JP2007506232A - 同軸プラグ・ソケットコネクタ - Google Patents

Abstract

同軸プラグ・ソケットコネクタは、高い周波数、とりわけＧＨｚの領域の周波数のためのものであり、ソケット部（Ｂ）とプラグ部（Ｓ）に加えて弾性電気接触要素（１１）からなる。接触要素（１１）は、ソケット部（Ｂ）の外部導体をプラグ部（Ｓ）の外部導体に接続し、プラグ部（Ｓ）とソケット部（Ｂ）間に設置される。接触要素（１１）は多くの弾性部（１３）からなり、半径方向弾性応力を受けている間、ソケット部（Ｂ）の外部導体との接触点（１６ｂ）とプラグ部（Ｓ）の外部導体との接触点(１６ａ)とを形成する。前記接触点（１６ａ、１６ｂ）は、好適にはプラグ・ソケットコネクタの長手方向軸に垂直に走りプラグ部（Ｓ）の面（２５）に近接する面に位置する。コネクタはおよそ６５ＧＨｚ以下で安定する。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、高周波数、特にミリ波帯用の同軸プラグ・ソケットコネクタに関するものであり、ソケット部とプラグ部及びばね弾性電気接触要素を具備し、接触要素はソケット部の外部導体をプラグ部の外部導体に半径方向に接続しプラグ部とソケット部の間に配置される。

前記の種類のプラグ・ソケットコネクタは、独国特許第３８１４０６９号Ｃ明細書に開示されている。このプラグ・ソケットコネクタは、エンボス加工で分割された接触ばね片を具備し、ばね片はソケット部又はプラグ部の円状溝に挿入される。接触ばね片は、エンボス加工を施されているため、外側で半径方向に弾性特性を維持することが予想される。溝の基盤面は、伸長状態で接触ばね片の屈曲線に従う。接触ばね片は多数のスロットによって重ね板ばねに分割され、前記重ね板ばねも同様にエンボス加工を施し、それぞれの重ね板ばねは縁部を経てその端縁部で互いに接続する。しかしながら、非常に高い周波数、特に６ＧＨｚ以上の周波数では、このコネクタは不安定である。

独国特許出願公開第１９５３６２７６号Ａ明細書及び米国特許第５９３８４６５号明細書はまた、同軸ＭＭＣＸプラグ・ソケットコネクタを開示する。

加えて、図８ａ、図８ｂに示される半径方向接触要素がその先行技術に開示されている。図８ａに示される半径方向接触要素は、かごの形状をしており、上述の独国特許第３８１４０６９号Ｃ明細書に記載のものにほぼ相当する。この接触要素もまた、約６ＧＨｚ以上では要求される安定性を確保することはできない。図８ｂに示される溝つき弾性外部導体も同様に前記要求を満たすことはない。したがって曲げモーメントに関しては、機械的安定性は、これらの場合には不充分である。

また、軸接触要素がプラグ部とソケット部間の電気接触を確保することを目的とする数多くのコネクタが知られている。特に、図７ａの波型ワッシャー、図７ｂに示す溝つき板ばね及び図７ｃに示される多段階電鋳部が知られている。溝なし板ばねもまた知られている。これら軸方向接触要素を用いた場合、比較的高い軸力を維持する必要があるという困難がある。スクリューコネクタの場合、これは容易に達成できる。クイックフィット結合部、いわゆる大設計の「プッシュプル」コネクタの場合も同様に、これは好ましい設計手段により達成することができる。しかしながら、クイックフィット結合部と例えば２ｍｍの小さな外部直径を具備するコネクタは、合理的な程度の複雑性を備える設計条件により要求される軸応力をかろうじて確保する。

本発明は、非常に高い周波数、特に６ＧＨｚ以上の周波数で安定する前記種類のプラグ・ソケットコネクタを提供するという目的に基づく。

この目的は、一般的な同軸プラグ・ソケットコネクタの場合には、接触要素が複数のばね弾性部を具備するという事実により達成され、それぞれのばね弾性部は、半径方向ばね弾性応力を受けてソケット部の外部導体との接触点とプラグ部の外部導体との接触点とを形成する。本発明に記載のプラグ・ソケットコネクタの場合、それぞれのばね弾性部は、応力を受けてソケット部の外部導体との接触点とプラグ部との接触点を形成する。その結果、共振子を上方、特に６ＧＨｚ以上に移動させることができ、したがって、高い程度の安定性を達成することが可能となるという測定結果が示された。軸接触なしで済ますことも可能であり、その結果として数ミリメートルの非常に小さい寸法の場合でさえ、単純なプラグ・ソケット結合部を用いることが可能であり、確実な方法で作動しうる。本発明に記載のプラグ・ソケットコネクタはまた、周知のＭＭＣＸコネクタと結合することもできる。

本発明の一展開によると、接触点がプラグ・ソケットコネクタの長手方向軸に対して垂直に走りプラグ部の正面端縁部に近接する面に位置する場合に、とりわけ高い安定性をもたらす。

接触要素は、本発明の一展開によると、前記接触要素が冠状で特に一方の端縁部で開口している複数の軸方向拡張スロットを具備している場合に、とりわけ費用効率のよい方法で実現することができる。接触要素はこの場合、対応する管状断面により形成されうる。

本発明の一展開では、長手方向軸の周りをそれぞれ回転するタブとなるばね弾性部を提供する。接触要素はまた、数ミリメートルの非常に小さい寸法を具備するスリーブ状部の形状で設計されている。

本発明の一展開によると、接触要素が６個以上、好適には８個乃至１２個、特に１０個のばね弾性部を具備する場合に、プラグ・ソケットコネクタは約６５ＧＨｚ以下で安定的であるという測定結果が示された。

接触要素は好適にはソケット部の溝に取付けられる。プラグ部は、結合の際に接触要素に挿入される。ばね弾性部はプラグ部の挿入方向の軸方向に延在し、プラグ部が挿入される際に半径方向外部に引っ張られる。たとえ二つのコネクタ部が常軌を逸して互いに差し込まれたとしても接触要素の損傷は回避される。

さらに、有利な特徴については、特許請求の範囲の従属項、以下の説明及び図面で明らかにされる。

発明の一実施例については、図を参照して以下でより詳細に説明する。

図１に示す同軸コネクタ１はプラグ・ソケットコネクタであり、「プッシュプル」コネクタとも呼ばれ、結合することができ、スクリューコネクタと比較してねじ込む作業を必要としない。ソケット部はハウジング部９を具備して、外部導体を形成し同軸ケーブル２に接続する。同軸ケーブル２は従来型の外部導体４を具備して、導電的にハウジング部９に接続する。内部導体６は、誘電体５により外部導体４から分離され、ばねソケット７に電気的に接続する。ばねソケット７は、段部２１を具備する段付き孔２０の長手方向に延在する。

ソケット部Ｂはプラグ部Ｓに結合し、プラグ部Ｓは貫通孔２２を備えるハウジング部１０を具備し、同様に外部導体を形成する。ハウジング部１０は、同軸ケーブル３に接続し、このケーブル３はケーブル２と同じ設計でもよい。プラグピン８は、ケーブル３の内部導体をケーブル２の内部導体に接続する。プラグピン８とばねソケット７は、本来周知のもので設計することができる。

円周方向溝２３がハウジング部１０の円筒外側に編入されており、スナップアクションリング１９は、前記円周方向溝２３に取り付けられ、ハウジング９の傾斜面２４との相互作用により軸方向に固定されるようにする。スナップアクションリング１９にはスロットが設けられ、溝２３に挿入することにより部分Ｓ及びＢが連結する際に半径方向に圧縮されるようにする。ソケット部Ｂ及びプラグ部Ｓが互いに軸方向に差し込まれると、スナップアクションリング１９は傾斜面２４により形成された凹所に嵌合し、図１に示す連結位置で二つの部分Ｓ及びＢを嵌合する。傾斜面２４により軸応力が生まれ、対応分離力に反発する位置で二つの部分Ｓ及びＢを保持する。コネクタを外すためには、二つの部分Ｂ及びＳを別々に軸方向に引っ張り、次にスナップアクションリング１９が半径方向に圧縮される。

プラグ部Ｓの挿入方向から見た時に、扁平溝１８は、一方の端縁部で開口し、図３で視認できるように、面２４の後でハウジング部９に編入されている。この溝１８は、接触要素１１を取付ける目的を果たし、接触要素は図２に示すように冠状で閉鎖スリーブを形成する。接触要素１１は、導電材料、特にばね弾性金属から製造され、図１に示される溝１８に挿入される円周方向支持リング１２を具備する。複数、特に１０個のタブ１３は、この支持リング１２上に一体的に形成され、開口スロット１４によりそれぞれ分離される。これらタブ１３は、長手方向軸の周りで比較的小さな角度でそれぞれ回転する。

タブ１３は、それぞれ端縁部面１５を具備し、前記端縁部面はプラグ・ソケットコネクタ１の長手方向に対して垂直に延在し、ハウジング部１０の端縁部面２５の真後ろに走る面に位置する。タブ１３は、タブ１３の壁厚より僅かに広い中間領域１７に位置する。タブ１３は回転することにより、図４に示すように、外部隅部１６ｂとハウジング部９との接触点と内部隅部１６ａとハウジング部１０との接触点を形成するようにする。したがって、接触要素１１は、複数のハウジング部９との半径方向点状接触点１６ｂと複数のハウジング部１０との半径方向点状接触点とを形成し、前記接触点は、コネクタ２が湾曲し又は二つの部分Ｂ及びＳでねじられたとしても、タブ１３のばね弾性応力により維持される。また、タブ１３の応力により、中間領域１７の幅で許容できるずれも調整することができる。二つのハウジング部９及び１０は好適には溝なしで閉鎖しており、その結果とりわけ高い曲げモーメントを調整することができる。

上述のようにスロット１４は一方の端縁部で開口し、比較的短い長さを具備し、特にこの長さは１.７ｍｍ未満で好適には１.１ｍｍである。したがって、タブ１３は、比較的敏感な部分となり、結合の際に損傷を受けないことが望ましい。プラグ部Ｓ又はハウジング部１０は、タブ１３の伸長方向に接触要素１１を挿入するので、二つの部分Ｂ及びＳが互いに常軌を逸して差し込まれたとしてもタブ１３は損傷を受けることはない。たとえコネクタを取り外したとしても、タブ１３が損傷することはほとんどありえない。

図５及び６の測定は、６５ＧＨｚ以下で安定的であることを示している。本発明に記載のコネクタは、いずれの場合にも１３ｃｍの長さの「半剛体」ケーブル２及び３を具備しており、それをいずれの場合にもソケット部Ｂ及びプラグ部Ｓにはんだづけしたコネクタを測定に用いた。測定のために、二つのケーブル２及び３を測定点にねじ込み、互いに連結した。測定はベクトルネットワーク測定具を用いて実施した。

図５に示すように第一に反射減衰量（Ｓ１１反射前）と図６に示すように第二に挿入損失（Ｓ２１送信前）を測定した。０．１３ＧＨｚから６５ＧＨｚの周波数帯域で測定した。測定中、コネクタは湾曲し歪曲した。反射減衰量は、ｄＢ換算で反射力と入力間の対数率となる。非反射線はマイナス無限大ｄＢの反射減衰量（ＲＬ）であるが、短絡回路は０ｄＢの反射減衰量（ＲＬ）である。挿入損失は、ｄＢ換算で送信力と入力間の対数率となる。無損失線は０ｄＢの挿入損失であり、短絡回路線はマイナス無限大ｄＢの挿入損失である。図５及び図６で示す測定では、いずれの場合にも振幅のみが示されている。特に湾曲し歪曲したコネクタ部又はケーブルでさえ６５ＧＨｚ未満の周波数では実質的破壊的反射をもたらさないことが測定に示されている。

本発明に記載のコネクタの長手方向断面図と個別部の三次元図を示す。 接触要素の拡大三次元図を示す。 個別部を分解したソケット部の三次元図を示す。 図１の線ＩＶ−ＩＶに沿って切ったコネクタの断面図を示す。 本発明に記載のコネクタの反射特性の測定カーブを示す。 本発明に記載のコネクタの伝送特性の測定カーブを示す。 先行技術に記載の軸方向接触要素を示す。 先行技術に記載の軸方向接触要素を示す。 先行技術に記載の軸方向接触要素を示す。 先行技術に記載の半径方向接触要素を示す。 先行技術に記載の半径方向接触要素を示す。

符号の説明

１ コネクタ
２ 同軸ケーブル
３ 同軸ケーブル
４ 外部導体
５ 誘電体
６ 内部導体
７ ばねソケット
８ プラグピン
９ ハウジング部
１０ ハウジング部
１１ 接触要素
１２ 支持リング
１３ タブ
１４ スロット
１５ 端縁部側
１６ 隅部
１７ 中間領域
１８ 溝
１９ スナップアクションリング
２０ 段付き孔
２１ 段部
２２ 貫通孔
２３ 溝
２４ 面
２５ 端縁部面
Ｂ ソケット部
Ｓ プラグ部

Claims (14)

1. 高周波数、特にミリ波帯用の同軸プラグ・ソケットコネクタで、ソケット部（Ｂ）とプラグ部（Ｓ）を具備し、ばね弾性電気接触要素（１１）を具備して半径方向にソケット部（Ｂ）の外部導体をプラグ部（Ｓ）の外部導体に接続しプラグ部（Ｓ）とソケット部（Ｂ）間に配置するプラグ・ソケットコネクタにおいて、接触要素（１１）は複数のばね弾性部（１３）を具備し、それぞれのばね弾性部が半径方向ばね弾性応力を受けてソケット部（Ｂ）の外部導体との接触点（１６ｂ）とプラグ部（Ｓ）の外部導体との接触点（１６ａ）を形成することを特徴とするプラグ・ソケットコネクタ。
2. 前記接触点（１６ａ、１６ｂ）は、プラグ・ソケットコネクタの長手方向軸に対して垂直に走りプラグ部（Ｓ）の端縁部面（２５）に近接する面に位置することを特徴とする請求項１に記載のプラグ・ソケットコネクタ。
3. 接触要素（１１）は、冠状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラグ・ソケットコネクタ。
4. 接触要素（１１）は、一方の端縁部で開口する複数の軸方向伸長スロット（１４）を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプラグ・ソケットコネクタ。
5. ばね弾性部（１３）は、それぞれ二つのスロット（１４）により形成されることを特徴とする請求項４に記載のプラグ・ソケットコネクタ。
6. ばね弾性部（１３）は、それぞれ比較的小さな角度で長手方向軸の周りを回転するタブであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のプラグ・ソケットコネクタ。
7. いずれの場合にもタブ（１３）の二つの外部隅部（１６ａ、１６ｂ）は、互いに距離を置いて配置されて接触点を形成し、プラグ部（Ｓ）のハウジング部（１０）との接触点（１６ａ）とソケット部（Ｂ）のハウジング部（９）との他の接触点（１６ｂ）を形成することを特徴とする請求項６に記載のプラグ・ソケットコネクタ。
8. 接触要素（１１）は、６個以上、好適には８個から１２個、特に１０個のばね弾性部（１３）を具備することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のプラグ・ソケットコネクタ。
9. 接触要素（１１）は、一方の端縁部で円周方向支持リング（１２）を具備し、ばね弾性部（１３）は前記支持リング（１２）上で一体的に形成され、前記支持リング（１２）はソケット部（Ｂ）の溝（１８）に係合することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のプラグ・ソケットコネクタ。
10. ばね弾性部（１３）は最大でもおよそ１．７ｍｍの長さで、好適には１．１ｍｍの長さを具備することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のプラグ・ソケットコネクタ。
11. スナップアクション要素（１９）は、プラグ部（Ｓ）又はソケット部（Ｂ）に取り付けられ、プラグ部（Ｓ）の挿入方向から見た時に接触要素（１１）の前方に配置されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のプラグ・ソケットコネクタ。
12. ばね弾性部（１３）は、支持リング（１２）からおよそプラグ部（Ｓ）の端縁部面（２５）までプラグ部（Ｓ）の挿入方向の軸方向に延在することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のプラグ・ソケットコネクタ。
13. ソケット部（Ｂ）且つ／又はプラグ部（Ｓ）は、閉鎖溝なしハウジング部（９、１０）を具備することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載のプラグ・ソケットコネクタ。
14. プラグ・ソケットコネクタはＭＭＣＸコネクタに連結することができることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のプラグ・ソケットコネクタ。

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