１２０は、中心導体１００を外部シールド１１０から絶縁する働きをしている。同軸ピンコネクタ１６０は、同軸ケーブル２０の中心導体１００に接続できる中心信号ピン５０と同軸ケーブル２０の外部シールド１１０に接続可能な外部グランドシールド５５とを有している。コネクタ絶縁物６０は、誘電体ビードから作られ、中心信号ピン５０と外部グランドシールド５５との間に配置されている。同図において、同軸ピンコネクタアセンブリ１６０は、コネクタハウジング４０Ａに装着されるように示されている。コネクタ絶縁物６０は、ＰＴＦＥ、ＵＬＴＥＭ（登録商標）又はＴｏｒｌｏｎ（登録商標）のような絶縁材から作れる。中心信号ピン５０は、銅、ベリリウム銅又は、りん青銅のような導電材から作られる。外部グランドシールド５５は、銅、ベリリウム銅又は、りん青銅のような導電材から作られる。
【００１２】
図４は、図３のピン同軸コネクタ１６０の組合せ状態における断面図を示している。この図から分かるように、中心信号ピン５０は、コネクタ外部シールド５５の内側でコネクタ絶縁物６０によって長さＸだけ部分的に保持されている。コネクタ外部シールド５５は、同軸ケーブル外部シールド１１０と電気的に接続されている。同軸ケーブル外部シールド１１０は、内部絶縁材１２０により同軸ケーブル中心導体１００から絶縁されている。ピン同軸コネクタ１６０は、更にコネクタハウジング４０Ａに一緒に纏められていることが示されている。コネクタ外部シールド５５は、同軸ケーブル２０の入口端において少々広がっているフレア部５６を有し、これがコネクタハウジング４０Ａの相補的なくぼみ４２と合うようになっていることが分かる。
【００１３】
図５は、ピン同軸コネクタ１６０と対となり、更にコネクタハウジング４０Ｂ内に位置したソケット同軸コネクタ１３０を表している。ソケット同軸コネクタ１３０は、更に同軸ケーブル２０’に接続されている。同軸ケーブル２０’は、更に、内部絶縁物１２０’内の中心導体１００’を有する内部絶縁物１２０’の周りに配置した外部シールド１１０’を有している。内部絶縁物１２０’は、外部シールド１１０’から中心導体１００’を絶縁する働きをしている。ソケット同軸コネクタ中心導体７０は中心導体１００’と電気的につながっており、コネクタ外部シールド７５の中にある誘電体ビード９０により一部保持されている。コネクタ外部シールド７５は、外部シールド１１０’と電気的につながっている。ソケット同軸コネクタ１３０は、コネクタハウジング８０内に纏められている。
【００１４】
図６Ａ及び図６Ｂは、ソケット同軸コネクタ１３０がピン同軸コネクタ１６０と対になる本発明の接続方法を示している。
【００１５】
コネクタヘッダー３０Ａとコネクタハウジング３０Ｂは、適切な寸法を取り得る。例えば、本発明を限定するものではないが、図１及び図２の実施例は、１×４の配列を示している。例えば、１×８又は、３×３２（３列３２位置）の配列が、個々の要求に応じて考えることができる。１×４の配置のコネクタハウジングは、高さ５．１ｍｍ（０．２インチ）、幅１２．９ｍｍ（０．５０９インチ）及び、奥行き１４．７ｍｍ（０．５８インチ）となる。一般的に、コネクタヘッダー３０Ａとコネクタハウジング３０Ｂは、２５．４ｍｍ平方（１インチ平方）当たり３７コネクタまで収納することができる。
【００１６】
コネクタヘッダー４０Ａ内のピンの間の間隔は、３ｍｍから６ｍｍの範囲となり得るが、これは、本発明を限定するものではない。ソケット同軸コネクタ１３０とピン同軸コネクタ１６０との間のミスマッチは、理想的にはゼロである。しかし、２．３ｍｍまでの誤差が許容されている、即ち、性能を下げることなく対となり得るミスマッチは、２．３ｍｍまで取り得る。
【００１７】
本発明の相互接続システムは、図７から分かるように、１２１ｃｍ（４８インチ）までの長さの同軸ケーブルに対し６ＧＨｚまでの帯域で３ｄＢの減衰以下になる。
【００１８】
図７ａは、０〜６ＧＨｚで、デバイスの表面に載置されたコネクタ３０Ａからコネクタ４０Ａまでの１２２ｃｍ（４８インチ）同軸ケーブルに対する挿入損失を示している。最大損失は、５．９０ＧＨｚで２．９０ｄＢあることが分かる。
これは、図において矢印で示してある。
【００１９】
一般的に、この周波数範囲に対して３ｄＢ以下の損失とすることが望ましい。
【００２０】
図７ｂは、図７ａと同じ周波数範囲に対する定在波比を示している。１：１．１８５の最大値が、５．８１ＧＨｚで生じている。一般的に、１：１．２５以下の比率にすることが望ましい。
【００２１】
本発明の実施例の２、３が上記で詳細に記述されたが、当業者は、多くの変更がここに記載された斬新な教示や利点から著しく外れることなしに可能であることを理解する。したがって、特許請求の範囲に記載されているように、このような全ての変更は、本発明の範囲内に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
表面搭載のコネクタヘッダーを有するプレーナーデバイスの１実施例を示す図である。
【図２】
プレーナーデバイスに直接取付けたケーブルを有するプレーナーデバイスの１実施例を示す図である。
【図３】
ピンコネクタの詳細を示す図である。
【図４】
ピンコネクタの断面を示す図である。
【図５】
ソケットコネクタの断面を示す図である
【図６Ａ】
本発明のソケット接続におけるピンを示す図である。
【図６Ｂ】
本発明のソケット接続におけるピンを示す図である。
【図７ａ】
相互接続システムの電気的性能を示す図である。
【図７ｂ】
相互接続システムの電気的性能を示す図である。
【図８Ａ】
２つのソケットコネクタを接続するためピン−ピンアダプタを用いる従来技術による接続方法を示す図である。
【図８Ｂ】
２つのソケットコネクタを接続するためピン−ピンアダプタを用いる従来技術による接続方法を示す図である。

Claims (20)

1. 対となりうるコネクタ半部によりお互いに接続される２つの同軸ケーブル、を備える相互接続システムであって、前記２つの同軸ケーブルのそれぞれは、ケーブルの外部シールド内に配置された中心導体を有し、
   前記対となりうるコネクタ半部の第１の半部は、第１の絶縁ハウジングからなる雄コネクタ半部であり、該絶縁ハウジングには、前記２つの同軸ケーブルの第１のケーブルのケーブル中心導体に電気的に接続され、且つ、第１のコネクタシールド内に第１の誘電体ビードにより少なくとも一部保持されている、少なくとも１つの導電ピンを配置し、前記第１のコネクタシールドは、前記２つの同軸ケーブルの第１のケーブルの外部シールドと電気的に接続されたコネクタ半部、
   前記対となりうるコネクタ半部の第２の半部は、第２の絶縁ハウジングからなる雌コネクタ半部であり、該絶縁ハウジングには、前記２つの同軸ケーブルの第２のケーブルの中心導体に電気的に接続され、且つ、第２のコネクタシールド内に第２の誘電体ビードにより少なくとも一部保持された、少なくとも１つの導電レセプタクルを配置し、前記第２のコネクタシールドは、前記２つの同軸ケーブルの第２のケーブルの外部シールドに電気的に接続されたコネクタ半部、
   前記の少なくとも１つの導電レセプタクルは前記少なくとも１つの導電ピンを受け入れる寸法になっており、第２の誘電体ビードを有する前記第２の絶縁ハウジングは、前記第１の誘電体ビードを有する前記第１の絶縁ハウジングを受け入れる寸法になっている導電レセプタクル
   から構成された相互接続システム。
2. 前記対となりうるコネクタ半部の第１の半部は、少なくとも２つの導電ピンを有し、前記少なくとも２つの導電ピン間の距離は、６．０ｍｍと３．０ｍｍとの間である請求項１に記載の相互接続システム。
3. 前記少なくとも２つの導電ピンの密度は、６．４５ｃｍ^２（１平方インチ）当たり３０本と４０本との間である請求項２に記載の相互接続システム。
4. 挿入損失は、６ＧＨｚまでの周波数において３ｄＢ以下である請求項１に記載の相互接続システム。
5. 前記少なくとの１つの導電ピンは、前記第１のコネクタシールド内で同心に囲まれている請求項１に記載の相互接続システム。
6. 前記少なくとも１つの導電レセプタクルは、前記第２のグランドシールド内で同心に囲まれている請求項１に記載の相互接続システム。
7. 長さ１２２ｃｍの前記同軸ケーブルに対する挿入損失が、０から６ＧＨｚまでの周波数範囲で３ｄＢ以下である請求項１に記載の相互接続システム。
8. 長さ１２２ｃｍの前記同軸ケーブルの定在波比が、０から６ＧＨｚの周波数範囲で１：１．２５以下である請求項１に記載の相互接続システム。
9. 前記導電ピンと前記導電レセプタクルとの間のミスマッチが、２．３ｍｍの大きさまで許容される請求項１に記載の相互接続システム。
10. 電子回路板と１つ以上の同軸ケーブルとの組合せ体であり、
    各前記同軸ケーブルは、ケーブルの外部シールド内に配置したケーブル中心導体を有したケーブルであり、且つ、
    前記電子回路板は、前記電子回路板の表面上に搭載した少なくとも１つの終端を有し、前記少なくとも１つの終端は、対となりうるコネクタ半部により前記１つ以上の同軸ケーブルの第１端部に電気的に接続された電子回路板であり、
    ここで、
    前記対となりうるコネクタ半部の少なくとも第１の半部は、第１の絶縁ハウジングからなる雄コネクタ半部であり、前記雄コネクタ半部は、前記ケーブル中心導体に電気的に接続され、且つ、第１導体シールド内の第１誘電体ビードにより保持された、１つ以上の導電ピンを配置し、前記第１のコネクタシールドは、前記ケーブルの外部シールドと電気的に接続されたコネクタ半部であり、
    前記対となりうるコネクタ半部の少なくとも第２の半部は、第２の絶縁ハウジングからなる雌コネクタ半部であり、前記雌コネクタ半部は、前記ケーブル中心導体に電気的に接続され、且つ、第２コネクタシールド内の第２誘電体ビードにより一部保持された、１つ以上の導電レセプタクルを配置し、前記第２コネクタシールドは、前記ケーブル外部シールドと電気的に接続されたコネクタ半部であり、
    前記１つ以上の導電レセプタクルは、前記１つ以上の導電ピンを受け入れる寸法になっており、第２の誘電体ビードを有する前記第２の絶縁ハウジングは、前記第１の誘電体ビードを有する前記第１の絶縁ハウジングを受け入れる寸法になっている電子回路板と１つ以上の同軸ケーブルとの組合せ体。
11. 前記対になりうるコネクタ半部の第１の半分は、少なくとも２つの導電ピンを有し、前記少なくとも２つのピンの間の距離は、６．０ｍｍと３．０ｍｍの間である請求項１０に記載の組合せ体。
12. 前記少なくとも２つの導電ピンの密度は、６．４５ｃｍ^２（１平方インチ）当たり３０本と４０本の間である請求項１０に記載の組合せ体。
13. 挿入損失が、６Ｇｈｚまでの周波数において３ｄＢ以下である請求項１０に記載の組合せ体。
14. 前記１つ以上の導電ピンは、前記第１のコネクタシールド内で同心に保持されている請求項１０に記載の組合せ体。
15. 前記１つ以上の導電レセプタクルは、前記第２のコネクタシールド内で同心に保持されている請求項１０に記載の組合せ体。
16. 前記１つ以上の同軸ケーブルの第２の端部は、前記電子回路板の１つの終端に直接接続するため外に曝されている請求項１０に記載の組合せ体。
17. 前記終端は、プリント回路トレースからなる請求項１６に記載の組合せ体。
18. 長さ１２２ｃｍの前記同軸ケーブルに対する挿入損失は、０から６ＧＨｚの範囲の周波数において３ｄＢ以下である請求項１０に記載の組合せ体。
19. 長さ１２２ｃｍの前記同軸ケーブルに対する定在波比は、０から６ＧＨｚの周波数範囲において１：１．２５以下である請求項１０に記載の組合せ体。
20. 前記導電ピンと前記導電レセプタクルの間のミスマッチが、２．３ｍｍの大きさまで許容される請求１０に記載の組合せ体。

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