EP1182744B1 - Phasenabgleichverfahren für Koaxialkabel und zugehöriger Steckverbinder - Google Patents

Phasenabgleichverfahren für Koaxialkabel und zugehöriger Steckverbinder Download PDF

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EP1182744B1 EP01119232A EP01119232A EP1182744B1 EP 1182744 B1 EP1182744 B1 EP 1182744B1 EP 01119232 A EP01119232 A EP 01119232A EP 01119232 A EP01119232 A EP 01119232A EP 1182744 B1 EP1182744 B1 EP 1182744B1
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cable
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length
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Definitions

  • the invention relates to a method for comparing the electrical length of a coaxial cable that is on both ends is each provided with a coaxial connector from which at least one is a length-adjustable connector is.
  • Coaxial cables with a connector at both ends are sometimes assembled cables referred to as a jumper cable. Often these have to be assembled Cable one prescribed with very tight tolerance have electrical length. Although the electrical length with the mechanical length of the assembled cable is correlated, it is not possible to set the setpoint electrical length by simply cutting the cable to length corresponding mechanical length taking into account comply with the electrical length of the two connectors, because the added tolerances of the electrical length one cable per mechanical length unit (due to smaller Deviations in the dielectric constant and / or the Characteristic impedance), of cutting (cutting off) the cable to a nominal length, the length of the cable ends for the assembly of the connectors and finally the length tolerances the connector is inevitably larger than the close tolerance of the target value of the electrical length of the assembled cable.
  • Threaded sleeves forming plug outer conductors are in their End position, after adjustment, usually using lock nuts secured.
  • manufacture of ready-made Coaxial cable with a defined electrical length required hence the use of complex, numerous fine mechanical Parts of comprehensive connectors that are inevitable also build relatively large and time-consuming manual adjustment by turning part of the Outer sleeve forming threaded sleeves and subsequent Fixing the latter in the balanced position.
  • the invention has for its object a simple, only a few parts, small connector to create the after mounting on a coaxial cable Adjusting its electrical length according to a simple one Procedure allowed.
  • this task is for an adjustable length coaxial connector in the preamble of the claim 1 specified genus solved in that the male connector outer conductor with press fit in the cable-side plug outer conductor is added, and that the inner conductor by at least the adjustment distance of the Male connector outer conductor slidable in the insulating material support sitting.
  • This connector includes only a few that are easy to manufacture Parts and allowed by controlled axial pressing of the male connector outer conductor in the cable side Plug outer conductor shortening the initially with a sufficient plus tolerance Cable to the setpoint of electrical length.
  • the outer connector on the cable side is preferred for soldering with the cable outer conductor or for crimping the latter formed (claim 2). These are known per se Joining techniques for tight-tolerance, assembled Cable the regularly required ensure a very high intermodulation distance.
  • the cable-side plug outer conductor is expedient on its Profiled outer circumference complementary to a recording (Claim 3). This provides the necessary axial support when the plug-in connector outer conductor is later pressed in guaranteed in the cable-side connector outer conductor.
  • the male connector outer conductor can be its maximum Ring collar limiting the travel on its outer circumference have (claim 4).
  • a further development of this method is characterized by this from the fact that the press-in force was measured during the press-in process, preferably measured depending on the route, and checked in the process whether the measured value is greater than a minimum value and is less than a maximum value (claim 7).
  • press force measurement can either be with a force / displacement measuring device equipped press can be used or it can between the stamp of the press and the shorting plug a force measuring device can be arranged. Is the measured Press-in force outside of the minimum value and the maximum value of the defined tolerance field, so it will Discarded cables as rejects because too small Press-in force the mechanical stability of the connector is not guaranteed and if the press-in force is too high the risk of mechanical damage to the connector consists.
  • FIG. 1 shows a length-adjustable coaxial connector, which is mounted on the end of a coaxial cable.
  • the cable consists of an inner cable 1, a dielectric 2 and a cable outer conductor, here one Braided outer conductor 3.
  • the connector includes one Inner connector 5, which is slidable in an insulating support 6 sits, which in turn in a plug outer conductor 7a is included, on which a loose and rotatable Usual union sleeve 8 with the indicated internal thread 8a sits.
  • the connector outer conductor 7a is on its cable side End with press fit in an outer connector 7b recorded, which in turn at its cable end is soldered to the braided outer conductor 3.
  • the connector outer conductor 7a in the position shown in FIG.
  • the cable-side plug outer conductor 7b has on its outer circumference a ring shoulder 71b. About this ring shoulder the connector outer conductor 7b is supported during the adjustment process against an abutment 10.
  • Fig. 2 shows the relative position of the parts of the connector to each other a matching process for which the maximum available standing adjustment path "e" was used up, so that the Plug outer conductor 7a with an annular collar 71a (see FIG. 1) bears against the annular shoulder 71b of the plug outer conductor 7b.
  • a short-circuit plug was plugged into the connector 20 placed with known electrical length.
  • the inner cable 1 has the Inner connector 5 in the insulating support 6 after right, shifted to the mating side.
  • This one on the plug side only, for example, drawn as a pin inner conductor 5 then stands over the mating end face of the Insulation support by the adjustment path "e", but remains within the by the respective plug standard tolerance specified for this.
  • this is irrelevant because the electrical separation and reference level of the connector with the end face of the plug outer conductor 7a coincides. In other words, it doesn't matter how far the pin-shaped inner connector here into the then socket-shaped inner conductor of the subsequent protrudes as a connector. The same applies to the socket-shaped inner conductor 22 the shorting plug 20.
  • Figure 3 shows a coaxial cable 31, which at both ends with one connector 32 and 33 is provided, of which at least one, here the connector 33, adjustable in length is, as described with reference to Figures 1 and 2.
  • the connector 32 is with the shorting plug attached 20 added in the abutment 10.
  • the connector 32 is at the other end of the assembled cable via a mating connector 34 on a network analyzer 40 connected. This shows that for the one in question Assembled cable prescribed phase angle value as Setpoint and the measured, initially larger actual value.
  • the stamp 51 of a press 50 then presses over the short-circuit plug 20 the male connector outer conductor 7a so long into the cable-side connector outer conductor 7b until the actual value of the phase angle as a result of the mechanical shortening corresponding electrical shortening of the assembled cable equal to the setpoint is.
  • the process can be carried out manually or automatically become.
  • the press 50 has a display 52 for the actual value the press-in force, which from those already explained above Establish within a specified tolerance range must stay. If the available adjustment path is not sufficient and also the connector 32 in the Figures 1 and 2 shown construction, the Adjustment process with correspondingly reversed roles of Connectors 32 and 33 continue. Indeed the required adjustment path is usually only a few tenths of a millimeter and rarely goes beyond 1 to 2 mm, because the operating frequencies of phased cables in mostly in the gigahertz range.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleichen der elektrischen Länge eines Koaxialkabels, das an beiden Enden mit je einem koaxialen Steckverbinder versehen ist, von denen mindestens einer ein längenverstellbarer Steckverbinder ist.
An beiden Enden mit je einem Steckverbinder versehene Koaxialkabel werden als konfektionierte Kabel, teilweise auch als Jumperkabel, bezeichnet. Häufig müssen solche konfektionierten Kabel eine mit sehr enger Toleranz vorgeschriebene elektrische Länge haben. Obwohl die elektrische Länge mit der mechanischen Länge des konfektionierten Kabels korreliert ist, ist es nicht möglich, den Sollwert der elektrischen Länge allein durch Ablängen des Kabels auf die korrespondierende mechanische Länge unter Berücksichtigung der elektrischen Länge der beiden Steckverbinder einzuhalten, weil die addierten Toleranzen der elektrischen Länge eines Kabels pro mechanischer Längeneinheit (infolge kleiner Abweichungen der Dielektrizitätskonstante und/oder des Wellenwiderstandes), des Absetzens (Abschneidens) des Kabels auf eine Solllänge, des Zurichtens der Kabelenden für die Montage der Steckverbinder und schließlich die Längentoleranzen der Steckverbinder unvermeidbar größer sind als die enge Toleranz des Sollwertes der elektrischen Länge des konfektionierten Kabels. Deshalb wird die elektrische Länge des mit ausreichendem Übermaß konfektionierten Kabels durch Messung des der elektrischen Länge entsprechenden Phasenwinkels mittels eines Phasenmeßgerätes, normalerweise eines vektoriellen Netzwerkanalysators, abgeglichen, und zwar durch mechanische Längenveränderung mindestens eines der Steckverbinder so lange, bis der Istwert des Phasenwinkels gleich dem vorgeschriebenen Sollwert ist. Dokument US-5 746 623 A, offenbart einen längenverstellbaren koaxialen Steckverbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Hierzu werden im Stand der Technik Steckverbinder eingesetzt, deren Innenleiter aus mehrteiligen, ineinander teleskopisch verschiebbaren Gleitkontakten und deren ebenfalls mehrteiliger Außenleiter ineinandergeschraubte Gewindehülsen umfaßt. Die teleskopierbaren Innenleiterteile sind in mehreren Isolierstoffstützen aufgenommen, die die zentrische Führung und Lage des Steckerinnenleiters gewährleisten. Die einen Steckeraußenleiter bildenden Gewindehülsen werden in ihrer Endposition, nach dem Abgleich, in der Regel mittels Kontermuttern gesichert. Die Herstellung konfektionierter Koaxialkabel mit definierter elektrischer Länge erfordert daher die Verwendung aufwendiger, zahlreiche feinmechanische Teile umfassender Steckverbinder, die zwangsläufig auch verhältnismäßig groß bauen und einen zeitintensiven manuellen Abgleich durch Drehverstellung der einen Teil des Steckeraußenleiters bildenden Gewindehülsen sowie anschließende Fixierung letzterer in der abgeglichenen Stellung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen, nur wenige Teile umfassenden, kleinbauenden Steckverbinder zu schaffen, der nach Montage auf einem Koaxialkabel den Abgleich dessen elektrischer Länge nach einem einfachen Verfahren erlaubt.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe bei einem längenverstellbaren koaxialen Steckverbinder der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung dadurch gelöst, daß der steckseitige Steckeraußenleiter mit Preßpassung in dem kabelseitigen Steckeraußenleiter aufgenommen ist, und daß der Steckerinnenleiter um mindestens den Einstellweg des steckseitigen Steckeraußenleiter verschiebbar in der Isolierstoffstütze sitzt.
Dieser Steckverbinder umfaßt nur wenige, einfach herzustellende Teile und erlaubt durch kontrolliertes axiales Einpressen des steckseitigen Steckeraußenleiter in den kabelseitigen Steckeraußenleiter die Verkürzung des damit zunächst mit einer ausreichenden Plustoleranz konfektionierten Kabels auf den Sollwert der elektrischen Länge.
Bevorzugt ist der kabelseitige Steckeraußenleiter zum Verlöten mit dem Kabelaußenleiter oder zum Aufkrimpen auf letzteren ausgebildet (Anspruch 2). Dies sind an sich bekannte Verbindungstechniken, die für engtolerierte, konfektionierte Kabel den regelmäßig ebenfalls geforderten, sehr hohen Intermodulationsabstand gewährleisten.
Zweckmäßig ist der kabelseitige Steckeraußenleiter an seinem Außenumfang komplementär zu einer Aufnahme profiliert (Anspruch 3). Dadurch ist die notwendige axiale Abstützung beim späteren Einpressen des steckseitigen Steckeraußenleiters in den kabelseitigen Steckeraußenleiter gewährleistet.
Der steckseitige Steckeraußenleiter kann einen seinen maximalen Einstellweg begrenzenden Ringbund an seinem Außenumfang haben (Anspruch 4).
Besonders hervorzuheben ist auch, daß der Steckerinnenleiter einteilig und zum Verlöten mit dem Kabelinnenleiter ausgebildet sein kann (Anspruch 5), was fertigungstechnisch eine erhebliche Kostenersparnis gegenüber den Steckverbindern mit teleskopierbar ausgebildetem und dementsprechend mehrfach in Isolierstoffstützen abgestütztem Steckerinnenleiter nach dem Stand der Technik darstellt.
Der vorgeschlagene Steckverbinder ermöglicht erfindungsgemäß ein Verfahren zum Abgleichen der elektrischen Länge eines Koaxialkabels, das an beiden Enden mit je einem koaxialen Steckverbinder versehen ist, von denen mindestens einer ein Steckverbinder nach der Erfindung ist. Dieses Verfahren umfaßt folgende Schritte:
  • Verbinden des einen Steckverbinders mit einem Phasenmeßgerät
  • Kurzschließen des längenverstellbaren Steckverbinders mittels eines Kurzschlußsteckers
  • Einspannen des längenverstellbaren Steckverbinders und des Kurzschlußsteckers in eine Einpreßvorrichtung, deren Stempel in axialer Richtung auf den Kurzschlußstecker wirkt und gegen deren Gegenlager sich der Steckverbinder mit seinem kabelseitigen Steckeraußenleiter abstützt
  • Verkürzen der elektrischen Länge des Kabels durch Betätigen der Einpreßvorrichtung bis zum Erreichen des mittels des Phasenmeßgerätes gemessenen Sollwertes.
Eine Weiterbildung dieses Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß während des Einpreßvorgangs die Einpreßkraft gemessen, vorzugsweise wegabhängig gemessen, und dabei geprüft wird, ob der Meßwert größer als ein Mindestwert und kleiner als ein Höchstwert ist (Anspruch 7). Zur Einpreßkraftmessung kann entweder eine mit einer Kraft/Weg-Meßeinrichtung ausgerüstete Presse benutzt werden oder es kann zwischen dem Stempel der Presse und dem Kurzschlußstecker eine Kraftmeßvorrichtung angeordnet werden. Liegt die gemessene Einpreßkraft außerhalb des durch den Mindestwert und den Höchstwert definierten Toleranzfeldes, so wird das betreffende Kabel als Ausschuß verworfen, weil bei zu kleiner Einpreßkraft die mechanische Stabilität des Steckverbinders nicht gewährleistet ist und bei zu hoher Einpreßkraft das Risiko eines mechanischen Schadens an dem Steckverbinder besteht.
Der Steckverbinder und das Längenabgleichverfahren nach der Erfindung werden nachfolgend anhand der schematischen und nur beispielhaften Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
den Steckverbinder im Längsschnitt, vor dem Abgleich,
Fig. 2
denselben Steckverbinder bei vollständig genutztem Abgleichweg, und
Fig. 3
die Durchführung des Längenabgleiches des Kabels.
Figur 1 zeigt einen längenverstellbaren koaxialen Steckverbinder, der auf dem Ende eines Koaxialkabels montiert ist. Das Kabel besteht wie üblich aus einem Kabelinnenleiter 1, einem Dielektrikum 2 und einem Kabelaußenleiter, hier einem Geflechtaußenleiter 3. Der Steckverbinder umfaßt einen Steckerinnenleiter 5, der verschiebbar in einer Isolierstoffstütze 6 sitzt, die ihrerseits in einem Steckeraußenleiter 7a aufgenommen ist, auf dem lose und drehbar eine übliche Überwurfhülse 8 mit dem angedeuteten Innengewinde 8a sitzt. Der Steckeraußenleiter 7a ist an seinem kabelseitigen Ende mit Preßpassung in einem Steckeraußenleiter 7b aufgenommen, der seinerseits an seinem kabelseitigen Ende mit dem Geflechtsaußenleiter 3 verlötet ist. Der Steckeraußenleiter 7a kann in der in Fig. 1 gezeigten Stellung, vor dem unten näher erläuterten Abgleichvorgang, maximal um das Maß "e", das den maximalen Einstellweg bezeichnet, weiter in den kabelseitigen Steckeraußenleiter 7b eingepreßt werden. Um mindestens diesen Einstellweg "e" setzt sich der Steckerinnenleiter 5 mit dem gleichen Durchmesser, den er im Bereich der Isolierstoffstütze 6 hat, in Richtung des Kabels fort.
Der kabelseitige Steckeraußenleiter 7b hat an seinem Außenumfang eine Ringschulter 71b. Über diese Ringschulter stützt sich der Steckeraußenleiter 7b während des Abgleichvorganges gegen ein Widerlager 10 ab. Fig. 2 zeigt die relative Lage der Teile des Steckverbinder zueinander nach einem Abgleichvorgang, für den der maximal zur Verfügung stehende Einstellweg "e" verbraucht wurde, so daß der Steckeraußenleiter 7a mit einem Ringbund 71a (vgl. Fig. 1) an der Ringschulter 71b des Steckeraußenleiters 7b anliegt. Hierzu wurde auf den Steckverbinder steckseitig ein Kurzschlußstecker 20 mit bekannter elektrischer Länge aufgesetzt. Auf den Boden 21 des Kurzschlußsteckers 20 wurde eine Einpreßkraft F ausgeübt, die den Steckeraußenleiter 7a bis zum Anschlag in den Steckeraußenleiter 7b gepreßt hat. Um den gleichen Weg hat dabei der Kabelinnenleiter 1 den Steckerinnenleiter 5 in der Isolierstoffstütze 6 nach rechts, zur Steckseite hin verschoben. Der hier steckseitig nur beispielsweise als Stift gezeichnete Steckerinnenleiter 5 steht dann zwar über die steckseitige Stirnfläche der Isolierstoffstütze um den Einstellweg "e" weiter über, bleibt aber innerhalb der durch die jeweilige Steckernorm hierfür vorgegebenen Toleranz. Das ist jedoch unerheblich, weil die elektrische Trenn- und Bezugsebene des Steckverbinders mit der steckseitigen Stirnfläche des Steckeraußenleiters 7a zusammenfällt. Anders ausgedrückt, ist es unerheblich, wie weit der hier stiftförmige Steckerinnenleiter in den dann buchsenförmigen Innenleiter des anschließenden, als Kuppler ausgebildeten Steckverbinders hineinragt. Gleiches gilt für den buchsenförmigen Innenleiter 22 des Kurzschlußsteckers 20.
Figur 3 zeigt ein Koaxialkabel 31, das an beiden Enden mit je einem Steckverbinder 32 und 33 versehen ist, von denen wenigstens einer, hier der Steckverbinder 33, längenverstellbar ist, wie anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben. Der Steckverbinder 32 ist mit dem aufgesetzten Kurzschlußstecker 20 in dem Widerlager 10 aufgenommen. Der Steckverbinder 32 am anderen Ende des konfektionierten Kabels ist über einen Gegensteckverbinder 34 an einem Netzwerkanalysator 40 angeschlossen. Dieser zeigt den für das betreffende konfektionierte Kabel vorgeschriebenen Phasenwinkelwert als Sollwert und den gemessenen, zunächst größeren Istwert an. Der Stempel 51 einer Presse 50 drückt dann über den Kurzschlußstecker 20 den steckseitigen Steckeraußenleiter 7a so lange weiter in den kabelseitigen Steckeraußenleiter 7b ein, bis der Istwert des Phasenwinkels infolge der der mechanischen Verkürzung entsprechenden elektrischen Verkürzung des konfektionierten Kabels gleich dem Sollwert ist. Der Vorgang kann manuell oder automatisch ausgeführt werden. Die Presse 50 hat eine Anzeige 52 für den Istwert der Einpreßkraft, die aus den vorstehend bereits erläuterten Gründen innerhalb eines vorgegebenen Toleranzfeldes bleiben muß. Sofern der zur Verfügung stehende Einstellweg nicht ausreicht und auch der Steckverbinder 32 die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Konstruktion hat, kann der Einstellvorgang mit entsprechend vertauschten Rollen der Steckverbinder 32 und 33 fortgesetzt werden. Allerdings beträgt der benötigte Einstellweg in aller Regel nur einige zehntel Millimeter und geht selten über 1 bis 2 mm hinaus, weil die Betriebsfrequenzen phasenabgeglichener Kabel in meist im Gigaherzbereich liegen.

Claims (7)

  1. Längenverstellbarer koaxialer Steckverbinder, mit einem zum Verbinden mit dem Kabelaußenleiter (3) bestimmten, kabelseitigen Steckeraußenleiter (7b), in welchem ein steckseitiger Steckeraußenleiter (7a) um einen vorgegebenen Einstellweg (e) axial verschiebbar aufgenommen ist und mit einem Steckerinnenleiter (5), dessen kabelseitig wirksame elektrische Länge veränderbar ist und der in einer in dem steckseitigen Steckeraußenleiter (7a) gehaltenen Isolierstoffstütze (6) sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der steckseitige Steckeraußenleiter (7a) mit Preßpassung in dem kabelseitigen Steckeraußenleiter (7b) aufgenommen ist, und daß der Steckerinnenleiter (5) um mindestens den Einstellweg (e) des steckseitigen Steckeraußenleiters (7a) verschiebbar in der Isolierstoffstütze (6) sitzt.
  2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kabelseitige Steckeraußenleiter (7b) zum Verlöten mit dem Kabelaußenleiter (3) oder zum Aufkrimpen auf letzteren ausgebildet ist.
  3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kabelseitige Steckeraußenleiter (7b) an seinem Außenumfang komplementär zu einer Aufnahme (10) profiliert ist.
  4. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der steckseitige Steckeraußenleiter (7a) einen seinen maximalen Einstellweg begrenzenden Ringbund (71a) an seinem Außenumfang hat.
  5. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckerinnenleiter (5) einteilig und zum Verlöten mit dem Kabelinnenleiter (1) ausgebildet ist.
  6. Verfahren zum Abgleichen der elektrischen Länge eines Koaxialkabels, das an beiden Enden mit je einem koaxialen Steckverbinder versehen ist, von denen mindestens einer ein längenverstellbarer Steckverbinder (33) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ist, mit folgenden Schritten:
    Verbinden des einen Steckverbinders (32) mit einem Phasenmeßgerät (40)
    Kurzschließen des längenverstellbaren Steckverbinders (33) mittels eines Kurzschlußsteckers (20)
    Einspannen des längenverstellbaren Steckverbinders (33) und des Kurzschlußsteckers (20) in eine Einpreßvorrichtung (50), deren Stempel (51) in axialer Richtung auf den Kurzschlußstecker (20) wirkt und gegen deren Widerlager (10) sich der Steckverbinder (33) mit seinem kabelseitigen Steckeraußenleiter (7b) abstützt
    Verkürzen der elektrischen Länge des Kabels durch Betätigen der Einpreßvorrichtung bis zum Erreichen des mittels des Phasenmeßgerätes gemessenen Sollwertes.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einpreßvorgangs die Einpreßkraft, vorzugsweise wegabhängig, gemessen und der Meßwert darauf geprüft wird, daß er größer als ein Mindestwert und kleiner als ein Höchstwert ist.
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