EP1146606B1 - Element de connecteur électrique coaxial réalisant également une fonction de commutation - Google Patents

Element de connecteur électrique coaxial réalisant également une fonction de commutation Download PDF

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EP1146606B1
EP1146606B1 EP01400025A EP01400025A EP1146606B1 EP 1146606 B1 EP1146606 B1 EP 1146606B1 EP 01400025 A EP01400025 A EP 01400025A EP 01400025 A EP01400025 A EP 01400025A EP 1146606 B1 EP1146606 B1 EP 1146606B1
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socket
connector element
central conductor
conductor
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Radiall SA
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    • H01R24/42—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency comprising impedance matching means or electrical components, e.g. filters or switches
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    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/02—Connectors or connections adapted for particular applications for antennas

Definitions

  • the present invention relates to an electrical connector element coaxial also performing a switching function, allowing to switch a power line on another power line.
  • a complementary connector element whose placement in the element of connector ensures the switching function can for example be an element of connector that derives the microwave signal from an internal antenna to an antenna external.
  • the connector element is arranged in such a way that when the coupling of a complementary connector element, the conductive socket mobile, which is normally in its first position, is pushed back into its second position and performs the switching by ensuring the electrical contact of the driver central of the connector element with the central conductor of the connector element complementary.
  • FR-A-2 720 555 an element of coaxial connector according to the preamble of claim 1, in which the return member is constituted by a spring helical bearing on one side against an insulating body for holding the driver inside and on the other side against a bearing of the movable conductive sleeve.
  • This solution offers the advantage of being more economical than that using a insulating washer, but only mitigates the problem of internal resonance in the moving to higher frequencies.
  • the present invention proposes to provide a connector element coaxial electric motor which also performs a switching function which, while being simple, robust and economical design, avoids the disadvantages mentioned above known connector elements, while offering excellent behavior microwave by removing any internal resonance.
  • the elastically deformable part consists of elastomer, in particular of silicone elastomer, with a SHORE hardness preferably between 50 and 80.
  • elastomer in particular of silicone elastomer
  • SHORE hardness preferably between 50 and 80.
  • Other materials including polymeric materials provided that they exhibit comparable brazing temperature, retain elastic properties throughout the range use in temperature and compression, and have a low deformation afterglow after compression.
  • the elastically deformable part of the present invention provides three functions which, in the known connector elements, were provided by different elements, namely a role of mechanical maintenance and positioning of the central conductor in the conductive body, a role that was previously ensured by an insulating body, a role of dielectric for the transmission of the signal microwave, previously provided by the insulating body, and a role of reminder itself intended to ensure contact of the sleeve movable axially against the contact piece when the complementary connector element is not coupled.
  • the axially movable sleeve comprises, in a first embodiment, a flange against which abuts the free end of the piece elastically deformable, the sleeve having a sleeve portion engaged in the end of the elastically deformable piece and allowing a sliding on the central conductor.
  • the movable sleeve consists of a disc-shaped piece having a central bore diameter very slightly greater than the diameter of the central conductor to allow sliding on the central conductor and an electrical contact therewith when biased away under the effect of the support of the deformed end of the elastically deformable part.
  • the latter is, in a cylindrical part opposite to its free end, pierced with a hole for the passage of the inner conductor, this hole can be made during of the molding or be pierced by the tip of the central conductor itself during the manufacture of the connector element.
  • Figures 1 and 2 illustrate an element of coaxial connector, according to the invention, of miniature type intended for applications microwave.
  • the connector element comprises an outer conductive body 1, of section rectangular cross-section in the exemplary embodiment, comprising a bore interior 2, inside which extends a central conductor 3 terminated at one end by a point 4 protruding axially from the body 1 and defining a first line of signal passage.
  • a second signal line is defined by a contact piece cylindrical 5 extending radially from said body 1 in which it is mounted and immobilized by an insulator 6.
  • the contact piece 5 opens into the bore 2 of the body 1.
  • a third signal line is defined by the central conductor of a complementary connector element C, not shown in detail, but of which Diagrammatically in Figure 2, in broken lines, the outer conductor mass.
  • the conductive sleeve 7 has a sleeve portion 8 with an inside diameter slightly larger than the outer diameter of the central conductor 3, extended by a shaped portion collar 9.
  • the displacement of the movable sleeve 7 (from the left to the right of the drawing) is caused by a press on the outer face of the flange 9 thereof, a support body 10 made of insulating material guided internally on the central conductor 3 and externally on the wall of the bore 2 of the body 1.
  • Figure 3 differs from that of Figure 1 by the structure of the mobile socket.
  • This, in this second embodiment, consists of a piece of disc shape 7 'having a central bore of slightly greater diameter to the diameter of the central conductor 3.
  • the connector element according to the invention comprises a tubular piece 11 having a cylindrical bottom portion 12 used to hold the workpiece 11 in the bore 2 of the body, the outer diameter of the cylindrical portion 12 being substantially equal to the inside diameter of the bore, the can be done either with a slight clearance or with a slight tightening, account given the elasticity properties of the constituent material of the part 11.
  • the front portion 13 of the piece 11 has an outside diameter less than diameter of the cylindrical portion 12, so that, as seen in FIGS. and 3 in the unswitched position, the portion 13 is not in contact with the wall of the bore 2 of the body 1.
  • Parts 12 and 13 of part 11 are joined by a transition zone conical, which facilitates the demolding of the piece.
  • the free end 14 of the portion 13 is in abutment against the movable sleeve 7, and respectively 7 ', and when moving the sleeve, to the right of the drawing since the position of Figures 1 and 3 under the action of the insertion of the connector element complementary C, the part 11 undergoes in its part 13 a deformation substantially in barrel shape, which can be seen in Figure 2.
  • the various components of the connector element according to the invention are determined and dimensioned such that, in the unswitched position (FIGS. 1 and 3), the force exerted by the part 12 on the movable sleeve 7, 7 'and thus on the contact piece 5 greater than 0.4 N and that, in the switched position ( Figure 2), this force on the body 10 is less than 3 N.
  • the cylindrical portion 12 of the piece elastically deformable 11 must comprise a central bore 15 that can be realized during molding (variant of FIG. 4a) or which is obtained by drilling by the end in the form of a tip 4 of the central conductor 3, during the production of the element of connector, the molded piece 11 having the configuration shown in Figure 4b.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Description

La présente invention est relative à un élément de connecteur électrique coaxial réalisant également une fonction de commutation, en permettant de commuter une ligne électrique sur une autre ligne électrique.
On connaít déjà de nombreuses réalisations de tels éléments de connecteur électrique notamment de type miniature, pour des applications hyperfréquence. Un élément de connecteur complémentaire dont la mise en place dans l'élément de connecteur assure la fonction de commutation peut par exemple être un élément de connecteur qui dérive le signal hyperfréquence d'une antenne interne vers une antenne externe.
Des éléments de connecteurs connus permettant d'assurer une fonction de commutation comportent un conducteur central, un corps conducteur externe formant contact de masse, une pièce de contact, et une douille conductrice axialement mobile autour du conducteur central entre une première position dans laquelle elle s'appuie contre le conducteur central d'une part, et la pièce de contact d'autre part, et une seconde position dans laquelle elle est écartée de la pièce de contact, un organe de rappel étant prévu pour solliciter la douille conductrice dans sa première position.
L'élément de connecteur est agencé de telle manière que, lors de l'accouplement d'un élément de connecteur complémentaire, la douille conductrice mobile, qui normalement est dans sa première position, est repoussée dans sa seconde position et réalise la commutation en assurant la mise en contact électrique du conducteur central de l'élément de connecteur avec le conducteur central de l'élément de connecteur complémentaire.
La société déposante a déjà décrit dans FR-A-2 720 555 un élément de connecteur coaxial selon le préambule de la revendication 1, dans lequel l'organe de rappel est constitué par un ressort hélicoïdal en appui d'un côté contre un corps isolant servant à maintenir le conducteur intérieur et de l'autre côté contre une portée de la douille conductrice mobile.
Il a été constaté, dans la pratique, que pour certaines longueurs de ressort, en contact direct avec la douille conductrice mobile, le ressort agissait comme un résonateur interne empêchant un fonctionnement correct dans la gamme de fréquences utile dans les applications hyperfréquence.
Pour réduire les pertes d'insertion, on a proposé de mettre en place, entre le ressort et la douille conductrice, une rondelle isolante. Celle-ci présente l'inconvénient d'entraíner un surcoût du fait de l'accroissement de la complexité de la fabrication.
On a également proposé de relier électriquement le ressort constituant l'organe de rappel élastique à ses deux extrémités au contact central, le ressort étant dans ce cas maintenu entre deux épaulements du conducteur central.
Cette solution offre l'avantage d'être plus économique que celle utilisant une rondelle isolante, mais ne fait qu'atténuer le problème de la résonance interne en la déplaçant vers des fréquences plus hautes.
La présente invention se propose de fournir un élément de connecteur électrique coaxial réalisant également une fonction de commutation qui, tout en étant conception simple, robuste et économique, évite les inconvénients mentionnés ci-dessus des éléments de connecteurs connus, tout en offrant un excellent comportement hyperfréquence en supprimant notamment toute résonance interne.
La solution à ce problème est donnée par les caractéristiques de la revendication 1.
De préférence, la pièce élastiquement déformable est constituée en élastomère, en particulier en élastomère silicone, d'une dureté SHORE de préférence comprise entre 50 et 80. On peut également envisager d'autres matériaux, notamment des matériaux polymères pour autant qu'ils présentent des propriétés comparables de tenue à la température de brasage, conserver des propriétés d'élasticité dans toute la gamme d'utilisation en température et compression, et présenter une faible déformation rémanente après compression.
On comprend que la pièce élastiquement déformable de la présente invention permet d'assurer trois fonctions qui, dans les éléments de connecteurs connus, étaient assurées par des éléments différents, à savoir un rôle de maintien mécanique et de positionnement du conducteur central dans le corps conducteur, rôle qui était au préalable assuré par un corps isolant, un rôle de diélectrique pour la transmission du signal hyperfréquence, assuré auparavant par le corps isolant, et un rôle d'organe de rappel proprement dit destiné à assurer un contact de la douille mobile axialement contre la pièce de contact lorsque l'élément de connecteur complémentaire n'est pas accouplé.
La douille axialement mobile comporte, dans un premier mode de réalisation, une collerette contre laquelle vient en butée l'extrémité libre de la pièce élastiquement déformable, la douille comportant une partie de manchon engagée dans l'extrémité de la pièce élastiquement déformable et permettant un glissement sur le conducteur central.
Dans un second mode de réalisation, la douille mobile est constituée d'une pièce en forme de disque comportant un perçage central de diamètre très légèrement supérieur au diamètre du conducteur central pour autoriser un coulissement sur le conducteur central et un contact électrique avec celui-ci lorsqu'elle est repoussée en biais sous l'effet de l'appui de l'extrémité déformée de la pièce élastiquement déformable.
Cette dernière est, dans une partie cylindrique opposée à son extrémité libre, percée d'un trou pour le passage du conducteur intérieur, ce trou pouvant être réalisé lors du moulage ou être percé par la pointe du conducteur central lui-même lors de la fabrication de l'élément de connecteur.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaítront à la lecture de la description qui suit, d'exemples en aucune manière limitatifs de mise en oeuvre, en se référant au dessin annexé dans lequel:
  • la figure 1 est une vue en coupe d'un élément de connecteur coaxial selon l'invention,
  • la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 de l'élément de connecteur en position commutée,
  • la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 d'une variante de réalisation d'un élément de connecteur selon l'invention,
  • les figures 4a et 4b illustrent deux réalisations possibles de la pièce élastiquement déformable de l'élément de connecteur selon l'invention.
On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2 qui illustrent un élément de connecteur coaxial, selon l'invention, de type miniature destiné à des applications hyperfréquence.
L'élément de connecteur comporte un corps conducteur externe 1, de section transversale rectangulaire dans l'exemple de réalisation, comportant un alésage intérieur 2, à l'intérieur duquel s'étend un conducteur central 3 terminé à une extrémité par une pointe 4 faisant saillie axialement du corps 1 et définissant une première ligne de passage de signal.
Une deuxième ligne de passage de signal est définie par une pièce de contact cylindrique 5 s'étendant radialement depuis ledit corps 1 dans lequel elle est montée et immobilisée par un isolant 6. La pièce de contact 5 débouche dans l'alésage 2 du corps 1.
Une troisième ligne de passage de signal est définie par le conducteur central d'un élément de connecteur complémentaire C, non représenté en détail, mais dont on a schématisé sur la figure 2, en trait discontinu, le conducteur extérieur de masse.
En position normale d'utilisation, non commutée, que l'on voit sur la figure 1, une liaison électrique est établie entre la première et la deuxième ligne définies ci-dessus, par un contact électrique entre le conducteur central 3 et la pièce de contact 5. Ce contact électrique est assuré par l'intermédiaire d'une douille conductrice 7 montée mobile axialement sur le conducteur central 3, avec un certain jeu visible sur le dessin pour permettre un basculement de la douille 7 lors de son appui sur la pièce de contact pour l'amener au contact du conducteur central 3.
Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, la douille conductrice 7 comporte une partie de manchon 8 d'un diamètre intérieur légèrement plus grand que le diamètre extérieur du conducteur central 3, prolongée par une partie en forme de collerette 9.
Comme on le comprend de l'examen des figures 1 et 2, le déplacement de la douille mobile 7 (de la gauche vers la droite du dessin) est provoqué par un appui sur la face extérieure de la collerette 9 de celle-ci, d'un corps d'appui 10 en matériau isolant guidé intérieurement sur le conducteur central 3 et extérieurement sur la paroi de l'alésage 2 du corps 1.
La réalisation de la figure 3 diffère de celle de la figure 1 par la structure de la douille mobile. Celle-ci, dans ce second mode de réalisation, est constituée d'une pièce en forme de disque 7' comportant un perçage central de diamètre très légèrement supérieur au diamètre du conducteur central 3.
Dans les deux modes de réalisation illustrés, l'élément de connecteur selon l'invention comporte une pièce tubulaire 11 présentant une partie de fond cylindrique 12 servant au maintien de la pièce 11 dans l'alésage 2 du corps, le diamètre extérieur de la partie cylindrique 12 étant sensiblement égal au diamètre intérieur de l'alésage, le montage pouvant s'effectuer soit avec un léger jeu, soit avec un léger serrage, compte tenu des propriétés d'élasticité de la matière constitutive de la pièce 11.
La partie avant 13 de la pièce 11 présente un diamètre extérieur inférieur au diamètre de la partie cylindrique 12, de telle sorte que, comme on le voit sur les figures 1 et 3 en position non commutée, la partie 13 n'est pas en contact avec la paroi de l'alésage 2 du corps 1.
Les parties 12 et 13 de la pièce 11 sont réunies par une zone de transition conique, ce qui facilite le démoulage de la pièce.
L'extrémité libre 14 de la partie 13 est en appui contre la douille mobile 7, et respectivement 7', et lors du déplacement de la douille, vers la droite du dessin depuis la position des figures 1 et 3 sous l'action de l'insertion de l'élément de connecteur complémentaire C, la pièce 11 subit dans sa partie 13 une déformation sensiblement en forme de tonneau, que l'on voit sur la figure 2.
Lorsque l'élément de connecteur complémentaire C est désaccouplé, la pièce 11 reprend sa configuration des figures 1 et 3 maintenant la douille 7, 7' en appui contre la pièce de contact 5.
Les différents composants de l'élément de connecteur selon l'invention sont déterminés et dimensionnés de telle sorte que, en position non commutée (figures 1 et 3), l'effort exercé par la pièce 12 sur la douille mobile 7, 7' et donc sur la pièce de contact 5 soit supérieur à 0,4 N et que, dans la position commutée (figure 2), cet effort sur le corps d'appui 10 soit inférieur à 3 N.
Pour le passage du conducteur central 3, la partie cylindrique 12 de la pièce élastiquement déformable 11 doit comporter un perçage central 15 que l'on peut réaliser lors du moulage (variante de la figure 4a) ou que l'on obtient par perçage par l'extrémité en forme de pointe 4 du conducteur central 3, lors de la fabrication de l'élément de connecteur, la pièce 11 venue de moulage ayant la configuration illustrée à la figure 4b.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, elle n'y est nullement limitée, on peut lui apporter différentes variantes et modifications, sans pour autant sortir ni de son cadre.

Claims (4)

  1. Elément de connecteur électrique coaxial permettant d'assurer une fonction de commutation, comportant un conducteur central, un corps conducteur externe formant contact de masse, une pièce de contact et une douille conductrice axialement mobile, autour du conducteur central, entre une première position dans laquelle elle s'appuie contre le conducteur central d'une part, et la pièce de contact d'autre part, et une seconde position dans laquelle elle est écartée de la pièce de contact, un organe de rappel étant prévu pour solliciter la douille conductrice dans sa première position, caractérisé par le fait que l'organe de rappel est constitué par une pièce tubulaire élastiquement déformable (11) ayant un rôle de diélectrique pour la transmission d'un signal hyperfréquence, engagée autour du conducteur central (3), ladite pièce étant disposée dans le corps conducteur (1), de manière à y être maintenue par une partie d'extrémité cylindrique (12), tout en étant apte à fléchir élastiquement en se déformant radialement sous l'action du déplacement de la douille conductrice axialement mobile (7 ; 7') lors de l'accouplement d'un élément de connecteur complémentaire (C), ladite douille étant agencée pour repousser axialement l'extrémité libre (14) de ladite pièce tubulaire (11).
  2. Elément de connecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce élastiquement déformable (11) est constituée en élastomère, en particulier en élastomère silicone.
  3. Elément de connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la douille axialement mobile (7) comporte une collerette (9) contre laquelle vient en butée l'extrémité libre (14) de la pièce élastiquement déformable (11), la douille comportant une partie de manchon (8) engagée dans l'extrémité de ladite pièce élastiquement déformable, permettant un glissement sur le conducteur central (3).
  4. Elément de connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la douille mobile (7') est constituée d'une pièce en forme de disque comportant un perçage central.
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