NL9301604A

NL9301604A - Coaxial device plug.

Info

Publication number: NL9301604A
Application number: NL9301604A
Authority: NL
Original assignee: Hirschmann Richard Gmbh Co
Priority date: 1992-09-17
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 1994-04-18
Also published as: DE9212510U1; NL193479B; NL193479C

Description

Coaxiale apparaatstekkerCoaxial device plug

De uitvinding heeft betrekking op een coaxiale apparaatstekker volgens de kop van conclusie 1.The invention relates to a coaxial device plug according to the preamble of claim 1.

Dergelijke, als capacitieve scheidingsorganen werkzame apparaatstekkers worden om veiligheidsredenen bijvoorbeeld in apparaten van kabeltelevisie-installaties toegepast, teneinde ongevallen en bromstoringen door op grond van verschillende aardpotentialen stromende compensatiestromen (tot 5 A) werkzaam te vermijden. Bij deze apparaten is in het bijzonder sprake van huisoverdrachtspunten alsmede actieve en passieve componenten van het huisleidingnet, zoals antennecontactdozen.Such device plugs acting as capacitive separators are used for safety reasons, for example in devices of cable television installations, in order to effectively prevent accidents and humming disturbances due to compensation currents (up to 5 A) flowing due to different earth potentials. These devices in particular involve house transfer points as well as active and passive components of the house network, such as antenna sockets.

Van de antennecontactdoos van het type "TRAS 10" van de firma TRATEC uit Nederland zijn reeds als gebruikeraan-sluitbus en -stekker uitgevoerde coaxiale apparaatstekkers van deze soort bekend. De aan de zijde van de aansluiting gelegen einddelen van de binnengeleider resp. van de buitenste gelei-derhuls zijn daarbij elk via een voor 2 kV wisselspanning ontworpen schijfcondensator met het bijbehorende aansluitpunt van de op een platine aangebrachte elektrische schakeling resp. met het aan massapotentiaal liggende huis verbonden. Deze apparaatstekkers voldoen weliswaar aan de voorschriften met betrekking tot de spanningssterkte (2 kV ,1 minuut lang), doch voldoen slechts nauwelijks aan de eisen van bijvoorbeeld de Casema-specificatie voor antennecontactdozen in Nederland en in het bijzonder aan de Europese CENELEC-norm met betrekking tot de afschermgrootte (> 75 dB in het freguentiegebied van 0,15 tot 1.000 MHz en > 65 dB in het frequentiegebied van 1 tot 2,5 GHz) helemaal niet. Daardoor is zowel een de gebruiker storende instraling van bijvoorbeeld vreemde radiodiensten als ook een storing van andere diensten door te sterkte uitstraling mogelijk, zodat de toepassingsmogelijkheden van deze antennecontactdozen sterk beperkt resp. ontoelaatbaar zijn.Coaxial device plugs of this type already known as user connection sockets and plugs of the type "TRAS 10" from TRATEC from the Netherlands are known. The end parts of the inner conductor resp. of the outer conductor sleeve are each via a disc capacitor designed for an alternating voltage of 2 kV with the associated connection point of the electrical circuit or circuit board mounted on a board. connected to the house with ground potential. Although these device plugs comply with the regulations regarding voltage strength (2 kV, 1 minute long), they hardly meet the requirements of, for example, the Casema specification for antenna sockets in the Netherlands and in particular the European CENELEC standard with regard to to the shield size (> 75 dB in the freguance range from 0.15 to 1,000 MHz and> 65 dB in the frequency range from 1 to 2.5 GHz) at all. This makes it possible both to interfere with the radiation of, for example, foreign radio services, as well as to a disturbance of other services due to the strong radiation, so that the application possibilities of these antenna sockets are greatly limited, respectively. inadmissible.

Door DE 33 17 202 C2 is voorts een capacitief schei-dingsorgaan bekend, waarbij twee buitenste geleiderdelen van een coaxiale kabelaansluiting via een krans van ringvormig aangebrachte chipcondensatoren of een ringcondensator aan de kopse zijde capacitief met elkaar zijn verbonden. Dit schei-dingsorgaan vertoont weliswaar een voldoende hoge afschermwer- king, doch vereist op grond van zijn relatief gecompliceerde constructie een ingewikkelde en dure vervaardiging. Vooral evenwel vereist dit constructieprincipe zowel een aanzienlijke diameter (bij toepassing van chipcondensatoren) als ook een grote bouwlengte (aan beide zijden van de condensator zijn aansluitdelen van de stekker nodig), zodat een toepassing als kabelaansluiting weliswaar zinvol, doch een toepassing in stekkers van hoogfrequente apparaten met in het algemeen zeer beperkte nuttige ruimte praktisch uitgesloten is.DE 33 17 202 C2 also discloses a capacitive separator, in which two outer conductor parts of a coaxial cable connection are capacitively connected to each other via a ring of chip capacitors arranged in an annular manner or a ring capacitor on the front side. Although this separator has a sufficiently high shielding effect, due to its relatively complicated construction it requires complicated and expensive manufacture. In particular, however, this construction principle requires both a considerable diameter (when using chip capacitors) and a large construction length (connecting parts of the plug are required on both sides of the capacitor), so that an application as a cable connection is useful, but an application in high-frequency plugs. appliances with generally very limited useful space are practically excluded.

Aan de uitvinding ligt derhalve het doel ten grondslag een coaxiale apparaatstekker van de in de aanhef genoemde soort zodanig verder te ontwikkelen, dat deze zo eenvoudig en goedkoop mogelijk is geconstrueerd en geringe afmetingen alsmede over een brede band (40 MHz tot tenminste 2 GHz) een zo hoog mogelijke, tenminste aan de genoemde waarde van de CENELEC-norm voldoende afschermingsgrootte vertoont.The object of the invention is therefore based on the further development of a coaxial device plug of the type mentioned in the preamble, in such a way that it is constructed as simply and cheaply as possible and has small dimensions and a wide band (40 MHz to at least 2 GHz). as high as possible, at least at the stated value of the CENELEC standard, has sufficient shielding size.

Dit doel wordt door de kenmerkende maatregelen van conclusie 1 bereikt.This object is achieved by the characterizing features of claim 1.

Door de constructie als cilindrische ringcondensator is reeds een hoge capaciteit en daarmede ook bij lage frequenties van bijvoorbeeld 40 MHz reeds bijna een ideale kortsluiting bij naar verhouding geringe diameter bereikt. Bovendien is door de uitvoering van de mantelvlakken van de ringcondensator als aansluitingen een massaverbinding dwars op de stek-keras mogelijk gemaakt, zodat de bouwlengte van de stekker slechts enigszins groter is dan die vergelijkbare stekkers zonder capacitieve scheiding; de apparaatstekkers volgens de uitvinding zijn daarmede zonder moeilijkheden zelfs in kleine huizen als die van antennecontactdozen te plaatsen. Vooral is evenwel door de gesloten coaxiale bouwwijze zonder draadaan-sluitingen een hoge, aan de genoemde CENELEC-norm voldoende afschermingsmate bereikt, zodat de apparaatstekker volgens de uitvinding voor de toepassing in praktisch alle passieve en actieve apparaten van kabel- en huisleidingnetten geschikt is, via welke de terrestrische radio- en televisieprogramma's alsmede de programma's in het eerste satelliet-ZF-gebied worden overgedragen. Daarbij zijn bovendien door de grote tegenover elkaar liggende contactvlakken zonder veel moeite een hoge contactzekerheid en verwaarloosbaar kleine aanvoerinductivi-teiten bereikbaar. Door de cilindrische constructie van de metalen ring is een minimaal materiaalgebruik bereikt. Uiteraard kan evenwel zijn buitenomtrek willekeurig zijn gevormd, bijvoorbeeld aan de randomtrek van het huis zijn aangepast.Due to its construction as a cylindrical ring capacitor, a high capacity has already been achieved and, therefore, even at low frequencies of, for example, 40 MHz, an ideal short circuit with a relatively small diameter has been achieved. In addition, the design of the lateral surfaces of the ring capacitor as connections permits a mass connection transverse to the plug shaft, so that the construction length of the plug is only slightly greater than those comparable plugs without capacitive separation; the device plugs according to the invention can thus be placed without difficulty even in small houses such as those of antenna sockets. In particular, however, due to the closed coaxial construction without wire connections, a high degree of shielding, which meets the aforementioned CENELEC standard, has been achieved, so that the device plug according to the invention is suitable for use in practically all passive and active devices of cable and house mains networks, via which transmit the terrestrial radio and television programs as well as the programs in the first ZF satellite area. Moreover, due to the large opposing contact surfaces, high contact reliability and negligibly small supply inductances can be reached without great effort. Due to the cylindrical construction of the metal ring, minimal use of material has been achieved. Of course, however, its outer circumference can be arbitrarily shaped, for example adapted to the random circumference of the housing.

Dit kan in afzonderlijke gevallen om redenen van de vergemakkelijking van de fabricage, de stabiliteit of bijvoorbeeld ter vergroting van het kopse vlak dienen.In individual cases, this may serve for reasons of facilitation of manufacture, stability or, for example, to increase the end face.

In de onderconclusies zijn voordelige uitvoeringen resp. verdere ontwikkelingen van de apparaatstekker volgens de uitvinding aangegeven. Een even eenvoudige als werkzame en duurzaamzekere contactmaking is aanwezig door de toepassing van op zichzelf bekende kooiveren (veerringen). Daarbij wordt nog het extra voordeel bereikt, dat de diameter van de ring-condensator, de buitenste geleiderhuls en van de metalen ring relatief grove toleranties kunnen vertonen, zonder de contact-zekerheid in gevaar te brengen.In the subclaims, advantageous versions resp. further developments of the device plug according to the invention are indicated. A contact making that is as simple as it is effective and durable is provided by the use of cage springs (spring washers) known per se. The additional advantage is thereby achieved that the diameter of the ring capacitor, the outer conductor sleeve and of the metal ring can exhibit relatively coarse tolerances without jeopardizing contact security.

Bijzonder eenvoudig is de contactmaking van de ring-condensator door een constructie van de metalen ring en van de buitenste geleiderhuls volgens conclusie 3 en in het bijzonder volgens conclusie 4, waarbij geheel wordt afgezien van extra contactdelen en daarmede niet alleen de vervaardiging doch ook het op zijn plaats houden kan worden vereenvoudigd.The contacting of the ring capacitor by a construction of the metal ring and of the outer conductor sleeve according to claim 3 and in particular according to claim 4 is particularly simple, completely without additional contact parts and thus not only the manufacture but also the holding it in place can be simplified.

Door een constructie van het huis volgens conclusie 5 is het apparaat tegen uiterst gunstige kosten te vervaardigen en bovendien wordt een optimale massaverbinding van de ring-condensator bereikt.Due to a construction of the housing according to claim 5, the device can be manufactured at extremely favorable costs and, moreover, an optimum mass connection of the ring capacitor is achieved.

Een apparaatstekker volgens conclusie 6 is als zelfstandig onderdeel onafhankelijk van elk apparaat universeel toepasbaar en in het bijzonder geschikt voor op zichzelf reeds gecompliceerd uitgevoerde huizen, omdat deze zonder de metalen ring eenvoudiger (of überhaupt eerst als gietdeel) zijn te vervaardigen en de stekkereenheid daarna eenvoudig in huisuit-sparingen of zelfs in doortochten van metaalplaathuizen kunnen worden geperst.A device plug according to claim 6 can be used universally independently of any device as an independent part and is particularly suitable for houses which are already complicated in themselves, because they are easier to manufacture without the metal ring (or cast at all first) and the plug unit is then simple can be pressed into home recesses or even into sheet metal housing passages.

Een uitvoering van de coaxiale apparaatstekker volgens conclusie 7 bewerkstelligt op voordelige wijze een vergaand gelijk massapotentiaal aan alle massapunten van het huis en van de schakeling en daarmede een verdere optimalisering van de elektrische kengetallen, in het bijzonder ook de af-schermgrootte.An embodiment of the coaxial device plug according to claim 7 advantageously achieves a substantially equal ground potential at all ground points of the housing and of the circuit and thus further optimization of the electrical characteristics, in particular also the shield size.

In zover het materiaal van de metalen ring soldeer- baar is, wordt het directe vastsolderen bijvoorbeeld van het massavlak van een de schakeling opnemende platine met het deze gedeeltelijk doorlopende eindgebied van de metalen ring aanbevolen. Is daarentegen de metalen ring bijvoorbeeld uit één geheel gevormd met het uit niet soldeerbaar zinkspuitgietwerk vervaardigde huis gevormd, dan kunnen soldeerstiften in boringen van de metalen ring of van deze omgevende huisdelen worden gebracht, die aan het massavlak van een schakelingsplatine worden vastgesoldeerd.As far as the material of the metal ring is solderable, direct soldering of, for example, the ground plane of a circuit-incorporating circuit board with the partially continuous end region of the metal ring is recommended. If, on the other hand, the metal ring is formed in one piece with the housing made of non-solderable zinc die-casting, solder pins can be inserted into bores of the metal ring or of these surrounding housing parts, which are soldered to the ground plane of a circuit board.

Bij in boomstructuur uitgevoerde huisleidingnetten kunnen stoorstromen ook dan tussen de gebruikers optreden, wanneer het huisoverdrachtspunt capacitief gescheiden buitenen binnengeleiders vertoont. Met een uitvoering van de anten-necontactdoos volgens conclusie 8 is dit op eenvoudige werkzaam vermeden.In the case of house pipe networks in tree structure, interference currents may also occur between the users if the house transfer point has capacitively separated outer and inner conductors. With an embodiment of the antenna socket according to claim 8 this is easily avoided.

De figuren tonen een uitvoeringsvoorbeeld van de coaxiale apparaatstekker volgens de uitvinding, toegepast bij een antennecontactdoos, waarbij in fig. 1 een axiale doorsnede van de antennecontactdoos ter hoogte van de gebruiker-stekker-aansluiting en in fig. 2 een gedeeltelijk aanzicht vanaf de aansluitzijde zonder schakelingsplatine is weergegeven.The figures show an exemplary embodiment of the coaxial device plug according to the invention, applied to an antenna socket, in Fig. 1 an axial section of the antenna socket at the level of the user plug connection and in Fig. 2 a partial view from the connection side without circuit board is shown.

De antennecontactdoos 1 bestaat uit een een draagring 2 vertonend zinkspuitgiet-huis 3 voor plaatsing in een in de handel gebruikelijke 55 mm-UP-doos, een coaxiale stekkerbus 4 voor de aansluiting van een radio-ontvanger alsmede een coaxiale stekker 5 voor de aansluiting van een televisie-ontvanger, die elk in een uitsparing 6 van een huisbodem 7 vast zijn aangebracht en een eenzijdig gecacheerde schakelingsplatine 8.The antenna socket 1 consists of a zinc die-cast housing 3 showing a support ring 2 for placing in a commercially available 55 mm UP box, a coaxial socket 4 for the connection of a radio receiver and a coaxial plug 5 for the connection of a television receiver, each of which is fixed in a recess 6 of a housing bottom 7 and a circuit board 8 laminated on one side.

Stekkerbus 4 en stekker 5 vertonen elk een buitenste geleiderhuls 9, 10 en een daarin door middel van een contact-drager 11 uit isolatiemateriaal centrisch vastgehouden binnen-geleider 12, die aan de zijde van de aansluiting als stekkerbus 13 resp. stekkerpen 14 is uitgevoerd. Elke buitenste geleiderhuls 9, 10 is door een in de uitsparing 6 van de huisbodem 7 ingeperst isolatiedeel 15, 16 galvanisch van het aan massapotentiaal liggende huis 3 gescheiden.Plug socket 4 and plug 5 each have an outer conductor sleeve 9, 10 and an inner conductor 12 centrally held therein by means of a contact carrier 11 made of insulating material, which on the side of the connection serves as plug socket 13 and 10 respectively. plug pin 14 is provided. Each outer conductor sleeve 9, 10 is galvanically separated from the ground potential housing 3 by an insulating part 15, 16 pressed into the recess 6 of the housing bottom 7.

De aan de zijde van de aansluiting als soldeerlabel 17 resp. soldeerstift 18 uitgevoerde binnengeleider 12 zijn via geleiderbanen 19 van de schakelingsplatine 8 alsmede telkens een condensator 20 (de overige schakelingselementen zijn ten behoeve van de overzichtelijkheid niet weergegeven) met het bijbehorend schakelingspunt op de schakelingsplatine 8 galvanisch gescheiden verbonden. In principe zou de capacitie-ve binnengeleiderscheiding ook volgens het uit DE 33 17 202 C2 bekende principe kunnen plaatsvinden, doch de op de markt verkrijgbare cilindrische condensatoren met kops contact en voldoende spanningssterkte vertonen te grote diameters voor genormeerde IEC-stekkers met 75 Ω golfweerstand en zouden door de diametersprong zowel de terugstroom- en doorgangsdemping verslechteren als ook de vereiste spanningssterkte tussen binnengeleider en buitenste geleiderhuls niet nakomen.On the side of the connection as solder label 17 resp. The inner conductor 12 constructed in soldering pin 18 is galvanically separated via conductor paths 19 of the circuit board 8, as well as a capacitor 20 (the other circuit elements are not shown for clarity). In principle, the capacitive inner conductor separation could also take place according to the principle known from DE 33 17 202 C2, but the commercially available cylindrical capacitors with head contact and sufficient voltage strength show too large diameters for standardized IEC plugs with 75 Ω wave resistance and would result in deterioration of the backflow and passage damping due to the diameter jump, as well as failure to meet the required stress strength between inner conductor and outer conductor sleeve.

Voor de capacitieve verbinding van de buitenste geleiderhuls 9, 10 van de stekkerbus 4, resp. van de stekker 5 met het aan massapotentiaal liggende huis 3 is telkens een tussen een aan de zijde van de aansluiting gelegen eindgebied 21 van de buitenste geleiderhulzen 9, 10 en een deze concentrisch omvattende, met de huisbodem 6 één geheel vormende metalen ring 22 ingestoken ringcondensator 23 aangebracht, waarvan het binnenste en buitenste cilindrische mantelvlak 24, 25 . de beide aansluitingen vormen en voor het zeker nakomen van de vereiste spanningssterkte een passende wanddikte alsmede een aan de kopse zijde aangebrachte beschermlak vertoont. Voor het bereiken van een zo hoog mogelijke capaciteit (hier ca. 10 nF) is de waarde van de relatieve diëlektriciteitsconstante er met ca. 10.000 zeer hoog gekozen.For the capacitive connection of the outer conductor sleeve 9, 10 of the socket 4 and 10. of the plug 5 with the ground potential housing 3 is in each case a ring capacitor between an end region 21 of the outer conductor sleeves 9, 10 located on the side of the connection and a ring capacitor which is concentrically integrated with the housing bottom 6 and which forms an integral metal ring 22. 23, of which the inner and outer cylindrical lateral surface 24, 25. the two connections form an appropriate wall thickness and a protective lacquer applied to the end face to ensure the required stress strength is met. In order to achieve the highest possible capacitance (here about 10 nF), the value of the relative dielectric constant has been chosen very high at about 10,000.

Voor het over een groot oppervlak, zeker contact maken, is tussen het binnenste mantelvlak 24 en de buitenste geleiderhuls 9, 10 een eerste veerring 26 alsmede tussen het buitenste mantelvlak 25 en de metalen ring 22 een tweede veer-ring 27 aangebracht. Zowel het huis 3 als ook de metalen ring 22 vertonen op meerdere plaatsen in uitsparingen aangebrachte soldeerbare metalen stiften 28, die aan het massavlak van de schakelingsplatine 8 zijn vastgesoldeerd, zodat alle metalen delen op praktisch hetzelfde massapotentiaal liggen.For secure contact over a large area, a first spring washer 26 is arranged between the inner jacket surface 24 and the outer conductor sleeve 9, 10, as well as a second spring ring 27 between the outer jacket surface 25 and the metal ring 22. Both the housing 3 and the metal ring 22 have soldered metal pins 28 arranged in recesses at several locations, which are soldered to the ground plane of the circuit board 8, so that all metal parts are at practically the same ground potential.

De beschreven constructie van een antennecontactdoos 1 met als capacitieve scheidingsorganen werkende coaxiale ge-bruiker-stekkeraansluitingen 4, 5 is bij hoge contactzekerheid eenvoudig en goedkoop te vervaardigen en in het bijzonder door de steekmontage van de veerringen 26, 27 en van de ringconden-satoren 23 voor machinale massafabricage geschikt. Bovendien is een hoge capaciteit en daarmee een goed capacitief contact zelfs bij lage frequenties alsmede een korte bouwlengte bereikt, die een toepassing ook in antennecontactdozen mogelijk maakt, die slechts een door de inbouw in 55 mm-UP-dozen aanwezige geringe diepte vertonen. Bovendien is door de coaxiaal-gesloten uitvoering en de massaverbindingen 28 een hoge af-schermingsgrootte van > 75 dB in het frequentiegebied van 40 tot 860 MHz en > 65 dB in het frequentiegebied van 0,95 tot 2 GHz bereikt.The described construction of an antenna socket 1 with coaxial user-plug connections 4, 5 acting as capacitive separators is simple and inexpensive to manufacture with high contact reliability and in particular through the plug-mounting of the spring rings 26, 27 and of the ring capacitors 23 suitable for machine mass production. In addition, a high capacitance and thus a good capacitive contact is achieved even at low frequencies as well as a short construction length, which also makes it possible to use them in antenna sockets, which have only a small depth provided by the installation in 55 mm-UP boxes. Moreover, due to the coaxially closed design and the ground connections 28, a high shielding size of> 75 dB in the frequency range of 40 to 860 MHz and> 65 dB in the frequency range of 0.95 to 2 GHz has been achieved.

Claims

1. Coaxial device plug with an outer conductor sheath and a central inner conductor for capacitively connecting a coaxial HF cable to the switch terminal of the HF device exhibiting a mass potential metal housing, the outer conductor sleeve of which comprises an insulating part of the device mass is galvanically isolated and electrically connected to it by a capacitance, characterized in that the capacitance comprises a ring capacitor (23) comprising an end region (21) of the outer conductor sleeve (9, 10) located on the connection side. whose inner and outer cylindrical lateral surfaces (24, 25) form both terminals, and that the inner lateral surface (24) of the ring capacitor (23) with the outer conductor sleeve (9, 10) and its outer lateral surface (25 with a metal ring (22) which is conductively connected to the metal housing (3) and is in galvanic contact.

Device plug according to claim 1, characterized in that between the inner lateral surface (24) of the ring capacitor (23) and the end region (21) of the outer conductor sleeve (9, 10) and the outer lateral surface (25) of the ring capacitor (23) and the metal ring (22) each has a cage spring (26, 27).

Device plug according to claim 1, characterized in that the end region of the outer conductor sleeve and / or the metal ring located on the side of the connection extends outwardly. protruding inward contact spring parts.

Device plug according to claim 3, characterized in that the contact spring parts are integral with the outer conductor sleeve or. the metal ring.

Device plug according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the metal ring (22) is integral with the metal housing (3).

Device plug according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the metal ring is a separate part forming a unit with the device plug.

Device plug according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the metal ring (22) is galvanically connected to the circuit ground in as many places (28) as possible.

Device plug according to one of Claims 1 to 7, characterized in that it is arranged as a subscriber connection (4, 5) in an antenna compact box.