JPH07201419A

JPH07201419A - 同軸コネクタのインピーダンス整合方式

Info

Publication number: JPH07201419A
Application number: JP5338196A
Authority: JP
Inventors: Shuji Yamazaki; 修司山崎
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】同軸コネクタの特性インピーダンス整合を容易
にとることにある。【構成】外部導体３と絶縁体２と内部導体１から構成さ
れる同軸コネクタにおいて、特性インピーダンスが伝送
系の特性インピーダンスからはずれている範囲の近辺に
相反する特性インピーダンスをもつ範囲を設定する。こ
れにより、同軸コネクタの特性インピーダンスを伝送系
の特性インピーダンスに近づけ、整合を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気コネクタのインピー
ダンス整合方式に関し、特に高周波信号を損失なく伝送
する同軸コネクタのインピーダンス整合方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の同軸コネクタは特性イン
ピーダンスを整合する為に、軸方向に対して垂直の各断
面の寸法を伝送系全体の特性インピーダンスに合わせる
ように設計さている。

【０００３】図６は従来の一例を説明するための同軸コ
ネクタの断面図である。図６に示すように、従来の同軸
コネクタにおいては、雄側コネクタを形成するための内
部導体１ａ，絶縁体２ａおよび外部導体３ａを雌側コネ
クタを形成するための内部導体１ｂ，絶縁体２ｂおよび
外部導体３ｂに係合させる。また、それぞれの内部導体
１ａ，１ｂは共に同軸ケーブル４へ接続されている。か
かる同軸コネクタにおいて、インピーダンス整合のとれ
た同軸コネクタの軸方向に対して垂直な断面の内部導体
１ａ，１ｂの外径と、外部導体３ａ，３ｂの内径とはど
の部分にもおいても次の（１）式の特性インピーダンス
（Ｚ₀）が一定になるようになっている。

【０００４】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の同軸コ
ネクタにおいては、軸方向に対して垂直な断面の特性イ
ンピーダンスを軸方向全体において同じにするため、
（１）式の特性インピーダンス（Ｚ₀）であげたｄ，
Ｄ，Ｅｒの３つのパラメータのうち１つでも変化があれ
ば、残りのパラメータのうちの１つあるいは２つとも変
化させる必要があるので、形状設計の自由度が低いとい
う欠点がある。また従来、小型の同軸コネクタでは特性
インピーダンスを伝送系の特性インピーダンスと整合さ
せるのが困難になるという欠点もある。

【０００６】本発明の目的は、前記欠点を解決し、特性
インピーダンスの整合を容易にとれる同軸コネクタのイ
ンピーダンス整合方式を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の同軸コネクタの
インピーダンス整合方式は、内部導体と前記内部導体を
中心に包み込むように配置される円筒状の絶縁体と前記
絶縁体の回りに配置される外部導体とを備えた同軸コネ
クタのインピーダンス整合方式において、前記内部導
体，絶縁体および外部導体の軸方向に垂直な断面寸法か
ら前記同軸コネクタの不連続部のインダクタンスとキャ
パシタンスの値を算出し、前記インダクタンスと前記キ
ャパシタンスの値から前記同軸コネクタ全体の平均化し
た特性インピーダンスの値を求めることにより、前記同
軸コネクタの不連続部の寸法を変えることで前記インダ
クタンスと前記キャパシタンスを変化させ、前記同軸コ
ネクタの平均化した特性インピーダンスを伝送系の特性
インピーダンスに整合させるように構成される。

【０００８】

【作用】本発明は同軸コネクタにおいて、特性インピー
ダンスの高い部分と低い部分を意図的に混在させること
により、コネクタ全体の特性インピーダンスを平均化
し、伝送系の特性インピーダンスと整合するものであ
る。

【０００９】まず、同軸線路における特性インピーダン
スは、前述した（１）式より求めることができるが、線
路に発生するインダクタンス（Ｌ）とキャパシタンス
（Ｃ）からも求めることができ、その式は次の（２）式
で表わされる。

【００１０】

【００１１】またこれらインダンタンスとキャパシタン
スは同軸線路において次の（３）式および（４）式で求
めることができる。インダクタンス（Ｌ）の場合は、
（３）式より求められる。

【００１２】

【００１３】同様に、キャパシタンス（Ｃ）の場合は、
（４）式より求められる。

【００１４】

【００１５】一般に、線路上に複数のインダクタンスと
キャパシタンスが混在する場合、その線路の特性インピ
ーダンス（Ｚ₀）は次の（５）式で表わすことができ
る。

【００１６】

【００１７】以上のことより、同軸コネクタの不連続部
のインダクタンスとキャパシタンスを求めれば、不連続
部の特性インピーダンスがわかる。従って、伝送系との
インピーダンス整合をとるためには、上述した（５）式
のＺ₀が伝送系の特性インピーダンスと等しくなるよう
に、、インダクタンス（Ｌ）とキャパシタンス（Ｃ）を
適当に変えれば良いことになる。

【００１８】

【実施例】次に、本発明について、図面を参照して説明
する。図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の概略を説
明するためのインピーダンス整合のとれたコネクタモデ
ルの各断面図である。図１（ａ），（ｂ）に示すよう
に、本発明においては特性インピーダンスが５０Ωの時
の同軸コネクタのモデルを示し、内部導体１，絶縁体２
および外部導体３からなることを表わす。ここでは、内
部導体１の外径ｄはｄ＝２．１，外部導体３の内径Ｄは
Ｄ＝７である。この時、絶縁体２の誘電率をＥｒ＝２．
１とすれば、次の（６）式が成り立つ。

【００１９】

【００２０】また、この時のインダクタンスＬとキャパ
シタンスＣをそれぞれ前述した（３），（４）式にそっ
て求めると、（７），（８）のようになる。

【００２１】

【００２２】さらに、これら（７），（８）式で求めた
値を前述した（２）式に代入すると、特性インピーダン
ス（Ｚ₀）は、次の（９）式となる。

【００２３】

【００２４】従って、この値よりインダクタンスＬとキ
ャパシタンスＣから求めた特性インピーダンス値が充分
に成り立つことがわかる。

【００２５】図２は本発明の概略を説明するためのイン
ピーダンス不整合のコネクタモデルの断面図である。図
２に示すように、本発明において、同軸コネクタの一部
に不連続な部分がある場合、Ｎ１部分とＮ２部分の特性
インピーダンスを求めると、Ｎ１，Ｎ２部分はそれぞれ
次の（１０），（１１）式で表わされる。

【００２６】

【００２７】すなわち、図２に示す同軸コネクタのモデ
ルでは低インピーダンスの部分があるということがわか
るが、全体の特性インピーダンスは、把握しきれない。
そこで、Ｎ１（Ｎ３）とＮ２部分のインダクタンスＬと
キャパシタンスＣを（１２）式から（１５）式で求め次
に（１６）式より全体の特性インピーダンスを算出する
と、以下のようになる。

【００２８】

【００２９】

【００３０】これより、全体の特性インピーダンス（Ｚ
₀）は、４６．４Ωとわかり、伝送系を５０Ωとした場
合にはインピーダンス整合がとれないことになる。そこ
で、この同軸コネクタのモデルのＮ２部分の低インピー
ダンス部に隣接するかたちで、高インピーダンス部を配
置する。この状態を図３に示す。

【００３１】図３は本発明の一実施例を説明するための
インピーダンス補正したコネクタモデルの断面図であ
る。図３に示すように、本実施例において、具体的に特
性インピーダンスの整合を図るには、Ｎ４部分とＮ５部
分のそれぞれのインダクタンスＬ４，Ｌ５と、キャパシ
タンスＣ４，Ｃ５とが次の（１７）式を満たすようにな
れば良い。

【００３２】

【００３３】しかし、それぞれのインダクタンスＬ４，
Ｌ５およびキャパシタンスＣ４，Ｃ５は内部導体１の外
径Ｘと長さＮの不定のパラメータを持つので、かかる
（１７）式のみではＮ４，Ｎ５を定めることは不可能と
なる。そこで、内部導体１の外径ＸをＸ＝１．５と仮定
し、長さＮを求める。このとき、Ｎ４とＮ５部分は同じ
長さとし、Ｎ４＋Ｎ５＝Ｎとおくと、かかる（１７）式
と前述した（３），（４）式より、次の（１８）式が導
びかれる。

【００３４】

【００３５】この（１８）式より、長さＮを求めると、
Ｎ＝１５となる。よって、Ｎ４部分とＮ５部分の長さを
それぞれ７．５ｍｍ、内部導体１の外径を１．５ｍｍと
することにより、図２では不整合だった同軸コネクタの
モデルのインピーダンスを整合させることができるよう
になる。

【００３６】次に以上の方式を利用した同軸コネクタの
具体例を図４と図５を用いて説明する。

【００３７】図４は図３におけるコネクタモデルを用い
た不整合同軸コネクタの断面図である。図４に示すよう
に、この同軸コネクタは従来のネジによる突合せ嵌合で
は無く、挿入方式による同軸コネクタである。この為、
軸方向に対した垂直断面の内部導体１ａ，１ｂの外径と
外部導体３ａ，３ｂの内径との比は、どの断面でも一定
ではないので、特性インピーダンスの整合はとれていな
い。すなわち、雌側コネクタを形成するＮ７部分は同軸
ケーブル４のＮ６部分に比べて特性インピーダンスが低
めになっている。逆に、雄側コネクタを形成するＮ８部
分は内部導体１ａの外径が小さく且つ外部導体３ａの内
径が大きいので、特性インピーダンスは異常に高くなっ
ている。また、Ｎ９部分は低め、Ｎ１０部分はさらに低
くなっている。そして、この同軸コネクタにおける全体
の特性インピーダンスは、Ｎ８部分の影響により同時ケ
ーブル４の特性インピーダンスよりも高めになる。

【００３８】図５は図４におけるインピーダンスを補正
した同軸コネクタの断面図である。図５に示すように、
上述した不整合の同軸コネクタの特性インピーダンスを
整合させるには、前述したように各断面のキャパシタン
スとインダクダンスを求め、ケーブルの特性インピーダ
ンスと同じになるように断面の径または長さを変えるこ
とにより、整合させる。この場合、図４のＮ８部分を図
５のＮ８ａ部分のように短くするとともに、低インピー
ダンス部であるＮ９部分をＮ９ａ部分のように長くして
整合をとればよい。

【００３９】尚、上述した図４，図５のインピーダンス
整合は一例であって、Ｎ８部分で内部導体１ａの外径を
大きくすることにより全体の特性インピーダンスを同軸
ケーブル４の特性インピーダンスに整合できれば問題な
い。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば同
時コネクタの軸方向に特性インピーダンスの異なる部分
をもちながらも、伝送系と整合するコネクタを供給する
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概略を説明するためのインピーダンス
整合のとれたコネクタモデルの断面図である。

【図２】本発明の概略を説明するためのインピーダンス
不整合のコネクタモデルの断面図である。

【図３】本発明の一実施例を説明するためのインピーダ
ンスを補正したコネクタモデルの断面図である。

【図４】図３におけるコネクタモデルを用いた不整合同
軸コネクタの断面図である。

【図５】図４におけるインピーダンスを補正した同軸コ
ネクタの断面図である。

【図６】従来の一例を説明するための同軸コネクタの断
面図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ内部導体２，２ａ，２ｂ絶縁体３，３ａ，３ｂ外部導体４同軸ケーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部導体と前記内部導体を中心に包み込
むように配置される円筒状の絶縁体と前記絶縁体の回り
に配置される外部導体とを備えた同軸コネクタのインピ
ーダンス整合方式において、前記内部導体，絶縁体およ
び外部導体の軸方向に垂直な断面寸法から前記同軸コネ
クタの不連続部のインダクタンスとキャパシタンスの値
を算出し、前記インダクタンスと前記キャパシタンスの
値から前記同軸コネクタ全体の平均化した特性インピー
ダンスの値を求めることにより、前記同軸コネクタの不
連続部の寸法を変えることで前記インダクタンスと前記
キャパシタンスを変化させ、前記同軸コネクタの平均化
した特性インピーダンスを伝送系の特性インピーダンス
に整合させることを特徴とする同軸コネクタのインピー
ダンス整合方式。