DE3887488T2 - Koaxial Stecker. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Stecker und insbesondere elektrische Koaxialstecker. Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist ein Gleitlast-Eichgerät, das eine genauere Eichung eines Mikrowellen-Netzwerkanalysators ermöglicht.
• Mikrowellen-Netzwerkanalysatoren werden dafür verwendet, um bestimmte Leistungsparameter für eine große Vielfalt von passiven Mikrowellen-Vorrichtungen zu bestimmen. Ein typischer Netzwerkanalysator enthält einen Ausgangsanschluß und einen Eingangsanschluß, welche jeweils einen koaxialen Übertragungsleitungsstecker enthalten. Eine "Vorrichtung in der Prüfung" ("device under test"/DUT) wird zwischen dem Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß mit Hilfe von Koaxialkabeln gekoppelt. Der Netzwerkanalysator sendet Breitbandsignale durch die DUT, um ihre Energieübertragungs- und Reflexionseigenschaften zu bestimmen, die allgemein als "S"-Parameter bezeichnet werden.
• Der Netzwerkanalysator verursacht selbst unausweichlich einen Teil der Signalabschwächung und Reflexion, die er mißt. Die Beiträge des Netzwerkanalysators zu den Parametern, die er mißt, müssen bekannt sein, so daß sein Beitrag mathematisch kompensiert werden kann, so daß sich eine genaue Charakterisierung der DUT ergibt.
• Der Netzwerkanalysator kann charakterisiert werden, indem er mit Hilfe von Vorrichtungen mit bekannter Signalcharakteristik anstelle einer DUT geeicht wird. Drei Standardvorrichtungen sind die Kurzschlußlast (short load), die offene und die gleitende Last. Viele Netzwerkanalysatoren sind so programmiert, daß sie sich selbst auf der Grundlage von Messungen eichen, die man erhält, wenn diese Standardvorrichtungen eingesetzt sind. Die kurzgeschlossene und die offene sind einfache Vorrichtungen, die nicht viel größer als der Netzwerkanalysatorstecker sind, an dem sie befestigt werden. Dementsprechend gab es keine großen Schwierigkeiten beim Herstellen von Vorrichtungen, welche in zufriedenstellender Weise ideale kurzgeschlossene und offene Lasten approximieren.
• Es gab eine bedeutende Schwierigkeit beim Approximieren einer idealen gleitenden Last mit einer kommerziell praktikablen Vorrichtung. Typischerweise ist eine gleitende Last eine längliche Vorrichtung, welche eine koaxiale Luftleitung mit einem Stecker an einem Ende und einem Mikrowellendämpfer an dem anderen festlegt. Der Stecker wird dafür eingesetzt, um in einen Gegenstecker eines Netzwerkanalysators einzugreifen. Der Mikrowellendämpfer kann zu dem Stecker hin und von ihm weg bewegt werden, um die Länge der Luftleitung zu regeln. Die Wirkung dieser Bewegung besteht darin, daß man Parametermessungen über einen Bereich von Phasen für jede Frequenz bei der Breitbandübertragung des Netzwerkanalysators erhält. Theoretisch können durch das Messen der Parameter von Interesse über eine Phasenänderung von mindestens 180º Phasenänderung die Fehlerkomponenten aufgrund des Netzwerkanalysators mathematisch von denen aufgrund der gleitenden Last getrennt werden. Diese Analyse wird jedoch insoweit beeinträchtigt, als die gleitende Last von der idealen abweicht.
• Eine wesentliche Abweichung von der idealen gleitenden Last tritt bei der Verbindung zwischen der gleitenden Last und dem Netzwerkanalysator auf. Ein ideale Verbindung wäre elektrisch ununterscheidbar von einer kontinuierlichen Luftleitung. Um dies zu ereichen, wäre es nötig, daß die verbindenden Zentralleiter aneinander anstoßen, wenn die äußeren Leiter zusammengefügt werden. Dies würde eine perfekte axiale Ausrichtung des zentralen und äußeren Leiters für jeden der zusammenpassenden Stecker erfordern.
• DE-B-2 345 047 offenbart einen Stecker zum Verbinden mit einem elektrischen Gegenstecker, wobei der Stecker umfaßt: ein Gehäuse zum mechanischen Verbinden mit dem elektrischen Gegenstecker, wobei ein Ende des Gehäuses eine Bezugsebene festlegt, einen Zentralleiter, welcher allgemein innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, zum mechanischen und elektrischen Verbinden mit dem elektrischen Gegenstecker, wobei der Zentralleiter einen Spitzenabschnitt besitzt, welcher eine Kontaktfläche festlegt, und eine Einrichtung zum Ausfahren und Zurückziehen des Spitzenabschnitts zwischen einer ausgefahrenen und zurückgezogenen Position, wobei diese Einrichtung das Ausfahren des Spitzenabschnitts aus dem Gehäuse heraus ermöglicht, um eine mechanische Kopplung des Zentralleiters mit dem elektrischen Gegenstecker zu gestatten.
• Die Bewegung des Zentralleiters wird jedoch durch einen Stoppring begrenzt, welcher das Zurückziehen des Spitzenabschnitts in das Gehäuse verhindert. Dies führt dazu, daß der Zentralleiter leicht über das entsprechende äußere Gehäuse vorsteht. Wenn zwei Stecker mit vorstehenden Zentralleitern zusammengefügt würden, würde eine fehlerbehaftete Luftleitung entstehen, welche die Mikrowellenübertragung wesentlich beeinträchtigen würde. Der Fehler würde aus der Verbiegung der Zentralleiter entstehen, wenn sie unter dem Drehmoment gegeneinander drücken, das eingesetzt wird, um Stecker miteinander zu verschrauben, bis ihre äußeren Leiter zusammentreffen.
• Dementsprechend schafft die Erfindung einen Stecker zum Verbinden mit einem elektrischen Gegenstecker, wobei der Stecker umfaßt: ein Gehäuse zum mechanischen Verbinden mit dem elektrischen Gegenstecker, wobei ein Ende des Gehäuses eine Bezugsebene festlegt, einen Zentralleiter, welcher allgemein innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, zum mechanischen und elektrischen Verbinden mit dem elektrischen Gegenstecker, wobei der Zentralleiter einen Spitzenabschnitt besitzt, welcher eine Kontaktfläche festlegt, und eine Einrichtung zum Aus fahren und Zurückziehen des Spitzenabschnitts zwischen einer ausgefahrenen und einer zurückgezogenen Position, wobei diese Einrichtung das Ausfahren des Spitzenabschnitts aus dem Gehäuse heraus ermöglicht, um eine mechanische Kopplung des Zentralleiters mit dem elektrischen Gegenstecker zu gestatten, und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einrichtung, welche das Zurückziehen des Spitzenabschnitts in das Gehäuse ermöglicht, das Ausrichten der Kontaktfläche relativ zu der Bezugsebene gestattet, wenn dieser Spitzenabschnitt sich in der zurückgezogenen Position befindet.
• Durch das Herstellen von koaxialen Mikrowellensteckern mit einer kleinen nominalen Zurückversetzung des Zentralleiters kann der Prozentsatz an Steckern mit vorstehenden Zentralleitern stark verringert werden und die Wahrscheinlichkeit, daß zwei Stecker mit vorstehenden Zentralleitern zusammengefügt werden, kann statistisch unbedeutend gemacht werden. Der Preis für diese konservative Herstellung ist eine Lücke zwischen den zusammengefügten Zentralleitern. Die Zentralleiter werden elektrisch durch einen Stift verbunden, der von dem männlichen Leiter vorsteht, sich über die Lücke erstreckt und in einem Loch des weiblichen Gegensteckers aufgenommen ist. Da jedoch die Zentralleiter nicht aneinanderstoßen, definiert der Stift abrupte Verengungen des Leiters, welcher die zwei zusammengefügten Zentralleiter umfaßt. Diese Schwankungen der Abmessung des Zentralleiterdurchmessers definieren eine Zentralleiterlücke, welche ein Signal stört, das die Verbindung durchquert. Die durch eine solche Steckerlücke verursachte Störung steht zu deren Länge in einer derartigen Beziehung, daß die Beiträge jedes Steckers zu der Störung zu ihren jeweiligen Zurückversetzungen in Beziehung stehen. Wenn ein Netzwerkanalysator verwendet wird, um eine DUT zu charakterisieren, reflektieren die Rohmessungen die Zurückversetzung des Steckers des Netzwerkanalysators ebenso wie die des Gegensteckers. Daher müssen die Auswirkungen der Zurückversetzung des Netzwerkanalysators bekannt sein, um zu ermöglichen, daß die DUT genau vermessen wird.
• Aufgrund ihrer Funktion werden Eichvorrichtungen oft mit einer größeren Genauigkeit als Standardstecker hergestellt. Einfache Eichvorrichtungen wie Kurzschlußlasten und offene Lasten werden so hergestellt, daß ihre relativ kurzen Zentralleiter mit der Bezugsebene der entsprechenden äußeren Leiter ausgerichtet sind. Gleitende Lasten sind deutlich länger als Kurzschlußlasten und offene Lasten und aus diesem Grund allein ist es schwierig, dasselbe Ausmaß an Leiterausrichtung zu erreichen.
• Weiterhin muß der Zentralleiter, um eine Luftleitung mit variabler Länge zu schaffen, sich ohne Unterstützung über eine beträchtliche Distanz innerhalb des äußeren Leiters erstrecken. Der relativ dünne und nicht unterstützte Zentralleiter kann radial bezüglich des äußeren Leiters ohne eine größere Kraft verlagert werden. Während die Ausrichtung der kürzeren und daher besser unterstützten Zentralleiter der Kurzschlußlasten und offenen Lasten durch die richtige Einpassen ihrer äußeren Leiter gewährleistet ist, erfordert das richtige Einpassen eines Zentralleiters einer gleitenden Last spezielle Verfahren.
• Typischerweise erfordern diese speziellen Verfahren, daß der Zentralleiter der gleitenden Last frei schwebend ist, d. h. daß er axial relativ zu dem äußeren Leiter beweglich ist. Unter dieser Bedingung kann der Zentralleiter über die entsprechende Bezugsebene vorstehen. Wenn er so vorsteht, kann er visuell mit einem Gegen-Zentralleiter eines Netzwerkanalysatorsteckers ausgerichtet werden. Sobald die Zentralleiter aneinander angreifen, können die äußeren Leiter miteinander verschraubt werden, bis sie an der Bezugsebene zusammenstoßen. Wenn die äußeren Leiter zueinander hin bewegt werden, zieht sich der Zentralleiter der gleitenden Last bezüglich des entsprechenden äußeren Leiters zurück, stößt jedoch weiterhin gegen den Zentralleiter des Steckers. Das Endergebnis besteht darin, daß sich der Zentralleiter der gleitenden Last über die Referenzebene hinaus erstreckt, um die Lücke zu beseitigen, welche ansonsten aufgrund der Zurückversetzung des Netzwerkanalysatorsteckers vorhanden wäre.
• Die Auswirkungen der Zurückversetzung des Steckers des Netzwerkanalysators, die durch den vorstehenden Zentralleiter verschleiert werden, werden bei den Eichberechnungen nicht berücksichtigt. Daher werden die Auswirkungen der Zurückversetzung des Netzwerkanalysators fälschlicherweise einer DUT während des Testens einer Vorrichtung zugeschrieben. Daher wird beim Vorsehen einer korrekten Ausrichtung des Zentralleiters während der Verbindung ein Kompromiß hinsichtlich der Genauigkeit des Eichvorgangs eingegangen.
• Was benötigt wird, ist eine gleitende Last, welche eine ideale gleitende Last besser approximiert. Insbesondere wird eine gleitende Last benötigt, welche mit einem Netzwerkanalysator so verbunden werden kann, daß die Kontaktfläche des Zentralleiters mit der Bezugsebene ausgerichtet ist. Dennoch müssen weiterhin Vorkehrungen für die visuelle Ausrichtung der Zentralleiter vor dem Aneinanderstoßen der äußeren Leiter getroffen werden.
• Die vorliegende Erfindung schafft eine gleitende Last mit einer verschwindenden Zurückversetzung für eine genauere Eichung von Mikrowellen-Netzwerkanalysatoren. Eine verschwindende Zurückversetzung eines Zentralleiters bezüglich eines äußeren Leiters kann erreicht werden, indem der Zentralleiter gegen einen einstellbaren Anschlag gedrückt wird. Der Anschlag kann zum Beispiel eine Schraube sein, deren axiale Position durch Drehen in einem Gewindeloch in dem äußeren Leiter genau eingestellt werden kann.
• Eine Klinkeneinrichtung kann eine Feder elastisch verformen, welche als Reaktion auf die Verformung den Zentralleiter gegen den Anschlag drückt. Die Kraft der Feder wird nur ausgeübt, wenn die Klinkeneinrichtung in einem eingeklinkten Zustand ist. In einem alternativen ausgeklinkten Zustand ist die Feder nicht verformt und der Zentralleiter ist längs der Achse des äußeren Leiters "frei schwebend".
• Der frei schwebende Zustand des Zentralleiters ermöglicht es, daß er nach vorne über die Bezugsebene vorsteht. Wenn die gleitende Last mit einem Netzwerkanalysator verbunden ist, befindet sich diese Bezugsebene bei der Fläche des äußeren Leiters, welche in Kontakt mit einer gegenüberliegenden Fläche des Steckers des Netzwerkanalysators kommt. Wenn der Zentralleiter über diese Ebene vorsteht, kann ein Kontakt mit einem gegenüberliegenden Zentralleiter des Netzwerkanalysatorsteckers durch visuelle Führung erreicht werden. Sobald die Zentralleiter aneinander angreifen, bringt man die äußeren Leiter zum Anschlag gegeneinander.
• An diesem Punkt kann die Klinkeneinrichtung in ihren eingeklinkten Zustand umgeschaltet werden. Der Einklinkvorgang verformt die Feder elastisch, während sie den Zentralleiter der gleitenden Last von dem Leiter des Netzwerkanalysators zurückbewegt, bis er mit der Bezugsebene ausgerichtet ist, wobei an diesem Punkt seine Rückwärtsbewegung durch den Anschlag angehalten wird. Die Feder ist so angeordnet, daß die Kraft, welche der elastischen Verformung entgegenwirkt, den Zentralleiter gegen den Anschlag drückt. Auf diese Weise wird der Zentralleiter während des Eichens und bis zum Aufklinken der Klinkeneinrichtung mit der Bezugsebene ausgerichtet gehalten.
• Aus dem Vorangehenden geht hervor, daß eine andere Ausrichtung als eine verschwindende Zurückversetzung bewirkt werden kann. Der Schraubenanschlag kann auf jede Position bezüglich der Bezugsebene gesetzt werden, indem eine Verbindungsschablone verwendet wird, während die Schraube gedreht wird. "Feder" bezeichnet hier eine Klasse von Vorrichtungen, die zu einer elastischen Verformung fähig sind.
• Die Klinkenanordnung gestattet eine visuelle Ausrichtung von Zentralleitern und das nachfolgende Zurückziehen des Zentralleiters der gleitenden Last zu der Bezugsebene. Dies überwindet das Problem bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, bei denen die Zentralleiter in Anschlag gegeneinander bleiben, so daß die Auswirkungen der Zurückversetzung in dem Netzwerkanalysatorstecker während des Eichens verschleiert werden. Weiterhin ist das Zurückziehen ausreichend genau, so daß das andere Extrem, d. h. das Überbewerten der Auswirkung der Zurückversetzung des Netzwerkanalysators, ebenfalls vermieden wird. Dementsprechend können die Auswirkungen der Zurückversetzung des Netzwerkanalysators bei dem Eichvorgang genau bestimmt werden. Der so geeichte Netzwerkanalysator kann dann DUT's genauer charakterisieren. Diese und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nach folgenden Erörterung mit Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen hervor.
• Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer gleitenden Last gemäß der vorliegenden Erfindung, deren Griff sich in der aufgeklinkten Stellung befindet und deren Zentralleiter sich in einer vorstehenden Stellung befindet.
• Fig. 2 ist ein seitlicher Aufriß der gleitenden Last der Fig. 1, deren Griff sich in einer eingeklinkten Position befindet.
• Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2 der gleitenden Last der Fig. 1, die sich einem Stecker eines Netzwerkanalysators nähert.
• Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Griffendes der gleitenden Last der Fig. 3.
• Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Griffendes der gleitenden Last der Fig. 3, wobei der Griff in der in Fig. 2 gezeigten eingeklinkten Stellung gezeigt ist.
• Fig. 6 ist eine diagrammatische Schnittansicht, welche die inneren und äußeren Leiter der gleitenden Last der Fig. 3 in Eingriff mit den inneren und äußeren Leitern eines Steckers eines Netzwerkanalysators zeigt.
• Fig. 7A-D sind diagrammatische Schnittansichten des Verbindungsendes der gleitenden Last der Fig. 3 und eines Netzwerkanalysatorsteckers bei aufeinanderfolgenden Schritten, die zu dem gewünschten Eingreifen führen.
• Fig. 8 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der gleitenden Last der Fig. 3.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine gleitende Last zum Eichen eines Mikrowellen-Netzwerkanalysators einen äußeren Leiter 11 und einen Zentralleiter 13, wobei der letztere in einer bezüglich des äußeren Leiters 11 vorstehenden Position in Fig. 1 gezeigt ist und in einer zurückgezogenen Position der Fig. 2 verdeckt ist. Ein Griff 15 aus Kunststoff oder einem anderen isolierenden Material ist vorgesehen, so daß die gleitende Last ohne eine thermische Verzerrung aufgrund von Körperwärme gehalten werden kann. Eine mit einem Gewinde versehene Mutter 17 sorgt für eine sichere Befestigung an einem komplementären, mit einem Gewinde versehenen äußeren Leiter 19 der Fig. 3, welche die gleitende Last gegenüber einem Netzwerkanalysatorstecker 21 zeigt, der einen äußeren Leiter 19 und einen inneren Leiter 31 umfaßt.
• Bezugnehmend auf Fig. 8 ist ein Schieber 23 an einem Mikrowellendämpfer 25 mit einer Schraube 26 befestigt. Der Schieber 23 wird dazu verwendet, die Länge einer Luftleitungs- Luftlinie 27 zwischen dem äußeren Leiter 11 und dem inneren Leiter 13 einzustellen. Diese Längeneinstellung ermöglicht die Fehlermessung bei verschiedenen Phasen, wie es für das Unterscheiden der Fehlerkomponenten aufgrund der gleitenden Last von denen aufgrund des Netzwerkanalysators erforderlich ist. Eichlinien 24 sind in dem äußeren Leiter 11 graviert, um einen Bezug für den Positionierschieber 23 zu schaffen.
• Der Zentralleiter 13 ist von dem Mikrowellendämpfer 25 bis zu seiner Spitze einseitig eingespannt, welche ohne Unterstützung bleibt, bis eine Verbindung mit dem Stecker 21 des Netzwerkanalysators hergestellt wird. Der Zentralleiter 13 kann von der Achse der gleitenden Last wie in Fig. 3 gezeigt abweichen, so daß während des Zusammenfügens der Zentralleiter 13 visuell mit einem Zentralleiter 31 des Steckers 21 ausgerichtet werden muß, bevor entsprechende äußere Leiter 11 und 19, die in Fig. 3 gezeigt sind, zusammengefügt werden. Dementsprechend ist eine Einrichtung vorgesehen, um den Zentralleiter 13 nach vorne aus dem äußeren Leiter 11 während des Verbindens vorstehen zu las sen und um den Zentralleiter 13 zu einer Ausrichtung mit dem äußeren Leiter 11 zurückzuziehen, so daß jede Lücke zwischen den Zentralleitern 13 und 31 vollständig auf die Zurückversetzung des letzteren zurückgeht.
• Das Vorschieben und Zurückziehen des Zentralleiters 13 wird mit Hilfe einer Klinkenanordnung 33 bewirkt. Diese Klinkenanordnung umfaßt einen Hebel 35, eine Nocken-Drehbefestigung, hier "Nocken" 37, einen Tauchkolben 39 und eine Feder 41, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Wenn sich die Klinkenanordnung 33 in ihrem aufgeklinktem Zustand wie in Fig. 4 dargestellt befindet, ist der Zentralleiter 13 bezüglich des äußeren Leiters 11 frei schwebend und kann ohne weiteres in die vorstehende Position der Fig. 1 und 3 verschoben werden. Diese vorstehende Position ist für das visuell geführte Zusammenfügen des Zentralleiters 13 mit dem Zentralleiter 31 des Netzwerkanalysatorsteckers 21 günstig.
• Wenn sich die Klinkenanordnung 33 in ihrem eingeklinkten Zustand wie in Fig. 5 gezeigt befindet, ist die Feder 41 zusammengedrückt. Wenn die Feder 41 so zusammengedrückt ist, wirkt sie derart, daß sie den Hebel 35 von dem Nocken 37 wegdrückt, der seinerseits den Zentralleiter 13 gegen einen Anschlag 43 drückt, der in der dargestellten Ausführungsform das Ende einer Schraube 45 ist. Die Schraube 45 kann so eingestellt werden, daß dann, wenn der Zentralleiter 13 gegen den Anschlag 43 gedrückt wird, der Zentralleiter 13 korrekt bezüglich der Bezugsebene ausgerichtet ist, welche durch den äußeren Leiter 11 festgelegt wird. Diese Ausrichtung ist in Fig. 6 dargestellt.
• Fig. 6 zeigt eine Verbindung zwischen der gleitenden Last und einem Netzwerkanalysator. Die Vorderflächen 12 und 20 der äußeren Leiter 11 bzw. 19, die in Fig. 7A bezeichnet sind, stoßen aneinander bei der Bezugsebene R an, wenn sie richtig wie in Fig. 6 gezeigt zusammengefügt sind. Ein Stift 47, der sich von dem Zentralleiter der gleitenden Last 13 aus erstreckt, ist in ein Loch 49 des Zentralleiters 31 eingeführt. Netzwerkanalysatoren besitzen typischerweise zwei Stecker wie Stecker 21, den einen in einer männlichen Konfiguration und den anderen in einer weiblichen Konfiguration. Die dargestellten Komponenten enthalten eine männliche gleitende Last und einen weiblichen Netzwerkanalysatorstecker. Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht eine gleitende Last mit einer weiblichen Konfiguration zum Eingriff mit einem männlichen Stecker eines Netzwerkanalysators vor.
• Eine Kontaktfläche 51 des Zentralleiters 31 ist um eine Distanz D von der Bezugsebene R zurückversetzt. Wie vorangehend erläutert wurde, ermöglicht diese Zurückversetzung eine Herstellungstoleranz, um sicherzustellen, daß der Zentralleiter 31 sich nicht über die Bezugsebene R hinaus erstreckt, wo er gegen einen gegenüberliegenden Zentralleiter drücken und einen Schaden an einem Gegenstecker verursachen könnte. Die Zurückversetzung der Kontaktfläche 51 ist jedoch eine Fehlerquelle, welche genau bestimmt werden muß, so daß der Netzwerkanalysator richtig geeicht werden kann.
• Die Erfindung stellt sicher, daß im wesentlichen alle während der Eichung mit der gleitenden Last gemessenen Effekte, die auf eine Zurückversetzung zurückgehen, auf die Zurückversetzung des Steckers des Netzwerkanalysators alleine zurückgehen. Bei der beschriebenen Ausführungsform geschieht dies zweckmäßigerweise, indem eine Kontaktfläche 53 des Zentralleiters 13 der gleitenden Last bezüglich des entsprechenden äußeren Leiters 11 so ausgerichtet wird, daß der Zentralleiter 13 die Zurückversetzung des Netzwerkanalysatorsteckers 21 weder verschleiert noch überbetont.
• Wie man sehr deutlich in Fig. 3 erkennt, erstreckt sich der Zentralleiter 13 der gleitenden Last ohne Unterstützung zumindest über die Länge der Luftleitung 27. An dem Verbindungsende der gleitenden Last kann der Zentralleiter 13 leicht aus seiner Nominalposition auf der Achse des äußeren Leiters 11 wie in Fig. 7A gezeigt verlagert sein. Daher ist es allgemein nicht der Fall, daß der Zentralleiter mit einem gegenüberliegenden Zentralleiter einfach durch Ausrichten von entsprechenden äußeren Leitern verbunden werden kann.
• Das Vorsehen einer vorstehenden Position des Zentralleiters der gleitenden Last ermöglicht eine visuell geführte Verbindung der Zentralleiter 13 und 31. Allgemein beinhaltet das Zusammenfügen der Zentralleiter 13 und 31 das anfängliche Zusammenfügen der Kontaktflächen 51 und 53, so daß der Zentralleiter 13 der gleitenden Last sich über die Bezugsebene R wie in Fig. 7B gezeigt hinaus erstreckt.
• Sobald die Zentralleiter 13 und 31 zusammengefügt sind, wird die Gewindemutter 17 auf den äußeren Leiter 19 des Netzwerkanalysatorsteckers 21 aufgeschraubt. Da die Zentralleiter 13 und 31 vermutlich in einer festen Beziehung zueinander bleiben und die Beziehung zwischen dem zentralen und äußeren Leiter (31 und 19) des Netzwerkanalysatorsteckers 21 fest ist, folgt daraus, daß der Zentralleiter 13 der gleitenden Last sich leicht gegenüber dem äußeren Leiter 11 der gleitenden Last zurückzieht, wenn dieser zunehmend in Eingriff mit dem äußeren Leiter 19 des Steckers 21 kommt. Dieses Zurückziehen ist aus einem Vergleich der Fig. 7B und 7C ersichtlich. Ein Verriegelungsschritt ist jedoch erforderlich, um das Zurückziehen des inneren Leiters 13 auf seine letztendliche Referenzposition zu vollenden.
• Fig. 7C zeigt die Anordnung der Komponenten, nachdem die äußeren Leiter 11 und 19 in Eingriff miteinander gebracht worden sind. Die wichtigsten Merkmale dieser Anordnung sind das Erstrecken des Zentralleiters der gleitenden Last 13 über die Bezugsebene R hinaus und das damit zusammenhängende Beseitigen der Lücke zwischen den Kontaktflächen 51 und 53 der inneren Leiter, wie sie in Fig. 6 bezeichnet sind. Diese Anordnung ist typisch für die endgültige Verbindung bei vielen Gleitlast- Eichvorrichtungen nach dem Stand der Technik. Netzwerkanalysatoren, welche mit solchen Vorrichtungen geeicht wurden, charakterisieren DUT's nicht exakt, da die Auswirkungen der Zurückversetzung des Netzwerkanalysators der DUT statt dem Netzwerkanalysator zugeschrieben werden.
• Fig. 7D zeigt den Zentralleiter 13 in seiner zurückgezogenen Position. Der Zentralleiter 13 wird in diese Position durch die Bewegung der Klinkenanordnung 33 aus ihrem in Fig. 4 gezeigten, nicht eingeklinkten Zustand in ihren eingeklinkten Zustand gedrängt, der in Fig. 5 gezeigt ist. Wenn sich die Klinkenanordnung 33 in dem eingeklinkten Zustand befindet, drückt die Feder 41 den Zentralleiter 13 gegen den Anschlag 43, so daß sich die Kontaktfläche 53 mit der Bezugsebene R ausrichtet, wobei davon ausgegangen wird, daß die Schraube 45 richtig eingestellt wurde. Wenn die Fläche 53 des Zentralleiters so ausgerichtet ist, charakterisiert der Eichvorgang korrekt die Auswirkungen des Netzwerkanalysators auf seine Signale, was die Auswirkungen der Zurückversetzung seines Steckers einschließt. Daher ermöglicht diese genauere Gleitlast-Eichvorrichtung einen genaueren Netzwerkanalysator.
• Es wird wieder Bezug auf Fig. 4 und 5 genommen. Die Ausrichtung des Zentralleiters 13 bezüglich der Bezugsebene R, wenn die Klinkenanordnung 33 eingeklinkt ist, hängt von der Position der Schraube 45 ab. Wegen der unvermeidlichen Schwankungen in der Länge von Zentralleitern und äußeren Leitern ist es vorzuziehen, das Einstellen der Position des Anschlags 43 zuzulassen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die axiale Position des Anschlags 43 so eingestellt, daß der Zentralleiter 13 innerhalb von 50 Millionstel inch (1 inch = 2,54 cm) zu der Bezugsebene R ausgerichtet wird, indem einfach die Schraube 45 mit Hilfe einer geeigneten Steckerschablone gedreht wird.
• Die Wirkung der Klinkenanordnung 33 ist auf die exzentrische Beziehung zwischen den Kurven zurückzuführen, welche von dem Hebel 35 und dem Nocken 37 durchlaufen werden, wenn sie gedreht werden. Der Nocken 37 ist schwenkbar an dem äußeren Leiter 11 befestigt und der Hebel 35 ist schwenkbar an einem Schlittenteil 55 des Zentralleiters 13 befestigt. Der Nocken 37 ist weiterhin schwenkbar über einen Paßstift 38 an dem Tauchkolben 39 befestigt, welcher in einem Grundloch 36 in dem Hebel 35 gleitet. Eine Feder 41 ist in dem Grundloch 36 hinter dem Tauchkolben 39 eingesetzt. Wenn der Hebel 35 und der Nocken 37 gedreht werden, bewegt sich der Tauchkolben 39 in dem Grundloch, um die Auswirkung der exzentrischen Beziehung zwischen dem Hebel und dem Nocken zu kompensieren.
• Wenn der Hebel 35 in die aufgeklinkte Position der Fig. 1, 2 und 4 gedreht wird, bewegt sich der Tauchkolben 39 von der Feder 41 weg. Sobald der Tauchkolben 39 von der Feder 41 weg versetzt ist, ist er frei, sich in dem Grundloch zu bewegen. Der Zentralleiter 13, mit dem der Hebel 35 mechanisch gekoppelt ist, ist daher frei schwebend gegenüber dem äußeren Leiter 11, welcher mechanisch mit dem Tauchkolben 39 gekoppelt ist.
• Der Hebel 35 ist an dem Schlittenteil 55 des Zentralleiters mit Hilfe eines Paßstifts 57, Fig. 1, befestigt, der sich durch einen Schlitz 59, Fig. 1, in dem äußeren Leiter 11 erstreckt. Dies ist derselbe Schlitz, über den der Schieber 23 mit dem Mikrowellendämpfer 25 der Fig. 2 gekoppelt ist. Der Paßstift 57 kann sich entlang dem Schlitz 59 in der Richtung der Leiterachsen bewegen, wie ein Vergleich von Fig. 4 und 5 zeigt. Wenn sich die Klinkenanordnung 33 in ihrem aufgeklinkten Zustand befindet, kann der Zentralleiter 13 frei nach vorne herausbewegt werden, indem dieser Paßstift 57 in dem Schlitz 59 vorwärts geschoben wird. Diese vordere Position ist die in den Fig. 1, 3 und 4 gezeigte und wird verwendet, wenn die Zentralleiter 13 und 31 miteinander in Eingriff gebracht werden.
• Während der Hebel 35 in die verriegelte Orientierung der Fig. 5 gedreht wird, wird der Tauchkolben 39 zu der Feder 41 gedrückt, welche an einem bestimmten Punkt beginnt, sich zu komprimieren. Die maximale Komprimierung tritt auf, wenn der Hebel 35 mit den Leiterachsen ausgerichtet ist. Diese Position, welche nicht dargestellt ist, ist metastabil. Daher wird der Hebel 35 über diese axiale Position hinaus gedreht, bis er auf die in Fig. 5 gezeigte Orientierung festgelegt ist. Wenn sich die Klinkenanordnung 33 solchermaßen in ihrem eingeklinkten Zustand befindet, ist die Feder 41 komprimiert. Die Feder 41 drückt den Hebel 35 und damit den Zentralleiter 13 nach hinten. Diese Rückwärtsbewegung wird durch den Anschlag 43 begrenzt, an welchem Punkt die gewünschte, in Fig. 6 gezeigte Ausrichtung der Kontaktfläche 53 mit der Bezugsebene R erreicht ist. In den äußeren Leiter 11 sind Nockenanschläge 61 und 63 eingebaut, um die Nockenbewegung und somit die Orientierung des Hebels in beiden Drehrichtungen zu begrenzen.
• Eine große Vielfalt von Klinkenanordnungen kann durch die vorliegende Erfindung inkorporiert werden. Zum Beispiel kann die Feder einstückig mit der Nocken-Drehverbindung ausgeführt sein. Mit anderen Worten ist der Nocken in der eingeklinkten Position komprimiert, so daß er den Hebel und damit den Zentralleiter nach hinten drückt. In ähnlicher Weise kann eine Feder in dem äußeren Leiter und hinter dem Zentralleiter- Schlitten angeordnet sein. Eine Schraube kann verwendet werden, um die Feder wie gewünscht zu spannen oder zu entspannen. Das Spannen der Feder kann das Auseinanderziehen anstelle des Zusammendrückens der Feder umfassen, welche dann den Zentralstab gegen einen Anschlag zieht. Die Feder kann ein spiralförmiger Metalldraht, ein Band aus einem elastischen Material oder eine andere Vorrichtung sein, welche eine Kraft in Antwort auf eine elastische Verformung ausüben kann.
• Die vorliegende Erfindung schafft eine große Vielfalt von Typen von Koaxialsteckern. Zusätzlich sind Anwendungen außer Netzwerkanalysator-Eichvorrichtungen in dem Umfang möglich, als solche Verbindungen die sukzessive Verbindung von zentralen und äußeren Elementen und eine Präzisionsausrichtung bezüglich von Bezugsebenen erfordern. Spezifischer findet die Erfindung Anwendung bei einer Vielfalt von Vorrichtungen, bei denen ein hohler oder fester Stab sowohl einen frei schwebenden Zustand als auch eine vorbestimmte feste Position bezüglich einer ihn enthaltenden Röhre erfordert.

Claims (12)

1. Stecker zum Verbinden mit einem elektrischen Gegenstecker (19), wobei der Stecker umfaßt:

ein Gehäuse (11) zum mechanischen Verbinden mit dem elektrischen Gegenstecker, wobei ein Ende des Gehäuses eine Bezugsebene (R) festlegt,

einen Zentralleiter (13), welcher allgemein innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, zum mechanischen und elektrischen Verbinden mit dem elektrischen Gegenstecker, wobei der Zentralleiter einen Spitzenabschnitt besitzt, welcher eine Kontaktfläche (53) festlegt, und

eine Einrichtung (33) zum Ausfahren und Zurückziehen des Spitzenabschnitts zwischen einer ausgefahrenen und zurückgezogenen Position, wobei diese Einrichtung das Aus fahren des Spitzenabschnitts aus dem Gehäuse heraus ermöglicht, um eine mechanische Kopplung des Zentralleiters mit dem elektrischen Gegenstecker zu gestatten, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung, welche das Zurückziehen des Spitzenabschnitts in das Gehäuse ermöglicht, das Ausrichten der Kontaktfläche relativ zu der Bezugsebene gestattet, wenn dieser Spitzenabschnitt sich in der zurückgezogenen Position befindet.

2. Stecker nach Anspruch 1, bei welchem die Einrichtung (33), welche das Zurückziehen des Spitzenabschnitts in das Gehäuse (11) ermöglicht, das Ausrichten der Kontaktfläche (53) mit der Bezugsebene (R) gestattet, wenn der Spitzenabschnitt sich in der zurückgezogenen Stellung befindet.

3. Stecker nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Einrichtung (33) zum Ausfahren und Zurückziehen eine Stoppeinrichtung (43) enthält, welche dann, wenn sie in einer mechanischen Verbindung mit dem Zentralleiter (13) steht, das Ausrichten der Kontaktfläche (53) mit der Bezugsebene (R) bewirkt, wobei diese Stoppeinrichtung das Ausfahren des Spitzenabschnitts (53) nicht beschränkt.

4. Stecker nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Einrichtung (33) zum Ausfahren und Zurückziehen weiterhin eine Spanneinrichtung (41) umfaßt, um den Zentralleiter (13) an der Stoppeinrichtung (43) zu halten, wenn der Zentralleiter zurückgezogen ist.

5. Stecker nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Stoppeinrichtung (33) einstellbar ist, um eine Einstellung der Kontaktfläche (53) zu gestatten.

6. Stecker nach Anspruch 5, bei welchem die Spanneinrichtung (41) eine Federeinrichtung umfaßt, welche mechanisch mit dem Gehäuse (11) und dem Zentralleiter (13) gekoppelt ist, wobei diese Federeinrichtung einen deformierten Zustand, in welchem sie den Zentralleiter gegen die Stoppeinrichtung (43) drückt, und einen alternativen entspannten Zustand besitzt, in welchem sie die axiale Bewegung des Zentralleiters relativ zu dem Gehäuse vernachlässigbar beschränkt, wobei der Stecker weiterhin eine Klinkeneinrichtung (33) zum selektiven Deformieren und Entspannen der Federeinrichtung umfaßt, wobei die Klinkeneinrichtung einen eingeklinkten Zustand, in welchem die Federeinrichtung deformiert ist, so daß der Zentralleiter gegen die Stoppeinrichtung gedrückt wird, und einen aufgeklinkten Zustand besitzt, in welchem diese Feder entspannt ist, so daß sie die relative Bewegung des Zentralleiters und des Gehäuses vernachlässigbar beschränkt.

7. Stecker nach Anspruch 6, bei welchem der Zentralleiter (13) und das Gehäuse (11) einen sich axial erstreckenden Hohlraum festlegen, welcher sich radial von dem Leiter zu dem Gehäuse erstreckt.

8. Stecker nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem der Zentralleiter (13) ein rückwärtiges, zu der Stoppeinrichtung (43) hinweisendes Ende und ein vorderseitiges, von der Stoppeinrichtung (43) wegweisendes Ende besitzt, wobei der Zentralleiter in dem Gehäuse (11) einseitig eingespannt ist, so daß das rückwärtige Ende eine feste radiale Position bezüglich des Gehäuses besitzt und das vorderen Ende relativ zu dem Gehäuse radial versetzt werden kann.

9. Stecker nach Anspruch 6 oder 8, welcher weiterhin eine Einrichtung zum axialen Bewegen des Zentralleiters (13) relativ zu dem Gehäuse (11) umfaßt, wenn sich die Klinkeneinrichtung (33) in ihrem aufgeklinkten Zustand befindet.

10. Stecken nach Anspruch 9, bei welchem die Klinkeneinrichtung (33) mechanisch mit dem Zentralleiter (13) gekoppelt ist, so daß die Klinkeneinrichtung bewegt werden kann, während sie sich in dem aufgeklinkten Zustand befindet, so daß sie verursacht, daß der Leiter relativ zu dem Gehäuse (11) axial bewegt wird.

11. Stecker nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei welchem die Federeinrichtung (41) eine Feder ist und die Klinkeneinrichtung (33) weiterhin umfaßt:

einen Hebel (35), welcher schwenkbar an dem Zentralleiter (13) befestigt ist, wobei der Hebel ein Grundloch (36) besitzt, in welchem die Feder sitzt,

einen Tauchkolben (39), welcher sich zumindest teilweise in das Grundloch hinein erstreckt und bezüglich diesem verschiebbar ist, und

einen Nocken (37), welcher schwenkbar an dem Gehäuse (11) und dem Tauchkolben befestigt ist,

wodurch dann, wenn die Klinkeneinrichtung sich im aufgeklinkten Zustand befindet, der Tauchkolben durch die Feder nicht an einer Bewegung in dem Grundloch gehindert ist, so daß der Hebel und der Zentralleiter (13) axial bezüglich des Gehäuses bewegt werden können, und dann, wenn die Klinkeneinrichtung sich in dem eingeklinkten Zustand befindet, der Tauchkolben die Feder zusammendrückt, welche ihrerseits eine Kraft auf den Tauchkolben ausübt, welche den Hebel und den Nocken auseinanderdrückt, wodurch der Zentralleiter gegen die Stoppeinrichtung (43) gedrückt wird.

12. Gleitende Last zum Kalibrieren eines Mikrowellen- Netzwerkanalysators, welche umfaßt:

einen Stecker nach einem der vorangehenden Ansprüche,

eine sich axial erstreckende Luftleitung (27), welche sich radial zwischen dem Zentralleiter (13) und dem Gehäuse (11) befindet,

eine gleitbare Last aus einem Material (25) zum Dissipieren von Mikrowellenenergie, wobei die gleitbare Last innerhalb des Gehäuses so angeordnet ist, daß sie das Ende der Luftleitung festlegt, und

eine Verschiebeeinrichtung (23) zum Auswählen der axialen Position der gleitbaren Last, wobei die Verschiebeeinrichtung starr mit der gleitbaren Last und verschiebbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist.