DE2557598A1

DE2557598A1 - Koaxialer geschirmter kontaktstecker

Info

Publication number: DE2557598A1
Application number: DE19752557598
Authority: DE
Inventors: Robert Thomas Evans
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-12-30
Filing date: 1975-12-20
Publication date: 1976-07-08
Also published as: US3958851A; JPS5416033B2; IT1048692B; FR2296953A1; CA1038054A; JPS5179287A; GB1470159A; DE2557598C2; BR7508736A; FR2296953B1

Description

Böblingen, den 16. ar-fe

Anmelderin: International Business Machines

Corporations Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: PO 974 039

Koaxialer geschirmter Kontaktstecker

Diese Erfindung betrifft einen koaxialen geschirmten Kontaktstecker mit zentral und am äußeren Umfang angeordneten Kontaktstücken, von denen das zentrale mit dem Signalleiter und das äußere mit dem Schirmleiter einer Koaxialleitung fest verbunden istj zum trennbaren Anschluß dieser Leitung mit einem Kupplungsverbinder der entsprechende, mit den zentralen und dem äußeren Kontaktstück zusammenwirkende Gegen-Kontaktstücke enthält.

Diese Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Kontaktstecker für koaxiale Leitungen in trennbaren Kupplungsverbindungen durch eine wirksamere Schirmung der Verbindungsstellen, um möglichst keinen Empfang - bzw. eine Ausstrahlung von hochfrequenten Störsignalen in empfindlichen Schaltungskreisen zu bekommen. Außerdem sollen die ubertragungseigenschaften der Kupplungsverbindung weiter verbessert und an die der Koaxialleitung angepaßt sein.

Derartige koaxiale Kontaktsteeker für elektrische Kupplungsverbindungen werden in sehr großer Stückzahl in den Schaltungsanordnungen von Datenverarbeitungsanlagen verwendet, beispielsweise zum Anschluß der Speicher, Register, Codierer usw. Auch in Geräten und Anlagen der Pernmelde- bzw. Nachrichtentechnik und der Meßtechnik werden derartige Kontaktsteeker ebenfalls sehr häufig als wichtige Bauelemente verwendet, an die hohe Anforderungen bezüglich ihrer Signal-Übertragungseigenschaften, Zuverlässigkeit und billigen Herstellungskosten gestellt werden.

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Bei den vorgenannten Anwendungsfällen können verschiedene Kupplungsverbindungen einer koaxialen übertragungsleitung auftreten, beispielsweise als Verbindung zwischen zwei Koaxialkabeln, oder der Anschluß einer Koaxialleitung an eine Baugruppe, welche z.B. eine Schaltungsplatte oder eine Speichereinheit sein kann. Ein derartiger Kontaktstecker kann als zentrales Kontaktstück einen Kontaktstift, oder eine Kontaktfeder enthalten, die bei einer bestehenden Kupplungsverbindung mit einer im Gegen-Kupplungsteil angeordneten Kontaktbuchse oder einer angepaßten Kontaktfeder als Kontaktstück in elektrischer Kontaktverbindung stehen.

Um möglichst geringe Herstellungskosten zu bekommen, und um eine Massenfertigung zu ermöglichen, werden die Kontaktstecker und ihre Kupplungs-Gegenstücke vorwiegend so konstruiert, daß sie so weit wie möglich aus den gleichen einheitlichen Verbindungselementen bestehen. So werden beispielsweise als zentrale Kontaktstücke zur Verbindung der Signalleitung zwei ineinandergreifende identische Kontaktfedern verwendet statt eines Steckerstiftes und einer Kontaktbuchse. Eine derartige Kupplungssteckverbindung ist in der amerikanischen Patentschrift 3 208 030 beschrieben.

Der stürmische und anhaltende Entwicklungsfortsehritt bei der elektronischen Datenverarbeitung, welcher zu gesteigerten Leistungen, zu einer schnelleren Datenverarbeitung, zu einem kleineren Energieverbrauch und zu einer kompakteren Bauweise führt, bei sehr stark verringerten Verkaufspreisen, basiert vorwiegend auf der Verwendung von miniaturisierten und integrierten Schaltungskreisen. Diese neuzeitlichen Schaltungskreise, welche eine große Anzahl von integrierten Bauelementen enthalten, werden aus kleinen Bausteinen, den sogenannten Chips und Moduls gebildet, die auf Schaltungskarten befestigt sind, welche vorwiegend in Kontakt?· leisten steckbar sind, die sich auf sogenannten Verteilungsplatten befinden. Diese Schaltkreise werden in einer digitalen Betriebsart mit sehr steilen Impulsen betrieben, deren Flankensteilheit im Bereich von wenigen MikroSekunden, und bei neueren Entwicklungen sogar im Bereich von Nanosekunden liegt. Um diese

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extrem steilen Impulsflanken und kurzen Schaltgeschwindigkeiten zu bekommen, werden nur kleine Ströme verwendet und Spannungspegel, deren verschiedene Potentiale nur geringfügig voneinander differieren. Außer diesen erwähnten und bedingten elektrischen Eigenschaften für schnelle Schaltkreise ist es selbstverständlich auch erforderlich, daß die dazu benötigten übertragungsleitungen, die Anschlußverbindungen und die Kontaktstellen entsprechend ausgelegt sind, um einen störungsfreien Betrieb dieser empfindlichen Schaltungskreise zu ermöglichen. Bei den Anschlußleitungen, bzw. den Übertragungsleitungen und den trennbaren KontaktSteckverbindungen ist es erforderlich, daß sie einen angepaßten Wellenwiderstand aufweisen und keine Stoßstellen enthalten, die Signalverzerrungen, Reflexionen, oder Wanderwellen verursachen.

In der weiteren Beschreibung wird unter dem Begriff "übertragungsleitung" das aus einem Signalleiter und einem Masseleiter bestehende Koaxialkabel und die dazu gehörenden trennbaren Anschlußverbindungen verstanden, welche aus einem Kontaktstecker und einem damit kontaktmäßig verbindbaren Kupplungs-Gegenstück bestehen. Bei diesen übertragungsleitungen wird außer den vorstehend erwähnten Eigenschaften noch gefordert, daß sie möglichst unempfindlich gegen elektro-magnetische Störstrahlung sind, so daß sie nicht als Empfangsantennen, bzw. auch nicht als Sendeantennen für Störstrahlungen wirken. Außerdem sollen sie eine praktisch vernachlässigbare Verlustleistung aufweisen und möglichst keine zeitlichen SignalVerzögerungen verursachen. Durch die fortgesetzte Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit der neuen Schaltkreise und der immer steileren Impulsflanken der Steuersignale, sowie der geringen Potentialdifferenzen für die Schaltungspegel wurden die Schaltkreise so empfindlich, daß sie nur innerhalb sehr enger Toleranzgrenzen zuverlässig arbeiten. Um diese empfindlichen Schaltkreise sicher betreiben zu können, stellt man auch an die dazugehörenden Übertragungsleitungen sehr hohe Forderungen.

Es ist dem Fachmann bekannt, daß in und zwischen den Blöcken von

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elektronischen Schaltungsanordnungen, z.B. Speichern, Registern, Verstärkern, usw. in Datenverarbeitungsanlagen große hochfrequente elektro-magnetische Energien bestehen, die auf Leitungen einstrahlen und Störungssignale erzeugen, oder die bestimmte Leitungen zu elektromagnetischen Schwingungen anregen, die während des Programmablaufs zu Betriebsstörungen oder Ergebnis fehlem führen.

Um diese schädlichen Einflüsse mit einem wirtschaftlich tragbaren Aufwand weitestgehend zu vermeiden, werden entweder geschirmte Leitungen oder Flachkabel verwendet, bei denen zwischen den Signalleitern jeweils auf Massepotential liegende Leiter angeordnet sind. Außer der Abschirmung sind auch Maßnahmen gebräuchlich, bei denen beispielsweise Filter verwendet werden, um die Einwirkung der Störsignale auf die empfindlichen Schaltkreise zu sperren, bzw. um die Störsignale durch niederohmige Nebenschlüsse abzuleiten oder kurzzuschließen. Mit der weiteren Verkürzung und größeren Steilheit der Anstiegs- und Abfallflanken der Steuersignale in diesen Schaltkreisen, deren schnelleren Arbeitsgeschwindigkeit und deren größeren Packungsdichte für die elektronischen Schaltungsanordnungen erhöhte sich auch deren Empfindlichkeit für die unerwünschten Einwirkungen der elektro-magnetischen Kraftfelder, denen diese Schaltungsblöcke einschließlich deren ubertragungsleitungen ausgesetzt sind. Als kritische Schwachstellen auf die diese elektromagnetischen Kraftfelder einwirken, wurden die Anschlußstellen der Koaxialleitungen, bzw. die trennbaren Kupplungsverbindungen ermittelt, die in und zwischen den ubertragungs leitungen angeordnet sind. Es wurde festgestellt, daß diese trennbaren Steckverbindungen, welche federnde Kontaktstücke enthalten, die die Signalleiter der übertragungsleitung mit den Kontaktstücken in den Anschlußstellen von Schaltungsblöcken oder anderen Geräteanordnungen verbinden, als Sende- und/oder Empfangselemente für hochfrequente elektromagnetische Strahlung wirken, die als Antenen entweder hochfrequente Strahlung aussenden oder diese aus der Umgebung empfangen.

Im IBM Technical Disclosure Bulletin vom Oktober 1973> Seiten

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1505 und 1506 ist ein sogenannter Zwitter-Kontaktsteckverbinder beschrieben, der als trennbarer Kor.taktanschluß-Verbinder einer übertragungsleitung mit der Endstelle einer Schaltungsanordnung dient. Dieser bekannte Kontaktsteeker verbindet den Signalleiter einer Koaxialleitung über ein zentrales Kontaktstück mit dem Gegen-Kontaktstück eines Anschlußteiles, das mit der zu steuernden Schaltungsanordnung fest verbunden ist. Das den zentralen Signalleiter und dessen Kontaktstück mit einem vorbestimmten Abstand umgebende Schirmgeflecht der Koaxialleitung ist mit einem äußeren Kontaktstück verbunden, das aus einer gefalteten Blechhülse besteht, die als äußeres Kontaktstück dient und in ein entsprechendes gleiches Gegen-Kontaktstück steckbar ist, welches ein Bestandteil der Kupplungsverbindung ist.

Dieser bekannte koaxiale Zwitter-Kontaktstecker, sowie dessen Gegen-Anschlußteil, die zusammen eine trennbare Kontaktkupplung bilden, sind mit Kontaktstücken versehen, welche Kontaktfahnen, zungenförmige Verlängerungen, abgewinkelte Blechnasen und andere Ungleichheiten aufweisen. Diese aus Verlängerungen, Winkelstücken und Einschnitten bestehenden Ungleichheiten der Kontaktstücke wirken in dem elektro-magnetischen Umgebungsfeld, dem sie ausgesetzt sind, als Empfänger und auch als Sender elektro-magnetischer Strahlung. Durch diese Kontaktstücke und ihre Ungleichheiten wird ein Teil der von der Signalleitung zu übertragenen Signalenergie als Verlustleistung abgestrahlt, welche benachbarte empfindliche Schaltungskreise stört. Andererseits empfängt der Signalleiter infolge der unbefriedigenden Ausführung der Kontaktstücke hochfrequente Störenergie, die sich der Nutzenergie, welche von der koaxialen Leitung übertragen wird, überlagert und SignalVerzerrungen verursacht. Diese nachteiligen Auswirkungen der Ungleichheiten bei den Kontaktstücken treten bei ansteigenden höheren Frequenzen immer stärker in Erscheinung und sie verfälschen die Anpassung des Scheinwiderstandes von der übertragungsleitung, so daß sich dadurch SignalVerzögerungen, eine starke Dämpfung und SignalVerzerrungen ergeben.

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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten koaxialen Kontaktstecker für trennbare Kupplungsverbindungen zu schaffen, der eine wirksamere Schirmung des Signalleiters in der gesamten Kupplungs-Verbindungsstelle bewirkt und der die vorstehend erwähnten Nachteile der bekannten Kontaktstecker nicht aufweist. Die Schirmung des Signalleiters in der koaxialen Steckverbindung soll sich außer auf die gesamte Länge auch auf den gesamten Umfang von 360° erstrecken. Dieser neue Kontaktstecker soll so konstruiert sein, daß er aus wenigen einfachen Teilen besteht, die gleichzeitig eine Zugentlastung zwischen dem Stecker und der koaxialen Leitung bilden und die eine billige Massenfertigung ermöglichen. Außerdem soll dieser neue Kontaktstecker sehr betriebssicher und beständig sein und alle Forderungen erfüllen, die man an derartige hochwertige übertragungselemente stellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Metallschirm in einem bestimmten Abstand das zentrale Kontaktstück und den daran fest angeschlossenen Signalleiter über den gesamten Umfang und über die gesamte Länge bis zur inneren Isolation der koaxialen Leitung umgibt, daß als Sbhirm ein röhrenförmiges Isolier ge" häuse vorgesehen ist, dessen Außenflächen mit einem elektrisch gut leitenden metallischen überzug beschichtet sind, daß eine Metallhülse als äußeres Kontaktstück das Isoliergehäuse umgibt, die mit dem metallischen überzug des Isoliergehäuses einen innigen Kontakt mit geringem übergangswiderstand bildet daß die Metallhülse eine erste Einrichtung enthält, die den Kontaktdruck mit dem Gegen-Kontaktstück und die Haltekraft im gesteckten Zustand unterstützt, und daß eine zweite Einrichtung vorgesehen ist, die den Schirmleiter der koaxialleitung mit dem metallischen überzug des Isolierkörpers verbindet.

Dieser durch eine Schirmung der Signalleitung verbesserte erfindungsgemäße Kontaktstecker für eine Koaxialleitung, welcher vorzugsweise für übertragungsleitungen verwendet wird, bei denen Signale mit sehr steilen Flanken übertragen werden sollen, ist sehr vielseitig auch bei anderen Betriebsfällen anwendbar,

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z.B. auch zum Anschluß von Gleichstrom-Versorgungsleitungen, da dieser Kontaktstecker gegen die Einstrahlung elektro-magnetir scher Störstrahlungen sehr gut geschützt ist,,wodurch auch eine saubere Spannungsversorgung der empfindlichen Schaltungskreise gegeben ist. Bei diesem neuen Kontaktstecker ist wie bisher ein zentrales Kontaktstück mit dem zentralen Signalleiter einer Koaxialleitung fest verbunden. Erfindungsgemäß ist das zentrale Kontaktstück und der Signalleiter wenigstens bis zu der Stelle, an dem die innere dielektrische Isolierschicht, die den Signal·· leiter umgibt, mit einem rohrförmigen Isolierkörper umgeben, dessen Außenflächen mit einer elektrisch gut leitenden metallischen überzugsschicht versehen sind. Dieser metallisierte aus einem Stück bestehende Isolierkörper ist vorzugsweise mit einem schaftförmigen Ansatz versehen, auf den der äußere Schirmleiter der Koaxialleitung aufgeschoben ist, welcher meistens aus einem Geflecht aus Metalldrähten besteht. Auf das Isoliergehäuse ist eine Metallhülse aufgesetzt, welche vorzugsweise aus einem gefalteten Blechstreifen gebildet ist, der einen sehr innigen Kontakt mit der dünnen Metallschicht auf der Oberfläche des Isolierkörpers bildet, wodurch ein kleiner übergangwiderstand zwischen der Metallschicht und der Metallhülse besteht. Dieses metallisierte Isoliergehäuse mit der Metallhülse dient außer als Schirmung auch als äußeres Kontaktstück des Kontaktsteckers und es stellt die äußere Kontaktverbindung zu einem entsprechenden äußeren Gegen-Kontaktstück her, das ebenfalls als Schirmelement in einer Kupplungsvorrichtung angeordnet ist, welche beispielsweise eine Steckfassung oder ein anderes Anschlußteil sein kann. Von der Metallhülse erstreckt sich in Richtung zur Koaxialleitung ein Blechstreifen, der an seinem Ende zwei Paare flügelähnliche Streifen enthält, von denen das eine Paar zur Herstellung einer Zugentlastung um die äußere Isolation der koaxialen Leitung gewürgt sind und das zweite Paar zur Herstellung einer innigen Verbindung zwischen dem äußeren Schirmleiter der Koaxialleitung und der metallisierten Oberzugsschicht des Isolierkörpers um den äußeren Schirmleiter geschlungen sind.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen koaxialen, ge-PO QlH 0^Q

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schirmten Kontaktsteckers ist folgend anhand von Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Von den Figuren stellen dar:

Pig. 1 die perspektivische Ansicht eines aus einem Stück

gebildeten Isolierkörpers, der aus einem plastisch verformbaren Kunststoff besteht, und dessen Außenflächen mit einem elektrisch gut leitenden überzug beschichtet sind.

Fig. 2 zeigt den Längsschnitt entlang der Linie 2-2

durch den in Fig. 1 abgebildeten Isolierkörper, in dem als zentrales Kontaktstück eine Kontakt?- feder angeordnet ist.

Fig. 3 zeigt eine Blechscheibe als Abwicklung der Metallhülse, die den metallisierten Isolierkörper umgibt, und die um den Isolierkörper gefaltet wird.

Fig. 4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das metallisierten Isolierkörper, um den der in Fig. dargestellte Blechstreifen gefaltet ist, zur Bildung der Metallhülse. Außerdem ist ein Ende der Koaxialleitung abgebildet, deren Signalleiter mit dem zentralen Kontaktstück fest verbunden ist, das in den Hohlraum des Isoliergehäuses geschoben wird.

Fig. 5 zeigt die Ansicht von zwei gleichen ineinander-

gesteckten Kontaktsteckern, die eine trennbare Kupplung zwischen zwei koaxialen Leitungen bilden, wobei die beiden Kontaktstecker zueinander um 180° gedreht sind. Aus der Zeichnung ist zu ersehen, daß die beiden Metallhülsen Verlängerungen

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aufweisen, die als Zugentlastungen um die äußere Isolierschicht der Koaxialleitungen und zur Sicherung einer guten Kontaktverbindung um d en äußeren Schirmleiter der Koaxialleitungen gewürgt sind.

Pig. 6 zeigt in einer graphischen Darstellung die Kennlinien der Dämpfung von Störsignalen in Abhängigkeit von der Frequenz in einer Kupplungsverbindung, wobei die untere Kennlinie das Dämpfungsverhalten bei bekannten Kontaktsteckern zeigt und die obere Kennlinie das Dämpfungsverhalten des erfindungsgemäßen Kontaktsteckers zeigt.

Fig. 7 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das äußere Gehäuse, welches zur Aufnahme der in Fig. 5 abgebildeten Kontaktstecker als zweckmäßig vorgesehen ist.

Die Fig. 1 zeigt den als Träger des elektrisch leitenden Schirmmantels dienenden, aus einem Stück gebildeten rohrförmigen Iso-· lierkörper 10, welcher aus einem plastisch verformbaren Kunststoff besteht. Dieser Isolierkörper 10 ist nach bekannten Preßoder Spritzverfahren herstellbar. Die abgestufte Vorderseite 12, oder Einsteckseite des Isolierkörpers 10 ist so gestaltet, daß sie mit einem gleichgestalteten Isolierkörper 10 zusammenfügbar, bzw. zusammensteckbar ist, wobei einer dieser beiden Isolierkörper um 18O° zu verdrehen ist. Beide Einsteckseiten 12 der beiden Isolierkörper 10 sind somit als sogenannte Zwitter-Stecker gestaltet. Der Isolierkörper 10, der in seinem Hauptteil ein rechteckförmiges Profil aufweist, verengt sich an seiner Rückseite zu einem längeren röhrenförmigen Schaft 14. Die gesamten äußeren Flächen, bzw. die Oberfläche des Isolierkörpers 10 ist mit einem elektrisch gut leitenden dünnen Metallüberzug 16 beschichtet. Zur Erfüllung des Zwecks für diesen Kontaktstecker, bei dem eine sehr gute Leitfähigkeit des Schirms gewünscht wird, kann die

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dünne Metallschicht aus Silber, Gold oder anderen gut elektrisch leitenden Materialien bestehen. Es wurde festgestellt, daß auch Aluminium als Überzugsmaterial für diesen Zweck sehr gut geeignet ist, da es ebenfalls eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist und außerdem preislich sehr günstig ist. Die dünne metallische Überzugsschicht kann in einer gleichmäßigen Dicke durch ein bekanntes Niederschlagsverfahren im Vakuum auf die Außenflächen des Isolierkörpers 10 aufgebracht werden, um die gewünschte Charakteristik der Schirmung zu bekommen. Das Aufbringen von ultra-dünnen gleichmäßigen Metallschichten durch ein Niederschlagsverfahren im Vakuum ist dem Fachmann bekannt, da es bereits bei der Herstellung von Lampen oder von Verspiegelungen gebräuchlich ist. Es wurde festgestellt, daß die niedergeschlagene Metallschicht, um eine gute Schirmwirkung und Leitfähigkeit zu erhalten, auf den Außenflächen des Isolierkörpers 10 eine Dicke von 1,5 Jim nicht unterschreiten sollte. Es ist außerdem wichtig, daß die dünne metallische Überzugsschicht auf der Oberfläche des Isolierkörpers 10 eine gleichmäßige Dicke aufweist. Damit sich auf der Innenseite und in den Hohlräumen des Isolierkörpers 10 ein metallischer Niederschlag bildet, sind diese Hohlräume und die Innenseite durch eine entsprechende Maskierung zu schützen. Um eine vollkommene Schirmwirkung bei einer trennbaren Kupplungsverbindung zu bekommen, die aus zwei gleichen zusammengesteckten oder zusammengefügten Kontaktsteckern gebildet wird, ist es erforderlich, daß auf den Steckseiten 12 der Isolierkörper 10, deren Stirnseiten und abgesetzten Auflageflächen, an denen sie aufeinanderliegen und sich gegenseitig berühren, jeweils mit einem metallischen überzug 16 versehen sind, so daß sich ein metallischer Schirm ergibt, der die beiden zentralen Kontaktstücke und den Signalleiter vollständig umgibt.

Die Fig. 2 zeigt im Längsschnitt den Isolierkörper 10 nach Fig. 1, xirelcher aus einem Stück gebildet ist und dessen rechteckförmiges Vorderteil in einen rohrförmigen Schaft 14 übergeht, und dessen gesamte Außenfläche mit einer dünnen metallischen Überzugsschicht

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1β versehen ist. Aus der Darstellung der Fig. 2 ist zu ersehen, daß in die Hohlräume des Isolierkörpers 10 eine mehrfach gebogene Kontaktfeder l8 als zentrales Kontaktstück eingesetzt ist. Diese etwa schlangenförmig geformte und mehrfach gebogene Kontaktfeder 18 ist bereits durch die eingangs erwähnte amerikanische Patentschrift 3 208 030 bekannt. Diese Patentschrift offenbart weitere Einzelheiten der bekannten Kontaktfeder und sie enthält auch Hinweise über die Gestaltung der Hohlräume, um die Kontaktfeder 18 in den Isolierblöcken zu halten, bzw. um eine Kontaktbildung mit einer entsprechenden Gegenfeder herzustellen.

Der metallisierte Isolierkörper 10 eines erfindungsgemäßen Kontaktsteckers ist wie ein Isolierblock im bekannten Kontaktstecker nach dem amerikanischen Patent 3 208 030 in seinem Inneren so gestaltet, daß er die gleichen Hohlräume zur Aufnahme der bekannten Kontaktfeder 18 aufweist und außerdem Hohlräume zum Eingriff der gleichen Gegen-Kontaktfeder 18 enthält, zwecks Bildung von sicheren Kontaktstellen zwischen diesen beiden gleichen ineinandergesteckten Kontaktfedern 18. Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht nur auf Kontaktstecker begrenzt ist, die solch bekannte schlangenförmig mehrfach gebogenen Kontaktfedern 18 als zentrale Kontakstücke enthalten, sondern, daß der metallisierte Isolierkörper 10 auch so geformt, bzw. gestaltet sein kann, daß in seine Hohräume auch anders gestaltete Kontaktfedern 18 einsetzbar sind, die als zentrale Kontaktstücke ebenfalls eine sichere Kontaktgabe gewährleisten.

Der röhrenförmige Schaft 14 des Isolierkörpers 10 sollte zweckmäßigerweise plastisch verformbar sein und eine innere Öffnung enthalten, die verformbar und so groß ist, daß durch sie das am Signalleiter befestigte zentrale Kontaktstück, in diesem Fall die Kontaktfeder 18, in ihren zugeordneten Hohlraum einschiebbar ist, wie das aus der Fig. 4 zu ersehen ist. Der metallisierte Isolierkörper 10 ist außerdem noch mit einer äußeren Metallhülse 20 komplettiert, die als äußeres Kontaktstück und gleichzeitig auch als

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Schirmung dient, wie dies die Figuren 4 und.5 zeigen. Diese Metallhülse 20 wird aus einer Blechscheibe gebildet, die um das rechteckförmige Vorderteil des metallisierten Isolierkörpers 10 stramm gefaltet ist. Eine Abwicklung der planen Blechscheibe 2O₃ xtfelche aus einem gut leitenden Material besteht, - beispielsweise aus Phosphor-Bronze - zeigt die Fig. 3. Diese Blechscheiben 20 können in dem abgebildeten Formschnitt als Stanzteile hergestellt werden, oder auch durch bekannte Ätzprozesse. Der in Fig. 3 abgebildete Formschnitt der Blechscheibe 20 zeigt, daß diese Einschnitte enthält und daß Laschen 26 vorgesehen sind, die es ermöglichen, daß die Blechscheibe 20 sehr stramm um den Isolierkörper 10 gefaltet werden kann, so daß ein sehr inniger Kontakt zwischen der so gebildeten Metallhülse und der metallischen dünnen Überzugsschicht 16 besteht. Die zu einer Metallhülse geformte Blechscheibe 20 ist sich selbst haltend auf dem Isolierkörper 10 befestigt durch in Schlitze einsteckbare Zungen 24, welche dann abgebogen bzw. verschränkt werden. Außerdem ist diese Blechscheibe 20 mit abgewinkelten Zungen 26, welche als Anschlagbegrenzungen dienen, versehen und weiterhin mit Sperrlaschen 26. Diese Verriegelungszungen 24, die Anschlagwinkel 25 und die Sperrlaschen 26 dienen zur Fixierung des Kontaktsteckers, wenn dieser in ein polarisiertes äußeres Steckgehäuse 40 bzw. 40a eingesetzt ist, welche in der Fig. 7 abgebildet sind. Die Metallhülse bzw. die Blechscheibe 20 enthält auch ein aus der Oberfläche hervorragende federnde Blechzunge 28, die in eine entsprechende Kerbe am äußeren Isoliergehäuse 40 einrastet, wenn der Kontaktstecker richtig in das äußere Gehäuse 40 eingesetzt ist. Die Metallhülse ist außerdem noch mit einem federnden Kontaktarm 42 versehen, der sich in Längsrichtung von der Vorderseite zum gegenüberliegenden äußeren Kontaktstück eines entsprechenden Zwitter-Kontaktsteckers erstreckt. Dieser federnde Kontaktarm 42 liegt auf dem Gegen-Kontaktstück mit einer Druckkraft auf und bewirkt dadurch eine Verbesserung der elektrischen Kontaktverbindung zwischen den beiden äußeren Kontaktstücken, außerdem erzeugt er eine Haltekraft, welche den Zusammenhalt der beiden zusammen-

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gefügten Kontaktsteckverbindungen unterstützt, wie dies aus der Fig. 5 zu ersehen ist. Die Fig. 5 zeigt eine trennbare geschirmte Steckkontaktverbindung - oder Kupplung zwischen zwei Koaxialleitungen mit zwei Zwitter-Kontaktsteckern. Aus dieser Fig. 5 ist gut zu ersehen, wie von jeder Metallhülse sich jeweils eine Federzunge 42 zum benachbarten äußeren Kontaktstück sich erstreckt und dort mit einer Druckkraft aufliegt, die die elektrische Kontaktverbindung der Metallschirmung verbessert und auch die mechanische Haltekraft dieser Kupplungsverbindung erhöht.

Aus der Fig. 3» welche den Blechstreifen 20 zeigt, ist zu ersehen, daß dieser einen nach rückwärts zeigenden Verlängerungsstreifen 30 enthält, der in seinem Endbereich mit jeweils zwei flügelähnlichen Fahnen 32 und 34 versehen ist. Diese zwei Paare von Fahnenstücken oder Flügelstreifen 32 und 34 sind so angeordnet, daß sie, wenn der Blechstreifen 20 zu einer Hülse gefaltet ist, sich an den Anschlußstellen des Koaxialkabels 46 mit dem Isolierkörper 10 befinden. Wie aus den Fign. 3, 4 und 5 zu ersehen ist, ist das erste Paar der flügelähnlichen Blechstreifen 32 der Verbindungsstelle des äußeren Schirmleiters 44 vom Koaxialkabel 46 mit dem Schaft 14 des Isolierkörpers 10 zugeordnet. Bei dieser Verbindungsstel7 Ie ist der Schirmleiter 44 vom Koaxialkabel 46, der meistens aus einem Drahtgeflecht besteht, auf dem metallisierten Schaft 14 des Isolierkörpers 10 aufgeschoben und die beiden flügelähnlichen Blechstreifen 32 sind in entgegengesetzter Pachtung um diesen Schirmleiter 44 gewürgt. Es besteht somit eine sehr innige mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Schirmleiter 44 und dem metallisierten Isolierkörper 10 und eine vollkommene Schirmung dieser Anschlußstelle des Koaxialkabels 46 mit dem Kontaktstecker. Damit keine Ungleichheit des Scheinwiderstandes, bzw. eine elektrische Stoßstelle an dieser festen Anschlußverbindungsstelle der übertragungsleitung auftritt, ist zu beachten, daß das Ende der inneren dielektrischen Isolierschicht zwischen dem Signalleiter und dem Schirmleiter 44 der Koaxialleitung 46 bis zum Schaft 14 vom Isolierkörper 10 reicht.

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Das zweite und äußere Paar der sich seitlich erstreckenden flügelähnlichen Blechstreifen 34 von dem Verlängerungsstreifen 30 der Blechscheibe 2O₃ bzw. der Metallhülse sind ebenfalls in entgegengesetzter Richtung um die äußere Isolierschicht der koaxialen Leitung 46 gewürgt. Diese rein mechanische Verbindung zwischen der Metallhülse und der äußeren Isolierschicht vom Koaxialkabel 46 wirkt als eine Zugentlastung der Anschlußstelle vom Kontaktstecker.

Die Fig. 5 zeigt eine trennbare, vollkommen geschirmte Kupplungsverbindung mit zwei gleichen Steckkontakten zur Kontaktverbindung von zwei Koaxialleitungen 46. Bei dieser Kupplungsverbindung berühren sich die beiden Metallhülsen an ihren Stirnflächen, außerdem besteht eine zusätzliche Kontaktverbindung über die beiden Federarme 42, und es liegen ebenfalls die beiden ineinandergefügten Isolierkörper 10 mit ihren Stirnflächen und ihren abgesetzten Anschlußflächen aufeinander, die, wie bereits erklärt wurde, ebenfalls einen metallischen überzug 16 aufweisen. Diese trennbare Kupplungsverbindung zwischen den beiden Koaxialleitungen 46 ist somit über ihre gesamte Länge und über ihren gesamten Umfang vollkommen geschirmt und die Signalleiter sowie die beiden zentralen Kontaktstücke, welche bei diesem Ausführungsbeispiel aus den Kontaktfedern 18 bestehen, sind in einem vorbestimmten Abstand von einem Schirmmantel vollständig umschlossen. Durch diese vollkommene Schirmung wird der Scheinwiderstand der übertragungsleitung gleichmäßig und er weist keine Stoßstellen auf, wie die eingangs bereits kurz beschriebene bekannte Steckverbindung. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der neue Kontaktstecker in seinem Schirmmantel keine Durchbrüche oder Hohlräume enthält, durch die vom Signalleiter elektromagnetische Strahlung als Störstrahlung empfangen oder ausgestrahlt werden kann. Die Unebenheiten und Diskontinuitäten auf den Metallhülsen der neuen Kontaktstecker, welche als äußere Kontaktstücke dienen, und welche vorzugsweise auf Massepotential liegen, wirken sich infolge der vollkommenen Schirmung nicht mehr als Störelemen-

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te auf den Signalleiter, bzw. auf die zentralen Kontaktstücke aus. Dieser neue Kontaktstecker ist außerdem so gestaltet, daß er in seinen Abmessungen nicht größer, insbesondere in seinem Durchmesser nicht dicker ist als die bekannten Kontaktstecker, obwohl er bessere Eigenschaften für die hochfrequente Signalübertragung aufweist.

Bei einer als Muster hergestellten Kupplungsverbindung mit zwei erfindungsgemäßen KupplungsSteckern wurde festgestellt, daß diese Kupplungsverbindung zwischen zwei Koaxialleitungen 46 einen durchgehend einheitlichen Scheinwiderstand aufweist und daß somit keine Stoßstellen vorliegen, die eine Signalverzerrung verursachen könnten. Bei dieser neuen Kupplungsverbindung zeigten die Signalimpulse, deren Plankensteilheit im Bereich von einer Nanosekunde lag, und bei einem Scheinwiderstand der übertragungsleitung von 75 Ohm keine Signalverzerrungen oder bemerkenswerte Dämpfungserscheinungen. Sine ähnliche Kupplungsverbindung zwischen zwei Koaxialleitungen, die aus dem bekannten und eingangs kurz beschriebenen Kontaktstecker gebildet wurde, zeigte, bei der übertragung vor. den gleich steilen Signalimpulsen in der Kontaktsteckverbindung einen Scheinwiderstand von 39 Ohm.

Die Fig. 6 zeigt in einem Diagramm zwei Kennlinien über die Übertragungseigenschaften von Verbindungskupplungen, die einmal ,aus bekannten Kontaktsteckern und aus zwei erfindungsgemäßen neuen KontaktSteckern gebildet wurden. In diesem Diagramm ist auf der Ordinate die Übertragungsimpedanz, bzw. der Scheinwiderstand der Verbindungkupplungen in db angegeben in Abhängigkeit von der Signalfrequenz, welche auf der Abszisse eingetragen ist. Der Scheinwiderstand (db) der Kupplungsverbindung mit den erfindungsgemäßen Kontaktsteckern, gemäß diesem Ausführungsbeispiel, welche mit den metallisierten Isolierkörpern 10 und den Metall· hülsen 20 versehen sind, ist in der oberen Kurve in Abhängigkeit von der Signalfrequenz dargestellt. Die untere Kurve hingegen zeigt den Scheinwiderstand (db) einer Steckverbindung mit bekannten Kontaktsteckern, bei denen die zentralen Kontaktstücke und der Signalleiter nicht vollständig geschirmt sind. Aus dem Dia--PO 974 039

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gramin der Pig. 5 ist zu ersehen, daß im Frequenzbereich 10 bis 70 MHz. eine Verbesserung des Scheinwiderstandes um etwa 20 (db) mit den erfindungsgemäßen Kontaktsteckern erreicht wird. Diese Verbesserung entspricht einer Verringerung des Störpegels, der den zentralen Signalleiter erreicht,etwa im Verhältnis 10:1, was einer sehr beachtlichen Dämpfung der Störungseinflüsse entspricht .

Diese erfindungsgemäßen Kontaktstecker werden zur besseren Handhabung und zur Vermeidung von eventuellen Kurzschlüssen mit anderen Bauelementen oder Leitungen in äußere Gehäuse 40, 40a eingesetzt, welches in der Fig. 7 abgebildet sind. Diese Fig. 7 zeigt, daß die beiden äußeren Stecker 40, 40a jeweils gleich und so geformt sind, daß sie ineinandergesteckt werden können, wobei jeweils ein Stecker um l80 zu drehen ist. Diese äußeren Steckergehäuse 40, 40a können auch so gestaltet sein, daß sie mehrere Kontaktstecker aufnehmen können und dann sogenannte Vielfachstekker bilden. Wenn beispielsweise ein Kabel aus mehreren Koaxialleitungen besteht, kann dieses an seinem Ende mit einem in der Fig. 7 abgebildeten Vielfachstecker bestückt sein, wobei die einzelnen Signalleiter und die Schirmleiter zu den geschirmten Kontaktsteckern führen, wie dies aus den Zeichnungen, insbesondere den Fign. 4, 5 und 7 zu ersehen ist.

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Claims

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1. j Koaxialer geschirmter Kontaktstecker mit zentral und am ^v~--■ äußeren Umfang angeordneten Kontakt stücken, von denen das zentrale mit dem Signalleiter und das äußere mit dem Schirmleiter einer Koaxialleitung fest verbunden ist zum trennbaren Anschluß dieser Koaxialleitung mit einem Kupplungsverbinder, der entsprechende mit dem zentralen und dem äußeren Kontaktstück zusammenwirkende Gegen-Kontaktstücke enthält,
dadurch gekennzeichnet,

daß ein Metallschirm in einem bestimmten Abstand das zentrale Kontaktstück (18) und den daran fest angeschlossenen Signalleiter am gesamten Umfang und über die gesamte Länge bis zur inneren Isolation der Koaxialleitung (46) umgibt,

daß als Schirm ein röhrenförmiges Isoliergehäuse (10) vorgesehen ist, dessen Außenflächen mit einem elektrisch gut leitenden metallischen überzug (16) beschichtet sind, daß eine Metallhülse (20) als äußeres Kontaktstück das Isoliergehäuse (10) umgibt, die mit dem metallischen überzug (16) des Isoliergehäuses (10) einen innigen Kontakt mit geringem übergangswiderstand bildet, daß die Metallhülse (20) eine erste Einrichtung (42) enthält, die den Kontaktdruck mit dem äußeren Gegen-Kontaktstück und die Haltekraft im gesteckten Zustand unterstützt, und

daß eine zweite Einrichtung (32) vorgesehen ist, die den Schirmleiter (44) der Koaxialleitung (46) mit dem metallischen überzug (16) des Isolierkörpers (10) verbindet.

2. Kontaktstecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliergehäuse (10) aus einem elastisch verformbaren Kunststoff besteht.

3. Kontaktstecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ,

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daß das Isoliergehäuse (10) im Bereich seines zentralen Kontaktstückes (18) eine äußere rechteckförmige Gestalt aufweist,

daß es einen vorderen Hohlraum enthält_a in dem das zentrale Kontaktstück (18) fixiert eingesetzt ist und in den gegebenenfalls das Gegen-Kontaktstück des Kupplungsverbinders zur Kontaktbildung einragen kann.

4. Kontaktstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 3₅ dadurch gekennzeichnet ,

daß das Isoliergehäuse (10) hinter dem für das Kontaktstück (18) vorgesehenen Bereich mit einem, röhrenförmigen Schaft (14) versehen ist, durch dessen Hohlraum gegebenenfalls bei dessen leichter Verformung das zentrale Kontaktstück (18) einschiebbar ist und daß der Schaft-Außendurchmesser so gewählt ist, daß auf den Schaft (lU) das Drahtgeflecht des äußeren Schirmleiters (44) der Koaxialleitung (46) aufschiebbar ist.

5. Kontaktstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die metallische Überzugsζugsschicht (16) auf der Außenfläche des Isoliergehäuses (10) etwa 1,5 pm dick ist und aus Aluminium besteht.

6. Kontaktstecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Einrichtung sich von der Metallhülse (20) in Längsrichtung wenigstens ein vorragender Federarm (42) erstreckt, der bei einer hergestellten Kupplungsverbindung in radialer Richtung auf die Oberfläche des äußeren Gegen-Kontaktstückes der Kupplungsverbindung drückt.

7. Kontaktstecker nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Metallhülse aus einem mit Ausstanzungen versehenen, um das Isoliergehäuse (10) gefalteten Blechstreifen (20)

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besteht, daß dieser als zweite Einrichtung ein sieh sur Koaxialleitung (46) erstreckendes Verlängerungsstück (30) enthält, das im Bereich des Schaftes (14) vom Isoliergehä'ase (10) wenigstens ein erstes Plügelstüek (32) aufweist, das zur festen Verbindung des auf den Schaft (14) aufgeschobenen Schirmleiters (44) um diesen geschlungen ist.

8. Kontaktstück nach Anspruch 1, 6 oder 7₅ dadurch gekennzeichnet,

daß eine Kabelzug-Entlastungseinrichtung vorgesehen ist. die wenigstens aus einem am Ende des Verlängerungsstückes (30) vom Blechstreifen (20) gebildeten zweiten Plügelstüek (34) besteht, das um den äußeren Isoliermantel der koaxialen Leitung (46) geschlungen ist.

9. Kontaktstecker nach einem der Ansprüche 1 bis S₃ dadurch gekennzeichnet,

daß das metallisierte Isoliergehäuse (10) und die Metallhülse (20) einen ersten Kontaktstsoksr bilden, der auf seiner Einsteckseite (12) so gestaltet ist, dai ein gleicher zweiter Kontakt stecker uis ISO gedreht, mit u?.m ersten Kontaktstecker zu einer trennbaren Kupplungsverbindung zusammensteckbar ist, daß diese beiden zusammengefügten Isoliergehäuse (10) mit den Metallhülsen (20) als leitende Schirmung und als miteinander verbundene äußere Kontaktstücke den Signalleiter und die beiden elektrisch miteinander verbundenen zentralen Kontaktstücke (18) vollständig umgeben, und daß die beiden zentralen Kontaktstücke (18) von gleicher oder verschiedener Konstruktion sind*

10. Kontaktstecker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kontaktstecker in einem gleichen isolierten Außengehäuse (40, 40a) angeordnet ist, und daß beide Außengehäuse mit den Kontaktsteckern gegebenenfalls um l8o° gedreht zur Bildung einer mehrpoligen Kupplungsverbindung ineinandersteckbar sind.

6098?R/n?11 -N-

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