KR20000035070A

KR20000035070A - 임피던스가 향상된 동축 커넥터

Info

Publication number: KR20000035070A
Application number: KR1019990046561A
Authority: KR
Inventors: 로렌스프랭크 엔자인; 웨이드배리 킹
Original assignee: 피터슨 토마스 엘; 아이티티 매뉴팩츄어링 엔터프라이즈, 인코포레이티드
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2000-06-26
Also published as: EP1003247A2; EP1003247A3; DE69915982D1; US6015315A; EP1003247B1; TW480778B; KR100320358B1; JP3105504B2; JP2000156266A; DE69915982T2

Abstract

저렴하고 소형인 표준 치수 동축 커넥터는 후방부에서 임피던스가 증가되고 단순하며 견고한 구조로 형성된다. 일체식 성형 절연체(16)는 판금 쉘(14)의 내부에 배치되고 커넥터의 중심 접속부(18)를 지지한다. 절연체에는 쉘의 내부에 밀접하게 수용된 원통형의 슬리브형 부분(50)과 반경 방향 내측으로 연장되고 구속되지 않은 반경 방향 내측 단부(68)가 포함된 3개의 리브(60, 62, 64)가 있는 후방부가 구비되어 있다. 중심 접속부에는 리브의 내측 단부와 억지 끼워맞춤으로 배치되는 미늘부(40)가 구비되어 있다. 절연체는 커넥터의 전방 단부에서 핀 인입부(44)를 형성하고, 후방부와 인입 부재 사이에 있는 연결부(80)를 형성한다. 연결부는 그 하반부를 따라 원통형 슬리브의 형태로 형성되며, 그 상반부를 따라 상방으로 연장되는 슬롯(82)이 구비되어 있다.

Description

임피던스가 향상된 동축 커넥터{IMPEDANCE IMPROVED COAX CONNECTOR}

동축(同軸) 커넥터는 미리 설정된 치수와 50 오옴(ohm) 또는 75 오옴과 같이 미리 설정된 정격 임피던스로 제조된다. 소형 동축 커넥터의 한 종류로서 치수 8, 75 오옴인 디-서브(D-sub) 커넥터가 있으며, 이 커넥터의 중심 접속부는 직경이 0.04 인치(1 mm)인 핀과, 전방부는 외경이 0.153 인치(3.9 mm)이고 후방부는 외경이 0.188 인치(4.8 mm)인 플러그 외측 쉘을 포함한다. 전방부에서 단지 소켓 접속부 주위에만 간극을 제공하는 단순한 고형 절연체가 사용되는 경우, 전방부의 임피던스는 약 40 오옴이 되고 후방부의 임피던스는 약 85 오옴이 되며, 결과적으로 평균 임피던스는 약 65 오옴이 되지만, 이는 요구되는 75 오옴보다는 상당히 작다. 임피던스는 공기 간극이 있는 절연체를 제조함으로써 향상될 수 있지만, 이에 따라 절연체의 구조가 취약하게 되어 중심 접속부를 삽입할 때 쉽게 손상되는데, 이는 특히 소형 접속부의 부재들의 크기가 작기 때문이다. 비용을 낮추기 위해서는 절연체를 일체식으로 성형하여 제조해야 한다. 임피던스가 75 오옴과 같은 정격 임피던스에 가까우면서도 견고한 구조의 저렴한 소형 동축 커넥터를 개발하는 것은 가치있는 일이다.

본 발명의 일실시예에 따라, 구조가 견고하며 저렴하고, 임피던스가 커넥터의 정격 임피던스에 가까운 표준 치수의 소형 동축 커넥터가 제공된다.

도 1은 뒤쪽에 케이블이 연결되어 있는, 본 발명에 따라 구성된 플러그 동축 커넥터의 후방 등각 투영도이며,

도 2는 도 1에 도시된 커넥터의 분해 상태를 나타내는 등각 투영도이고,

도 3은 도 1의 선 3-3 및 도 4의 선 3-3을 따라 도시된 단면도이며,

도 4는 도 5의 선 4-4를 따라 도시된, 도 3의 커넥터용 절연체의 후방 단부를 도시한 도면이고,

도 5는 도 4의 선 5-5를 따라 절단한 절연체의 단면도이며,

도 6은 소정의 위치에 케이블과 후방 단부 캡이 설치된, 도 3의 커넥터의 부분 단면도이고,

도 7은 도 5의 선 7-7을 따라 절단한 단면도이다.

이 커넥터에는 외측 접속부를 형성하는 판금(板金) 쉘과, 커넥터의 축을 따라 뻗어있는 중심 접속부와, 중심 접속부를 쉘 내부에 고정시키는 절연체가 포함된다. 절연체에는 축을 주위로 360°로 연장되어 있는 원통 슬리브형 부분으로 구성되는 후방부와, 이 슬리브로부터 반경 방향 안쪽으로 연장되고 반경 방향 내측 자유 단부가 있는 3개의 리브가 제공된다. 접속부에는 리브의 내측 자유 단부와 억지 끼워맞춤으로 배치되는 미늘(barb)형 부재가 제공된다. 상기 슬리브에는 전방 단부에 있는 핀 인입부(lead-in)와, 절연체의 성형을 보조하기 위한 반경 방향 대형 슬롯이 있는 연결부가 포함된 전방부가 구비된다.

본 발명의 신규한 특징들은 첨부된 청구의 범위에서 구체적으로 기재되어 있다. 본 발명은 도면과 관련하여 기재된 후술하는 설명으로부터 가장 잘 이해될 수 있다.

도 1에는 동축 케이블(12)이 후방 단부에 연결되어 있는 플러그 동축 커넥터(10)가 도시되어 있다. 도 2에는 판금 쉘(14)과, 쉘의 내부에 배치되는 절연체(16)와, 절연체 내부에 배치되는 중심 접속부(18)가 포함되어 있는 커넥터가 도시되어 있다. 후방 이음재(20)는 커넥터의 후방 단부에 배치되며, 후방 단부는 후방 단부 캡(21)에 의해 밀폐되어 있다. 중심 접속부(18)에는 소켓 형태의 전방부(22)와, 케이블 중심의 전도체를 수용하고 납땝하여 고정시키기 위한 홈을 형성하는 후방부(24)와, 작은 직경의 중간부(26)가 포함되어 있다. 절연체에는 판금 쉘(14)의 전방부(32) 내에 배치되는 전방부(30)가 마련되어 있다. 절연체에는 쉘의 후방부(36) 내에 배치되는 후방부(34)도 역시 마련되어 있다.

도 3에는 완전히 조립되어 있는 쉘(14), 절연체(16) 및 중심 접속부(18)가 도시되어 있다. 중심 접속부(18)는 전방(F)으로 이동되어 절연체 내에서 적소에 설치되어 있다. 중심 접속부에는 미늘부(40) 및 플랜지(42)가 제공되어 이를 절연체에 고정시키며, 이 경우 미늘부(40)는 절연체와 억지 끼워맞춤으로 배치되어 있다. 절연체의 전방부(30)에는, 이 커넥터에 접속되는 커넥터(B)의 외측 터미널(51)이 쉘의 둘레에서 미끄러짐는 경우에, 접속되는 커넥터의 핀(46)을 적절한 위치로 안내하도록 설계된 핀 인입부(44)가 포함되어 있다. 쉘 전방부(32)는 접속되는 커넥터의 외측 터미널(51)에 수용되도록 설계되며, 쉘 후방부(36)의 치수는 이 커넥터(10) 및 그 밖의 커넥터를 고정시킬 수 있는 대형 커넥터 하우징의 통로에 삽입되어 고정될 수 있는 크기이다. 커넥터(10) 및 커넥터(B) 양자 모두에 대해, 쉘(14) 또는 외측 터미널(51)은 실질적으로 중심 접속부(18, 46)의 접속 단부의 전 길이에 걸쳐 그 둘레에 연장되어 있다.

도 4는 절연체(16)의 후면도로서, 전 길이에 걸쳐 단면이 실질적으로 일정한 절연체의 후방부(34)를 도시하고 있다. 비록 본 발명에 필수적인 것은 아니지만, 절연체의 후방부에는 바람직하게는 원통형 외면(52)과 원통형 내면(55)이 있는 원통 슬리브형 부분(50)이 포함되어 있다. 절연체 후방부에는 슬리브형 부분(50)과 연결된 반경 방향 외측 단부(66)와 다른 리브와 연결되지 않은 자유 단부인 반경 방향 내측 단부(68)가 있는 3개의 리브(60, 62, 64)도 구비되어 있다. 도 3에 도시된 중심 접속부(18)에 있는 미늘부(40)는 3개의 리브(60, 62, 64)와 억지 끼워맞춤되어, 내측 접속부의 후방 이동이 방지된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 절연체의 전방부(30)에는 넓은 수직 슬롯(82)이 있는 슬리브 형태의 연결부(80)가 마련되어 있다. 슬롯(82)이 마련됨으로써, 절연체를 성형할 수 있으며, 공기 용적이 증가되어 접속 영역에서 임피던스가 증가된다. 도 7은 슬롯이 약 90°의 각도(A)에 대응하고, 슬리브형 연결부(80)는 나머지 약 270°의 각도에 대응하는 것을 나타내고 있다. 연결부에는 180°의 각도에 대응하는 원통형 바닥부(84)와 직립 벽부가 포함되어 있다. 이는 연결부(80)의 강성을 증가시켜서 인입부(도 5의 도면 부호 44)에 전방으로의 힘이 작용하는 경우에 연결부가 컬럼의 좌굴과 같이 붕괴되는 것을 방지한다.

도 4의 3개의 리브(60, 62, 64)를 마련함으로써, 외측 쉘 후방부 내에 상당한 빈 공간이 남겨짐에도 불구하고 강성이 제공된다. 이 빈 공간은 쉘의 후방부(도 3의 도면 부호 54)와 그 내부에 배치되는 절연체의 후방부(34)가 포함되는 커넥터 후방부의 특성 임피던스를 증가시킨다. 절연체의 전방부(30)는 쉘의 전방부(53) 내부에 배치되고, 임피던스가 약 40 오옴이 된다. 빈 공간이 없는 고형 절연체가 쉘 후방부(54)의 내부에 배치되면, 커넥터의 후방부의 임피던스는 약 85 오옴이 된다. 이는 커넥터의 평균 임피던스가 약 65 오옴이 되도록 하는데, 커넥터에 대해 지정된 특성 임피던스인 75 오옴 보다 상당히 작은 수치이다. 낮은 임피던스는 손실을 발생시킨다. 본 발명에 따라 (리브 사이에 있는) 공기로 채워진 공간을 구비한 절연체의 후방부(34)가 제공됨으로써, 커넥터 후방부의 임피던스를 약 100 오옴까지 올릴 수 있으며, 이는 커넥터의 임피던스가 약 75 오옴이 되도록 한다. 비록, 전방부와 후방부 양자 모두에서의 임피던스가 75 오옴과는 상당히 달라서 신호 반사(signal reflection)와 이에 따른 손실이 발생되지만, 이 손실은 전체 임피던스가 75 오옴보다 상당히 작을 경우에 나타나는 손실보다 작다. 약 1 GHz 이상에서는, 반사로 인한 손실은 일반적으로 너무 커서 실용적인 용도로 사용하기 어렵다.

도 3에 도시된 중심 접속부(18)가 설치되는 경우, 접속부는 전방으로 밀려 이동한다. 중심 접속부(18)의 직경은 커넥터의 후방부에서 요구되는 임피던스를 유지하기 위하여 최소 치수로 형성된다. 도 3의 중심 접속부(18)는 컬럼과 같이 좌굴되지 않고 약 30 파운드까지의 길이 방향 압축력을 견딜 수 있다. 다른 커넥터(B)가 커넥터(10)과 접속되는 경우에, 접속되는 커넥터의 핀(46)은 후방으로 힘을 가한다. 미늘부(40) 및 절연체(16)는 접속시 적어도 2 파운드의 힘을 견딘다. 종래에, 반경 방향 리브가 있는 동축 커넥터 절연체에는 작은 직경의 절연재 슬리브에 의해 서로 연결된 리브가 제공되었다. 상당한 크기의 빈 공간을 유지하기 위해 종래의 리브는 본 발명에 따른 리브보다 두께가 얇았고, 설계에 있어서는 더 복잡한 성형 다이가 필요했다. 본 발명에 따른 리브의 사용 및 중심 접속부의 미늘부가 리브의 반경 방향 내측 자유 단부와 직접 맞물림으로써, 두께가 두꺼운 리브를 사용할 수 있으며, 견고하고 구조가 단순한 커넥터가 실현된다. 커넥터 및 그 구성 요소들은 크기가 매우 작으며, 절연체의 외경(도 5의 도면 부호 C)은 단지 0.157 인치(3.99 mm)이기 때문에, 조립체를 거칠게 다루거나 사용 중에 발생하는 손상을 방지할 수 있도록 높은 강인성이 요구된다. 본 발명에 따라 중심 접속부를 리브의 자유 단부와 직접 끼워맞춤으로써 절연체의 견고한 구성 요소들이 맞물리게 된다. 절연체 전방부의 연결부(80)도 역시 강인한데, 이는 접속부가 커넥터 축 주위에서 반원을 훨씬 넘어서까지 연장되기 때문이다.

리브(60, 62, 64)는 커넥터의 축에 대해 약 120°간격으로 배치되는 것이 좋으며, 이에 따라 2개의 인접한 리브 사이의 각도는 105°이상이 된다. 본 발명에 따라 설계된 도시되어 있는 구조의 커넥터에서, 쉘은 두께가 약 0.015 인치(0.38 mm)인 판금으로 형성되며, 전방부(53)의 외경(D)은 0.153 인치(3.9 mm)이고, 후방부(54)의 외경(E)은 0.189 인치(4.8 mm)이다. 절연체 후방부의 외경(C)은 0.157 인치(4.0 mm)이며, 이에 따라 쉘 내부에 간극이 거의 없이 수용된다(간극은 천분의 수 인치 미만임). 각 리브의 폭(도 4의 도면 부호 G)은 0.036 인치(0.91 mm)이며, 이는 리브의 내측 단부(68)가 배치되어 있는 가상원(70) 직경의 적어도 60%(실제로는 65%)가 된다. 각 리브의 반경 방향 길이는 0.026 인치(0.67 mm)이며, 이는 슬리브 표면(59) 반경에 대해 50%이다. 리브의 반경 방향 길이는 슬리브형 부분(50)의 내경(55)의 25% 이상이 되어야 하는데, 이는 고형 재료의 백분비를 낮추고 특성 임피던스를 증가시키기 위한 것이다.

따라서, 본 발명에 따라 저렴하고 견고한 동축 커넥터가 제공되며, 이 커넥터에서는 커넥터 후방부의 임피던스를 증가시킴으로써 전방부의 낮은 임피던스가 보상되어 특성 임피던스가 75 오옴과 같은 특정 수준에 근접한다. 후방부에는 슬리브형 부분 및 슬리브로부터 반경 방향 내측으로 연장되고 3개의 반경 방향 내측 자유 단부가 있는 복수개의 리브, 바람직하게는 3개의 일정한 간격으로 배치된 리브가 있는 절연체가 포함되어 있다. 커넥터의 중간 전도체는 리브의 3개의 단부에 의해 지지되고, 중간 전도체에는 리부와 억지 끼워맞춤된 미늘부가 구비되어 있다. 커넥터의 전방부는 전방 단부에 핀 인입부가 유지되어 있는 슬리브의 형태인 것이 좋다. 슬리브의 전방부에는 슬롯이 있으며, 슬리브의 나머지 부분은 180°이상, 바람직하게는 강인성을 고려하여 약 270°이상이다.

본 발명에 따른 특정 실시예가 본 명세서에서 기재되고 설명되었지만, 당업자는 수정예나 변형예를 용이하게 생각해낼 수 있을 것이며, 이에 따라, 법적 해석이 필요한 특허청구의 범위가 그런 변형예 및 균등한 기술을 포함하기 위해 기재되어 있다.

본 발명에 따라 저렴하고 견고한 동축 커넥터가 제공되며, 이 커넥터에서는 커넥터 후방부의 임피던스를 증가시킴으로써 전방부의 낮은 임피던스가 보상되어 특성 임피던스가 75 오옴과 같은 특정 수준에 근접한다.

Claims

축(11)과, 대체로 원통형인 쉘 전방부(32) 및 쉘 후방부(36)가 있는 금속 쉘(14)과, 상기 쉘의 내부에 배치되고 상기 축을 따라 연장되는 중심 접속부(18)와, 상기 쉘 내부에서 상기 중심 접속부를 지지하는 절연체(16)를 포함하는 동축 커넥터에 있어서,

상기 절연체에는 상기 쉘 내부에 배치되는 절연체 후방부(34)가 있고, 상기 절연체 후방부에는 상기 쉘의 내부에 밀접하게 배치되는 슬리브형 부분(50)과 상기 슬리브형 부분으로부터 주로 반경 방향 내측으로 뻗어 있는 3개 이상의 리브(60, 62, 64)가 구비되어 있으며, 상기 리브에는 반경 방향 내측의 자유 단부(68)가 마련되어 있고;

상기 중심 접속부는 상기 리브의 상기 자유 단부에 밀접하게 배치되며, 이에 의해 상기 중심 접속부와 상기 쉘 후방부 사이의 고형 재료의 양이 저감되고 특성 임피던스가 증가되는

것을 특징으로 하는 동축 커넥터.
청구항 1에 있어서, 상기 절연체에는 연결부(80) 및 상기 연결부의 전방 단부에서 핀 인입부(44)를 형성하는 전방 부재가 있는 절연체 전방부(30)가 마련되고;

상기 절연체 전방부의 상기 연결부는 상기 축에 대해 180°이상 연속적으로 연장되는 슬리브 형태로 형성되고, 상기 슬리브의 일측에는 반경 방향으로 연장되며 성형에 적합한 슬롯(82)이 구비되어 있고, 상기 슬롯은 상기 축을 따라 보았을 때 언더컷이 없는

것을 특징으로 하는 동축 커넥터.
청구항 1에 있어서, 3개 이상의 상기 리브는 실질적으로 각도상 120°간격으로 배치된 3개의 리브로 구성되는 것을 특징으로 하는 동축 커넥터.
청구항 1에 있어서, 상기 각 리브는 반경 방향 길이가 상기 슬리브형 부분의 내경의 25% 이상인 것을 특징으로 하는 동축 커넥터.
제1 직경의 원통형 전방부(32) 및 이보다 큰 제2 직경의 원통형 후방부(36)가 구비되며, 상기 2개의 원통형 부분은 모두 1개의 축(11)에 중심이 맞추어지는 일체식 판금 쉘(14)과;

상기 쉘의 내부에 배치되고 상기 축을 따라 연장되는 중심 접속부(18)와;

상기 쉘의 내부에 배치되고 상기 중심 접속부를 지지하는 일체식 성형 절연체(16)로서, 이 절연체에는 후방부(34)가 구비되고, 이 후방부에는 상기 쉘 후방부의 대부분의 길이를 따라 상기 축 둘레로 360°연장되고 상기 쉘 후방부의 내부에 밀접하게 배치되는 슬리브형 부분(50) 및 상기 축에 대해 주로 반경 방향으로 연장되는 3개의 리브(60, 62, 64)가 구비되고, 상기 리브에는 슬리브형 부분과 결합된 리브의 반경방향 외측 단부(66)와 자유 단부인 반경 방향 내측 단부(68)가 구비되는 일체로 성형된 절연체

가 포함되며,

상기 중심 접속부는 상기 리브의 자유 단부와 억지 끼워맞춤으로 배치되는

것을 특징으로 하는 동축 커넥터.
청구항 5에 있어서, 상기 절연체에는 내부 및 외부의 형상이 상기 축의 주위를 따라 약 180°를 점유하는 실질적으로 원통형인 연결부(80)가 구비되는 전방부(30)가 포함되며, 상기 연결부는 상기 축에 대해 원주의 약 3/4만큼 연장되고 상기 절연체 후방부의 상기 슬리브형 부분과 결합되며 상기 쉘 전방부의 내부에 밀접하게 배치되고, 상기 절연체 전방부에는 핀 인입부(44)를 형성하는 전방 부재가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 동축 커넥터.
청구항 6에 있어서, 원통형의 상기 절연체 연결부에는 일측에 슬롯(82)이 마련되며, 상기 연결부에 있는 상기 슬롯은 상기 축에 대해 수직 방향이고, 상기 슬롯의 너비는 상기 절연체 전방부의 내경과 같은 것을 특징으로 하는 동축 커넥터.