DE4212007A1 - Abschirmungsanordnung für Durchbrüche in Gehäusewänden von HF-dichten Gehäusen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abschirmungsanordnung für Durch­ brüche an Meß- und Anzeigestellen in Gehäusewänden von HF- dichten Gehäusen der elektrischen Nachrichtentechnik.

Bei der Konstruktion von Geräten der elektrischen Nachrich­ tentechnik spielen EMV-Festigkeit und ESD-Festigkeit eine zunehmende Rolle. Hierbei versteht man unter EMV-Festig­ keit (elektromagnetische Verträglichkeit), die Fähigkeit eines elektrischen Gerätes in seiner elektromagnetischen Umgebung zufriedenstellend zu funktionieren, ohne diese Umgebung, zu der auch andere Einrichtungen gehören können, unzulässig durch Störausstrahlung zu beeinflussen. Unter ESD-Festigkeit (Electrostatic Discharge) versteht man den Schutz vor elektrostatischen Entladungen, d. h. von Entla­ dungen von statisch aufgeladenen Personen oder Gegenständen gegen Erdpotential und Gerätepotential.

Als Schwachstelle einer HF-dichten Bauweise stellen sich Durchbrüche für Bedienelemente wie Meßbuchsen, Leuchtdio­ den usw. heraus, die mit geeigneten Maßnahmen störfest ab­ geschlossen werden müssen.

Dieses Problem wurde bisher durch geschlossene Gehäuse, d. h. Frontabdeckungen aus Metall ohne Durchbrüche, gelöst. Zu­ gängliche Bedienelemente, wie z. B. Meßbuchsen oder sicht­ bare Anzeigeelemente konnten nicht eingebaut werden, d. h. wenn derartige Elemente gewünscht wurden, konnten ver­ schärfte EMV-und ESD-Forderungen nicht eingehalten werden. Die Geräte sind normalerweise von einem Gehäuse im Sinne des Farraday′schen Käfigs umgeben. Werden diese Käfige nun an der Vorderseite mit koaxialen Meßbuchsen versehen, so stellt der Meßvorgang einen kritischen Eingriff in die Geräte dar, da Entladungen in die Durchbrüche oder auf die Außenleiter der koaxialen Meßbuchsen Fehler bewirken können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Bedienelemente von HF-dichten Gehäusen von außen zugänglich zu machen, ohne daß die Störfestigkeit des Gerätes dadurch leidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Abschirmungs­ anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Wandungen der Gehäusedurchbrüche mit einer im wesent­ lichen kreisförmigen außerhalb des Gehäuses liegenden Kontaktfeder, welche nach innen gerichtet Federzungen aufweist, elektrisch leitend verbunden ist.

Bei der erfindungsgemäßen Abschirmungsanordnung übernimmt die Kontaktfeder die Ableitung der Störspannungen auf die Außenwand des Gehäuses. Diese Ableitung der Storspannung funktioniert nicht nur während des Steckvorgangs des Meß­ kabels, sondern auch bei gestecktem Meßkabel. Die Stör­ festigkeit eines Gesamtgerätes ist dann zufriedenstellend, wenn jedes von mehreren relevanten Konstruktionsdetails, z. B. die oben beschriebenen Bedienelemente an der Vorder­ seite, selbst eine ausreichende Störfestigkeit aufweisen. Dies ist bei der Abschirmungsanordnung gemäß der vorliegen­ den Erfindung gegeben aufgrund der kreisförmig ausgestalte­ ten außerhalb des Gehäuses liegenden Kontaktfedern, welche mit der Gehäusewand elektrisch leitend verbunden sind.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abschirmungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder innerhalb einer sie umgebenden metallischen Bundbuchse mit dieser kontaktierend angeordnet ist, wobei der untere Randbereich der Bundbuchse mit den Wandungen und der Gehäusewand elektrisch leitend fest verbunden ist. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist eine 100%ige elektrische Verbindung der Kontaktfeder mit der Gehäusewand, auch bei Geräten, welche Erschütterungen ausgesetzt sind, gegeben. Hierbei kann die feste Verbin­ dung z. B. dadurch hergestellt werden, daß die Bundbuchse durch Aufweiten in die Gehäusewand eingenietet ist, wodurch eine sehr gute Masseverbindung gewährleistet ist.

Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemä­ ßen Abschirmungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder in ihrem unteren Bereich einen Feder­ kranz aufweist, mit welchem sie von innen die Wandungen der Durchbrüche elektrisch leitend umgreift, und daß auf die Kontaktfeder eine nach oben hin offene Kunststoffkap­ pe aufschiebbar ist. Der Vorteil dieser Lösung ist, daß die Kontaktfeder ohne Schweißen oder Löten durch eine einfache Steckmontage kostengünstig montierbar ist. Durch die Kunststoffkappe ist nochmals eine zusätzliche Isolie­ rung gegeben.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Abschirmungsanordnungen gemäß der vorliegenden Erfin­ dung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nach­ folgenden Beschreibung.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand zweier in der Zeich­ nung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt die Anordnung von Meßstellen in Verbindung mit der Gehäusewand,

Fig. 2 zeigt eine bespielhafte Ausführung einer Kontaktfe­ der gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 zeigt den Querschnitt durch eine Kontaktfeder in Verbindung mit einer Bundbuchse,

Fig. 4 zeigt einen Meßstecker kurz vor seiner Einführung zur Meßstelle,

Fig. 5 zeigt einen voll eingeführten und mit der Meßstelle verbundenen Meßstecker,

Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem die Kontaktfeder mit einem Federkranz versehen ist und inner­ halb eines Plastikgehäuses angeordnet ist,

Fig. 7 zeigt eine erfindungsgemäße Abschirmungsanordnung gemäß Fig. 6, bei welcher teilweise ein Meßstecker einge­ führt ist,

Fig. 8 zeigt eine weitere alternative Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Abschirmungsanordnung, und

Fig. 9 eine Abschirmungsanordnung gemäß Fig. 8, bei welcher teilweise ein Meßstecker 8 eingeführt ist.

Fig. 1 zeigt die prinzipielle Anordnung von Meßstellen, z. B. Koax-Meßbuchsen 3 innerhalb eines Einschubes 4. Der Einschub 4 ist von einer Gehäusewand 1 umgeben, in der sich Durchbrüche 2 befinden, um mit Meßsteckern die Meßstellen 3 zu erreichen.

Fig. 2 zeigt perspektivisch ein Ausführungsbeispiel einer Kontaktfeder 5 für eine erfindungsgemäße Abschirmungsan­ ordnung. Die runde Kontaktfeder 5 weist nach innen ge­ richtete halbkreisförmige Federzungen 6 auf.

In Fig. 3 ist diese Kontaktfeder 5 in Verbindung mit einer Bundbuchse 7 dargestellt. Hierbei kann zwischen Bundbuchse 7 und Kontaktfeder 5 noch ein Sicherungskäfig für die Kon­ taktfeder vorgesehen sein. Die Bundbuchse 7 wird mit ihrem unteren Teil derart in die Gehäusewand eingenietet, daß eine feste leitende Verbindung zwischen der leitenden Bundbuchse und der leitenden Gehäusewand hergestellt wird, so daß sich ebenfalls eine leitende Verbindung zwischen den Federzungen 6 und der Gehäusewand 1 ergibt.

Der Einbau der Bundbuchse 7 mit der Kontaktfeder 5 in die Gehäusewand ergibt sich aus den Fig. 4 und 5. In diesen beiden Figuren ist zusätzlich ein ankommendes bzw. abgehen­ des Kabel 9 mit jeweils einem Meßstecker 8 dargestellt. Wie aus den Figuren zu ersehen ist, ist beim Einführen einer durch die Bedienungsperson elektrisch aufgeladenen Meßleitung 9 in das Gerät eine vorzeitige Entladung über die Kontaktfeder 5 und die Bundbuchse 7 auf die Gehäuse­ wand 1 gesichert. Dadurch kann keine elektrostatische La­ dung über den Außenleiter 10 der Koax-Meßbuchse 3 in die Schaltungsmasse gelangen. Es können in dieser Steckphase keine Bitfehler entstehen.

Im gesteckten Zustand, d. h. wenn der Stecker 8 voll mit der Koax-Meßbuchse 3 kontaktiert hat, kontaktiert die Kon­ taktfeder 5 den Meßstecker 8, so daß auftretende Entladun­ gen auf dem Kabel 9 unschädlich in die Gehäusewand abge­ leitet werden können.

In den Fig. 6 und 7 ist eine andere zweckmäßige Ausge­ staltung der erfindungsgemäßen Abschirmungsanordnung dar­ gestellt. Bei dieser Ausführungsform besitzt die Kontaktfeder 11 in ihrem unteren Bereich einen Federkranz 13, mit wel­ chem sie von innen die Wandungen der Durchbrüche 2 elek­ trisch leitend umgreift. Der Vorteil einer derartigen Kontaktfeder 11 besteht darin, daß sie einfach zu mon­ tieren ist. Die Kontaktierung der Kontaktfeder 11 inner­ halb des Federkranzes 13 erfolgt verteilt über den Umfang an den Kontaktstellen 16, 17, 18, wobei die Kontaktstelle 17 definiert über Pocken 19 erfolgt. Bei dieser Aus­ führungsform wird über die Kontaktfeder 11 eine Kunstoff­ kappe 14 mit einem angespritzten Kunststoffdeckel 15 ge­ stülpt. Die Halterung der Kunststoffkappe 14 kann mittels Reibung erfolgen. Der Kunststoffdeckel 15 dient zum Abschluß der Kappe bei nicht benutzten Meßstellen 3. Bei dieser Ausführungsform ist eine besonders gute ESD-Schir­ mung durch eine allseitige Isolierung der Kontaktfeder 11 gewährleistet.

Diese in den Fig. 6 und 7 dargestellte einschnappbare Kontaktfeder 11 weist nach innen gerichtete winkelförmig ausgestaltete Federungen 12 auf, bei denen die freien En­ den in Richtung zur Achse der Durchbrüche hin abgebogen sind.

Fig. 7 zeigt dieses erfindungemäße Ausführungsbeispiel bei teilweise eingeschobenem Meßstecker 8. In dieser Figur sollen die Pfeile spezielle Kontaktstellen besonders hervorheben.

Wird ein Meßstecker 8 bei geöffneter Kunststoffkappe 14 eingeschoben, so erfolgt zuerst ein Kontakt an den durch die oberen Pfeile dargestellten Punkten. Über diese Kontakt­ punkte und die Kontaktpunkte 16 erfolgt eine Entladung auf die Gehäusewand 1. Die hintereinander angeordneten Kontakt­ stellen 16, 17, 18 bewirken, daß Frequenzen der drei ver­ schiedenen Frequenzbereiche abgeleitet werden. Wie schon ausgeführt wurde, sind am Umfang jeweils mehrere Kontakt­ punkte angeordnet. Der Meßstecker 8 entspricht elektrisch dem Schirm einer geschirmten Leitung, welcher durch die durch die Pfeile angedeuteten Kontaktpunkte niederohmig auf kürzester Strecke auf die Gehäusewand 1 kontaktiert wird, so daß die Störströme auf der Gehäuseaußenwand ver­ bleiben.

Ist es in einem bestimmten Frequenzbereich systemaufbau­ mäßig erforderlich, daß die Störströme auf der Gehäuse­ außenseite verbleiben müssen, so kann auf der Innenseite der Gehäusewand 1 zwischen der Gehäusewand 1 und den Kon­ taktstellen 8 eine Isolierung, z. B. eine Kunststoffscheibe oder Lack, angebracht werden.

Wird der Meßstecker 8 weiter in die Kontaktfeder 11 einge­ führt, werden die Kontaktstellen 20 über eine vorgegebene Strecke selbsttätig gereinigt. Gleichzeitig kommt die Kon­ taktstelle 21 zur Kontaktanlage. Die Kontaktpunkte 22 wer­ den durch das weitere Einschieben des Meßsteckers 8 eben­ falls selbsttätig gereinigt und stellen an den Kontakt­ stellen 21 ruhende Kontaktpunkte dar.

Wird der Meßstecker 8 bis auf die Koax-Meßbuchse 3 einge­ führt und wird auf den Außenleiter der Meßleitung ein Störspannungsimpuls gegeben, erfolgt über die vielen Kontaktpunkte 20, 21, 16, 17 und 18 eine niederohmige Ab­ leitung der Störspannung auf kürzestem Wege auf die Ge­ häusewand 1 und damit auf die Gehäusemasse. Die Massever­ bindung erfolgt hierbei nur durch Kraftschluß.

Die Schirmung der dargestellten Abschirmungsanordnung mit den kreisförmigen Kontaktfedern funktioniert allgemein aufgrund der runden Ausführungsform als Kamin, welcher mit Hilfe der aus der Wellentheorie bekannten Formel anhand der konstruktiven Verhältnisse berechnet werden kann.

Das in den Fig. 8 und 9 dargestellte Ausführungsbei­ spiel entspricht in seiner Wirkungsweise dem in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel und soll hier nicht näher beschrieben werden. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel besteht die Kontaktfeder nur noch aus den nach innen gerichteten Federzungen.

Claims (6)

1. Abschirmungsanordnung für Durchbrüche an Meß- und Anzeigestellen in Gehäusewänden von HF-dichten Gehäusen der elektrischen Nachrichtentechnik, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der Gehäusedurchbrüche (2) mit einer im wesentlichen kreisförmigen außerhalb des Gehäuses (4) liegenden Kontaktfeder (5, 11), welche nach innen gerich­ tete Federzungen (6, 12) aufweist, elektrisch leitend ver­ bunden ist.

2. Abschirmungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (5) innerhalb einer sie umgebenden metallischen Bundbuchse (7) mit dieser kontaktierend ange­ ordnet ist, wobei der untere Randbereich der Bundbuchse (7) mit den Wandungen und der Gehäusewand (1) elektrisch leitend verbunden ist.

3. Abschirmungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktfeder (11) in ihrem unteren Bereich einen Federkranz (13) aufweist, mit welchem sie von innen die Wandungen der Durchbrüche (2) elektrisch leitend umgreift,
und daß auf die Kontaktfeder (11) eine nach oben hin offene Kunststoffkappe (14) aufschiebbar ist.

4. Abschirmungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffkappe mit einem unverlierbaren einsteck­ baren Kunststoffdeckel (1) versehen ist.

5. Abschirmungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen gerichteten Federzungen (6) halbkreis­ förmig ausgestaltet sind.

6 Abschirmungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen gerichteten Federzungen (12) winkel­ förmig ausgestaltet und die freien Enden in Richtung zur Achse der Durchbrüche (2) hin abgebogen sind.