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Querverweis
auf verwandte Anmeldungen
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Diese
Patentanmeldung ist eine Teilfortsetzung der U.S.-Patentanmeldung Seriennummer 10/309,543
mit dem Titel „BALANCED
MICROWAVE CONNECTOR AND TRANSITION", eingereicht am 4. Dezember 2002 von
Hassan Tanbakuchi, Paul E. Cassanego und Kenneth H. Wong.
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Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Hochfrequenzkomponenten
und insbesondere auf ein Kabel, das eine Verbinderschnittstelle mit
zwei Koaxialmikrowellenstrukturen aufweist.
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Hochfrequenzverbinder
werden bei Kabelenden, Gehäusedurchführungen,
Adaptern, Sonden und ähnlichen
Anwendungen verwendet. Verbinderschnittstellen liefern normalerweise
eine einzige koaxiale Struktur, die die charakteristische Impedanz
der Übertragungsleitung
durch den Verbinder aufrecht erhält.
Symmetrische Techniken, die zwei Hochfrequenzübertragungsleitungen verwenden,
sind bei einigen Anwendungen erwünscht,
weil dieselben ein größeres Signal
und eine überlegene
Rauschimmunität
verglichen mit unsymmetrischen Techniken liefern können, jedoch
allgemein ein Herstellen von doppelt so vielen Verbindungen mit
einer Vorrichtung oder Schaltung umfassen.
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Symmetrische
Kabel sind derzeit mit zwei Koaxialkabeln verfügbar, die in einem einzigen
Kabelgehäuse
für den
Großteil
der Länge
des Kabels zusammengefügt
sind, aber diese symmetrischen Kabel sind im Grunde zwei Koaxialkabel
mit regulären
Koaxialkabelenden. Ein Zusammenfügen
der Kabel miteinander für
den Großteil
ihrer Länge
vermeidet einige Zwischenkabelbewegung und hält die Kabel angemessen symmetrisch,
aber ein Verbinden der Kabel mit einer Vor richtung erfordert ein
Verbinden jedes der Kabelenden, was eine Relativbewegung zwischen
den Kabelenden hervorruft, die einen Messfehler oder eine Unsicherheit
einführen
kann. Andere derzeit verfügbare
Typen von symmetrischen Kabeln strecken Mittelleiter von zwei Koaxialübertragungsleitungen
durch einen einzigen Verbinder, ohne die Koaxialstrukturen der Übertragungsleitungen durch
den Verbinder aufrecht zu erhalten. Während diese Typen von symmetrischen
Kabeln normalerweise bei niedrigen Frequenzen (z. B. unter 200 MHz)
verwendet werden, eignen sich dieselben nicht gut zur Verwendung
bei Hochfrequenzanwendungen.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Adapter und eine
Verbinderschnittstelle mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Adapter gemäß Anspruch 1 sowie eine Verbinderschnittstelle gemäß Anspruch
12 oder 13 gelöst.
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Ein
Adapter umfasst eine Verbinderschnittstelle, die eine erste Koaxialstruktur
mit einem ersten Mittelstift, der konfiguriert ist, um mit einem
ersten Mittelleiter einer ersten Koaxialübertragungsleitung gekoppelt
zu werden, und eine zweite Koaxialstruktur mit einem zweiten Mittelstift
aufweist, der konfiguriert ist, um mit einem zweiten Mittelleiter
einer zweiten Koaxialübertragungsleitung
gekoppelt zu werden. Eine Mutter umgibt die erste Koaxialstruktur
und die zweite Koaxialstruktur.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1A eine
vereinfachte perspektivische Ansicht einer Verbinderschnittstelle
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die in einer Gehäuseeinkopplung enthalten ist;
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1B eine
vereinfachte perspektivische Ansicht einer Verbinderschnittstelle
gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die in dem Ende eines symmetrischen
Kabels enthalten ist;
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1C einen
Querschnitt der Verbinderschnittstelle von 1A, die
mit der Verbinderschnittstelle von 1B verbunden
ist;
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1D eine
vereinfachte perspektivische Ansicht einer Verbinderschnittstelle
gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die in einer Gehäuseeinkopplung enthalten ist;
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2A eine
elektronische Vorrichtung mit Verbinderschnittstellen gemäß der vorliegenden
Erfindung, die mit einem Vektornetzanalysator mit symmetrischen
Kabeln gekoppelt ist;
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2B eine
vereinfachte perspektivische Ansicht einer Verbinderschnittstelle,
die in dem Ende eines symmetrischen Kabels enthalten ist, gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3A eine
Verbinderschnittstelle gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die in einer Adapteranordnung enthalten
ist, die mit einer Gehäuseeinkopplung
verbunden ist;
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3B die
Adapteranordnung von 3A, wobei die schiebbare Mutter
zurückgezogen
ist;
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3C die
Adapteranordnung von 3A, wobei die schiebbare Mutter
ausgezogen ist;
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3D einen
Querschnitt eines Abschnitts der Adapteranordnung von 3A;
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4A eine
isometrische Ansicht eines Adapters, der mit einem Verbinderkörper verbunden
ist, gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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4B einen
Querschnitt des Adapters von 4A;
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5A eine
isometrische Ansicht eines Adapters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung;
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5B einen
vereinfachten Querschnitt des Adapters von 5A;
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6A eine
Vorderansicht eines Verbinderkörpers
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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6B einen
Querschnitt, der entlang A-A von 6A vorgenommen
ist;
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7 eine
Vorderansicht eines Verbinderkörpers
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung; und
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8 Adapteranordnungen,
die in 3A veranschaulicht sind, die
eine elektronische Vorrichtung, die herkömmliche Gehäusedurchführungen aufweist, mit einem
symmetrischen Vektornetzanalysator verbinden.
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I. Einleitung
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Eine
Verbinderschnittstelle, die gemäß den Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, umfasst zwei Koaxialstrukturen
in einem einzigen Verbinder, was eine hervorragende symmetrische
Hochfrequenzleistung lie fert und eine engere Stiftbeabstandung verglichen
mit herkömmlichen
Koaxialverbindern ermöglicht.
Symmetrische Hochfrequenztechniken werden bei einer Vielzahl von
Anwendungen verwendet, wie z. B. Digitalkommunikationsanalyse, Digitaloszilloskope,
Wafer-Testen, Differenzvektornetzanalyse, oder um getrennte Signale
Seite an Seite laufen zu lassen, wie z. B. ein Testsignal mit einem
Taktsignal oder ein Testsignal mit einem Referenzsignal. Herkömmliche
symmetrische Messtechniken verwenden ein Paar von Verbindern. Wenn
herkömmliche
Verbinder verwendet werden, um Koaxialübertragungsleitungen mit einer elektronischen
Schaltung, wie z. B. einer gedruckten Verdrahtungsplatine („PWB"), einer Differenzsonde, einer
integrierten Schaltung oder einer Dick- oder Dünnfilmhybridmikroschaltung,
zu verbinden, sind die Verbinder weit voneinander beabstandet, um
ein Verbinden und Trennen jedes Verbinders zu ermöglichen.
Es ist schwierig, symmetrische Hochfrequenzschaltungen zu erreichen,
wenn sich die Beabstandung aus gepaarten herkömmlichen Verbindern ergibt.
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II. Exemplarische Verbinder
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1A ist
eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer Verbinderschnittstelle 9 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die in einer Gehäuseeinkopplung 10 enthalten
ist. Die Gehäuseeinkopplung
umfasst Befestigungsflansche 12, 14 mit Durchgangslöchern 16, 18 zum
Anbringen der Gehäuseankopplung
an ein Gehäuse
einer elektronischen Vorrichtung. Zwei Koaxialstrukturen 20, 22 sind
in die Verbinderschnittstelle eingegliedert. Die Koaxialstrukturen
entsprechen normalerweise einem Verbinderstandard, wie z. B. 1,0
mm, 1,85 mm, 2,4 mm, SMA oder einem anderen Verbinderstandard. Alternativ
dazu befinden sich die Koaxialstrukturen nicht in Übereinstimmung
mit irgendeinem Verbinderstandard. Es ist nicht nötig, dass
jede Koaxialstruktur in einer Verbinderschnittstelle die gleichen Abmessungen
aufweist. Bei einem Beispiel entspricht jede Koaxialstruktur einem
Verbinderstandard von 1,85 mm, wobei Mittelstifte 24, 26 in
den leitfähigen
Außenwänden 28, 30 der
Koaxialstrukturen gehalten werden. Die Mittelstifte sind von einem
Männlich-Weiblich-Typ,
alternativ dazu sind sie jedoch Überlappungs-
oder Anstoßkontaktmittelstifte,
die als geschlechtslose Verbinder bekannt sind.
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Der
Verbinderstandard von 1,85 mm liefert eine Hochfrequenzleistung
von bis zu 70 GHz. Die Mittelstifte weisen nachgiebige Finger auf,
um einen zusammenpassenden Mittelleiter aufzunehmen (siehe 1B,
Bezugszeichen 46, 48). Leiter mit Mittelstiften,
die Mittelleiter aufnehmen, wie z. B. die Differenzgehäuseeinkopplungsschnittstelle,
die in 1A veranschaulicht ist, werden
normalerweise als „weibliche" Verbinder bezeichnet,
und die entsprechenden Verbinder mit vorstehenden Mittelleitern
oder Stiften werden als „männliche" Verbinder bezeichnet.
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Ein
Zylinder 32 umfasst Gewindegänge 34 zum Sichern
einer Mutter, die an dem zusammenpassenden Teil gefangen ist (siehe 1C,
Bezugszeichen 76), die konfiguriert ist, um auf die Gewindegänge geschraubt
zu werden. Bei einer Alternative ist die Mutter auf dem Zylinder
und das zusammenpassende Verbinderteil ist mit einem Gewinde versehen.
Bei einer weiteren Alternative wird eine Bajonett-Typ-, Aufschnapp-
oder andere mechanische Kopplungstechnik verwendet. Ein Ausrichtungsmerkmal 36 polarisiert
die Verbinderschnittstelle und richtet die Mittelleiter der Zusammenpassteile
aus und verhindert ein Verdrehen eines Teils relativ zu dem anderen, wenn
die Mutter festgezogen wird. Das Ausrichtungsmerkmal ist ein Gegensenkloch,
das konfiguriert ist, um einen Ausrichtungsstift aufzunehmen (siehe 1B,
Bezugszeichen 54), der normalerweise abgerundet oder gefast
ist, um eine Einführung
in das Loch zu erleichtern. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel
umfasst jede Hälfte
eines Verbinderschnittstellenpaars einen Stift und ein Ausrichtungsloch,
die dem Ausrichtungsloch und dem Stift an dem Zusammenpassteil entsprechen.
Bei einem weite ren Ausführungsbeispiel
weist eine Hälfte
eines Verbinderschnittstellenpaars zwei Stifte auf, und das Zusammenpassteil
weist zwei Ausrichtungslöcher auf.
Die Stifte und Löcher
können
versetzt sein oder einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen,
um eine Fehlausrichtung ferner zu verhindern. Eine Polarisierung
der Verbinderschnittstelle stellt sicher, dass die richtigen Koaxialstrukturen
mit ihren jeweiligen Übertragungsleitungen
an dem Zusammenpassteil gekoppelt werden. Andere Ausrichtungsmerkmale,
wie z. B. ein Schlüssel
und ein Schlitz außerhalb des
Zylinders der Verbinderschnittstelle, werden alternativ verwendet.
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Es
ist allgemein erwünscht,
dass der Ausrichtungsstift das Ausrichtungsmerkmal kontaktiert, bevor
die Mittelstifte die Mittelleiter kontaktieren. Das Zusammenpassteil
weist auch einen Rand auf, der den Innendurchmesser 38 der
Verbinderschnittstelle kontaktiert. Der Rand ist zusammen mit dem
Ausrichtungsstift wirksam, um die Mittelleiter in die Mittelstifte
zu führen,
ohne die Mittelleiter bezüglich
der Mittelstifte zu verdrehen. Ein Verdrehen kann die Mittelleiter
und/oder Mittelstifte verformen und kann sogar Finger von den Mittelstiften
abbrechen. Selbst wenn die Mittelleiter und Mittelstifte nicht dauerhaft
verbogen sind, kann eine Fehlausrichtung oder ein Verdrehen der
Verbinder eine Messgenauigkeit verschlechtern. Die Mittelstifte
und Mittelleiter von herkömmlichen
Verbindern, die eine Radialsymmetrie aufweisen, werden normalerweise
nicht durch ein bloßes Verdrehen
zwischen den zusammenpassenden Verbinderteilen verformt oder gebrochen.
Um sicherzustellen, dass die äußeren Leiter
der Verbinder einen elektrischen Kontakt um die 1,85mm-Bohrungen
herstellen, kann die Oberfläche
um die Bohrungen des männlichen
Verbinders leicht erhöht
sein, um die Wirkung einer Oberflächenflachheit zu minimieren.
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1B ist
eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer Verbinderschnittstelle 9' gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die in dem Ende eines symmetrischen
Kabels 41 enthalten ist. Diese Verbinderschnittstelle 9' ist konfiguriert,
um mit der Verbinderschnittstelle 9 zusammenzupassen, die
in 1A veranschaulicht ist. Der Zylinder 42 der
Verbinderschnittstelle umfasst einen Rand 44, der teilweise
in den Innendurchmesser eingeführt
wird (siehe 1A, Bezugszeichen 38), bevor
die Mittelleiter 46, 48 der Koaxialübertragungsleitungen 50, 52 die
Mittelstifte der Verbinderschnittstelle an der Gehäuseeinkopplung
kontaktieren. Ein Stift 54 wird auch teilweise in das Ausrichtungsmerkmal
eingeführt
(siehe 1A, Bezugszeichen 36), bevor
die Mittelleiter die Mittelstifte kontaktieren. Eine Mutter (in 1B zur Übersichtlichkeit
der Darstellung nicht gezeigt) wird durch Stege 56 an dem
Verbinderende gehalten, was ermöglicht,
dass die Mutter sich dreht, wenn dieselbe auf die Gewindegänge der
Gehäuseeinkopplung
festgezogen wird, um die Seite 58 der Verbinderschnittstelle
an dem symmetrischen Kabel gegen die gegenüberliegende Seite der Verbinderschnittstelle
an der Gehäuseeinkopplung zu
befestigen. Um die richtige Ausrichtung des Ausrichtungsstifts mit
dem Ausrichtungsmerkmal zu erleichtern, kann die Kopplungsmutter
oder der -mechanismus konfiguriert sein, um zurückziehbar zu sein, so dass
der Ausrichtungsstift sichtbar ist und ausgerichtet werden kann,
um mit den Ausrichtungsmerkmalen ausgerichtet zu sein.
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1C zeigt
einen Querschnitt der Verbinderschnittstelle von 1A,
die mit der Verbinderschnittstelle von 1B verbunden
ist. Die Gehäuseeinkopplung 10 ist
an einem Schaltungsgehäuse 60 befestigt
gezeigt. Die Schrauben, die normalerweise durch die Befestigungslöcher 16, 18 der
Gehäuseeinkopplung
eingeführt
würden
und in die Schraubenlöcher 62, 64 des
Schaltungsgehäuses geschraubt
würden,
sind aus Gründen
der Übersichtlichkeit
der Darstellung weggelassen.
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Die
Mittelstifte 24, 26 der Verbinderschnittstelle
der Gehäuseeinkopplung 10 werden
mit dielektrischen Abstandhal tern 66, 68 in den
Koaxialstrukturen gehalten und nehmen die Mittelleiter 46, 48 der zwei
Koaxialkabel 70, 72 in dem symmetrischen Kabel 41 auf.
Ein Kabelende 74 ist aus Metall maschinell hergestellt
und hält
die Enden der Koaxialkabel fest. Bei den Koaxialkabeln kann es sich
um halbstarre Koaxialkabel handeln, die Mittelleiter umfassen, die
von äußeren Leitern
durch dielektrische Abstandhaltevorrichtungen getrennt sind. Das
symmetrische Kabel ist mit einem nachgiebigen Polymer 75 gefüllt, um
die Koaxialkabel zu halten und ihre Beziehung zueinander im Allgemeinen
aufrecht zu erhalten, wenn das symmetrische Kabel gebogen wird.
Eine Mutter 76 an dem Kabelende 74 nimmt die Gewindegänge an der
Gehäuseeinkopplung 10 in
Eingriff, um die zusammenpassenden Verbinderschnittstellen fest
zu verbinden. Alternativ dazu ist die Mutter an der Gehäuseeinkopplung
bereitgestellt, und das Kabelende ist mit einem Gewinde versehen.
Auf ähnliche
Weise ist die Gehäuseeinkopplung
alternativ ein männlicher
Verbinder, und das Kabelende ist ein weiblicher Verbinder. Alternativ
dazu kann das Kabelende mit einer Zwillingskoaxialstruktur verbunden sein,
derart, dass das andere Ende der Koaxialstruktur mit den Verbindermerkmalen
von 1B gemacht wird.
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Bei
einem bestimmten Ausführungsbeispiel ist
die Mutter 76 eine schiebbare Mutter, die nach hinten geschoben
werden kann (zurückgezogen),
um die Mittelleiter 46, 48 der zwei Koaxialkabel 70, 72 in dem
symmetrischen Kabel 41 und einen Ausrichtungsstift (nicht
gezeigt, siehe 1B, Bezugszeichen 54)
freizulegen. Ein Bereitstellen einer schiebbaren Mutter ist besonders
erwünscht
bei Verbinderschnittstellen, die zwei Koaxialstrukturen aufweisen, da
es eine genaue, gleichzeitige Ausrichtung des Ausrichtungsstifts
und der zwei Koaxialstrukturen ermöglicht. Ein Betrachten von
herkömmlichen
Verbinderschnittstellen, die eine einzige Koaxialstruktur aufweisen,
wenn dieselben zusammengebracht werden, ist nicht wesentlich, da
kein Stift oder eine andere Struktur vorliegt, die mit einem zusammenpassenden
Merkmal auszurichten ist. Im Allgemeinen können herkömmli che Einzelkoaxialverbinder
um die Mittelachse gedreht werden.
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Durchführungsstifte 78, 80 erstrecken
sich von dem entgegengesetzten (distalen) Ende der Gehäuseeinkopplung
durch Glasdurchführungen 82, 84 in
das Innere des Schaltungsgehäuses 60.
Die Durchführungsstifte
können
dann elektrisch mit einer elektronischen Schaltung 86 verbunden
werden. Die Durchführungsstifte
umfassen eine Glas-Metall-Dichtung, die das Schaltungsgehäuse abdichtet.
Alternativ dazu erstrecken sich die Durchführungsstifte ohne eine Glas-Metall-Dichtung
in das Gehäuse.
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1D ist
eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer Verbinderschnittstelle 9 gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die in einer Gehäuseeinkopplung enthalten ist. Eine
erste Koaxialstruktur 20' umfasst
einen männlichen
Mittelleiter 24',
und eine zweite Koaxialstruktur 22' umfasst einen zweiten männlichen
Mittelleiter 26'. Die
Verbinderschnittstelle 9 umfasst auch den Befestigungsflansch 12,
den Zylinder 32 und das Ausrichtungsmerkmal 36,
wie dieselben im Vorhergehenden unter Bezugnahme auf 1A beschrieben
sind.
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III. Symmetrischer-VNA-Messungen
und Adapter
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2A zeigt
eine elektronische Vorrichtung 102, die gewöhnlich als
ein Testobjekt („DUT") bezeichnet wird,
mit Verbinderschnittstellen 104, 106 gemäß der vorliegenden
Erfindung, die mit symmetrischen Kabeln 41, 41' mit einem Vektornetzanalysator
(„VNA") 100 gekoppelt
ist. Jedes symmetrische Kabel enthält zwei Koaxialübertragungsleitungen und
weist ein Kabelende mit einer Verbinderschnittstelle gemäß der vorliegenden
Erfindung auf, die mit der entsprechenden Verbinderschnittstelle
gemäß der elektronischen
Vorrichtung verbunden ist.
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2B ist
eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer Verbinderschnittstelle 110,
die in dem Ende eines symmetrischen Kabels enthalten ist, gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das symmetrische Kabel ist dem symmetrischen
Kabel, das in 1B veranschaulicht ist, ähnlich;
die Verbinderschnittstelle ist jedoch eine weibliche Verbinderschnittstelle, ähnlich der
weiblichen Verbinderschnittstelle, die in 1A veranschaulicht
ist, anstelle der männlichen
Verbinderschnittstelle, die in 1B veranschaulicht
ist. Die Verbinderschnittstelle weist zwei Koaxialstrukturen 112, 114 mit
Mittelstiften 116, 118 auf, die Mittelleiter des
zusammenpassenden Verbinderteils aufnehmen. Ein Ausrichtungsmerkmal 36 hält die Verbinderschnittstelle
davon ab, sich zu verdrehen, wenn dieselbe mit dem Zusammenpassteil
verbunden oder von demselben getrennt wird.
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3A zeigt
eine Adapteranordnung 130 mit einer Verbinderschnittstelle 136 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die mit einer Gehäuseeinkopplung 10 verbunden
ist. Die Adapteranordnung führt
zwei Koaxialkabeln 132, 134, wie z. B. halbstarre
Koaxialkabel, in die Verbinderschnittstelle 136 zusammen.
Eine schiebbare Mutter 137 an der Gehäuseeinkopplung nimmt Gewindegänge an der
Verbinderschnittstelle 136 der Adapteranordnung 130 in
Eingriff. Die gegenüberliegenden
Enden der Koaxialkabel weisen herkömmliche Verbinderenden 138, 140 auf,
wie z. B. Kabelenden von 1,85 mm oder 2,4 mm.
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Die
Gehäuseeinkopplung
liefert Differenzdurchführungsstifte 78, 80,
die sich etwa 3 mm voneinander entfernt befinden. Ein Bereitstellen
von Differenzdurchführungsstiften
in so großer
Nähe erleichtert
eine elektrische Verbindung mit PCBs, Mikroschaltungen oder integrierten
Schaltungen („ICs") und ermöglicht eine
Messung von Gleichtakt- und Differenztaktsignalen. Die Verbinderschnittstellen
an dem Adapter und die zusammenpassende Verbinderschnittstelle an
der Gehäuseeinkopplung
werden zu Zwecken der Erörterung
als „Differenzverbinder" bezeichnet. Bei
einem bestimmten Ausführungsbeispiel
wird ein Differenzverbinder bei einer Wafer-Sonde verwendet, um
genaue Hochfrequenzmessungen von nicht gehäusten ICs zu liefern. Es ist erwünscht, dass
die Durchführungsstifte
nicht mehr als 5 mm voneinander entfernt sind (Mitte zu Mitte), um
den Übergang
von der Verbinderschnittstelle zu einer symmetrischen Vorrichtung
oder Schaltung zu erleichtern. Insbesondere ist es erwünscht zu
vermeiden, dass die Beabstandung zwischen symmetrischen Übertagungsleitungen
an einer Schaltung verändert
werden muss, um einer Stiftbeabstandung entgegenzukommen. Symmetrische Übertragungsleitungen
sind normalerweise parallel, und ein Einführen eines Winkels zwischen
den symmetrischen Übertragungsleitungen
kann unerwünschte
Strahlungsmuster verursachen. Symmetrische Übertragungsleitungen an Schaltungen,
die unter Verwendung von herkömmlichen
Seite-an-Seite-Koaxialverbindern
gehäust
sind, gehen normalerweise in der Nähe der Gehäusewand auseinander, um der
breiteren Stiftbeabstandung (normalerweise etwa 11 mm) entgegenzukommen,
was die Charakteristika der symmetrischen Übertragungsleitungen verändert.
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Gehäuseeinkopplungen
gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung können Stifte,
die 2 mm voneinander entfernt sind, und bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
3 mm voneinander entfernt sind, liefern. Eine Stiftbeabstandung
von etwa 3 mm (± 10
%) ist besonders erwünscht
zum Verbinden mit symmetrischen Hochfrequenzschaltungen und Vorrichtungen,
da dieselbe es ermöglicht, die
Stifte mit parallelen, symmetrischen Übertragungsleitungen zu verbinden,
wodurch hervorragende Übertragungscharakteristika
bei hohen Frequenzen aufrechterhalten werden. Alternativ dazu wird eine
Beabstandung von 5 mm oder eine Stiftbeabstandung von 7 mm durch
andere Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung geliefert.
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Die
Adapteranordnung 130 kann verwendet werden, um z. B. ein
symmetrisches Testkabel mit einer elektronischen Vor richtung mit
herkömmlichen Differenzgehäuseeinkopplungen
zu verbinden, um eine elektronische Vorrichtung, die eine Gehäuseeinkopplung
mit einer Verbinderschnittstelle gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufweist, mit einem herkömmlichen
VNA zu verbinden, oder um ein symmetrisches Testkabel zu verwenden,
um eine Zweitormessung durchzuführen (oder
eine Viertormessung mit zwei symmetrischen Testkabeln und zwei Adaptern).
Der Teil eines Verbinderpaars mit der Mutter ist normalerweise der
männliche
Teil; Adapteranordnungen sind jedoch alternativ dazu männlich-männlich,
männlich-weiblich,
weiblich-männlich
oder weiblich-weiblich, und die Differenzverbinderschnittstelle 136 der
Adapteranordnung 130 ist alternativ mit einem Gewinde versehen.
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3B zeigt
die Adapteranordnung 130 von 3A, wobei
die schiebbare Mutter 137 zurückgezogen ist. Ein Zurückziehen
der schiebbaren Mutter 137 legt den Stift 54 und
die Seite 139 der Verbinderschnittstelle frei. Dies ermöglicht,
dass eine Bedienungsperson den Stift 54 mit einem zusammenpassenden
Loch oder einem anderen Ausrichtungsmerkmal ausrichtet, wenn die
Seite 139 der Verbinderschnittstelle mit einer zusammenpassenden
Verbinderschnittstelle ausgerichtet wird. Die schiebbare Mutter 137 wird
dann nach vorne geschoben (ausgezogen), um Gewindegänge an der
zusammenpassenden Verbinderschnittstelle in Eingriff zu nehmen. Dies
verhindert, dass die Mutter die Sicht der Bedienungsperson versperrt,
wenn der Stift mit seinem zusammenpassenden Loch ausgerichtet wird.
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3C zeigt
die Adapteranordnung 130 von 3A, wobei
die schiebbare Mutter 137 ausgezogen ist. Wenn die Verbinderschnittstelle
mit ihrer zusammenpassenden Schnittstelle ausgerichtet ist, wird
die Mutter nach vorne geschoben (ausgezogen), um zusammenpassende
Gewindegänge
in Eingriff zu nehmen und die Verbinderschnittstellen aneinander
zu befestigen.
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3D ist
ein Querschnitt eines Abschnitts der Adapteranordnung von 3A.
Die schiebbare Mutter 137 ist an einem Verbinderkörper 141 mit
einem C-Ring 143 gefangen. Der C-Ring 143 bildet einen Rückwärtsanschlag,
und ein Steg 145 des Verbinderkörpers 141 bildet einen
Vorwärtsanschlag, zwischen
denen ein Fuß 147 der
schiebbaren Mutter 137 gleitet. Weiblich-Weiblich-Mittelstifte 149, 151 passen
die Mittelleiter 153, 155 der Koaxialkabel 132, 134 an
eine Verbinderschnittstelle vom weiblichen Typ an. Die Mittelstifte 149, 151 werden
in dem Verbinderkörper 141 mit
dielektrischen Abstandhaltern 157, 159 gehalten.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen
sind die Abmessungen der Koaxialkabelmittelleiter dazu geeignet,
dieselben direkt mit einer zusammenpassenden Verbinderschnittstelle
zu verbinden (siehe z. B. 1B). Bei
anderen Ausführungsbeispielen
ist es erwünscht,
einen Übergang
von den Abmessungen des Koaxialkabels zu einer Verbinderschnittstelle,
die geeignetere Abmessungen für
einen bestimmten Verbinderschnittstellenstandard aufweist, zu liefern. Ähnlich handelt
es sich bei den Mittelleitern von Koaxialkabeln oft um relativ weiches
Kupfer oder silberplattiertes Kupfer. Dies ermöglicht ein praktisches Biegen
des Kabels, aber es kann sein, dass die Kupfermittelleiter dem wiederholten
Verbinden und Trennen, das sich bei einigen Anwendungen, wie z.
B. einem Mikrowellenkomponententesten, ergibt, nicht standhalten.
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4A ist
eine isometrische Ansicht eines Adapters 160, der mit einem
Verbinderkörper 161 verbunden
ist, gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Der Adapter passt zwei Koaxialkabel 132, 134 an
eine Verbinderschnittstelle 162 an. Alternativ dazu passt
der Adapter ein symmetrisches Kabel, das zwei Koaxialkabel aufweist,
an eine Verbinderschnittstelle an (siehe 1C). Die
erste schiebbare Mutter 137 gleitet relativ zu dem Verbinderkörper 141,
und eine zweite leitfähige
Mutter 170 gleitet relativ zu einem Adapterzylinder 172.
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Die
Verbinderschnittstelle 162 umfasst zwei Koaxialstrukturen 164, 166 vom
männlichen
Typ und einen Stift 54. Eine erhöhte Masseebene 167 umgibt die
Koaxialstrukturen 164, 166. Die erhöhte Masseebene 164 ist
im Wesentlichen ein Mesa-Typ-Merkmal, das sich eine ausgewählte Höhe über dem
Feld 168 der Verbinderschnittstelle 162 erstreckt.
Die ausgewählte
Höhe beträgt normalerweise
etwa 0,08 mm bis etwa 0,5 mm. Die erhöhte Masseebene kontaktiert
die Seite eines zusammenpassenden Verbinders, entweder an einer
flachen Seite oder an einem weiteren erhöhten Masseebenenbereich, so
dass die elektrische Masse-zu-Masse-Kopplung nahe der Koaxialstrukturen
erfolgt, was wiederum hervorragende Übertragungscharakteristika
liefert.
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4B zeigt
einen Querschnitt des Adapters 160 von 4A.
Der Adapter 160 umfasst zwei Weiblich-zu-Männlich-Mittelstifte 174, 176,
die in dem Adapterzylinder 172 mit dielektrischen Abstandhaltern 178, 180, 182, 184 angeordnet
sind. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel
sind die Mittelstifte 174, 176 aus Metall hergestellt,
das härter
als das Mittelleitermaterial (normalerweise Kupfer oder silberplattiertes
Kupfer) der Koaxialkabel ist. Dies liefert eine robustere Verbinderschnittstelle,
die in der Lage ist, öfter
ohne erhebliche Verschlechterung von Übertragungscharakteristika
verbunden und getrennt zu werden. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel
sind die Mittelstifte aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung hergestellt
und sind goldplattiert. Alternativ dazu sind die Mittelstifte aus
einer Eisenlegierung, wie z. B. Edelstahl, hergestellt und sind
plattiert oder nicht plattiert.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel führt der
Adapter von den Abmessungen des Koaxialkabels zu den Abmessungen
eines Verbinderstandards über.
Zum Beispiel ist ein halbstarres Koaxialkabel oft so hergestellt,
dass der Durchmesser des Mittelleiters dem Durchmesser eines Mittelstifts
eines Verbinderstandards nahe liegt. Eine kleine Durchmes serveränderung
von dem Mittelleiter zu dem Mittelstift kann bei einigen Anwendungen
annehmbar sein, bei anderen jedoch unannehmbar. Ein Verwenden eines
Adapters, der einen Übergang
von Koaxialkabelabmessungen zu Verbinderschnittstellenabmessungen
liefert, verbessert Übertragungscharakteristika
von dem Ende des Kabels zu der Vorrichtung, an der das Kabel angeschlossen
ist. Auf ähnliche
Weise ermöglicht
eine Verwendung eines Adapters, der einen Übergang von Koaxialkabelabmessungen
zu Verbinderschnittstellenabmessungen liefert, eine größere Entwurfsfreiheit
beim Auswählen, welcher
Typ von Koaxialkabel bei einer bestimmten Anwendung verwendet werden
soll (d. h. mit einem bestimmten Verbinderschnittstellenstandard).
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5A ist
eine isometrische Ansicht eines Adapters 200 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Der Adapter 200 passt zwei Koaxialkabel 132, 134 an
eine Verbinderschnittstelle 202 an. Alternativ dazu passt
der Adapter ein symmetrisches Kabel, das zwei Koaxialkabel aufweist, an
eine Verbinderschnittstelle an (siehe 1C). Der Adapter 200 umfasst
eine Basis 204 und eine Schale 206, die eine größere Greifoberfläche zum
Handhaben des Adapters 200 liefern. Die Schale 206 schützt auch
dort, wo die Koaxialkabel mit der Basis 204 verbunden sind
(siehe 5B). Die Verbinderschnittstelle 202 umfasst
eine erhöhte
Masseebene 167.
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5B ist
ein vereinfachter Querschnitt des Adapters 200 von 5A.
Die Schale 206 umgibt einen Verbinderkörper 161 und eine
erste schiebbare Mutter 137. Die Schale 206 und
der Körper 204 des Adapters
liefern eine robustere Anordnung, indem ein Äußeres von großem Durchmesser
geliefert wird, das eine Bedienungsperson greifen kann, wenn die zweite
Schiebemutter 208 festgezogen oder gelockert wird.
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6A ist
eine Vorderansicht eines Verbinderkörpers 210 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Ein erhöhter
Masseebenenabschnitt 212 der Seite des Verbinderkörpers 210 erstreckt sich
eine ausgewählte
Höhe über dem
Feld 214 des Verbinderkörpers 210.
Der erhöhte
Masseebenenabschnitt weist die Form einer Zahl 8 oder einer
Sanduhr auf, was ein maschinelles Herstellen des erhöhten Masseebenenabschnitts
erleichtert, da derselbe nicht zwischen den äußeren Koaxialleitern 216, 218 getrennt
ist. Der erhöhte
Masseebenenabschnitt 212 erhöht den Druck zwischen zusammenpassenden Verbindern
(bei einer gegebenen Kraft zwischen den zusammenpassenden Verbindern)
um die äußeren Koaxialleiter 216, 218,
wodurch die Massekontinuität und
somit die Übertragungscharakteristika
verbessert werden.
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6B ist
ein Querschnitt, der entlang A-A von 6A vorgenommen
ist. Der erhöhte
Masseebenenabschnitt 212 befindet sich zwischen etwa 0,08 mm
und etwa 0,5 mm über
dem Feld 214 der Verbinderseite 218. Eine Fase 220 ist
an dem Rand des Verbinderkörpers 210 gebildet,
um eine Ausrichtung zu erleichtern und ein Abgraten während der
Verwendung zu verringern. Der Stift 54 wir in ein Loch
eingepasst, das in dem Verbinderkörper 210 gebohrt ist.
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7 ist
ein Vorderansicht eines Verbinderkörpers 230 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Getrennte erhöhte
Masseebenenabschnitte 232, 234 umgeben äußere Koaxialleiter 236, 238.
Erhöhte
Masseebenenabschnitte werden unter Verwendung einer Vielzahl von
Techniken gebildet, wie z. B. Fräsen, Ätzen, Schleifstrahlen
und maschinelle Herstellung mit elektronischer Entladung.
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8 zeigt
Adapteranordnungen 130, 130', die in 3A veranschaulicht
sind, die eine elektronische Vorrichtung 150, die herkömmliche
Gehäusedurchführungen 152, 154, 156, 158 aufweist,
mit einem symmetrischen VNA 100 verbinden. Die Adapteranordnung 130 trennt
die zwei Koaxialübertragungswege
von einem symmetrischen Kabel 41 in zwei Koaxialübertragungsleitungen 132, 134.
Diese getrennten Koaxialübertragungsleitungen
sind mit herkömmlichen
Koaxialgehäusedurchführungen 152, 154 mit
herkömmlichen
Koaxialkabelen den 138, 140 der Adapteranordnung 130 verbunden.
Eine weitere Adapteranordnung 130' verbindet herkömmliche Koaxialgehäusedurchführungen 156, 158 mit
herkömmlichen
Koaxialkabelenden 138', 140' auf ähnliche
Weise mit einem zweiten symmetrischen Kabel 41'. Diese Konfiguration
kann verwendet werden, um unter Verwendung eines symmetrischen VNA
und symmetrischer Kabel symmetrische Zweitormessungen an einer herkömmlichen
elektronischen Differenzzweitorvorrichtung durchzuführen oder
Viertormessungen an einer elektronischen Viertorvorrichtung durchzuführen.
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Ein
symmetrisches Kabel mit einem Kabelende, das eine Verbinderschnittstelle
umfasst, die gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, liefert erwünschte Vorteile gegenüber herkömmlichen
Kabeln, die bei VNA-Systemen verwendet werden, aufgrund der Stabilität des symmetrischen
Kabels. Der Großteil
der Übertragungsleitungslänge zwischen
dem VNA 100 und der elektronischen Vorrichtung 150 ist
ein symmetrisches Testkabel 41, das eine Symmetrie durch
die Verbinderschnittstelle aufrechterhält, und bei dem es weniger
wahrscheinlich ist, dass dasselbe aufgrund einer Bewegung der Testkabel
einen Messfehler einführt, verglichen
mit herkömmlichen
Vierkabelsystemen oder symmetrischen Kabeln mit herkömmlichen
Kabelenden.
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Obwohl
die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung im Detail veranschaulicht wurden, sei
darauf hingewiesen, dass Modifizierungen und Anpassungen bei diesen
Ausführungsbeispielen
einem Fachmann einfallen können, ohne
von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie
derselbe in den folgenden Ansprüchen
dargelegt ist.