JP2008159312A - Connection structure of coaxial cable and coaxial connector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、同軸ケーブルと同軸コネクタとの接続構造に関し、詳しくは、特性インピーダンスの異なる同軸ケーブルと同軸コネクタを接続した際の信号の反射を低減するものである。 The present invention relates to a connection structure between a coaxial cable and a coaxial connector, and more specifically, to reduce signal reflection when a coaxial cable and a coaxial connector having different characteristic impedances are connected.
従来、自動車に搭載されるカーナビゲーションシステム、テレビ、ラジオ等の電気機器に内蔵される制御用のプリント基板へ高周波の電気信号を伝送するために、高周波対応の同軸ケーブルが用いられている。
一般的に、前記同軸ケーブルは、電気信号等の伝送路として金属製の複数の素線を撚り合わせた中心導体と複数の素線を編んだ編組線よりなるシールド層との間に絶縁体が介在され、その外周を絶縁性のシースで覆った同軸構造となっており、シールド層が中心導体を覆うことで高周波の信号の伝送に適した構造となっている。
Conventionally, high-frequency coaxial cables have been used to transmit high-frequency electrical signals to printed circuit boards for control built in electrical devices such as car navigation systems, televisions, and radios installed in automobiles.
Generally, the coaxial cable has an insulator between a central conductor formed by twisting a plurality of metal wires as a transmission path for an electric signal and the like and a shield layer formed of a braided wire knitted with the plurality of wires. It has a coaxial structure in which the outer periphery is covered with an insulating sheath, and the shield layer covers the center conductor, so that the structure is suitable for high-frequency signal transmission.
前記同軸ケーブルを前記制御用のプリント基板や他の同軸ケーブルと接続するために同軸コネクタを用いており、本出願人は、特開2003−297493号公報(特許文献1)等において、この種の同軸コネクタを提供している。
前記同軸コネクタは、同軸ケーブルの中心導体と接続される内導体端子と、シールド層と接続されると共に内導体端子の外周を覆って電磁的にシールドする外導体端子と、これら内導体端子と外導体端子の間に介在される所要の比誘電率を有する誘電体とからなり、同軸ケーブル端末の絶縁体とシースを皮剥ぎして露出した中心導体とシールド層に各端子が個別にそれぞれ接続される。
A coaxial connector is used to connect the coaxial cable to the control printed circuit board or another coaxial cable, and the applicant of this type is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-297493 (Patent Document 1) and the like. Coaxial connectors are provided.
The coaxial connector includes an inner conductor terminal connected to the central conductor of the coaxial cable, an outer conductor terminal connected to the shield layer and electromagnetically shielded by covering the outer periphery of the inner conductor terminal, and the inner conductor terminal and the outer conductor terminal. Each terminal is individually connected to the center conductor and shield layer that are exposed by peeling off the insulation and sheath of the coaxial cable end. The
高周波の信号を伝送する同軸ケーブルと該同軸ケーブルの端末に接続される同軸コネクタの特性インピーダンスが一致しないと信号の反射が起こるため、例えば、特性インピーダンスが50Ωの同軸ケーブルには特性インピーダンスが50Ωの同軸コネクタを接続し、特性インピーダンスが75Ωの同軸ケーブルには特性インピーダンスが75Ωの同軸コネクタを接続して、特性インピーダンスの整合を図っている。 Signal reflection occurs if the characteristic impedance of the coaxial cable that transmits a high-frequency signal and the coaxial connector connected to the end of the coaxial cable do not match. For example, a coaxial cable having a characteristic impedance of 50Ω has a characteristic impedance of 50Ω. A coaxial connector is connected, and a coaxial cable having a characteristic impedance of 75Ω is connected to a coaxial cable having a characteristic impedance of 75Ω to match the characteristic impedance.
しかしながら、前記のように、同軸ケーブルの特性インピーダンスに適した特性インピーダンスを有する同軸コネクタをそれぞれ接続する構成とすると、異なる特性インピーダンスの同軸ケーブルごとに同軸コネクタを設けなければならず、部品点数が増加すると共に、各同軸コネクタごとに設計および評価が必要となり、多大な労力・コスト・時間がかかることとなる。 However, as described above, when the coaxial connectors having the characteristic impedance suitable for the characteristic impedance of the coaxial cable are connected to each other, a coaxial connector must be provided for each coaxial cable having a different characteristic impedance, which increases the number of parts. At the same time, design and evaluation are required for each coaxial connector, which requires a great deal of labor, cost, and time.
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、特性インピーダンスの異なる同軸コネクタに同軸ケーブルを接続しても大きな信号の反射が生じないようにして、同一種類の同軸コネクタを共用できるようにすることを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to share the same type of coaxial connector so that no large signal reflection occurs even when a coaxial cable is connected to coaxial connectors having different characteristic impedances. It is an issue.
前記課題を解決するため、第1の発明として、同軸ケーブルの端末が同軸コネクタと接続され、該同軸ケーブルの中心導体が前記同軸コネクタの内導体端子と接続されると共に該同軸ケーブルの中心導体に絶縁体を介して被覆したシールド層が前記同軸コネクタの外導体端子と接続され、該同軸コネクタの特性インピーダンスが同軸ケーブルの特性インピーダンスより低いものであって、
前記同軸ケーブルのコネクタ接続側の前記シールド層に高インピーダンス形成部を設け、前記コネクタの低インピーダンスと平均化してコネクタ接続部における特性インピーダンスを高め、同軸ケーブルの特性インピーダンスに近づけていることを特徴とする同軸ケーブルと同軸コネクタとの接続構造を提供している。
In order to solve the above problems, as a first invention, a terminal of a coaxial cable is connected to a coaxial connector, a central conductor of the coaxial cable is connected to an inner conductor terminal of the coaxial connector, and the central conductor of the coaxial cable is connected to the central conductor. A shield layer covered with an insulator is connected to the outer conductor terminal of the coaxial connector, and the characteristic impedance of the coaxial connector is lower than the characteristic impedance of the coaxial cable,
A high impedance forming portion is provided in the shield layer on the connector connection side of the coaxial cable, and the characteristic impedance in the connector connection portion is increased by averaging with the low impedance of the connector, which is close to the characteristic impedance of the coaxial cable. A connection structure between a coaxial cable and a coaxial connector is provided.
前記のように、本発明は、同軸ケーブルの端末に該同軸ケーブルよりも特性インピーダンスの低い同軸コネクタ(以下、コネクタと略称する)を接続して局所的に特性インピーダンスが低くなる場合、同軸ケーブルのコネクタ接続側のシールド層に特性インピーダンスが更に高くなる高インピーダンス形成部を設けている。このように高インピーダンス形成部を設けると、コネクタ側の低い特性インピーダンスと組み合わされて平均化され、コネクタ接続部分の特性インピーダンスを高くすることができる。
よって、同軸ケーブルの中心導体およびコネクタを変更することなく、コネクタ接続部における特性インピーダンスを同軸ケーブルの特性インピーダンスに近付けて、コネクタ接続部における信号の大きな反射を防止できる。このように、コネクタの共用化を図ることにより、部品点数を低減できると共に、新規設計や評価にかかる労力、コスト、時間を不要とすることができる。
As described above, according to the present invention, when a coaxial connector having a characteristic impedance lower than that of the coaxial cable (hereinafter referred to as a connector) is connected to the end of the coaxial cable and the characteristic impedance is locally reduced, The shield layer on the connector connection side is provided with a high impedance forming portion that further increases the characteristic impedance. When the high impedance forming portion is provided in this way, the characteristic impedance of the connector connecting portion can be increased by combining with the low characteristic impedance on the connector side and averaging.
Therefore, without changing the central conductor and the connector of the coaxial cable, the characteristic impedance at the connector connecting portion can be brought close to the characteristic impedance of the coaxial cable, thereby preventing a large signal reflection at the connector connecting portion. Thus, by sharing the connector, the number of parts can be reduced, and labor, cost, and time for new design and evaluation can be made unnecessary.
前記シールド層の高インピーダンス形成部は、
前記シールド層をコネクタ接続側の端末で、部分的に拡径し、該拡径したシールド層と前記絶縁体との間に特性インピーダンス調整用の絶縁体スリーブを挿入し、あるいは/および、
前記絶縁体を比誘電率が低い材料に変更し、
前記シールド層を部分的に開口して形成している。
The high impedance forming part of the shield layer is
The shield layer is partially expanded at the terminal on the connector connection side, an insulator sleeve for adjusting characteristic impedance is inserted between the expanded shield layer and the insulator, and / or
Change the insulator to a material with a low relative dielectric constant,
The shield layer is partially opened.
前記のように、高インピーダンス形成部を設ける第1の手段は、コネクタの外導体端子と接続する側のシールド層と絶縁体との間に特性インピーダンス調整用の絶縁体スリーブを挿入し、シールド層を部分的に拡径している。
この場合、絶縁体スリーブの比誘電率を2.3〜2.4としていることが好ましく、前記絶縁体スリーブを形成する材料としては、ポリエチレン等が好ましい。
同軸ケーブルの特性インピーダンスZは、下記の式1で表されるため、中心導体の外径d1と、絶縁体の比誘電率εを一定とした場合、シールド層の内径d2を大きくすると特性インピーダンスZが高くなる。例えば、シールド層の内径d2を2倍にしたときの特性インピーダンスZ’は式2で示すように、特性インピーダンスZよりも大きくなる。具体的には、絶縁体を比誘電率が2.3のポリエチレン、中心導体の外径をd1=0.26mm、シールド層の内径をd2=1.70mmとした場合、特性インピーダンスが74Ωであるのに対して、シールド層の内径をd2の2倍の3.40mmとすると特性インピーダンスが102Ωとなる。
As described above, the first means for providing the high impedance forming portion includes inserting an insulator sleeve for adjusting characteristic impedance between the shield layer and the insulator on the side connected to the outer conductor terminal of the connector, Is partially expanded.
In this case, it is preferable that the dielectric constant of the insulator sleeve is 2.3 to 2.4, and the material for forming the insulator sleeve is preferably polyethylene or the like.
Since the characteristic impedance Z of the coaxial cable is expressed by the following equation 1, when the outer diameter d1 of the central conductor and the relative dielectric constant ε of the insulator are constant, the characteristic impedance Z is increased when the inner diameter d2 of the shield layer is increased. Becomes higher. For example, the characteristic impedance Z ′ when the inner diameter d2 of the shield layer is doubled is larger than the characteristic impedance Z as shown in Equation 2. Specifically, when the insulator is polyethylene having a relative dielectric constant of 2.3, the outer diameter of the central conductor is d1 = 0.26 mm, and the inner diameter of the shield layer is d2 = 1.70 mm, the characteristic impedance is 74Ω. On the other hand, when the inner diameter of the shield layer is 3.40 mm, which is twice as large as d2, the characteristic impedance is 102Ω.
前記第2の手段は、中心導体とシールド層の間の絶縁体を比誘電率が低い材料に変更している。
比誘電率が低い材料としては、四フッ化エチレン等が挙げら、比誘電率を2.0程度としていることが好ましい。
前記式1からわかるように、中心導体とシールド層との間に介在される部材の比誘電率εを低くすることにより、特性インピーダンスZを高くすることができる。
In the second means, the insulator between the central conductor and the shield layer is changed to a material having a low relative dielectric constant.
Examples of the material having a low relative dielectric constant include ethylene tetrafluoride and the like, and the relative dielectric constant is preferably about 2.0.
As can be seen from Equation 1, the characteristic impedance Z can be increased by reducing the relative dielectric constant ε of the member interposed between the central conductor and the shield layer.
前記第3の手段は、前記シールド層を部分的に開口している。
前記シールド層に開口を設けると、該開口を設けた部位は実質的にシールド層の内径を大きくしたのと同じになり、該部位の特性インピーダンスを高くすることができる。
The third means partially opens the shield layer.
When an opening is provided in the shield layer, the portion where the opening is provided is substantially the same as the inner diameter of the shield layer is increased, and the characteristic impedance of the portion can be increased.
前記高インピーダンス形成部を設ける第1〜第3の手段は、いずれか単独でもよいし、所要の手段を組み合わせてもよい。 Any one of the first to third means for providing the high impedance forming unit may be used alone, or a required means may be combined.
さらに、前記同軸ケーブルのシールド層と接続される前記コネクタ側の筒状の外導体端子に開口を設けて、前記コネクタ側において特性インピーダンスを高くし、コネクタ側の特性インピーダンスを同軸ケーブルの特性インピーダンスに近づける手段を併用してもよい。
前記同軸ケーブルと同様、コネクタも外導体端子の外形が大きくなると特性インピーダンスが大きくなるため、外導体端子に開口を設けると、該開口を設けた部位は実質的に外導体端子の外形を大きくしたのと同じになり、該部位の特性インピーダンスを高くすることができる。該コネクタの外導体端子の開口は後加工で簡単に設けることができる。
Furthermore, an opening is provided in the cylindrical outer conductor terminal on the connector side connected to the shield layer of the coaxial cable, the characteristic impedance on the connector side is increased, and the characteristic impedance on the connector side is made the characteristic impedance of the coaxial cable. You may use together the means to approach.
Similar to the coaxial cable, the connector also has a characteristic impedance that increases as the outer conductor terminal becomes larger. Therefore, when the outer conductor terminal is provided with an opening, the portion provided with the opening substantially increases the outer conductor terminal. The characteristic impedance of the part can be increased. The opening of the outer conductor terminal of the connector can be easily provided by post-processing.
第2の発明として、同軸ケーブルの端末が同軸コネクタと接続され、該同軸ケーブルの中心導体が前記同軸コネクタの内導体端子と接続されると共に該同軸ケーブルの中心導体に絶縁体を介して被覆したシールド層が前記同軸コネクタの外導体端子と接続され、該同軸コネクタの特性インピーダンスが同軸ケーブルの特性インピーダンスより高いものであって、
前記同軸ケーブルのコネクタ接続側の前記シールド層に低インピーダンス形成部を設け、前記コネクタの高インピーダンスと平均化してコネクタ接続部における特性インピーダンスを低くして、同軸ケーブルの特性インピーダンスに近づけていることを特徴とする同軸ケーブルと同軸コネクタとの接続構造を提供している。
As a second invention, the end of the coaxial cable is connected to the coaxial connector, the central conductor of the coaxial cable is connected to the inner conductor terminal of the coaxial connector, and the central conductor of the coaxial cable is covered with an insulator. A shield layer is connected to the outer conductor terminal of the coaxial connector, and the characteristic impedance of the coaxial connector is higher than the characteristic impedance of the coaxial cable,
A low-impedance forming portion is provided in the shield layer on the connector connection side of the coaxial cable, and the characteristic impedance in the connector connection portion is lowered by averaging with the high impedance of the connector so as to be close to the characteristic impedance of the coaxial cable. The connection structure of the featured coaxial cable and coaxial connector is provided.
前記のように、同軸ケーブルよりも特性インピーダンスの高いコネクタを接続した場合においても、コネクタとの接続側の同軸ケーブルのシールド層に低インピーダンス形成部を設けると、コネクタ側の高い特性インピーダンスとの組み合わせで、平均すれば、同軸ケーブルとコネクタ接続部における特性インピーダンスを低くして、同軸ケーブルの特性インピーダンスに近付けることができ、信号の大きな反射を防止することができる。 As described above, even when a connector having a higher characteristic impedance than that of a coaxial cable is connected, if a low impedance forming portion is provided in the shield layer of the coaxial cable on the connection side with the connector, a combination with a higher characteristic impedance on the connector side Thus, on average, the characteristic impedance of the coaxial cable and the connector connection portion can be lowered to be close to the characteristic impedance of the coaxial cable, and a large signal reflection can be prevented.
前記シールド層に低インピーダンス形成部は、前記同軸ケーブルのコネクタ接続側端末の絶縁体を除去し、薄肉とした特性インピーダンス調整用の絶縁体スリーブを挿入し、あるいは比誘電率の高い特性インピーダンス調整用の絶縁体スリーブを挿入して形成している。 A low-impedance forming portion in the shield layer removes the insulator on the connector connection side end of the coaxial cable and inserts a thin insulator sleeve for adjusting characteristic impedance or for adjusting characteristic impedance having a high relative dielectric constant It is formed by inserting an insulator sleeve.
前述したように、第1の発明によれば、同軸ケーブルを特性インピーダンスが低いコネクタと接続する場合、同軸ケーブルのコネクタ接続側のシールド層に高インピーダンス形成部を設けて同軸ケーブルの特性インピーダンスを更に高くし、コネクタ側の低い特性インピーダンスと平均してコネクタ接続部の特性インピーダンスを高くしているため、同軸ケーブルの特性インピーダンスに近付き、信号の大きな反射を防止できる。これにより、特性インピーダンスの低い同軸コネクタに特性インピーダンスが高い同軸ケーブルを接続することができるため、コネクタを共用化でき、部品点数を低減できると共に、新規設計や評価にかかる労力、コスト、時間を不要とすることができる。 As described above, according to the first invention, when the coaxial cable is connected to the connector having a low characteristic impedance, the high impedance forming portion is provided in the shield layer on the connector connection side of the coaxial cable to further increase the characteristic impedance of the coaxial cable. Since the characteristic impedance of the connector connecting portion is increased on the average with the low characteristic impedance on the connector side, it approaches the characteristic impedance of the coaxial cable, and large signal reflection can be prevented. As a result, a coaxial cable with high characteristic impedance can be connected to a coaxial connector with low characteristic impedance, so the connector can be shared, the number of parts can be reduced, and labor, cost, and time for new design and evaluation are unnecessary. It can be.
第2の発明によれば、同軸ケーブルを特性インピーダンスが高いコネクタと接続する場合、同軸ケーブルのコネクタ接続側のシールド層に低インピーダンス形成部を設けて、同軸ケーブルの特性インピーダンスを更に低くした部分を設けることで、コネクタ側の高い特性インピーダンスと平均すればコネクタとの接続部分の特性インピーダンスを低くでき、同軸ケーブルの特性インピーダンスに近付けて信号の大きな反射を防止できる。これにより、特性インピーダンスの高い同軸コネクタに特性インピーダンスが低い同軸ケーブルを接続することができるため、コネクタを共用化でき、部品点数を低減できると共に、新規設計や評価にかかる労力、コスト、時間を不要とすることができる。 According to the second invention, when the coaxial cable is connected to a connector having a high characteristic impedance, the low impedance forming portion is provided in the shield layer on the connector connection side of the coaxial cable so that the characteristic impedance of the coaxial cable is further reduced. By providing the average impedance with the high characteristic impedance on the connector side, the characteristic impedance of the connection portion with the connector can be lowered, and the reflection of the signal can be prevented by approaching the characteristic impedance of the coaxial cable. As a result, a coaxial cable with low characteristic impedance can be connected to a coaxial connector with high characteristic impedance, so the connector can be shared, the number of parts can be reduced, and labor, cost, and time for new design and evaluation are not required. It can be.
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1乃至図3に、本発明の第1実施形態を示す。
本実施形態の同軸ケーブルとコネクタとの接続構造10は、自動車に搭載される電気機器へ信号を伝送する信号回路を構成する同軸ケーブル20と、該同軸ケーブル20を他の同軸ケーブル20’と接続するための同軸コネクタ30(以下、コネクタ30と略称する)とを接続したものである。
本実施形態では、同軸ケーブル20の特性インピーダンスは75Ωである一方、コネクタ30の特性インピーダンスは50Ωであり、同軸ケーブル20よりも特性インピーダンスの低いコネクタ30と接続している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show a first embodiment of the present invention.
A
In the present embodiment, the characteristic impedance of the
前記同軸ケーブル20は、金属製の複数の素線を撚り合わせ中心軸線上に配される中心導体21と、該中心導体21の外周面を被覆する絶縁体22と、金属製の複数の素線を編んだ編組線からなり絶縁体22の外周面に配されるシールド層23と、該シールド層23の外周面を被覆するシース24からなり、シールド層23を中心導体21の外周を囲んで同軸上に配置している。前記絶縁体22は比誘電率が2.3のポリエチレンからなる。
The
同軸ケーブル20の絶縁体22、シールド層23およびシース24の端末をそれぞれ所要長さ皮剥ぎして、図2(A)に示すように、中心導体21とシールド層23の端末を露出させている。図2(B)に示すように、露出させたシールド層23と絶縁体22との間に、四フッ化エチレンからなる円筒状の特性インピーダンス調整用絶縁体スリーブ25を挿入しており、該絶縁体スリーブ25を挿入することにより、シールド層23の端末を拡径して高インピーダンス形成部23aを形成し、該高インピーダンス形成部23aを他の部位のシールド層23よりも大径としている。
本実施形態では、絶縁体スリーブ25の比誘電率を2.0として、同軸ケーブル20の絶縁体22の比誘電率より低くしている。また、絶縁体スリーブ25の径方向厚さを同軸ケーブル20の絶縁体22の径方向厚さと同一とし、軸線方向長さを同軸コネクタ30の軸線方向長さよりも短くしている。
The terminals of the
In the present embodiment, the dielectric constant of the
同軸ケーブル20の特性インピーダンスZは、下記の式1で表すことができる。比誘電率の低い絶縁体スリーブ25を挿入して拡径した部位は、同軸ケーブル20の他の部位と比較して比誘電率εが低くなっていると共に、シールド層の内径d2が大きくなっているため、特性インピーダンスZが高くなっている。本実施形態では、同軸ケーブル20の特性インピーダンスを75Ωとしているのに対して、同軸ケーブル20のシールド層23を拡径した部位の特性インピーダンスを90Ωとしている。
The characteristic impedance Z of the
前記同軸ケーブル20の端末に接続するコネクタ30は、中心導体21と接続される内導体端子31と、シールド層23と接続される外導体端子32と、これら内導体端子31と外導体端子32との間に介在される誘電体33からなる。
前記内導体端子31は、一端に円筒状の雌端子部31aを設ける一方、他端に圧着バレル31bを設けており、該圧着バレル31bを中心導体21に圧着して、内導体端子31を中心導体21の端末に接続している。
The
The
前記外導体端子32は、一端に四角筒状の雌端子部32aを設ける一方、他端に2組の圧着バレル32b、32cを設けている。図2(C)に示すように、これら圧着バレル32b、32cをシールド層23の高インピーダンス形成部23aとシース24にそれぞれ圧着して、外導体端子32をシールド層23の端末に接続している。内導体端子31と外導体端子32を同軸ケーブル20の中心導体21とシールド層23にそれぞれ接続した状態で、外導体端子32の雌端子部32aで内導体端子31の周囲を覆って、電磁的にシールドしている。なお、シールド層23に圧着する圧着バレル32bは特性インピーダンスを50Ωとした通常のものよりも長くして、シールド層23の高インピーダンス形成部23aに圧着できるようにしている。
The
また、誘電体33は所定の比誘電率を有する樹脂絶縁材からなり、円筒状として内導体端子31の雌端子部31aを先端側から後端にかけて覆っている。誘電体33は後端側を厚肉とし、外周面を外導体端子32の雌端子部32aの内周面と当接させて、内導体端子31を外導体端子32の雌端子部32aの中央に位置決めする一方、先端側を薄肉として、誘電体33の外周面と外導体端子32の雌端子部32aの内周面との間に空隙を設けて、相手方端子の挿入スペースとしている。
なお、コネクタ30は、樹脂成形品からなるコネクタハウジングに収容しているが図示を省略している
The dielectric 33 is made of a resin insulating material having a predetermined relative dielectric constant, and has a cylindrical shape covering the female
The
同軸ケーブル20の端末に接続されたコネクタ30は、図3に示すように、他の同軸ケーブル20’の端末に接続されたコネクタ40とコネクタ接続している。
他の同軸ケーブル20’は前記同軸ケーブル20と同様の構成としており、特性インピーダンスは75Ωである。
該同軸ケーブル20’の端末に接続するコネクタ40は、内導体端子41と外導体端子42からなり、特性インピーダンスを50Ωとしている。内導体端子41は、一端に雄端子部41aを設ける一方、他端に設けた圧着バレル41bを同軸ケーブル20’の中心導体21に圧着接続している。外導体端子42は、一端にコネクタ30の外導体端子32の雌端子部32aより外形を小さくした四角筒状の雌端子部42aを設ける一方、他端に設けた2組の圧着バレル32b、32cを同軸ケーブル20’のシールド層23とシース24にそれぞれ圧着接続している。
As shown in FIG. 3, the
The other
The
これらコネクタ30と40を嵌合させると、コネクタ30の内導体端子31の雌端子部31aにコネクタ40の内導体端子41の雄端子部41aが挿入されて接続されると共に、コネクタ30の外導体端子32の雌端子部32aの内面とコネクタ40の外導体端子42の雌端子部42aの外面が接触して接続され、同軸ケーブル20と20’の中心導体21同士とシールド層23同士がそれぞれ接続される。
なお、コネクタ30の外導体端子32とコネクタ40の外導体端子42には互いに係止するための係止構造を設けているが、図3では図示を省略している。
When these
The
このように、同軸ケーブル20、20’のコネクタ30、40との接続部のシールド
に、特性インピーダンスが50Ωと低い部位と特性インピーダンスが90Ωと高い部位とを隣接させて設けることにより、平均化してコネクタ接続部における特性インピーダンスを高め、同軸ケーブル20、20’の特性インピーダンスである75Ωに近付けることができ、信号の大きな反射を防止することができる。これにより、特性インピーダンスの異なる同軸ケーブル20とコネクタ30を接続することができるため、コネクタ30の汎用性を高めることができ、部品点数を低減できると共に、新規設計や評価にかかる労力、コスト、時間を不要とすることができる。
なお、本実施形態では、一方の同軸ケーブル20にのみ高インピーダンス形成部23aを設けているが、該同軸ケーブル20と接続する他方の同軸ケーブル20’にも高インピーダンス形成部を設けてもよい。
また、本実施形態では、同軸ケーブル同士をコネクタ接続しているが、同軸ケーブルを基板に実装されたコネクタに接続して基板上の導体パターンと接続してもよい。
In this way, the shield at the connection portion of the
In the present embodiment, the high
In this embodiment, the coaxial cables are connected to each other by a connector. However, the coaxial cable may be connected to a connector mounted on the substrate and connected to a conductor pattern on the substrate.
図4に、本発明の第2実施形態を示す。
本実施形態では、前記コネクタ30の外導体端子32の圧着バレル32bを圧着する部位のシールド層23の内周側の絶縁体22を皮剥ぎすると共に、露出させた中心導体21とシールド層23との間に絶縁体22と内径及び外径を同一とした円筒状の絶縁体スリーブ25を挿入している。前記絶縁体22の比誘電率が2.3であるのに対して、絶縁体スリーブ25を四フッ化エチレンで形成して比誘電率を2.0とし、絶縁体スリーブ25の比誘電率を絶縁体22の比誘電率よりも小さくして、絶縁体スリーブ25を設けた部位を高インピーダンス形成部としている。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the
前記構成によれば、特性インピーダンスの低いコネクタに近接する部位の特性インピーダンスを高くでき、平均すればこれらの部位の特性インピーダンスを同軸ケーブル20の特性インピーダンスに近付けることができ、信号の大きな反射を防止することができる。
なお、本実施形態では、絶縁体スリーブ25の外径を絶縁体22と同一としているが、絶縁体スリーブ25の外径を絶縁体22よりも大きくして、シールド層23に高インピーダンス形成部を設けてもよい。
また、他の構成及び作用効果は第1実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
According to the above configuration, the characteristic impedances of the parts close to the connector having a low characteristic impedance can be increased, and on average, the characteristic impedances of these parts can be brought close to the characteristic impedance of the
In this embodiment, the outer diameter of the
In addition, since other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
図5に、本発明の第3実施形態を示す。
本実施形態では、第1実施形態のように、同軸ケーブル20のシールド層23を拡径して高インピーダンス形成部23aを設けるのではなく、図5(B)に示すようにコネクタ30の外導体端子32の圧着端子32b、32cで圧着される部位の間のシールド層23を切り起こして、または、図5(C)に示すようにシールド層23を部分的に切除して開口23bを設けている。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention.
In the present embodiment, as in the first embodiment, the
前記構成によれば、シールド層23に開口23bを設けると、該開口23bを設けた部位は実質的にシールド層23の内径d2を大きくしたのと同じになり、開口23bを設けた部位を高インピーダンス形成部として特性インピーダンスを高くすることができる。
これにより、特性インピーダンスの低いコネクタに近接する部位の特性インピーダンスを高くでき、平均すればこれらの部位の特性インピーダンスを同軸ケーブル20の特性インピーダンスに近付けることができ、信号の大きな反射を防止することができる。
なお、シールド層に第1実施形態の拡径した高インピーダンス形成部と本実施形態の開口を設けた高インピーダンス形成部を隣接させて設けてもよい。
また、他の構成及び作用効果は第1実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
According to the above configuration, when the
As a result, the characteristic impedances of the parts close to the connector having a low characteristic impedance can be increased, and on average, the characteristic impedances of these parts can be brought close to the characteristic impedance of the
In addition, you may provide the high impedance formation part which provided the opening of the high impedance formation part of this embodiment, and the high impedance formation of 1st Embodiment adjacent to the shield layer.
In addition, since other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
図6及び図7に、本発明の第4実施形態を示す。
本実施形態では、第1実施形態のようにシールド層23に高インピーダンス形成部23aを設けた同軸ケーブル20に接続するコネクタ30を前記実施形態と相違させており、図7(A)に示すように、コネクタ30の外導体端子32の所要箇所を切り起こして、または、図7(B)に示すように外導体端子32の所要箇所を部分的に切除して開口32dを設けている。
6 and 7 show a fourth embodiment of the present invention.
In this embodiment, the
前記構成によれば、前記同軸ケーブル20と同様、コネクタ30も外導体端子32の外形が大きくなると特性インピーダンスが大きくなるため、外導体端子32に開口32dを設けると、該開口32dを設けた部位は実質的に外導体端子32の外形を大きくしたのと同じになり、該部位の特性インピーダンスを高くすることができる。
なお、第2、第3実施形態の同軸ケーブルに本実施形態のコネクタ30を接続してもよい。
また、他の構成及び作用効果は第1実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
According to the above configuration, like the
In addition, you may connect the
In addition, since other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
図8は、本発明の第5実施形態を示す。
本実施形態では、前記実施形態と逆に、同軸ケーブル20の特性インピーダンスを50Ωとする一方、コネクタ30の特性インピーダンスを75Ωとして、同軸ケーブル20よりも特性インピーダンスの高いコネクタ30を用いている。
FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention.
In the present embodiment, contrary to the above-described embodiment, the
前記コネクタ30の外導体端子32の圧着バレル32bを圧着する部位のシールド層23の内周側の絶縁体22を皮剥ぎすると共に、露出させた中心導体21とシールド層23との間に絶縁体22よりも薄肉の円筒状の特性インピーダンス調整用絶縁体スリーブ25’を挿入し、シールド層23を部分的に縮径した低インピーダンス形成部23cを形成している。該低インピーダンス形成部23cではシールド層23の内径d2が他の部位より小さいため、特性インピーダンスが低くなる。本実施形態では、絶縁体スリーブ25’をポリ塩化ビニルで形成して、絶縁体スリーブ25の比誘電率を絶縁体22の比誘電率よりも高い3.5としており、低インピーダンス形成部23cの特性インピーダンスを35Ωとしている。
The
前記構成によれば、特性インピーダンスが75Ωと高い部位と特性インピーダンスが35Ωと低い部位とを隣接させて設けることにより、平均化してコネクタ接続部における特性インピーダンスを低くして、同軸ケーブル20の特性インピーダンスである50Ωに近付けることができ、信号の大きな反射を防止することができる。
なお、本実施形態では、絶縁体スリーブ25’を絶縁体22よりも薄肉として低インピーダンス形成部23cを他の部位のシールド層23よりも縮径させているが、絶縁体スリーブ25’の比誘電率を絶縁体22の比誘電率よりも高い材料で形成し、絶縁体スリーブ25’を絶縁体22の外径と同一としてもよい。
また、他の構成及び作用効果は第1実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
According to the above configuration, the characteristic impedance of the
In the present embodiment, the
In addition, since other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
第1実施形態と同様の同軸ケーブルとコネクタの接続構造を備えた通信回路に1GHzの信号を伝送した場合の電圧定在波比(VSWR:Voltage Standing Wave Ratio)を、Eagleware-Elanix社製の計算ソフトEagleware GENESYSを使用して求めた。
前記電圧定在波比(VSWR)を求める通信回路は、図9に示すように、特性インピーダンスがそれぞれ75Ωの同軸ケーブル20A、20Bを特性インピーダンスが50Ωのコネクタ30、40で接続し、一方の同軸ケーブル20Aのコネクタ30に隣接する位置に特性インピーダンスが90Ωの高インピーダンス形成部23aを設けた回路とした。ただし、前記計算ソフト上では、同軸ケーブル20A端末のコネクタの特性インピーダンスを90Ω、同軸ケーブル20B端末のコネクタの特性インピーダンスを50Ωと設定することにより、同軸ケーブルからなる75Ω部間に50Ω部と90Ω部を隣接させて設けた前記回路と特性インピーダンスが等しい回路とした。
前記計算ソフトを用いて計算する際の設定条件は、同軸ケーブル20A、20Bからなる75Ω部の長さをそれぞれ1m、50Ω部の軸線方向の長さをXmm、90Ω部の軸線方向の長さをYmmとした。
前記50Ω部の長さXmmが0〜20mm、前記90Ω部の長さYmmが0〜20mmのときの電圧定在波比(VSWR)をそれぞれ求め、その計算結果を図10のグラフに示す。
The voltage standing wave ratio (VSWR) when a 1 GHz signal is transmitted to a communication circuit having the same coaxial cable and connector connection structure as in the first embodiment is calculated by Eagleware-Elanix. Obtained using the software Eagleware GENESYS.
As shown in FIG. 9, in the communication circuit for obtaining the voltage standing wave ratio (VSWR),
The setting conditions for the calculation using the calculation software are: the length of the 75Ω portion made of the
The voltage standing wave ratio (VSWR) when the length Xmm of the 50Ω portion is 0 to 20 mm and the length Ymm of the 90Ω portion is 0 to 20 mm is obtained, and the calculation result is shown in the graph of FIG.
なお、同軸ケーブル内部の進行波をEt、反射波をErとすると、電圧の最大値Emax、最小値EminはそれぞれEmax=|Et|+|Er|、Emin=|Et|−|Er|で表すことができる。VSWR=Emax/Emin=|Et|+|Er|/|Et|−|Er|である。
よって、VSWRが1に近い程、反射波が小さいこと、すなわち、信号が無駄なく伝送され特性が良い通信回路であることを意味する。
If the traveling wave inside the coaxial cable is Et and the reflected wave is Er, the maximum value Emax and the minimum value Emin of the voltage are expressed by Emax = | Et | + | Er | and Emin = | Et | − | Er |, respectively. be able to. VSWR = Emax / Emin = | Et | + | Er | / | Et | − | Er |.
Therefore, the closer the VSWR is to 1, the smaller the reflected wave, that is, a communication circuit that transmits signals without waste and has good characteristics.
図10より明らかなように、特性インピーダンスが50ΩのコネクタがX=5〜20mmの場合、特性インピーダンスが90Ωの高インピーダンス形成部を設けることにより、VSWRが改善できることがわかった。
特に、特性インピーダンスが50ΩのコネクタがX=5〜7mmの場合、特性インピーダンスが90Ωの高インピーダンス形成部をY=5〜15mmとすることにより、VSWRが1.1未満に改善できることがわかった(図10中、一点鎖線で囲んだ領域)。
As is clear from FIG. 10, when the connector having a characteristic impedance of 50Ω is X = 5 to 20 mm, it was found that the VSWR can be improved by providing a high impedance forming portion having a characteristic impedance of 90Ω.
In particular, when the connector having a characteristic impedance of 50Ω is X = 5 to 7 mm, it was found that the VSWR can be improved to less than 1.1 by setting the high impedance forming portion having the characteristic impedance of 90Ω to Y = 5 to 15 mm ( In FIG. 10, a region surrounded by a one-dot chain line).
一方、特性インピーダンスが50ΩのコネクタがX=16〜20mmの場合、特性インピーダンスが90Ωの高インピーダンス形成部をY=5〜15mmとしても、VSWRは1.4前後までしか改善しなかった(図10中、二点鎖線で囲んだ領域)。 On the other hand, when the connector having a characteristic impedance of 50Ω is X = 16 to 20 mm, the VSWR is improved only to around 1.4 even if the high impedance forming portion having the characteristic impedance of 90Ω is set to Y = 5 to 15 mm (FIG. 10). Inside, the area surrounded by the two-dot chain line).
このように、特性インピーダンスが50Ωのコネクタの長さがX=16〜20mmの場合に、改善効果のない理由を説明する。
測定周波数1GHzの電磁波の波長は、自由空間で約30cmである。同軸ケーブル内部の波長は、理論的に1/√ε倍となる。ε=2.3の場合、約0.66倍、すなわち、30cm×0.66≒20cm程度となる。このような1GHzの伝送信号に対して、50Ωのコネクタの長さX=16〜20mmは、波長の1/10程度の長さとなっており、波長に対して「充分に小さい」状態ではなくなっている。
本発明は、局所的に特性インピーダンスの異なる微小部分を設けることにより、伝送する高周波信号から見て、平均的に一定の特性インピーダンスにしており、伝送信号波長に比べ、特性インピーダンスの異なる部分が「充分に小さい」長さの範囲内で効果があるものである。したがって、コネクタ長さXが波長に比べ、「充分に小さい」と言えない場合には、特性インピーダンスの調整効果がない。調整効果を発揮する「充分に小さい」状態とするためには、コネクタの長さXを同軸ケーブル内部の波長に対して1/40〜1/30程度としていることが好ましい。
The reason why there is no improvement effect when the length of the connector having a characteristic impedance of 50Ω is X = 16 to 20 mm will be described.
The wavelength of electromagnetic waves with a measurement frequency of 1 GHz is about 30 cm in free space. The wavelength inside the coaxial cable is theoretically 1 / √ε times. When ε = 2.3, it is about 0.66 times, that is, about 30 cm × 0.66≈20 cm. For such a transmission signal of 1 GHz, the length X = 16 to 20 mm of the 50Ω connector is about 1/10 of the wavelength, and is not in a state “small enough” with respect to the wavelength. Yes.
In the present invention, by providing minute portions having different characteristic impedance locally, the characteristic impedance is constant on average when viewed from the high-frequency signal to be transmitted. It is effective within the range of “small enough” length. Therefore, when the connector length X cannot be said to be “sufficiently small” compared to the wavelength, there is no effect of adjusting the characteristic impedance. In order to achieve a “sufficiently small” state that exhibits the adjustment effect, it is preferable that the length X of the connector is about 1/40 to 1/30 of the wavelength inside the coaxial cable.
10 同軸ケーブルとコネクタとの接続構造
20、20’ 同軸ケーブル
21 中心導体
22 絶縁体
23 シールド層
23a 高インピーダンス形成部
23b 開口
23c 低インピーダンス形成部
24 シース
25、25’ 特性インピーダンス調整用の絶縁体スリーブ
30、40 コネクタ
31、41 内導体端子
32、42 外導体端子
32d 開口
33 誘電体
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記同軸ケーブルのコネクタ接続側の前記シールド層に高インピーダンス形成部を設け、前記コネクタの低インピーダンスと平均化してコネクタ接続部における特性インピーダンスを高め、同軸ケーブルの特性インピーダンスに近づけていることを特徴とする同軸ケーブルと同軸コネクタとの接続構造。 A coaxial cable terminal is connected to the coaxial connector, a central conductor of the coaxial cable is connected to an inner conductor terminal of the coaxial connector, and a shield layer covering the central conductor of the coaxial cable with an insulator is provided to the coaxial connector Is connected to the outer conductor terminal of the coaxial connector, the characteristic impedance of the coaxial connector is lower than the characteristic impedance of the coaxial cable,
A high impedance forming portion is provided in the shield layer on the connector connection side of the coaxial cable, and the characteristic impedance in the connector connection portion is increased by averaging with the low impedance of the connector, which is close to the characteristic impedance of the coaxial cable. Connection structure between coaxial cable and coaxial connector.
前記シールド層をコネクタ接続側の端末で、部分的に拡径し、該拡径したシールド層と前記絶縁体との間に特性インピーダンス調整用の絶縁体スリーブを挿入し、あるいは/および、
前記絶縁体を比誘電率が低い材料に変更し、
前記シールド層を部分的に開口して形成している請求項1に記載の同軸ケーブルと同軸コネクタとの接続構造。 The high impedance forming part of the shield layer is
The shield layer is partially enlarged at the connector connection end, and an insulator sleeve for adjusting characteristic impedance is inserted between the enlarged shield layer and the insulator, and / or
Change the insulator to a material with a low relative dielectric constant,
The connection structure between the coaxial cable and the coaxial connector according to claim 1, wherein the shield layer is partially opened.
前記同軸ケーブルのコネクタ接続側の前記シールド層に低インピーダンス形成部を設け、前記コネクタの高インピーダンスと平均化してコネクタ接続部における特性インピーダンスを低くして、同軸ケーブルの特性インピーダンスに近づけていることを特徴とする同軸ケーブルと同軸コネクタとの接続構造。 A coaxial cable terminal is connected to the coaxial connector, a central conductor of the coaxial cable is connected to an inner conductor terminal of the coaxial connector, and a shield layer covering the central conductor of the coaxial cable with an insulator is provided to the coaxial connector Is connected to the outer conductor terminal of the coaxial connector, the characteristic impedance of the coaxial connector is higher than the characteristic impedance of the coaxial cable,
A low-impedance forming portion is provided in the shield layer on the connector connection side of the coaxial cable, and the characteristic impedance in the connector connection portion is lowered by averaging with the high impedance of the connector so as to be close to the characteristic impedance of the coaxial cable. A connection structure between a coaxial cable and a coaxial connector.
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