JP2021027036A - Rfコネクタ素子およびrfコネクタシステム - Google Patents

Rfコネクタ素子およびrfコネクタシステム Download PDF

Info

Publication number
JP2021027036A
JP2021027036A JP2020126054A JP2020126054A JP2021027036A JP 2021027036 A JP2021027036 A JP 2021027036A JP 2020126054 A JP2020126054 A JP 2020126054A JP 2020126054 A JP2020126054 A JP 2020126054A JP 2021027036 A JP2021027036 A JP 2021027036A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
relative permittivity
connector element
terminal
connector
mating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020126054A
Other languages
English (en)
Inventor
ニックファル,モハンマド
Nikfal Mohammad
マンデル,クリスティアン
Mandel Christian
ユン,ヒョチャン
Hyo Chang Yun
キダネ,アビエル
Kidane Abiel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TE Connectivity Germany GmbH
TE Connectivity Corp
Original Assignee
TE Connectivity Germany GmbH
TE Connectivity Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TE Connectivity Germany GmbH, TE Connectivity Corp filed Critical TE Connectivity Germany GmbH
Publication of JP2021027036A publication Critical patent/JP2021027036A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
    • H01R24/40Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/03Connectors arranged to contact a plurality of the conductors of a multiconductor cable, e.g. tapping connections
    • H01R9/05Connectors arranged to contact a plurality of the conductors of a multiconductor cable, e.g. tapping connections for coaxial cables
    • H01R9/0503Connection between two cable ends
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/40Securing contact members in or to a base or case; Insulating of contact members
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00Communication cables or conductors
    • H01B11/18Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02Contact members
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/646Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00 specially adapted for high-frequency, e.g. structures providing an impedance match or phase match
    • H01R13/6473Impedance matching
    • H01R13/6477Impedance matching by variation of dielectric properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
    • H01R24/40Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency
    • H01R24/42Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency comprising impedance matching means or electrical components, e.g. filters or switches
    • H01R24/44Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency comprising impedance matching means or electrical components, e.g. filters or switches comprising impedance matching means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/40Securing contact members in or to a base or case; Insulating of contact members
    • H01R13/405Securing in non-demountable manner, e.g. moulding, riveting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2103/00Two poles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/60Contacts spaced along planar side wall transverse to longitudinal axis of engagement

Abstract

【課題】RFコネクタシステムの信号伝送性能を向上させること。【解決手段】第1の同軸コネクタ素子100は、第1の内側導体104と第1の外側導体と、第1の絶縁要素102を備えている。第1の絶縁要素102は、第1の比誘電率を有する第1の誘電材料から一体形成された第1のコンタクト支持部114と、第1の比誘電率より大きい第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から第1のコンタクト支持部114と一体形成された第1の補償部116とを備え、第1の補償部116は、第1の絶縁要素102の前端領域に配置され、第1の内側導体104の第1のコンタクト領域110を少なくとも部分的に取り囲むことにより信号伝送性能を向上させる。【選択図】図2

Description

本発明は、嵌合可能な無線周波数(RF)コネクタ素子、ならびに第1のRFコネクタ素子および第2のRFコネクタ素子を備えるRFコネクタシステムに関する。
同軸コネクタ、2軸コネクタ、またはユニバーサルシリアルバス(USB)コネクタなどのRFコネクタ、およびRFコネクタシステムは、数GHzの動作帯域幅を有する無線周波数RF信号を伝送するRFケーブルの伝送線を接続するために使用される。たとえば、従来の同軸コネクタは、同軸ケーブルの伝送線を接続する働きをする内側導体を備えており、内側導体は、同軸コネクタの中心部に設けられる。内側導体の周りには、接地線として働く外側導体が設けられており、外側導体は、内側導体を遮蔽する。内側導体および外側導体を電気的に絶縁し、同軸コネクタを安定させるために、外側導体と内側導体との間の間隙に絶縁要素が設けられる。
従来の2軸コネクタおよびUSBコネクタは、複数の内側導体を備えており、各内側導体は、対応する2軸またはUSBケーブルのそれぞれの伝送線を接続する働きをする。したがって、2軸またはUSBケーブル内に設けられた絶縁要素は、複数の内側導体を遮蔽用の外側導体から電気的に絶縁するだけでなく、複数の内側導体を互いからも電気的に絶縁する。
今日、主な目標は、特に自動車ならびに情報および通信技術(ICT)産業での適用のために、より速いデータ転送速度の通信リンクを伝送線によって提供することである。この目的のため、RFコネクタおよびRFケーブルを含む伝送システム全体にわたって、均質なインピーダンスを維持する必要がある。なぜなら、インピーダンスの不連続は無線周波数信号の反射を招き、したがって信号伝送性能の損失を引き起こすからである。したがって、伝送システム内でインピーダンスの不均質性を回避するために、RFコネクタのインピーダンスを接続されたRFケーブルのインピーダンスに整合させ、RFコネクタ全体にわたって均質なインピーダンスを提供する必要がある。
一方、RFコネクタを小型化し、簡単な締結機構の使用を可能にすることであり、そのような締結機構は、スナップ嵌め接続、レバー、またはスライドのような線形運動を必要とするだけであり、安価で軽量な省スペースのRFコネクタを提供することを可能にすることもまた目標である。そのような締結機構により、たとえば車両内でのRFコネクタの簡単な嵌合がさらに可能になるが、嵌合公差を回避できないため、RFコネクタの信号伝送性能が低下する。
したがって、本発明の根底にある目的は、RFコネクタシステムの信号伝送性能を向上させること、ならびに小型化、容易な嵌合、および容易な取付けを行うことができるRFコネクタシステムを提供することである。さらに、本発明の目的は、簡単で経済的な解決策を提供することである。
これらの目的のうちの少なくとも1つは、独立請求項の主題によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
本発明は、第2のRFコネクタ素子に嵌合するための第1のRFコネクタ素子を提供し、第1のRFコネクタ素子は、第2のRFコネクタ素子の第1の相手側端子に電気的に接続するための第1のコンタクト領域を有する第1の端子と、第2のRFコネクタ素子の第2の相手側端子に電気的に接続するための第2のコンタクト領域を有する第2の端子と、第1の端子および第2の端子を電気的に絶縁するための第1の絶縁要素とを備えている。
本発明は、第1の絶縁要素は、第1の比誘電率を有する第1の誘電材料から一体形成された第1のコンタクト支持部と、第1の比誘電率より大きい第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から第1のコンタクト支持部と一体形成された第1の補償部とを備え、第1の補償部は、第1の絶縁要素の前端領域に配置され、第1の端子の第1のコンタクト領域を少なくとも部分的に取り囲んでいるという概念に基づいている。
言い換えれば、本発明者らは、異なる比誘電率を有する少なくとも2つの材料から一体形成された第1の絶縁要素が、RFコネクタ素子の信号伝送性能を向上させることができることを見出した。より高い比誘電率を有する第1の補償部を設けることによって、第1の端子と第2の端子との間の静電容量は、これらの端子が対応する相手側端子に電気的に接続される接続区域内で増大する。したがって、RFコネクタ素子が対応するRFコネクタ素子に嵌合された状態で、コンタクト間隙の変動によって誘起される空気間隙によって引き起こされる静電容量の減少が補償される。したがって、コンタクト間隙の変動がRFコネクタ素子の信号伝送性能に与える影響が低下し、RFコネクタ素子の嵌合公差が増大する。
したがって、本発明によれば、第1のRFコネクタ素子を備えるRFコネクタシステムのデータ伝送性能を低下させることなく、第1のRFコネクタ素子を締結するための線形締結機構を使用することが可能になる。これは、同時に差し込まなければならない複数のRFコネクタ素子のアレイにとって特に重要である。
本発明の有利な実施形態によれば、第1の端子は第1の内側導体であり、第2の端子要素は第1の外側導体であり、第1の外側導体は第1の内側導体を取り囲んでいる。別法として、第1の端子は第1の内側導体であり、第2の端子は第2の内側導体であり、任意選択で、第1の外側導体をさらに備えることができ、第1の外側導体は、第1の端子および第2の端子を取り囲んでいる。
したがって、本発明は、単一の内側導体と、内側導体を遮蔽するための単一の外側導体とを備える同軸コネクタ素子に適用することができる。しかし、本発明は、2つの絶縁された内側導体と、2つの内側導体を遮蔽するための外側導体とを備えている2軸コネクタ素子、および任意選択で外側導体によって遮蔽された複数の内側導体を備えているUSBコネクタ素子などの多線コネクタ素子に適用することもできる。当然ながら、他のRFコネクタ素子も可能である。
第1のRFコネクタ素子の動作帯域幅および信号伝送性能を最適化するために、第1の比誘電率と第2の比誘電率との比は、好ましくは1/35〜5/8の範囲内である。
本発明の有利な実施形態によれば、第1の絶縁要素は、第1の誘電材料から第1のコンタクト支持部を射出成形し、次に第2の誘電材料から第1の補償部をオーバーモールドすることによって形成されている。このようにして、第1の絶縁要素が備えている第1の補償部の面積が小さいときでも、非常に再現性が高く簡単でコスト節約になる第1の絶縁要素の製造プロセスを実現することができる。
第1のRFコネクタ素子の接続区域で静電容量の効率的な増加を実現するために、第1の補償部は、第1のRFコネクタ素子の長手方向に0.2mm〜0.8mmの範囲内の厚さを有する。それによって、空気間隙によって引き起こされる静電容量の減少の補償を最適化するために、第1の比誘電率と第2の比誘電率との比に基づいて、第1の補償部の厚さを変動させることができる。
別法として、第1の補償部の厚さは、最大補償長さに基づいて変動させることができる。ここで、最大補償長さとは、データ伝送性能を大幅に低下させることなく、空気間隙によって引き起こされる静電容量の減少を補償する第1の絶縁要素の前面と第2の絶縁要素の前面との間の長手方向の空気間隙に対して可能な最大の長さを意味する。たとえば、第1の補償部の厚さは、最大補償長さの0.5〜1.5倍とすることができる。
有利な実施形態によれば、第1の内側導体はレセプタクルである。しかし当然ながら、ピンも可能である。
本発明はさらに、第1のRFコネクタ素子に嵌合するための第2のRFコネクタ素子に関し、第2のRFコネクタ素子は、第1のRFコネクタ素子の第1の端子に電気的に接続するための第1の相手側端子コンタクト領域、およびRFケーブル素子の第1の導体に電気的に接続するための第1の相手側端子端領域を有する第1の相手側端子と、第1のRFコネクタ素子の第2の端子に電気的に接続するための第2の相手側端子コンタクト領域、およびRFケーブル素子の第2の導体に電気的に接続するための第2の相手側端子端領域を有する第2の相手側端子と、第1の相手側端子および第2の相手側端子を電気的に絶縁するための第2の絶縁要素とを備えている。
本発明によれば、第2の絶縁要素は、第3の比誘電率を有する第3の誘電材料から一体形成された第2のコンタクト支持部と、第3の比誘電率より大きい第4の比誘電率を有する第4の誘電材料から第2のコンタクト支持部と一体形成された第2の補償部とを備え、第2の補償部は、第2の絶縁要素の後端領域で、少なくとも部分的に第1の相手側端子端領域と第2の相手側端子端領域との間に配置されている。
言い換えれば、本発明者らは、異なる比誘電率を有する少なくとも2つの材料から一体形成された第2の絶縁要素を第2のRFコネクタ素子に提供することで、RFコネクタシステムの信号伝送性能をさらに向上させることができることを見出した。この目的のため、第2の絶縁要素は、RFケーブルの少なくとも1つの伝送線が第2のRFコネクタ素子に入る区域内に、第2の補償部を備えている。このようにして、第1の相手側端子と第2の相手側端子との間の静電容量をこの区域内で増加させることができ、したがってRFケーブルと第2のRFコネクタ素子との間の幾何学的な不連続から生じるインピーダンスの不整合を補償することができる。
第2のRFコネクタ素子の動作帯域幅および信号伝送性能を最適化するために、第3の比誘電率と第4の比誘電率との比は、1/35〜5/8の範囲内である。
本発明の有利な実施形態によれば、第2の絶縁要素は、第3の誘電材料から第2のコンタクト支持部を射出成形し、次に第4の誘電材料から第2の補償部をオーバーモールドすることによって製作されている。このようにして、第2の絶縁要素が備えている第2の補償部の面積が小さいときでも、非常に再現性が高く簡単で安価な第2の絶縁要素の製造プロセスを実現することができる。
例示的な実施形態によれば、第1の相手側端子はピンである。しかし当然ながら、レセプタクルも可能である。
本発明はさらに、本発明による第1のRFコネクタ素子と、本発明による第2のRFコネクタ素子とを備えるRFコネクタシステムに関する。それによって、第1のRFコネクタ素子および第2のRFコネクタ素子が嵌合されたとき、第1の補償部が第2のコンタクト領域を少なくとも部分的に取り囲むことが好ましい。このようにして、RFコネクタシステムが嵌合されたとき、第1の絶縁要素と第2の絶縁要素との間のコンタクト間隙の変動によって誘起される空気間隙によって引き起こされる静電容量の減少の補償を向上させることが可能になる。したがって、本発明によるRFコネクタシステムは、RFコネクタシステムが嵌合されたとき、コンタクト間隙の変動がRFコネクタシステムの信号伝送性能に与える影響を低下させることができ、改善された信号伝送性能を提供することができる。
生産を簡略化し、製造コストを低減させるために、第2の比誘電率および第4の比誘電率が等しいことが好ましい。さらに、第1の比誘電率および第3の比誘電率が等しいことが好ましい。このようにして、第1のRFコネクタ素子および第2のRFコネクタ素子を同じ材料から製作し、両方に対して共通の製作方法を確立することが可能になる。
この時点で、「無線周波数信号」という用語は、約20kHz〜20GHzの振動周波数を有する交流電気信号に関するが、本発明はまた、20GHzを上回る周波数範囲に適用することもできることに言及するべきである。「信号」という用語は、アナログ信号ならびにデジタル信号を指す。
さらに、本開示では、「比誘電率」という用語は、材料の比誘電率を意味する。一般に、材料の比誘電率は、真空誘電率に対する比として表されるその絶対誘電率であると理解される。
添付の図面は、本発明のいくつかの実施形態を示すために、本明細書に組み込まれており、本明細書の一部を形成する。これらの図面は、本記載とともに、本発明の原理について説明する働きをする。これらの図面は、本発明をどのように形成および使用することができるかに関する好ましい代替の例を示すことのみを目的とし、図示および記載の実施形態のみに本発明を限定すると解釈されるべきではない。さらに、実施形態のいくつかの態様は、本発明による解決策を個々にまたは様々な組合せで形成することができる。したがって、以下に続く記載の実施形態は、単独でまたはその任意の組合せで考慮することができる。さらなる特徴および利点は、添付の図面に示されている本発明の様々な実施形態に関する以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。添付の図面では、同様の参照符号は同様の要素を指す。
第1のRFコネクタ素子および第2のRFコネクタ素子を備える本発明の第1の実施形態によるRFコネクタシステムの概略断面図である。 図1の詳細図である。 第1の実施形態による第1のRFコネクタ素子の概略断面図である。 本発明の第2の実施形態による第1のRFコネクタ素子の概略上面図である。 本発明の第3の実施形態による第1のRFコネクタ素子の概略上面図である。 様々なコンタクト間隙の変動に対する本発明の第1の実施形態によるRFコネクタシステムの反射損失のシミュレーション結果を示すグラフである。 様々なコンタクト間隙の変動に対する本発明の第1の実施形態によるRFコネクタシステムの時間領域反射率測定(TDR)のシミュレーション結果を示すグラフである。 様々なコンタクト間隙の変動に対する本発明の第1の実施形態によるRFコネクタシステムの反射損失の測定結果を示すグラフである。 様々なコンタクト間隙の変動に対する本発明の第1の実施形態によるRFコネクタシステムのTDRの測定結果を示すグラフである。 本発明の第1の実施形態による第2のRFコネクタ素子の概略断面図である。 第2の補償部がRFコネクタシステムの反射損失に与える影響を示す測定結果を示すグラフである。 第2の補償部がRFコネクタシステムのTDRに与える影響を示す測定結果を示すグラフである。
本発明について、図を参照してより詳細に次に説明する。まず、本発明の第1の実施形態によるRFコネクタシステムの概略断面図を示す図1および図2を参照する。第1の実施形態の例では、RFコネクタシステムは同軸コネクタシステム1000であり、第1の同軸コネクタ素子100および第2の同軸コネクタ素子200を備える。より詳細には、図1および図2は、同軸コネクタシステム1000の一例を示し、図1および図2に矢印によって示す長手方向302における第1の絶縁要素102の前面103と第2の絶縁要素202の前面203との間の空気間隙300は、0mmである。しかし、第1の絶縁要素102の前面103と第2の絶縁要素202の前面203との間の空気間隙300の長さは、たとえば0〜2mmの範囲内で変動することができる。
図1および図2に示すように、第1の同軸コネクタ素子100は、第1の絶縁要素102と、第1の端子の一例である第1の内側導体104と、第2の端子の一例である第1の外側導体106とを備えている。それによって、第1の絶縁要素102は、第1の内側導体104および第1の外側導体106を電気的に絶縁するように、第1の内側導体104と第1の外側導体106との間に配置されている。
第2の同軸コネクタ素子200は、第2の絶縁要素202と、第1の相手側端子の一例である第1の相手側内側導体204と、第2の相手側端子の一例である第1の相手側外側導体206とを備えている。それによって、第2の絶縁要素202は、第1の相手側内側導体204および第1の相手側外側導体206を電気的に絶縁するように、第1の相手側内側導体204と第1の相手側外側導体206との間に配置されている。図1および図2の例では、第1の同軸コネクタ素子100はレセプタクルであり、第2のコネクタ素子はピンである。
以下、第1の同軸コネクタ素子100について、図1〜図3を参照して説明する。
第1の内側導体104は、第1の内側導体を第2の同軸コネクタ素子200の第1の相手側端子コンタクト領域210に電気的に接続するための第1のコンタクト領域110を備えている。その目的のために、第1のコンタクト領域110は、中空部材として形成され、コンタクト開口部108を備え、したがって第1のコンタクト領域110は、第1の相手側端子コンタクト領域210を受け取ることができる。同軸ケーブル素子305の伝送線304を第1の内側導体104に電気的に接続するために、第1の内側導体104は、第1の端子端領域を備えている。
さらに、第1の内側導体104は、第1の内側導体104の中心から径方向に突出する第1の返しを備えることができる。第1の同軸コネクタ素子100の製造後、第1の返しは、第1の絶縁要素102が備える第1の凹部に係合することができる。このようにして、第1の返しは、第1の同軸コネクタ素子100が製造された後、第1の内側導体104が第1の絶縁要素102に対して長手方向302に動くことを防止することができる。
第1の外側導体106は、第1の内側導体104を遮蔽するように第1の内側導体104を取り囲んでいる。同軸コネクタシステムが嵌合された状態で、第1の外側導体106が第1の相手側外側導体206に電気的に接続されることを確実にするために、第1の外側導体は、第1の外側導体106を第1の相手側外側導体206に押圧するように適合された第1のばね113を備えることができる。同軸ケーブル素子305の接地線306を第1の外側導体106に電気的に接続するために、第1の外側導体106は、第2の端子端領域を備えている。
さらに、第1の外側導体106は、第1のコネクタ素子100の製造後、第1の絶縁要素102に対する第1の内側導体104の位置合わせのカメラ検査を可能にするために、外側導体検査開口(これらの図には図示せず)を備えることができる。
本発明によれば、第1の絶縁要素102は、第1のコンタクト支持部114および第1の補償部116を備え、第1の補償部116は、第1のコンタクト支持部114と一体形成されて、単一の部分を形成している。第1のコンタクト支持部114は、第1の比誘電率を有する第1の誘電材料から一体形成されている。第1の内側導体104と第1の外側導体106との間に等方性の電気絶縁および等方性の静電容量を提供するために、第1のコンタクト支持部114は、実質的にリング状とすることができる。
本発明によれば、第1の補償部116は、第1の比誘電率より大きい第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から一体形成されている。図1〜図3に示すように、第1の補償部116は、第1のコンタクト領域110の前端部分118の近傍に配置され、したがって第1の補償部116は、第1の内側導体104の第1のコンタクト領域110を少なくとも部分的に取り囲んでいる。さらに、第1の補償部116は、第1の同軸コネクタ素子の開口119に向かって前端部分118の上に突出することができる。このようにして、第1の補償部116は、前端部分118付近で内側導体104と外側導体106との間の静電容量を増大させ、したがって同軸コネクタシステム1000が嵌合されたとき、空気間隙300によって引き起こされる静電容量の減少を補償することができる。
好ましくは、第1の補償部116は実質的にリング状であり、したがって前端部分118の近傍に等方性の静電容量の補償をもたらす。さらに、この幾何形状により、第1の同軸コネクタ素子100製造中に第1の内側導体104を第1の絶縁要素102に容易に差し込むことが可能になる。図3から明らかなように、第1の補償部116はまた、補償開口部126を備えることができる。補償開口部126は、第2の同軸コネクタ素子200の第1の相手側端子コンタクト領域210を受け取ることが可能であり、したがって第1の補償部116は、同軸コネクタシステム1000が嵌合されたとき、第1の相手側端子コンタクト領域210を少なくとも部分的に取り囲むことが可能である。
第1の絶縁要素102に対する第1の内側導体104の位置合わせを制御するカメラ検査を可能にするために、第1の絶縁要素102は、任意選択で、第1の絶縁要素102の中心へ径方向に延びる検査開口を備えることができる。このようにして、第1の同軸コネクタ素子100の製造後、カメラ検査を介して、第1の内側導体104の前端部分118が検査開口と位置合わせされているかどうかを制御することが可能になる。
ここで、第1の補償部116は、少なくとも検査開口の近くに配置されていることに留意されたい。したがって、第1の補償部116はまた、1の比誘電率を有する空気から形成された検査開口によって誘起される第1の内側導体104と第1の外側導体106との間の静電容量の減少を補償する。
好ましくは、第1のコンタクト支持部114は、ポリマー、樹脂、またはゴムから形成されている。たとえば、第1のコンタクト支持部114は、ポリエチレン(PE)またはポリプロピレン(PP)などの射出成形可能な誘電材料から形成されている。別法として、第1のコンタクト支持部114は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のようなラム押出しによって処理された材料から形成することができ、または3D印刷可能なセラミックの誘電材料から形成することもできる。典型的には、そのような材料は、1〜5の範囲内の比誘電率を有し、したがって第1の補償部116は、少なくとも8〜35の範囲内の比誘電率を有する材料から形成されていることが好ましい。
そのような範囲内の第2の比誘電率を実現するために、第2の誘電材料は、プラスチック系材料のセラミック粉末充填によって製作することができる。たとえば、第1の補償部116は、チタン酸バリウム(BaTiO)などの鉱物と混合された射出成形可能なポリマーから形成することができる。鉱物の体積分率を最適化することによって、1GHzの伝送信号周波数で第2の比誘電率に対して8〜23の範囲を実現することができる。
別法として、第2の誘電材料は、第1の誘電材料の第1の比誘電率より大きい比誘電率を有する任意の3D印刷可能なセラミックとすることができる。さらに、第2の誘電材料は、鉱物と混合された分注可能な半流動体とすることができる。たとえば、1GHzの伝送信号周波数で35の比誘電率を有するBaTiOなどの鉱物と混合された半流動体が知られている。
好ましくは、第1の絶縁要素102は、当技術分野でオーバーモールドまたは多材料射出成形として知られている製作プロセスによって製造される。それによって、最初に第1の誘電材料の射出成形によって第1のコンタクト支持部114が製造され、次に第1のコンタクト支持部114上に、第2の誘電材料の射出成形によって第1の補償部116がオーバーモールドされる。このようにして、第1の絶縁要素102を単一の部分として製造することができ、したがって第1の同軸コネクタ素子100は、第1の絶縁要素102、第1の内側導体104、および第1の外側導体106から従来の方法で組み立てることができる。
さらに、射出成形およびオーバーモールドはよく知られている方法であり、小型の同軸コネクタ素子に対しても確実で安価な製造を提供する。たとえば、これらの技法によって、2mmの第1の外径128を有する第1の絶縁要素を製造し、0.6mmの長手方向302の厚さおよび直径0.6mmの補償開口部126を有する第1の補償部116を製作することが可能である。しかし、本発明の態様はより大きいまたはさらに小さい寸法を有する同軸コネクタシステムに適用することもできるため、これらの寸法は、小型の第1の同軸コネクタ素子100の長さスケールを示すための例としてのみ与えられており、限定的なものであることを意味したものではない。
別法として、第1の補償部116は、第1のコンタクト支持部114が製造された後、分注可能な半流動体を分注体積で分注することによって製作することができる。別の代替手段として、好適な誘電材料と組み合わせて3D印刷を使用して、第1のコンタクト支持部114および第1の補償部116を備える単一の部分として第1の絶縁要素102を製造することもできる。
さらに、第1の比誘電率および第2の比誘電率の比に基づいて、長手方向302の第1の補償部116の厚さを、たとえば0.2mm〜0.8mmの範囲内で変動させることも有用であろう。たとえば、長手方向302の第1の補償部116の厚さは、第1の比誘電率と第2の比誘電率との比が減少すると増大させることができ、第1の比誘電率と第2の比誘電率との比が増大すると減少させることができる。このようにして、空気間隙300によって引き起こされる静電容量の減少の補償を最適化し、第1の同軸コネクタ素子100の信号伝送性能をさらに向上させることが可能になる。
別法として、第1の補償部116の厚さは、最大補償長さに基づいて変動させることができ、最大補償長さとは、データ伝送性能を大幅に低下させることなく、空気間隙300によって引き起こされる静電容量の減少を補償する長手方向302の空気間隙300の最大の長さである。たとえば、第1の補償部116の厚さは、最大補償長さの0.5〜1.5倍とすることができる。たとえば、最大1mmの空気間隙300に対する公差を実現するために、第1の補償部116の厚さは、0.5mm〜1.5mmの範囲内で変動させることができる。
前述の図を参照して、RFコネクタシステムが同軸コネクタシステム1000であり、したがってRF信号を伝送するための単一の内側導体と、内側導体を遮蔽するための外側導体とを備えている一実施形態について、詳細に説明した。しかし、本発明は、そのようなコネクタシステムに限定されるものではなく、遮蔽されているかどうかにかかわらず、複数の内側導体を備えている2軸コネクタシステムまたはUSBコネクタシステムなどのRFコネクタシステムに適用することもできる。
図4は、本発明の第2の実施形態による第1のRFコネクタ素子の概略上面図を示す。第2の実施形態の例では、RFコネクタシステムは2軸コネクタシステムであり、第1のRFコネクタ素子は第1の2軸コネクタ素子400である。第1の2軸コネクタ素子400は、第1の端子の一例である第1の内側導体と、第2の端子の一例である第2の内側導体とを備えている。第1の内側導体は、第1の相手側端子の一例である第1の相手側内側導体に電気的に接続するための第1のコンタクト領域を有し、第2の内側導体は、第2の相手側端子の一例である第2の相手側内側導体に電気的に接続するための第2のコンタクト領域を有している。ここで、第1の内側導体および第2の内側導体は、レセプタクルによって例示されており、第1の実施形態の第1の内側導体104と実質的に同等とすることができる。しかし当然ながら、第1の内側導体および第2の内側導体をピンとすることもできる。
さらに、第1の2軸コネクタ素子400は、第1の内側導体を第2の内側導体から電気的に絶縁する第1の絶縁要素402を備えている。任意選択で、第1の内側導体および第2の内側導体を遮蔽するために、第1の内側導体および第2の内側導体を取り囲む第1の外側導体406を設けることができる。この場合、第1の絶縁要素402は、第1の内側導体および第2の内側導体を第1の外側導体406から電気的に絶縁するように配置されている。
図4から明らかなように、第1の絶縁要素402は、第1の比誘電率を有する第1の誘電材料から一体形成された第1のコンタクト支持部414と、第1の比誘電率より大きい第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から一体形成された第1の補償部416とを備えている。本発明によれば、第1の補償部416は、第1のコンタクト支持部414と一体形成されている。さらに、第1の補償部416は、第1の絶縁要素402の前端領域に配置され、したがって第1の補償部416は、第1のコンタクト領域および第2のコンタクト領域を少なくとも部分的に取り囲んでいる。
好ましくは、第1の補償部416は実質的にリング状であり、第1の補償開口部426および第2の補償開口部428を備えている。第1の補償開口部426は、第1の相手側内側導体の第1の相手側コンタクト領域を受け取ることが可能であり、第2の補償開口部428は、第2の相手側内側導体の第2の相手側コンタクト領域を受け取ることが可能である。このようにして、第1の補償部416は、2軸コネクタ素子400が相手側2軸コネクタ素子に嵌合されたとき、第1の相手側コンタクト領域および第2の相手側コンタクト領域を少なくとも部分的に取り囲むことが可能になる。
このようにして、第1の補償部416は、第1の内側導体と第2の内側導体との間の静電容量、ならびに第1および第2の内側導体のそれぞれと第1および第2のコンタクト領域付近の第1の外側導体406との間の静電容量を増大させる。したがって、2軸コネクタ素子400が相手側2軸コネクタ素子に嵌合されたとき、第1の絶縁要素402の前面403の空気間隙によって誘起される静電容量の減少を補償することができる。
さらに、第1の絶縁要素402は、本発明の実施形態1に関して記載した製作プロセスのいずれかによって製造することができることが、当業者には明らかである。同様に、第1のコンタクト支持部414は、実施形態1の第1のコンタクト支持部114に関して言及した材料のいずれかから形成することができ、第1の補償部416は、実施形態1の第1の補償部116に関して言及した材料のいずれかから形成することができる。
図5は、本発明の第3の実施形態による第1のRFコネクタ素子の概略上面図を示す。第3の実施形態の例では、RFコネクタシステムはUSBコネクタシステムであり、第1のRFコネクタ素子は第1のUSBコネクタ素子500である。第1のUSBコネクタ素子500は、RFコネクタ素子が備える複数の端子の一例である複数の内側導体504を備えている。第1の内側導体504はそれぞれ、第2のUSBコネクタ素子の対応する相手側端子に電気的に接続するための第1のコンタクト領域510を備えている。
任意選択で、第1のUSBコネクタ素子500は、複数の内側導体504を遮蔽するために複数の内側導体504を取り囲んでいる第1の外側導体506を備えることができる。
第1の絶縁要素502がさらに設けられており、第1の絶縁要素502はまた、第1の舌状部材として表すことができる。第1の絶縁要素502は、第1の比誘電率を有する第1の誘電材料から形成された第1のコンタクト支持部514と、第1の比誘電率より大きい第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から形成された第1の補償部516とを備えている。本発明によれば、第1の補償部516は、第1のコンタクト支持部514と一体形成されている。さらに、第1の補償部516は、第1の絶縁要素502の前端領域に配置され、したがって第1の補償部516の中では、複数のコンタクト領域510を少なくとも部分的に取り囲んでいる。図5によって示すように、これは、第1のコンタクト支持部514を第1の補償部516間に挟むことによって実現することができ、したがって複数の内側導体504が、第1のコンタクト支持部に直接接触している。
図5から明らかなように、第1の補償部516は実質的に矩形の形状であり、複数の第1のコンタクト領域510を受け取るための複数の補償凹部528を備えている。
このようにして、第1の補償部516は、複数の第1のコンタクト領域510付近の複数の内側導体504間の静電容量を増大させる。したがって、第1のUSBコネクタ素子500が第2のUSBコネクタ素子に嵌合されたとき、複数の第1のコンタクト領域510の近傍に空気間隙によって誘起される静電容量の減少を補償することができる。
第1の絶縁要素502は、本発明の実施形態1に関して記載した製作プロセスのいずれかによって製造することができることが、当業者には明らかである。同様に、第1のコンタクト支持部514は、実施形態1の第1のコンタクト支持部114に関して言及した材料のいずれかから形成することができ、第1の補償部516は、実施形態1の第1の補償部116に関して言及した材料のいずれかから形成することができる。
以下、第1の補償部116を備える第1の絶縁要素102が本発明の第1の実施形態による同軸コネクタシステム1000の信号伝送性能に与える影響について、図6〜図9によって示す。図6および図7は、図1〜図3に示す第1の同軸コネクタ素子100を備える同軸コネクタシステム1000に対して、反射損失のシミュレーション結果を伝送信号の周波数の関数として示すグラフ(図6)、および時間領域反射(TDR)を時間の関数として示すグラフ(図7)を示す。これによって、空気間隙300の様々な例および第1の補償部116の第2の比誘電率の様々な例に対して、シミュレーションが行われた。ここで、TDRは、60psのパルス立上り時間に対してシミュレートされたものである。
破線1402および1410はそれぞれ、0.8mmの空気間隙300(図3および図4に示す)に対するシミュレーション結果、および第1の比誘電率に等しい、すなわち1〜5の第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から形成された第1の補償部116に対するシミュレーション結果を示す。実線1404および1412はそれぞれ、0.8mmの空気間隙300に対するシミュレーション結果、および13に等しい、すなわち第1の比誘電率より大きい第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から形成された第1の補償部116に対するシミュレーション結果を示す。
破線1406および1414はそれぞれ、0mmの空気間隙300(図1および図2に示す)に対するシミュレーション結果、および第1の比誘電率に等しい、すなわち1〜5の第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から形成された第1の補償部116に対するシミュレーション結果を示す。実線1408および1416はそれぞれ、0mmの空気間隙300に対するシミュレーション結果、および13に等しい、すなわち第1の比誘電率より大きい第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から形成された第1の補償部116に対するシミュレーション結果を示す。
これらのグラフ、特に図7のグラフから明らかなように、より高い比誘電率を有する第2の誘電材料を使用することで、ここではたとえば50オームの公称インピーダンス値からのTDRの最大偏差が低減される。最大偏差の低減は、矢印1418によって示されており、この例では0.8mmの空気間隙300に対して約3オームである。同時に、矢印1420によって示す公称インピーダンス値からのTDRの最大偏差は、0mmの空気間隙300に対してほぼ一定のままである。
したがって、第1の比誘電率より高い第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から形成された第1の補償部116は、空気間隙300が同軸コネクタシステム1000のインピーダンスに与える影響を抑制することができることが示されている。特に、第1の補償部116は、0mmおよび0.8mm両方の空気間隙300に対して、公称インピーダンス値からの最大偏差を公称インピーダンス値の前後10パーセントの許容範囲内に低減させる。したがって、本発明は、空気間隙300に対する信号伝送性能の公差を増大させることができる。
図8および図9は、図1〜図3に示す第1の同軸コネクタ素子100を備える同軸コネクタシステム1000に対して、反射損失S11の測定結果を伝送信号の周波数の関数として示すグラフ(図8)、およびTDRを時間の関数として示すグラフ(図9)を示す。ここで、TDRは、20psのパルス立上り時間に対して測定されたものである。
実線1422および1432はそれぞれ、0mmの空気間隙300(図1および図2に示す)に対する測定結果、および13に等しい、すなわち第1の比誘電率より大きい第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から形成された第1の補償部116に対する測定結果を示す。破線1424および1434はそれぞれ、0mmの空気間隙300に対する測定結果、および第1の比誘電率に等しい、すなわち1〜5の第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から形成された第1の補償部116に対する測定結果を示す。
実線1426および1436はそれぞれ、1.0mmの空気間隙300に対する測定結果、および13に等しい、すなわち第1の比誘電率より大きい第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から形成された第1の補償部116に対する測定結果を示す。破線1428および1438はそれぞれ、1.0mmの空気間隙300に対する測定結果、および第1の比誘電率に等しい、すなわち1〜5の第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から形成された第1の補償部116に対する測定結果を示す。
図8および図9の測定結果は、図6および図7のシミュレーション結果を裏付けている。特に、図8は、より高い比誘電率を有する第1の補償部116を追加することによって、−10dBの反射損失に対する高周波帯域幅が改善されたことを示す。詳細には、1mmの空気間隙300に対して、第1の補償部116が第1のコンタクト支持部114に等しい比誘電率を有する場合、反射損失は10GHzを下回る周波数でのみ−10dBを下回るが、第1の補償部116がより高い比誘電率を有する場合、反射損失は最高約11GHzの周波数でも−10dBを下回る。0mmの空気間隙300に対して、第1の補償部が第1のコンタクト支持部に等しい比誘電率を有する場合、反射損失は約11.5GHzを下回る周波数でのみ−10dBを下回るが、第1の補償部がより高い比誘電率を有する場合、反射損失は最高約12GHzの周波数でも−10dBを下回る。
図9もまた、高い誘電材料を有する第1の補償部116を使用することで、1mmの空気間隙300に対して公称値からのTDRの最大偏差を大幅に低減させることができることを示す。したがって、0mmおよび1mmの両方の空気間隙300に対して、TDRの偏差は、全周波範囲内で10パーセントの許容公差の範囲内のままである。したがって、第1の補償部116を使用することで、最高1mmの空気間隙に対して、空気間隙300が第1のコネクタ素子100の信号伝送性能に与える影響を大幅に低減させることができ、したがってそのような空気間隙を誘起する可能性のある線形締結機構を使用することが可能になる。
図10は、以下に詳細に説明する本発明の第1の実施形態による第2の同軸コネクタ素子200の概略断面図を示す。
上述したように、第2の同軸コネクタ素子200は、従来の方法で配置された第2の絶縁要素202、第1の相手側内側導体204、および第1の相手側外側導体206を備えている。
第1の相手側内側導体204は、第1のコネクタ素子100の第1のコンタクト領域110に電気的に接続するための第1の相手側端子コンタクト領域210を備えており、第1の相手側端子コンタクト領域210は、ピン状の部材とすることができる。同軸ケーブル素子305の伝送線304に電気的に接続するために、第1の相手側内側導体204は、第1の相手側端子端領域208を備えている。さらに、第1の相手側内側導体204は、第2の絶縁要素202が備える第2の凹部に係合することができる第2の返しを備えることができる。このようにして、第2の返しは、第2の同軸コネクタ素子200の製造後、第1の相手側内側導体204が第2の絶縁要素202に対して長手方向302に動くことを防止することができる。
第1の相手側外側導体206は、第1の相手側内側導体204を遮蔽するように第1の相手側内側導体204を取り囲んでいる。さらに、第1の相手側外側導体206は、第2の同軸コネクタ素子200の製造後、第1の相手側外側導体206が第2の絶縁要素202に対して長手方向302に動くことを防止するくぼみを備えることができる。
第1の相手側外側導体206を同軸ケーブル素子305の接地線306に電気的に接続するために、第1の相手側外側導体206は、第2の相手側端子端領域214を備えている。たとえば、第1の相手側外側導体206および接地線306は、圧着またははんだ付けなどの従来の方法によって電気的に接続することができる。しかし、任意の他の従来の方法を使用して、第1の相手側外側導体206を接地線306に電気的に接続することもできることが、当業者には理解されよう。
本発明によれば、第2の絶縁要素202は、第2のコンタクト支持部216および第2の補償部218を備え、第2の補償部218は、第2のコンタクト支持部216と一体形成されて、単一の部分を形成している。第2のコンタクト支持部216は、第3の比誘電率を有する第3の誘電材料から一体形成されている。第2の補償部218は、第3の比誘電率より大きい第4の比誘電率を有する第4の誘電材料から一体形成されている。
図10から明らかなように、第2の補償部218は、第2の絶縁要素202の後端部分に配置され、第1の相手側内側導体204の第1の相手側端子端領域208を少なくとも部分的に取り囲んでいる。任意選択で、第2の補償部218は、第1の相手側内側導体204の第1の相手側端子端領域208の上に突出することができ、伝送線304および接地線306を電気的に絶縁する同軸ケーブル絶縁要素308を少なくとも部分的に受け取ることが可能な第2のコンタクト開口部220を備えることができる。
この配置により、補償部218は、第1の相手側端子端領域208の近傍で第1の相手側内側導体204と第1の相手側外側導体206との間の静電容量を増加させることができる。したがって、伝送線304を第1の相手側内側導体204の第1の相手側端子端領域208に電気的に接続するために必要な同軸ケーブル305の伝送線304のピグテールによって引き起こされる静電容量の減少を補償することができる。こうした静電容量の補償により、同軸コネクタシステム1000の信号伝送性能をさらに向上させることができる。
第1の相手側内側導体204と第1の相手側外側導体206との間に等方性の電気絶縁および等方性の静電容量を提供するために、第2のコンタクト支持部216および第2の補償部218は、実質的にリング状にすることができる。
好ましくは、第2のコンタクト支持部216は、ポリマー、樹脂、またはゴムから形成されている。たとえば、第2のコンタクト支持部216は、ポリエチレン(PE)またはポリプロピレン(PP)などの射出成形可能な誘電材料から形成されている。しかし、第2のコンタクト支持部216はまた、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のようなラム押出しによって処理された材料から形成することができ、または3D印刷可能なセラミックの誘電材料から形成することもできる。典型的には、そのような材料は、1〜5の範囲内の比誘電率を有している。
同軸コネクタシステム1000内に均質な静電容量を提供するために、第1のコンタクト支持部114および第2のコンタクト支持部216は、同じ材料から形成され、したがって同じ比誘電率を有していることが好ましい。このようにして、第1のコンタクト支持部114および第2のコンタクト支持部216の製造も統合し、したがって簡略化することができる。
高い第4の比誘電率を実現するために、第4の誘電材料は、プラスチック系材料のセラミック粉末充填によって製作することができる。好ましくは、第4の誘電材料は、チタン酸バリウム(BaTiO)などの鉱物と混合された射出成形可能なポリマーとすることができる。鉱物の体積分率を最適化することによって、1GHzの伝送信号周波数で第4の比誘電率に対して8〜23の範囲を実現することができる。
別法として、第4の誘電材料は、第3の誘電材料の第3の比誘電率より大きい比誘電率を有する任意の3D印刷可能なセラミックとすることができる。別法として、第4の誘電材料は、鉱物と混合された分注可能な半流動体とすることができる。たとえば、1GHzの周波数で35の比誘電率を有するBaTiOなどの鉱物と混合された半流動体が知られている。
好ましくは、第2の絶縁要素202は、当技術分野でオーバーモールドまたは多材料射出成形として知られている製作プロセスによって製造される。それによって、最初に第3の誘電材料の射出成形によって第2のコンタクト支持部216が製造され、次に第2のコンタクト支持部216上に、第4の誘電材料の射出成形によって第2の補償部218がオーバーモールドされる。
このようにして、第2の絶縁要素202を単一の部分として製造することができ、したがって第2の同軸コネクタ素子200は、第2の絶縁要素202、第1の相手側内側導体204、および第1の相手側外側導体206から十分に確立した方法で組み立てることができる。さらに、射出成形およびオーバーモールドは、小型の同軸コネクタ素子に対して確実で安価な製造技法を提供する。たとえば、これらの技法によって、2mmの第1の外径128を有する図1および図2ならびに図10に示す第2の絶縁要素202を製造し、2mmの長手方向302の厚さを有する第1の補償部116を製作することが可能である。
しかし、本発明の態様はより大きいまたはさらに小さい寸法を有する同軸コネクタシステム1000に適用することもできるため、これらの寸法は、小型の第2の同軸コネクタ素子200の概略的な寸法を示すための例としてのみ与えられており、限定的なものであることを意味したものではない。
さらに、第3の比誘電率および第4の比誘電率の比に基づいて、長手方向302の第2の補償部218の厚さを変動させることも有用であろう。たとえば、長手方向302の第2の補償部218の厚さは、第3の比誘電率および第4の比誘電率の比が減少すると増大させることができ、第3の比誘電率および第4の比誘電率の比が増大すると減少させることができる。このようにして、伝送線304のピグテールによって引き起こされる静電容量の減少の補償を最適化し、第2の同軸コネクタ素子200の信号伝送性能を向上させることが可能になる。
別法として、第2の補償部218は、第2のコンタクト支持部216が製造された後、分注可能な半流動体を分注体積で分注することによって製作することができる。別の代替手段として、好適な誘電材料と組み合わせて3D印刷を使用して、第2のコンタクト支持部216および第2の補償部218を備える単一の部分として第2の絶縁要素202を製造することもできる。
同軸コネクタシステム1000の製造プロセスを統合および簡略化するために、第2の誘電材料および第4の誘電材料として同じ材料を使用することが好ましい。したがって、第2の比誘電率および第4の比誘電率が等しいことが好ましい。
図1、図2、および図10を参照して、第2のRFコネクタ素子が第2の同軸コネクタ素子200であり、したがってRF信号を伝送するための内側導体と、内側導体を遮蔽するための外側導体とを備えている一実施形態について、詳細に説明した。しかし、本発明は、同軸コネクタシステムに限定されるものではなく、遮蔽されているかどうかにかかわらず、複数の内側導体を備えている2軸コネクタシステムまたはUSBコネクタシステムなどのRFコネクタシステムに適用することもできる。
2軸コネクタシステムまたはUSBコネクタシステムでは、第2の補償部218は、複数の内側導体の相手側端子端領域のそれぞれの間に配置することができるように形成することができる。このようにして、それぞれ複数の内側導体のうちの1つに電気的に接続された複数の伝送線を有するRFケーブル素子のピグテールによって引き起こされる静電容量の減少の補償を最適化することが可能になる。
第2の補償部218がRFコネクタシステムの性能に与える影響について、図11および図12によって以下に示す。
図11および図12は、例示的なRFコネクタシステムに対して、反射損失S11の測定結果を伝送信号の周波数の関数として示すグラフ(図11)、およびTDRを時間の関数として示すグラフ(図12)を示す。ここで、TDRは、50psのパルス立上り時間に対して測定されたものである。
実線1442および1446はそれぞれ、第3の比誘電率に等しい、すなわち1〜5の第4の比誘電率を有する第4の誘電材料から形成された第2の補償部218を備えるRFコネクタシステムに対する測定結果を示す。実線1444および1448はそれぞれ、11に等しい、すなわち第3の比誘電率より大きい第4の比誘電率を有する第4の誘電材料から形成された第2の補償部218を備えるRFコネクタシステムに対する測定結果を示す。
図11は、より高い比誘電率を有する第2の補償部116を追加することによって、−15dBの反射損失に対する高周波帯域幅が改善されたことを示す。特に、第2の補償部116が第3の比誘電率より高い第4の比誘電率を有するとき、−15dBの動作帯域幅が2.5GHzから4GHzに増大したことが示されている。言い換えれば、動作帯域幅のカバー範囲が60%増大し、これは伝送チャネルのチャネル容量を5Gbps未満から7.5Gbpsに増大させることができることを意味する。
図12は、第3の比誘電率より高い第4の比誘電率を有する第2の補償部218を使用することで、この例では100オームである公称値からのTDRの最大偏差を大幅に低減させることができることを示す。これは、矢印1450によって示されている。したがって、より高い比誘電率を有する第2の補償部218を使用することで、全周波数範囲を10パーセント上回る許容公差の範囲内(破線1452および1454によって示す)にとどまるように、公称値からのTDRの最大偏差をさらに低減させる。したがって、より高い比誘電率を有する第2の補償部218を使用することによって、RFコネクタシステムの信号伝送性能をさらに向上させることができる。
ここで、ここまで本発明による第1のRFコネクタ素子をレセプタクルによって例示し、第2のRFコネクタ素子をピンによって例示してきたことに言及するべきである。しかし、第1のRFコネクタ素子の例で説明した本発明の態様はまた、第2のRFコネクタ素子に適用することもできることが、当業者には明らかである。同様に、第2のRFコネクタ素子の例で説明した本発明の態様はまた、第1のRFコネクタ素子に適用することもできる。
特に、第1の絶縁要素は、第1の補償部に加えて第2の補償部を備えることができ、第2の補償部は、第1のコンタクト支持部と一体形成され、第1の内側導体の第1の端子端領域を少なくとも部分的に取り囲んでいる。同様に、第2の絶縁要素は、第2の補償部に加えて第1の補償部を備えることができ、第1の補償部は、第2のコンタクト支持部と一体形成され、第2の絶縁要素の前端領域に配置されている。
100 第1の同軸コネクタ素子
102、402、502 第1の絶縁要素
103、403 第1の絶縁要素の前面
104 第1の内側導体
106 第1の外側導体
108 コンタクト開口部
110 第1のコンタクト領域
113 第1のばね
114、414、514 第1のコンタクト支持部
116、416、516 第1の補償部
118 前端部分
119 開口
126 補償開口部
200 第2の同軸コネクタ素子
202 第2の絶縁要素
203 第2の絶縁要素の前面
204 第1の相手側内側導体
206 第1の相手側外側導体
208 第1の相手側端子端領域
210 第1の相手側端子コンタクト領域
214 第2の相手側端子端領域
216 第2のコンタクト支持部
218 第2の補償部
220 第2のコンタクト開口部
300 空気間隙
302 長手方向
304 伝送線
305 同軸ケーブル
306 接地線
308 同軸ケーブル絶縁要素
400 第1の2軸コネクタ素子
406 第1の外側導体
426 第1の補償開口部
428 第2の補償開口部
500 第1のUSBコネクタ素子
504 内側導体
506 第1の外側導体
510 第1のコンタクト領域
528 補償凹部
1402、1406、1410、1414 破線
1404、1408、1412、1416 実線
1418、1420 矢印
1422、1426、1432、1436 実線
1424、1428、1434、1438 破線
1442、1444 実線
1446、1448 実線
1450 矢印
1452、1454 破線

Claims (10)

  1. 第2のRFコネクタ素子に嵌合するための第1のRFコネクタ素子(100、400、500)であって、
    前記第2のRFコネクタ素子の第1の相手側端子に電気的に接続するための第1のコンタクト領域(110、410、510)を有する第1の端子(104、404、504)と、
    前記第2のRFコネクタ素子の第2の相手側端子に電気的に接続するための第2のコンタクト領域を有する第2の端子(106、406、506)と、
    前記第1の端子(104、404、504)および前記第2の端子(106、406、506)を電気的に絶縁するための第1の絶縁要素(102、402、502)とを備え、
    前記第1の絶縁要素(102、402、502)は、第1の比誘電率を有する第1の誘電材料から一体形成された第1のコンタクト支持部(114、414、514)と、前記第1の比誘電率より大きい第2の比誘電率を有する第2の誘電材料から、前記第1のコンタクト支持部(114、414、514)と一体形成された第1の補償部(116、416、516)とを備え、
    前記第1の補償部(116、416、516)は、前記第1の絶縁要素(102、402、502)の前端領域に配置され、前記第1の端子(102、402、502)の前記第1のコンタクト領域(110、510)を少なくとも部分的に取り囲んでいる、第1のRFコネクタ素子(100、400、500)。
  2. 前記第1の端子(104)は第1の内側導体であり、前記第2の端子要素(106)は第1の外側導体であり、前記第1の外側導体は前記第1の内側導体を取り囲んでいる、請求項1に記載の第1のRFコネクタ素子(100)。
  3. 前記第1の端子(404、504)は第1の内側導体であり、前記第2の端子は第2の内側導体である、請求項1に記載の第1のRFコネクタ素子(400、500)。
  4. 第1の外側導体(406、506)をさらに備え、前記第1の外側導体(406、506)は、前記第1の端子および前記第2の端子を取り囲んでいる、請求項3に記載の第1のRFコネクタ素子(400、500)。
  5. 前記第1の比誘電率と前記第2の比誘電率との比は、1/35〜5/8の範囲内である、請求項1に記載の第1のRFコネクタ素子(100、400、500)。
  6. 前記第1の絶縁要素(102、402、502)は、前記第1の誘電材料から前記第1のコンタクト支持部(114、414、514)を射出成形し、次に前記第2の誘電材料から前記第1の補償部(116、416、516)をオーバーモールドすることによって形成されている、請求項1に記載の第1のRFコネクタ素子(100、400、500)。
  7. 前記第1の端子(104、504)はレセプタクルである、請求項1に記載の第1のRFコネクタ素子(100、400、500)。
  8. 第1のRFコネクタ素子(100)に嵌合するための第2のRFコネクタ素子(200)であって、
    前記第1のRFコネクタ素子(100)の第1の端子(104)に電気的に接続するための第1の相手側端子コンタクト領域(210)、およびRFケーブル素子(305)の第1の導体(304)に電気的に接続するための第1の相手側端子端領域(208)を有する第1の相手側端子(204)と、
    前記第1のRFコネクタ素子(100)の第2の端子(106)に電気的に接続するための第2の相手側端子コンタクト領域、および前記RFケーブル素子(305)の第2の導体(306)に電気的に接続するための第2の相手側端子端領域(214)を有する第2の相手側端子(206)と、
    前記第1の相手側端子(204)および前記第2の相手側端子(206)を電気的に絶縁するための第2の絶縁要素(202)とを備え、
    前記第2の絶縁要素(202)は、第3の比誘電率を有する第3の誘電材料から一体形成された第2のコンタクト支持部(216)と、前記第3の比誘電率より大きい第4の比誘電率を有する第4の誘電材料から前記第2のコンタクト支持部(216)と一体形成された第2の補償部(218)とを備え、
    前記第2の補償部(218)は、前記第2の絶縁要素(202)の後端領域で、少なくとも部分的に前記第1の相手側端子端領域(208)と前記第2の相手側端子端領域との間に配置されている、第2のRFコネクタ素子(200)。
  9. 前記第3の比誘電率と前記第4の比誘電率との比は、1/35〜5/8の範囲内である、請求項8に記載の第2のRFコネクタ素子(200)。
  10. 前記第2の絶縁要素(202)は、前記第3の誘電材料から前記第2のコンタクト支持部(216)を射出成形し、次に前記第4の誘電材料から前記第2の補償部(218)をオーバーモールドすることによって製作されている、請求項8に記載の第2のRFコネクタ素子(200)。
JP2020126054A 2019-08-02 2020-07-27 Rfコネクタ素子およびrfコネクタシステム Pending JP2021027036A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19189826.1 2019-08-02
EP19189826.1A EP3772141B1 (en) 2019-08-02 2019-08-02 Rf connector elements and rf connector system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021027036A true JP2021027036A (ja) 2021-02-22

Family

ID=67544029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020126054A Pending JP2021027036A (ja) 2019-08-02 2020-07-27 Rfコネクタ素子およびrfコネクタシステム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11444417B2 (ja)
EP (1) EP3772141B1 (ja)
JP (1) JP2021027036A (ja)
CN (1) CN112310700A (ja)
BR (1) BR102020015213A2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018104262A1 (de) * 2018-02-26 2019-08-29 Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg Verfahren zur herstellung eines hochfrequenz-steckverbinders sowie zugehörige vorrichtung
DE102020106243A1 (de) 2020-03-09 2021-09-09 Md Elektronik Gmbh Steckverbinderanordnung zum elektrischen Verbinden zweier Kabel
US11688991B2 (en) * 2021-06-10 2023-06-27 Aptiv Technologies Limited Electrical connector assembly and method of manufacturing same using an additive manufacturing process
WO2024010900A1 (en) * 2022-07-08 2024-01-11 Samtec, Inc. Rf connector
WO2024010899A1 (en) * 2022-07-08 2024-01-11 Samtec, Inc. Insulating bead for rf connector

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3366920A (en) * 1965-11-22 1968-01-30 Amp Inc Coaxial connector
US4619496A (en) * 1983-04-29 1986-10-28 Amp Incorporated Coaxial plug and jack connectors
US5041020A (en) * 1990-07-10 1991-08-20 Amp Incorporated F series coaxial cable adapter
US5066249A (en) * 1990-12-18 1991-11-19 Amp Incorporated Coaxial subminiature connector
JP4549277B2 (ja) * 2005-10-27 2010-09-22 矢崎総業株式会社 コネクタ
US7695322B2 (en) * 2006-06-12 2010-04-13 Southwest Microwave, Inc. Arizona Corporation Coaxial connector
WO2013059574A1 (en) * 2011-10-19 2013-04-25 Winchester Electronics Corporation Closed entry din jack and connector with pcb board lock
US9960542B2 (en) * 2012-04-04 2018-05-01 Holland Electronics, Llc Coaxial connector with ingress reduction shielding
US10630032B2 (en) * 2012-04-04 2020-04-21 Holland Electronics, Llc Coaxial connector with ingress reduction shielding
US9160096B2 (en) * 2013-12-06 2015-10-13 Tyco Electronics Corporation High speed connector
JP6041107B2 (ja) * 2014-09-16 2016-12-07 Smk株式会社 フローティング機構付き同軸コネクタ
JP2018133276A (ja) * 2017-02-17 2018-08-23 株式会社オートネットワーク技術研究所 コネクタ

Also Published As

Publication number Publication date
US11444417B2 (en) 2022-09-13
BR102020015213A2 (pt) 2021-02-17
US20210036471A1 (en) 2021-02-04
EP3772141B1 (en) 2022-08-10
CN112310700A (zh) 2021-02-02
EP3772141A1 (en) 2021-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2021027036A (ja) Rfコネクタ素子およびrfコネクタシステム
US7906730B2 (en) Ground sleeve having improved impedance control and high frequency performance
EP2385587B1 (en) Ground sleeve having improved impedance control and high frequency performance
GB2417618A (en) Coaxial connector
EP3078084B1 (en) High speed connector assembly
CN112913090A (zh) 同轴连接器装置
CN105591255B (zh) 多芯屏蔽电缆和用于制造这种电缆的方法
JP2008159312A (ja) 同軸ケーブルと同軸コネクタとの接続構造
US11588284B2 (en) Cable arrangement
US20070049112A1 (en) Coaxial cable and method for producing the same
JP4789787B2 (ja) 同軸コネクタ
US11283223B2 (en) Cable connector arrangement, cable connector and pressing means
US8961223B2 (en) F-connector with chamfered lock ring
US20220231462A1 (en) Connector
US9928941B2 (en) Impedance matching device
US11398706B2 (en) Connector
KR20110125922A (ko) 임피던스 매칭에 적합한 구조를 갖는 동축케이블용 커넥터
KR101759286B1 (ko) 트랜지션 도파관 및 트랜지션 부재
EP2779318A1 (en) Method for assembling an electrical connector and electrical connector
JP2019096502A (ja) 信号伝送システム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230417

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240322

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240402