WO2022106553A1 - Elektrische steckverbindung, steckverbinder und datenübertragungssystem - Google Patents

Elektrische steckverbindung, steckverbinder und datenübertragungssystem Download PDF

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WO2022106553A1
WO2022106553A1 PCT/EP2021/082167 EP2021082167W WO2022106553A1 WO 2022106553 A1 WO2022106553 A1 WO 2022106553A1 EP 2021082167 W EP2021082167 W EP 2021082167W WO 2022106553 A1 WO2022106553 A1 WO 2022106553A1
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WO
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connector
contact
electrical
electrical component
passive electrical
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/082167
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Mysyk
Thomas Mueller
Original Assignee
Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg
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Filing date
Publication date
Application filed by Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg filed Critical Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2022106553A1 publication Critical patent/WO2022106553A1/de

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/70Structural association with built-in electrical component with built-in switch
    • H01R13/703Structural association with built-in electrical component with built-in switch operated by engagement or disengagement of coupling parts, e.g. dual-continuity coupling part
    • H01R13/7031Shorting, shunting or bussing of different terminals interrupted or effected on engagement of coupling part, e.g. for ESD protection, line continuity
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/6608Structural association with built-in electrical component with built-in single component
    • H01R13/6616Structural association with built-in electrical component with built-in single component with resistor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/719Structural association with built-in electrical component specially adapted for high frequency, e.g. with filters

Definitions

  • the present invention relates to an electrical plug connection comprising a plug connector and a mating connector.
  • the present invention also relates to a plug connector for the electrical plug connection.
  • the present invention also relates to a data transmission system with an electrical data transmission channel and a number of transceiver units.
  • the electrical connection between the electrical data transmission channel and the transceiver units is made via the electrical plug connection.
  • Data communication between control units in an automobile takes place via a communication medium made up of individual cables.
  • the communication system preferably has a linear structure in which the individual control units are lined up in series via cables connected between them. In this way, additional control devices can be flexibly integrated into the communication system or removed from the communication system at both ends of the linear communication system or between two adjacent control devices of the linear communication system.
  • the data that is transmitted between two control units is not transmitted directly via a cable connected between the two control units, but via the control units connected in between and the individual connecting cables (so-called daisy-chain transmission).
  • US Pat. No. 4,838,814 A discloses a data transmission system based on the daisy chain principle.
  • the individual data processing units can each be connected to one another via a switchable plug connector unit and differential conductor pairs connected to it.
  • the connector unit has a switch for each connection to a differential pair of conductors, which switch is accessible from outside the connector unit and can be operated by the user.
  • a data processing unit can be added to the data transmission system or removed from the data processing system.
  • the disadvantage here is that the user has to operate the switch integrated in the plug-in connector unit.
  • the activation or deactivation of a terminating The status at one end of the data transmission system is disadvantageously carried out solely by the user.
  • US 2018/0261959 A1 relates to data connectors and in particular their termination in the unplugged state.
  • WO 2015/069769 A1 relates to electrical connectors, for example for audio connections.
  • EP 2 775 571 A1 relates to an electrical connector with a touch contact.
  • US 2015/001 1124 A1 relates to a system for providing a resistive shunt that allows two contacts to be connected within a light socket of a string of lights when the light bulb is removed.
  • EP 0 393 670 A2 discloses an electrical connector for connection to an electrical cable having a plurality of signal carrying conductors, which connector includes an electrical circuit element.
  • US 4,971,569 A relates to data communication networks having coaxial cables and electrical connectors, in particular to a data communication network with self-terminating coaxial electrical connectors.
  • the present invention is based on the object of specifying an electrical plug connection between a transmitter/receiver unit and the at least two electrical conductors of a connecting cable of a data transmission channel, with which an electrical connection between the transmitter/receiver unit and the at least two electrical conductors of a connecting cable or an electrical connection, in particular an electrical terminating resistor, can be switched between at least two electrical conductors.
  • An electrical plug connection comprising a plug connector and a mating connector, with at least two contact elements and a passive electrical component having at least two contact sections being arranged in the plug connector, with two contact sections of the passive electrical component each contacting a different contact element when the plug connector and the mating connector are not plugged in and when the plug connector and the mating connector are plugged in, at least one contact section of the passive electrical component is spaced apart from the respective contact element by means of a deflection of the passive electrical component or at least one of the contact elements by the mating connector.
  • the finding/idea on which the present invention is based is that two contact elements and a passive electrical component with two contact sections are arranged inside the plug connector.
  • the contact sections of the passive electrical component each make contact with a different contact element of the two contact elements.
  • the two contact sections of the passive electrical component and the two contact elements are each in the contacting position when the connector and the mating connector are in an unplugged state. In the contacting position, the two contact sections are in a non-deflected position.
  • a second position which is referred to here and below as the spaced position
  • at least one contact section of the passive electrical component is spaced from the associated contact element.
  • either the individual contact section of the passive electrical component is displaced from the associated contact element and/or the individual contact element is displaced from the associated section of the passive electrical component.
  • the displaced contact section of the passive electrical component and/or the displaced contact element is/are in the spaced position when the connector and the mating connector are in a plugged-in state.
  • the individual contact section of the passive electrical component and/or the individual contact element each move from the contacting position into the spacing position by means of a deflection of the passive electrical component or the contact element through the mating connector.
  • the deflection of the individual contact section of the passive electrical component through the mating connector preferably takes place through the connector housing of the mating connector.
  • the deflection can also take place through the insulator element, the outer conductor contact element or another component belonging to the mating connector and preferably having a dielectric design.
  • the individual contact element is preferably deflected by the associated counter-contact element of the counter-connector, so that when the plug-in connection is plugged in, an electrical connection between the plug-in connector and the counter-connector is secured.
  • a transmitter/receiver unit can be electrically connected to two adjacent transmitter/receiver units via a cable section each with at least two electrical conductors.
  • two connectors are integrated in each transmitter/receiver unit.
  • each cable section has a mating plug connector at each of its two ends.
  • Each individual electrical connection follows in that a connector of a transceiver unit is electrically connected to the associated mating connector of a cable section.
  • the contact elements of the connector make contact with associated mating contact elements of the mating connector.
  • at least one contact section of the passive electrical component is spaced apart from the associated contact element. Either the contact element or the contact section of the passive electrical component or both the contact element and the contact section of the passive electrical component are in a spaced-apart position.
  • a data transmission system can thus be implemented by a plurality of transceiver units connected in series.
  • the data transmission channel of the data transmission system is made up of the electrical conductors of the individual cable sections between the individual transceiver units.
  • the individual cable sections have at least two electrical conductors. If a symmetrical or differential signal is transmitted in the individual cable sections, the cable contains an electrical conductor pair consisting of two electrical inner conductors. If an asymmetrical signal, i. H. a single-ended signal, an electrical inner conductor and an electrical outer conductor are arranged in the individual cable section.
  • further electrical conductors for example an electrical outer conductor for shielding a differential signal or further electrical conductors or further electrical conductor pairs for transmitting further symmetrical or asymmetrical signals, can be arranged in the individual cable section.
  • the electrical conductors of the individual cable sections are each electrically connected to one another via associated electrical conductors within the individual transmitter/receiver units, which electrically connect the two plug connectors of the individual transmitter/receiver unit to one another.
  • one connector is connected to a mating connector of a cable section, while the other connector is not plugged in.
  • the two contact elements are electrically connected to the contact sections of the passive electrical component, which are each in their contacting position.
  • the data transmission channel between the individual transceiver units can thus be electrically terminated at its end.
  • the passive electrical component is designed as a matched electrical resistance in order to ensure reflection-free transmission of a high-frequency data signal in the data transmission channel.
  • a transmitter/receiver unit with two plug connectors is thus created, which can be flexibly positioned either between two transmitter/receiver units or at the end of serially connected transmitter/receiver units.
  • the electrical plug connection is preferably designed for the transmission of a differential signal, ie a symmetrical signal.
  • the electrical plug connection can also be designed for the transmission of several differential signals via an associated pair of contact elements. be formed.
  • the pairs of contact elements for the transmission of one differential signal each can be arranged either crossed over or parallel to one another.
  • the electrical plug connection can also be used for the transmission of an asymmetrical signal, a so-called single-ended signal, between an inner conductor and an outer conductor contact element.
  • a plurality of asymmetrical signals or the combination of at least one differential signal and at least one asymmetrical signal is also conceivable with such an electrical plug connection.
  • the individual symmetrical or asymmetrical signals can preferably be transmitted in electrical conductors that are stranded together. Alternatively, transmission in non-stranded electrical conductors is also conceivable.
  • a connector or mating connector can be a plug, a built-in plug, a socket, a coupling or an adapter.
  • the term "connector” or “mating connector” used in the context of the invention is representative of all variants. As is known, electrical plug connectors are used to transmit electrical supply signals and/or data signals to corresponding mating plug connectors.
  • the connector is preferably designed as a printed circuit board connector which is electrically and mechanically connected to a printed circuit board.
  • the transmitter/receiver unit of the data transmission system is preferably implemented on this printed circuit board.
  • the printed circuit board on which the printed circuit board connector is fastened can be separate from the printed circuit board of the transmitter/receiver unit and connected to it via an additional electrical connection.
  • a realization of the connector as a cable connector or as a housing connector is also conceivable.
  • each transmitter/receiver unit is connected to the common data transmission channel via a stub line
  • an electrical plug connection implemented as a T-member
  • This electrical plug-in connection has three plug-in connector interfaces.
  • a connector interface mates with a mating connector that is connected to the stub cable.
  • the two other connector interfaces can each be plugged into a mating connector that is connected to a cable section of the data transmission channel.
  • the two pairs of contact elements can also be contacted with the contact sections of an associated passive electrical component at all three connector interfaces of the connector implemented as a T-member.
  • the mating connector is preferably an electrical connector designed as a cable connector.
  • the mating connector preferably has a mechanical and an electrical interface.
  • the mating connector has, in particular, an electrically insulating connector housing made of a dielectric material with a corresponding shape for attachment to the connector housing of the connector.
  • mating contact elements are arranged in the mating connector to form an electrical interface with the contact elements of the connector.
  • the mating connector can also only have a mechanical interface, i. H. a connector housing without contact elements included.
  • Such mating connectors are typically referred to as dummy connectors or blind connectors.
  • the two contact elements of the connector are connected neither to the passive electrical component nor to mating contact elements.
  • the two contact elements of the connector are consequently not wired and thus each have an open end or an open termination.
  • the two contact elements within the connector housing of the connector are preferably inner conductor contact elements for transmitting a differential signal.
  • the pair of contact elements in the plug connector which is designed as an inner conductor contact element pair, can be designed as a socket or pin contact according to common technical designs.
  • the pair of contact elements can also be in the form of an inner conductor and outer conductor contact element, which can each be in the form of a socket or pin contact.
  • the passive electrical component preferably has two contact sections, which are preferably located at the axial ends of the passive electrical component.
  • a metallic material with high electrical conductivity for example gold- or silver-coated brass, should be selected for the contact section of the passive electrical component and for the contact element.
  • sufficient contact pressure between the contact section and the contact element is required.
  • an elastic arrangement or an elastic shaping of the passive electrical component in particular an elastic shaping of the contact sections of the passive electrical component, is implemented.
  • the passive electrical component electrically connects the two contact elements of the contact element pair to one another and thus forms an electrical termination for the two electrical conductors of the data transmission channel.
  • a specific electrical transmission behavior and thus a specific electrical termination characteristic between the electrical conductors of the data transmission channel can be formed by the geometric and material configuration of the passive electrical component.
  • This electrical termination characteristic can not only be a real behavior, but also a complex behavior. th, ie a dependent on the frequency of the transmission signal behavior exhibit. Further details are explained below.
  • an electrical component is understood to be a unit made up of at least one electrical component that cannot be physically subdivided further without losing its technical function.
  • a passive electrical component is understood to be an electrical component that does not show any amplifier effect and has no control function.
  • the passive electrical component includes a resistor, but can also be a capacitor, an inductor, a resonator, etc., or an electrical circuit with at least one resistor, at least one capacitor, at least one inductor and/or at least one resonator, etc. include.
  • the passive electrical component is preferably designed in one piece.
  • a multi-part design of the passive electrical component is also conceivable.
  • a joint deflection of the entire passive electrical component a rigid connection between the individual components of the passive electrical component must be ensured in a multi-part implementation.
  • the electrical resistance value of the adapted electrical terminating resistor corresponds to the characteristic impedance of the electrical conductors in the data transmission channel.
  • the characteristic impedance is typically designed for 100 ⁇ , so that the matched terminating resistor must also be rated at 100 ⁇ .
  • other values for the characteristic impedance of the differential conductor pair or for the terminating resistor can also be implemented.
  • any passive electronic circuit consisting of at least one electrical resistor and at least one capacitor and/or at least one coil (a so-called RLC network) can be used that has a very specific electronic or physical function , for example low-pass filtering.
  • RLC network an electrical alternating current resistance, i. H. implement an impedance with any electrical transmission characteristic, in particular for test and inspection purposes.
  • the two contact elements of the connector are only accessible via the passive electrical component electrically connected to each other.
  • the two contact sections of the passive electrical component thus contact the associated contact elements directly and immediately.
  • the elasticity is preferably an elastic element arranged in the connector, which is connected to the passive electrical component and moves the passive electrical component into an initial position and the contact section of the passive electrical component moved back into the contacting position.
  • the passive electrical component is consequently mounted elastically in the plug connector by means of the elastic element.
  • the elastic element can be, for example, a spring arm, a spiral spring, a disc spring, an element made of an elastomer or any other suitable elastic or resilient element.
  • the elastic element is arranged in a prestressed manner and applies a spring force to the passive electrical component in such a way that the contact section moved from the spacing position into the contacting position contacts the associated contact element with sufficient contact pressure.
  • the elasticity can also be realized through an elastic design of the passive electrical component.
  • the preferably one-piece passive electrical component here has an elastically acting geometry either in a direction of longitudinal extent or alternatively in a direction transverse to the longitudinal extent.
  • a suitable geometry for realizing elasticity can be, for example, a spring-arm-shaped, a U-shaped or a V-shaped geometry. It is also conceivable to use an elastic material for the passive electrical component, for example using an elastomer with or without the integration of metal particles.
  • the elasticity for returning the contact element from the spacing position to the contacting position can be implemented either inside or outside the contact element.
  • An externally implemented elasticity can also be an elastic element that is connected to the contact element and returns the contact element from the spacing position to the contacting position when the connector and the mating connector are not plugged in.
  • An internally realized elasticity can be realized by a contact element designed as a spring arm, which is fixed in the connector housing of the connector and is designed in the shape of a spring arm in the area of the deflection in a recess within the connector housing of the connector and can be moved between the contacting position and the spacing position.
  • An elastic design of just one section or several sections of the contact element is also conceivable.
  • the section of the contact element which makes contact with the associated contact section of the passive electrical component in a contacting position and can be deflected from the contacting position into a spacing position is preferably of elastic design.
  • At least one contact section of the passive electrical component and/or at least one contact element is/are deflected from the contacting position into a spaced position.
  • the at least one contact section is spaced apart from the associated contact element and does not make contact with it.
  • the two contact elements of the connector are no longer electrically connected via the passive electrical component and are therefore no longer terminated. Instead, the contact elements of the connector make contact with associated mating contact elements of the mating connector.
  • the relative movement between at least one contact section of the passive electrical component and the associated contact element takes place in a translatory or rotary manner in the transition between the plugged in and the unplugged state of the plug connector and the mating plug connector.
  • the contact element is deflected, there is preferably a relative rotational movement.
  • the relative movement can be translational or rotational or a combination of translational and rotational movement.
  • the passive electrical component can be arranged in a connecting plane between the two contact elements or in a plane parallel to this connecting plane between the two contact elements.
  • the passive electrical component is arranged in the connection level between the two contact elements, a separation between the two contact partners of at least one contacting pair can be prevented by a deflection of the passive electrical component in a parallel connection level or by a deflection of at least one contact element in the connection level or in a parallel connection level. If the passive electrical component is arranged in a plane parallel to the connection plane, then a separation between the two Contact partners of at least one pair of contacts are made by deflection of the passive electrical component in another plane parallel to the connection plane.
  • connection plane a deflection of at least one contact element in the connection plane or in a plane parallel to the connection plane is also possible in this case.
  • the passive electrical component is arranged in a connecting plane between the two contact elements
  • the passive electrical component can preferably be arranged in a fixed manner on the connector housing.
  • the passive electrical component in the connecting plane between the two contact elements is movable on a connecting line between the two contact elements, i. H. floating, is stored.
  • the spacing between the at least one contact section of the passive electrical component and the associated contact element is realized by a dielectric component of the mating connector, which is inserted between the at least one contact section and the associated contact element by the plugging process. Due to the electrically insulating material of the dielectric component of the mating connector, the at least one contact section of the passive electrical component is electrically isolated from the associated contact element of the connector.
  • the dielectric component of the mating connector is preferably the connector housing of the mating connector. Alternatively, the dielectric component can also be the insulating element or another dielectric component of the mating connector.
  • the passive electrical component is preferably deflected translationally from a contacting position into a spacing position by inserting the dielectric component of the mating connector between the passive electrical component and the associated contact element.
  • the at least one contact section has a chamfer in the direction of the mating connector.
  • the front end of the area of the dielectric component of the mating connector, which is inserted between the at least one contact section of the passive electrical component and the associated contact element can also have a chamfer.
  • the passive electrical component has elasticity due to its geometry or the material, inserting the dielectric component of the mating connector between the passive electrical component and the associated contact element in particular causes the contact section of the passive electrical component to be elastically deformed. In this way, the elastically deformed contact section of the passive electrical component moves from a contacting position to a distance position.
  • the passive electrical component is fixed at least in regions in the connector housing of the connector.
  • the geometry of the passive electrical component in particular the geometry of the passive electrical component in the contact section, chamfered in the direction of the mating connector.
  • a dielectric component of the connector can also be inserted between the at least one contact section of the passive electrical component and the associated contact element, which is movably arranged within the connector housing of the connector in the insertion direction of the mating connector.
  • the dielectric component of the plug connector which is not located between the at least one contact section of the passive electrical component and the associated contact element when the electrical plug connection is not plugged in, is between the at least one contact section of the passive electrical component when the electrical plug connection is plugged in through the mating connector and the associated contact element.
  • the component which is preferably designed to be dielectric, is preferably formed in the form of a pin or rod. However, it can also have a plate-shaped or bush-shaped configuration or any other technically sensible configuration.
  • the spacing between the at least one contact section of the passive electrical component and the associated contact element is realized in that the at least one contact section of the passive electrical component is moved from the contacting position to a spacing position by the mating connector inserted into the connector housing of the connector is deflected. There is only air between the deflected contact section of the passive electrical component and the associated contact element.
  • the plug-in direction of the mating connector runs parallel to the plug-side area of the contact elements
  • contacting between the at least one contact section of the passive electrical component and the associated contact element in the printed circuit board-side area of the angularly bent contact elements of a plug connector designed as a printed circuit board connector is advantageous.
  • the at least one contact section of the passive electrical component can be deflected in a translatory manner from a contacting position into a spacing position by the mating connector. Contacting between the contact sections of the passive electrical component and the associated contact elements in the area of the plug-side area of the contact elements is also conceivable.
  • the contact areas of the passive electrical component are each deflected by the mating connector along the plug-side area of the associated contact element out of the plug-side area of the associated contact element. If the passive electrical component is mounted elastically and can therefore be deflected, it can be deflected by the mating connector when the mating connector is plugged into the connector. In this way, at least one contact section of the passive electrical component can be deflected from a contacting position into a spaced position and is thus spaced from the associated contact element only by air.
  • the passive electrical component is preferably deflected by the connector housing of the mating connector.
  • the passive electrical component can also be provided by the insulator element, by another preferably dielectrically designed component, or by the outer conductor contact element of the mating connector.
  • the connector housing, the insulator element, the further preferably dielectrically designed component or the outer conductor contact element of the mating connector are each to be shaped in such a way that a front end of the connector housing, the insulator element, the further component or the outer conductor contact element of the mating connector in the plugged-in state of the electrical plug connection is the passive electrical component can deflect.
  • an indirect deflection via a component of the connector is also possible, which is movably arranged in the plug-in direction of the mating connector in the connector housing of the connector.
  • the component of the connector is deflected by the mating connector in the direction of the passive electrical component and thus in turn deflects the elastically mounted passive electrical component.
  • the component that is movably mounted in the plug connector is preferably designed to be dielectric in order to prevent the risk of a possible short-circuit current or an electrical potential that is conducted to the outside.
  • the at least one contact section of the passive electrical component is thus in the first and second embodiment of the invention in the spaced position directly or indirectly by the mating connector or by a component of the mating connector, i. H. the connector housing, the insulator element or another component of the mating connector, deflected.
  • the indirect deflection of the at least one contact section of the passive electrical component through the mating connector or through a component of the mating connector takes place via a component that is movably mounted in the connector housing of the connector.
  • a contact element is preferably deflected by the associated mating contact element of the mating connector.
  • the contact element preferably has an elastic geometry, for example a spring-arm-shaped geometry, in the contacting area with the contact section of the passive electrical component, which also represents the contacting area with the mating contact element.
  • the mating contact element separates the contact element from the associated contact section of the passive electrical component by the Ge genumbleelement is inserted between the contact element and the associated contact portion of the passive electrical component.
  • the contact section of the passive electrical component is designed in such a way that the mating contact element is spaced apart from the contact section of the passive electrical component when the connector and the mating connector are in the plugged-in state.
  • the contact element can be deflected by the connector housing or a dielectric component of the mating connector during the plugging process of the connector and mating connector.
  • the connector housing or the dielectric component of the mating connector can be inserted in the spacing area between the elastic contact element and the contact section of the passive electrical component.
  • the connector housing or the dielectric component of the mating connector can also deflect the elastic contact element outside of the spacing area. Because of the leverage effect of the elastic contact element, the contact element is spaced apart from the contact section of the passive electrical component in the spacing area. If the contact element is rigid, then when the contact element is deflected by the connector housing or a dielectric component of the mating connector, an elastic element is typically provided in the connector housing, which returns the contact element from the spacing position to the contacting position.
  • the contact element equivalent to the passive electrical component, can be indirectly deflected via a component which is movably mounted in the connector housing of the connector and which in turn is deflected by the mating connector.
  • the plug connector can preferably contain a further contact element which is connected to the outer conductor shield of the data transmission channel and/or to the ground potential of the transmit/receive -Unit is connected and represents an outer conductor contact element.
  • the further contact element typically encloses the pair of contact elements with regard to optimal shielding within the connector.
  • the two inner conductor contact elements are electrically connected to each other via a passive electrical component designed as an electrical terminating resistor.
  • a passive electrical component designed as an electrical terminating resistor.
  • the electrical resistance value of the adapted electrical terminating resistor corresponds to the impedance of the data transmission channel in the push-pull mode and is therefore only optimized for the push-pull mode.
  • the electrical resistance value of the adapted electrical terminating resistor corresponds to the impedance of the data transmission channel in common mode and is therefore only optimized for common mode.
  • the two inner conductor contact elements and the outer conductor contact element are each electrically connected to one another via an electrical terminating resistor of a passive electrical component.
  • the passive electrical component has three contact sections, which are each connected to one another in a star shape or triangular shape via an electrical terminating resistor. When the connector and the mating connector are plugged in, at least two contact sections are spaced apart from the associated contact element.
  • each matched electrical terminating resistor of the passive electrical component corresponds to the impedance of the transmission channel in the common mode and in the differential mode.
  • an adapted termination is possible both for the common mode and for the push-pull mode.
  • the invention also includes a plug connector for the electrical plug connection.
  • a plug connector for the electrical plug connection.
  • the invention also includes a data transmission system.
  • the data transmission system has an electrical data transmission channel and a number of transceiver units. At least one, preferably a plurality, particularly preferably each transmitter/receiver unit is electrically connected to the data transmission channel via at least one electrical plug connection according to the invention.
  • the transceiver units are connected directly to at least one cable section of the data transmission channel via the electrical plug connection.
  • the electrical data transmission channel can have a plurality of sections, each with at least two electrical conductors.
  • Each section of Data transmission channel here connects two transmit-receive units electrically together.
  • Each transmitter/receiver unit is electrically connected to a respective section of the data transmission channel via an electrical plug connection according to the invention.
  • the two sections of the data transmission channel which are each electrically connected to a transmitter/receiver unit via an electrical plug connection according to the invention, are electrically connected to one another within the transmitter/receiver unit via associated at least two electrical conductors.
  • Such a data transmission channel thus works according to the daisy chain principle.
  • each transmitter/receiver unit is connected to only two further transmitter/receiver units, a data transmission system with a serial interconnection of a plurality of transmitter/receiver units can be implemented. If a transmitter/receiver unit is connected to more than two other transmitter/receiver units, a data transmission system with branches, i. H. a data transmission system with a tree-like structure.
  • the transceiver units are connected to the data transmission channel by means of a respective bridging element, preferably a T element.
  • the bridging elements can each be connected to two cable sections of the data transmission channel. At least one of the electrical plug connections is used for the electrical connection between the transceiver unit and the bridging element and/or for the electrical connection between the bridging element and the cable sections of the data transmission channel.
  • the bridging element can preferably be connected to the two cable sections via a respective electrical plug connection and to the transmitter/receiver unit via a further plug connection.
  • the data transmission system has a plurality of sections, each with at least two electrical conductors.
  • Each two adjacent sections of the data transmission channel are connected to each other via an electrical plug connection according to the invention with a T-member.
  • the T-section is electrically connected via a third electrical plug connection according to the invention either directly to the transmitter/receiver unit or indirectly to the transmitter/receiver unit via an interposed spur line.
  • the branch line Equivalent to the individual sections of the data transmission channel, has at least two electrical conductors.
  • the three electrical connectors are electrically connected to each other within the T-bar.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a data transmission system according to the prior art
  • FIG. 2C shows a cross-sectional representation of a first embodiment of an electrical plug connection according to the invention in the unplugged state
  • 2D shows a cross-sectional representation of a first embodiment of an electrical plug connection according to the invention in the unplugged state
  • 4E, 4F a cross-sectional representation of a second embodiment of an electrical plug connection according to the invention in the unplugged state and plugged state
  • 7A shows a star-shaped termination of a differential and shielded data transmission channel
  • 7B shows a triangular termination of a differential and shielded data transmission channel
  • 8A, 8B a block diagram of a first and a second embodiment of the data transmission system according to the invention.
  • a data transmission system 1 comprises a plurality of transceiver units 2 which exchange data with one another via a data transmission channel 3 shown in dashed lines in FIG.
  • Each transmit-receive unit 2 contains at least one processor unit 4, which performs all of the signal processing for transmitting and receiving data in the baseband and in the high-frequency band.
  • the signal processing in the processor unit 4 is not part of the invention, so that reference is made to the extensive technical literature on data transmission in bus systems or in data networks in the most diverse fields of application.
  • the individual transceiver units 2 are preferably electrically connected to one another in series via the data transmission channel 3 .
  • a differential signal is preferably transmitted between the individual transceiver units 2 in the data transmission channel 3 .
  • transmission of an asymmetrical signal is also conceivable.
  • the data transmission channel 3 has individual cable sections 28 with at least two electrical conductors 5, which are each connected between two transmitter/receiver units 2 that are electrically connected to one another.
  • each transceiver unit 2 is thus doubly connected to the data transmission channel 3, ie to two cable sections 28 of at least two electrical conductors 5.
  • Each transceiver unit 2 has two plug connectors 6 for this purpose.
  • both connectors s of the transceiver unit 2 are each connected to a mating connector 7, which is connected to one end of a cable section 28 is attached.
  • a transceiver unit 2 can forward data from an adjacent transceiver unit 2 to the other adjacent transceiver unit, the two plug connectors 6 and the processor unit 4 are connected to one another via a section of two internal electrical conductors 27 electrically connected.
  • a transmitter/receiver unit 2 is arranged at one end of a chain of transmitter/receiver units 2, only one connector s is connected to an associated mating connector 7 of a cable section 28.
  • the other connector 6 is connected to another mating connector 8, which is terminated with a matched electrical resistance. Due to the adapted termination, the data transmission channel 3 composed of individual cable sections 28 with at least two electrical conductors 5 is suitable for reflection-free transmission of a high-frequency differential signal.
  • FIGS. 2A and 2B A first embodiment of an electrical plug connection 9 in the unplugged state and in the plugged state is explained below with reference to the longitudinal sectional views in FIGS. 2A and 2B and the cross-sectional view in FIG. 2C:
  • the electrical connector 9 includes a connector s and an associated mating connector 7.
  • the connector 6 is preferably designed as a printed circuit board connector.
  • a pair of contact elements 11 are arranged within a connector housing 10 of the connector 6 and are connected to the pair of internal electrical conductors 27 within a transceiver unit 2 .
  • the contact elements 11 each represent an inner conductor contact element and are each preferably designed as a contact pin.
  • the contact elements 11 extend at right angles between an interface 13 on the circuit board side and an interface 12 on the cable side.
  • the two contact elements 11 are each preferably guided in a correspondingly shaped bushing within the connector housing 10 .
  • the contact elements 11 are brought out of the connector housing 10 .
  • the contact elements 11 In the area of the interface 12 on the cable side, the contact elements 11 end in a contact element formed in the connector housing 10 Recess 14, which serves to accommodate the plug-side interface 15 of the mating connector 7.
  • further contact elements 16 which represent outer conductor contact elements are arranged inside the connector housing 10 .
  • the further contact elements 16 serving as outer conductor contact elements are preferably designed in the form of pins.
  • four outer conductor contact elements are provided and brought out of the connector housing 10 .
  • the shape of the outer conductor contact in the area of the cable-side interface 12 is aligned with the shape of the outer conductor contact of the mating connector 7 and is typically sleeve-shaped.
  • the pin-shaped outer conductor contact elements at the interface 13 on the printed circuit board merge within the connector housing into an outer conductor contact element that is typically sleeve-shaped at the interface 12 on the cable side.
  • the pair of contact elements 11 and the further contact elements 16 are each inserted in a hole in a printed circuit board.
  • the individual contact elements 11 and 16 are electrically and mechanically connected to printed circuit board contacts in the area of the bores, preferably via a soldered connection or alternatively via a press connection.
  • a passive electrical component 18 is arranged fixed.
  • the passive electrical component 18 is preferably designed as a matched electrical resistance.
  • the geometry and the material of the electrical resistance are selected in such a way that the electrical resistance value corresponds to the characteristic impedance of the differential electrical conductor pair in the data transmission channel 3 and is therefore adapted.
  • the passive electrical component 18, ie the electrical resistor, has a contact section 19 for making contact with the contact elements 11 at each of its two axial ends.
  • the passive electrical component 18 is arranged in the cavity 17 and has such an axial longitudinal extent that the two contact sections 19 of the passive electrical component 18 in the unplugged state of the connector 6 and mating connector 7 according to FIG. 2A and FIG different contact element 11 contact.
  • the passive electrical component 18 is connected to an elastic element 20 which is also arranged in the cavity 17 of the connector housing 10 .
  • the elastic element 20 is preferably a spring with a spring arm.
  • the elastic element 20 is arranged in the cavity 17 of the connector housing 10 in a prestressed manner.
  • the prestressing of the elastic element 20 exerts a force on the passive electrical component 18 with which the contact sections 19 of the passive electrical component 18 exert sufficient contact pressure on the associated contact elements 11 .
  • the two contact elements 11 are thus securely electrically connected to one another via the passive electrical component 18 when the electrical connection 9 is not plugged in.
  • the pin-shaped contact elements 11 of the connector 6 contact associated socket-shaped mating contact elements 21 of the mating connector 7.
  • the mating contact elements 21 of the mating connector 7 can be pin-shaped and contact socket-shaped contact elements 11 of the connector 6.
  • the socket-shaped mating contact elements 20 of the mating connector 7 are preferably enclosed in the region of the plug-side interface 15 by a pin-shaped region 23 of the connector housing 22 of the mating connector 7 .
  • This pin-shaped area 23 of the connector housing 22 of the mating connector 7 is in turn inserted into the recess 14 of the connector housing 10 of the connector 6 .
  • the pin-shaped area 23 of the connector housing 22 of the mating connector 7 can preferably have an extension 24 which, when the connector 6 and the mating connector 7 are plugged in, is inserted between the contact elements 11 and the contact sections 19 of the passive electrical component 18 and thus the contact between the contact elements 1 1 and the associated contact portions 19 of the passive electrical component 18 interrupts.
  • a component made of an electrically insulating material, d. H. made of a dielectric material are deflected by the connector housing 22 of the mating connector 7 and thereby insert themselves between the contact elements 11 and the associated contact sections 19 of the passive electrical component 18.
  • the contact sections 19 of the passive electrical component 18 can also be deflected by the insulator element or by another dielectric component of the mating connector 7 when the connector 6 and the mating connector 7 are plugged in, from the contacting position to the spaced position and thus lose contact with the associated contact elements 11.
  • FIG. 2D In addition to the symmetrical termination of the two contact elements 11 shown in FIG. 2C by an interposed passive electrical component 18, an asymmetrical termination of the two contact elements 11 is also possible according to FIG. 2D:
  • each contact element 11 serving as an inner conductor contact element is connected via a passive electrical component 18 to a contact element 16 serving as an outer conductor contact element.
  • a contact section 19 of the passive electrical component 18 is connected to the associated contact element—in FIG. 2D to the outer conductor contact element 16—for example via a soldered or pressed connection.
  • the respective other contact element - in Fig. 2D the inner conductor contact element 11 - can be objected to in the plugged-in state of the electrical plug connection 9 through the connector housing 22 of the mating connector 7 from the associated contact section 19 of the respective passive electrical component 18.
  • the spacing of the contact sections 19 of the passive electrical component 18 from the associated contact elements 11 is achieved by inserting the connector housing 22 of the mating connector 7 between the at least one contact element 11 and the associated contact section 19 of an elastic passive electrical component 18 is realized.
  • the elastic configuration of the passive electrical component 18 is realized by an elastic geometry of the passive electrical component 18 .
  • the elastic geometry of the passive electrical component 18 can be realized, for example, by a geometry in the form of a spring arm. If the passive electrical component 18 is implemented as an electrical terminating resistor, then the spring-arm-shaped geometry is metallic.
  • the elastic geometry and the metal of the passive electrical see component 18 are chosen so that the electrical resistance value of the passive electrical component 18 corresponds to a matched impedance of the data transmission channel.
  • the geometry of the passive electrical component 18 is preferred in the plug-in direction of the electrical plug-in connection 9, i. H. in a direction transverse to the longitudinal extension of the passive electrical component 18, elastic.
  • the elastic design of the passive electrical component 18 makes it possible to insert the connector housing 22 of the mating connector 7 between the contact element 11 and the associated contact section 19 of the passive electrical component 18 during the plugging process of the electrical plug connection 9 .
  • the passive electrical component 18 and thus also the contact section 19 of the passive electrical component 18 is deformed due to the elastic geometry during the plugging process and moves from the contacting position to the spaced position.
  • the elastic geometry of the passive electrical component 18 to also be formed in the longitudinal extension direction of the passive electrical component 18 , in particular in the area of the contact sections 19 of the passive electrical component 18 .
  • the contact separation between the two contact elements 11 and the associated contact sections 19 of the passive electrical component 18 takes place by a deflection in the connector housing 10 of the connector 6 movably mounted passive electrical component 18.
  • the at least one movable contact section 19 of the passive electrical component 18 is also deflected.
  • the at least one movable contact section 19 of the passive electrical component 18 is thus - without the interposition of the connector housing 22 of the mating connector 7 - deflected from a contacting position to a spaced position and is thus only spaced from the associated contact element 11 by the air in between.
  • the passive electrical component 18 is elastically mounted in the cavity 17 of the connector housing 10 by at least one elastic element 20, the passive electrical component 18, d. H. the electrical resistance against the two contact elements 11 presses.
  • the two contact sections 19 of the passive electrical component 18 are each in a contacting position.
  • the two contact elements 11 are electrically connected to one another via the passive electrical component 18 .
  • the elastic element 20 is realized, for example, as a spring arm which is fixed in the cavity 17 of the connector housing 10 .
  • a torsion spring, a plate spring or an element made of an elastic material, for example an elastomer is also possible.
  • the two contact sections 19 of the passive electrical component 18 are each in a spaced position. the the two contact elements 11 are not electrically connected to one another via the passive electrical component 18 .
  • the component 25 which is preferably designed to be dielectric, is in turn deflected by the connector housing 22 of the mating connector 7 , which is plugged into the connector housing 10 of the connector 6 . Since the passive electrical component 18 is deflected indirectly by the connector housing 22 of the mating connector 7, the passive electrical component 18 is preferably deflected in the plugging direction of the mating connector 7.
  • the passive electrical component 18 with the contact sections 19 is therefore preferably in a region of the contact elements 11 to be arranged within the connector housing 10, which connects to the interface 13 on the printed circuit board.
  • the passive electrical component 18 can be deflected directly by an extension 24 of the connector housing 22 of the mating connector 7 without the interposition of a movably mounted and preferably dielectric component 25 .
  • the passive electrical component 18 can also be deflected by the insulator element, by the outer conductor contact element or by another component of the mating connector 7 .
  • At least one contact element 11 is deflected by the associated mating contact element 21 during the plugging process of the electrical plug connection 9 and is thus deflected from a contacting position to a spacing position:
  • the individual contact element 11 is designed to be elastic. According to FIGS. 5A and 5B, the individual contact element 11 has an area 26 in the form of a spring arm. In the unplugged state of the electrical plug connection 9 according to FIG. 5A, the individual contact element 11 contacts the associated contact section 19 of the passive electrical component 18. The spring-arm-shaped area 26 of the individual contact element 11 is prestressed and exerts sufficient contact pressure on the associated contact section via this prestress 19 of the passive electrical component 18 from.
  • the counter-contact element 21 of the counter-plug connector 7 can deflect the contact element 11 when the electrical plug connection 9 is plugged in according to FIG. 5B. As a result, the contact element 11 moves from a contacting position into a spacing position.
  • the elastic area of the contact element 11 ie the area 26 of the contact element 11 in the form of a spring arm, is preferably formed in the contacting area with the contact section 19 of the passive electrical component 18 .
  • the plugging process of the electrical plug connection 19 can thus easily insert the associated counter-contact element 21 between the contact element 11 and the associated contact section 19 of the passive electrical component 18 and deflect the contact element from a contacting position into a spaced position. Simultaneously carried out by the Plugging process of the electrical plug connection 9 a contact between the contact elements 11 and the associated mating contact elements 21.
  • the passive electrical component 18 is shaped in such a way that the mating contact elements 21 are separated from the two contact sections 19 of the passive electrical component 18 when the electrical plug connection is plugged in 9 are spaced.
  • At least one contact element 11 is mounted elastically.
  • an elastic element 20 which is connected to the contact element 11 is arranged in a cavity 17 of the connector housing 10 of the connector 6, in which the associated contact element 11 is also movably mounted.
  • the elastic element 20 is prestressed and, via its prestressing, exerts a force on the contact element 6, which force transmits a contact pressure from the contact element 11 to the associated contact section 19 of the passive electrical component 18 in the unplugged state of the electrical plug connection 9 according to FIG.
  • the individual contact element 11 is deflected through the connector housing 22 of the mating connector 7, in particular through a preferably conically shaped opening in the connector housing 22 of the mating connector 7, in which the associated mating contact element 21 is arranged, and thus from a contacting position deflected into a distance position.
  • the individual contact element 11 is separated from the associated contact section 19 of the passive electrical component 18 .
  • only a single contact element 11 can be deflected from the associated contact section 19 of the passive electrical component 18 by an associated mating contact element 21 or the connector housing 22 of the mating connector 7, while the other contact element 11 with the associated contact section 19 of the passive electrical component 18 is permanently connected.
  • FIG. 7A shows a schematic representation of a star-shaped interconnection of an electrical termination for a differential and shielded data transmission channel 3:
  • the connector s contains two contact elements 11 serving as inner conductor contact elements for transmission of the differential signal and one contact element 16 serving as outer conductor contact element for outer conductor shielding.
  • the passive electrical component 18 correspondingly has three contact sections 19 which are each connected to one another in a star shape via an electrical resistor of the same size. In the unplugged state of the connector 6 and the mating connector 7, two contact sections 19 of the passive electrical component each make contact with a different contact element 11 serving as the inner conductor contact element and one contact section 19 with the contact element 16 serving as the outer conductor contact element.
  • At least two contact elements of the total of three contact elements 11 and 16 are spaced apart from the associated contact section 19 of the passive electrical component 18 when the plug connector 6 and the mating connector 7 are in the plugged-in state.
  • FIG. 7B schematically shows a corresponding triangular interconnection of an electrical termination for a differential and shielded data transmission channel 3.
  • the first embodiment of a data transmission system 1 according to the invention represents an extension of the data transmission system described with reference to FIG. 1 according to the prior art
  • Features of the data transmission system 1 according to the prior art according to FIG. 1 are.
  • each transceiver unit 2 which is arranged at one end of the serially connected transceiver units 2, has a single connector 6 with a mating connector 7 a cable section 28 with at least two electrical conductors 5 electrically connected.
  • the additional connector s of these transceiver units 2 is not electrically connected to a mating connector 7 in each case. Instead, each transceiver unit 2 contains a plug connector s according to the invention.
  • This connector s according to the invention forms with the mating connector 7 an electrical plug connection 9 according to the invention, as explained in detail above.
  • the two contact elements 11 of the pair of inner conductor contact elements are bridged via a passive electrical component 18, which is preferably an adapted electrical resistance.
  • the two contact elements 11 of the pair of inner conductor contact elements are not bridged via a passive electrical component 18 . Instead, the two contact elements 11 of the connector 6 with the mating contact elements 21 of the mating connector 7 electrically connected.
  • a connector Without plugging in a mating connector with an integrated terminating resistor and without using a connector with a switch that can be moved by the user from outside the connector housing, a connector is hereby created that automatically enables an adapted terminating resistor to be connected or disconnected simply by connecting or disconnecting the electrical connector.
  • the data transmission channel 3 also has a plurality of cable sections 28, each with at least one pair of electrical conductors 5.
  • the bridging member 29 is designed as a T-member and thus has three plug connectors, which are each electrically connected to one another via at least two internal electrical conductors 27 .
  • Two of the connectors in the bridging member 29 are each designed as connectors s according to the invention, each of which forms an electrical connector 9 according to the invention with a mating connector 7 at one end of a respective adjacent cable section 28 .
  • the third connector in the bridging member 29 is designed as a further connector 30 and forms an electrical plug connection with a mating connector 32 which is attached to one end of a stub line 31 .
  • the additional connector 30 corresponds to the mating connector 32 and does not necessarily have to be a connector 6 according to the invention.
  • the branch line 31 also has at least two electrical conductors 5 guided in a cable.
  • the additional mating connector 32 at the other end of each branch line 31 also forms an electrical plug connection with an additional connector 30 arranged in the associated transmitter/receiver unit 2 .
  • the spur line 31 between a transceiver unit 2 and an associated bridging element 29 can be omitted.
  • the further plug connector 30 of the bridging element 29 forms an electrical plug connection with the further plug connector 30 which is arranged in the transceiver unit 2 and acts as a mating plug connector.

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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Eine elektrische Steckverbindung (9) um eine Sende-Empfangs- Einheit (2) mit einem Datenübertragungskanal (3) elektrisch zu verbinden umfasst einen Steckverbinder (6) und einen Gegensteckverbinder (7). Im Steckverbinder (6) sind wenigstens zwei Kontaktelemente (11; 16) und ein passives elektrisches Bauelement (18) aufweisend wenigstens zwei Kontaktabschnitte (19) angeordnet. In einem nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders (6) und des Gegensteckverbinders (7) kontaktieren zwei Kontaktabschnitte (19) des passiven elektrischen Bauelements (18) jeweils ein unterschiedliches Kontaktelement (11; 16). In einem gesteckten Zustand des Steckverbinders (6) und des Gegensteckverbinders (7) ist wenigstens ein Kontaktabschnitt (19) des passiven elektrischen Bauelements (18) vom jeweiligen Kontaktelement (11; 16) jeweils mittels einer Auslenkung des passiven elektrischen Bauelements (18) oder wenigstens eines der Kontaktelemente (11; 16) durch den Gegensteckverbinder (7) voneinander beabstandet. Das passive elektrische Bauelement (18) ist als angepasster elektrischer Widerstand ausgebildet, um eine reflexionsfreie Übertragung eines hochfrequenten Datensignals im Datenübertragungskanal (3) zu sichern.

Description

Elektrische Steckverbindung, Steckverbinder und Datenübertraqunqssystem
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der europäischen Patentanmeldung Nr. 20 208 597.3 in Anspruch, deren Inhalt durch Verweis hierin vollständig mit aufgenommen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung umfassend einen Steckverbinder und einen Gegensteckverbinder.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Steckverbinder für die elektrische Steckverbindung.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Datenübertragungssystem mit einen elektrischen Datenübertragungskanal und mehreren Sende-Empfangs-Einheiten.
Die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Datenübertragungskanal und den Sende- Empfangs-Einheiten erfolgt jeweils über die elektrische Steckverbindung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Die Datenkommunikation zwischen Steuergeräten in einem Automobil erfolgt über ein Kommunikationsmedium aus einzelnen Kabeln. Das Kommunikationssystem weist bevorzugt eine lineare Struktur auf, in der die einzelnen Steuergeräte über jeweils dazwischen geschaltete Kabel seriell aneinandergereiht sind. Auf diese Weise lassen sich an den beiden Enden des linearen Kommunikationssystems oder zwischen zwei benachbarten Steuergeräten des linearen Kommunikationssystems jeweils flexibel zusätzliche Steuergeräte in das Kommunikationssystem integrieren oder aus dem Kommunikationssystem entfernen.
Die Daten, die zwischen zwei Steuergeräten übertragen werden, werden somit nicht auf einem direkten Datenübertragungsweg über ein zwischen den beiden Steuergeräten geschaltetes Kabel, sondern über die dazwischen geschalteten Steuergeräte sowie die einzelnen Verbindungskabel übertragen (sogenannte daisy-chain-Übertragung).
Aus der US 4,838,814 A geht ein Datenübertragungssystem nach dem daisy-chain-Prinzip hervor. Die einzelnen Datenverarbeitungseinheiten sind jeweils über eine schaltbare Steckverbinder-Einheit und daran angeschlossene differentielle Leiterpaare miteinander verbindbar. Die Steckverbinder-Einheit weist hierzu für jede Verbindung zu einem differentiellen Leiterpaar jeweils einen Schalter auf, der von außerhalb der Steckverbinder-Einheit zugänglich ist und vom Anwender bedienbar ist. Somit kann eine Datenverarbeitungseinheit zum Datenübertragungssystem hinzugefügt oder vom Datenverarbeitungssystem entfernt werden. Nachteilig ist hierfür eine Bedienung des in der Steckverbinder-Einheit integrierten Schalters durch den Anwender erforderlich. Auch die Zu- oder Abschaltung eines Abschlusswi- derstandes an einem Ende des Datenübertragungssystems erfolgt nachteilig einzig durch den Anwender.
Dies ist ein Zustand, den es zu verbessern gilt.
Zum weiteren technischen Hintergrund sei außerdem auf die folgenden Druckschriften verwiesen. Die US 2018/0261959 A1 betrifft Datensteckverbinder und insbesondere deren Terminierung im nicht gesteckten Zustand. Die WO 2015/069769 A1 bezieht sich auf elektrische Verbinder, beispielsweise für Audioverbindungen. Die EP 2 775 571 A1 betrifft einen elektrischen Steckverbinder mit einem Tastkontakt. Die US 2015/001 1124 A1 betrifft ein System zum Bereitstellen eines Widerstandsnebenschlusses bzw. Shunts, der das Verbinden von zwei Kontakten innerhalb einer Lampenfassung einer Lichterkette ermöglicht, wenn die Glühbirne entfernt wird. In der EP 0 393 670 A2 wird ein elektrischer Verbinder zur Verbindung mit einem elektrischen Kabel mit mehreren signalführenden Leitern offenbart, der ein elektrisches Schaltungselement enthält. Schließlich bezieht sich die US 4,971 ,569 A auf sich Datenkommunikationsnetzwerke, die Koaxialkabel und elektrische Verbinder aufweisen, insbesondere auf ein Datenkommunikationsnetzwerk mit selbstterminierenden koaxialen elektrischen Verbindern.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Steckverbindung zwischen einer Sende-Empfangs-Einheit und den wenigstens zwei elektrischen Leitern eines Verbindungskabels eines Datenübertragungskanals anzugeben, mit der ohne Bedienung eines Schalters durch den Anwender eine elektrische Verbindung zwischen der Sende-Empfangs-Einheit und den wenigstens zwei elektrischen Leitern eines Verbindungskabels oder eine elektrische Verbindung, insbesondere ein elektrischer Abschlusswiderstand, zwischen wenigstens zwei elektrischen Leitern schaltbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrische Steckverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:
Eine elektrische Steckverbindung umfassend einen Steckverbinder und einen Gegensteckverbinder, wobei im Steckverbinder wenigstens zwei Kontaktelemente und ein passives elektrisches Bauelement aufweisend wenigstens zwei Kontaktabschnitte angeordnet sind, wobei in einem nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders zwei Kontaktabschnitte des passiven elektrischen Bauelements jeweils ein unterschiedliches Kontaktelement kontaktieren und in einem gesteckten Zustand des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders wenigstens ein Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements vom jeweiligen Kontaktelement jeweils mittels einer Auslenkung des passiven elektrischen Bauelements oder wenigstens eines der Kontaktelemente durch den Gegensteckverbinder voneinander beabstandet ist.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis/Idee besteht darin, dass innerhalb des Steckverbinders zwei Kontaktelemente und ein passives elektrisches Bauelement mit zwei Kontaktabschnitten angeordnet sind.
In einer ersten Position, die hierbei und im Folgenden als Kontaktierungsposition bezeichnet wird, kontaktieren die Kontaktabschnitte des passiven elektrischen Bauelements jeweils ein unterschiedliches Kontaktelement der beiden Kontaktelemente. Die beiden Kontaktabschnitte des passiven elektrischen Bauelements und die beiden Kontaktelemente befinden sich jeweils in der Kontaktierungsposition, wenn sich der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder in einem nicht gesteckten Zustand befinden. In der Kontaktierungsposition befinden sich die beiden Kontaktabschnitte in einer nicht ausgelenkten Position.
In einer zweiten Position, die hierbei und im Folgenden als Abstandsposition bezeichnet wird, ist mindestens ein Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements jeweils vom zugehörigen Kontaktelement beabstandet. Hierzu wird entweder der einzelne Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements vom zugehörigen Kontaktelement und/oder das einzelne Kontaktelement vom zugehörigen Abschnitt des passiven elektrischen Bauelements verschoben. Der verschobene Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements und/oder das verschobene Kontaktelement befindet sich jeweils in der Abstandsposition, wenn sich der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder in einem gesteckten Zustand befinden. Der einzelne Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements und/oder das einzelne Kontaktelement gelangen jeweils von der Kontaktierungsposition in die Abstandsposition mittels einer Auslenkung des passiven elektrischen Bauelements bzw. des Kontaktelements durch den Gegensteckverbinder.
Die Auslenkung des einzelnen Kontaktabschnitts des passiven elektrischen Bauelements durch den Gegensteckverbinder erfolgt bevorzugt durch das Steckverbindergehäuse des Gegensteckverbinders. Alternativ kann die Auslenkung auch durch das Isolatorelement, das Außenleiterkontaktelement oder eine zum Gegensteckverbinder gehörige und bevorzugt dielektrisch ausgebildete weiteren Komponente erfolgen.
Die Auslenkung des einzelnen Kontaktelement erfolgt bevorzugt durch das zugehörige Gegenkontakte- lement des Gegensteckverbinders, damit bei gesteckter Steckverbindung eine elektrische Verbindung zwischen Steckverbinder und Gegensteckverbinder gesichert ist.
Eine Sende-Empfangs-Einheit lässt sich mit zwei benachbarten Sende-Empfangs-Einheiten über jeweils ein Kabelabschnitt mit jeweils wenigstens zwei elektrischen Leitern elektrisch verbinden. In jeder Sende- Empfangs-Einheit sind hierzu jeweils zwei Steckverbinder integriert. Jeder Kabelabschnitt weist hierzu an seinen beiden Enden jeweils einen Gegensteckverbinder auf. Jede einzelne elektrische Verbindung er- folgt, indem ein Steckverbinder einer Sende-Empfangs-Einheit mit dem zugehörigen Gegenstecker eines Kabelabschnitts elektrisch verbunden ist. Die Kontaktelemente des Steckverbinders kontaktieren zugehörige Gegenkontaktelemente des Gegensteckverbinders. Hierbei ist mindestens ein Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements vom zugehörigen Kontaktelement beabstandet. Entweder das Kontaktelement oder der Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements oder sowohl das Kontaktelement als auch der Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements befinden sich hierbei in einer Abstandsposition.
Somit lässt sich ein Datenübertragungssystem von mehreren seriell verschalteten Sende-Empfangs- Einheiten realisieren. Der Datenübertragungskanal des Datenübertragungssystems setzt sich hierbei aus den elektrischen Leitern der einzelnen Kabelabschnitte zwischen den einzelnen Sende-Empfangs- Einheiten zusammen. Die einzelnen Kabelabschnitte weisen wenigstens zwei elektrische Leiter auf. Wird ein symmetrisches oder differentielles Signal in den einzelnen Kabelabschnitten übertragen, so enthält das Kabel ein elektrisches Leiterpaar aus zwei elektrischen Innenleitern. Wird ein asymmetrisches Signal, d. h. ein single-ended Signal, übertragen, so ist im einzelnen Kabelabschnitt ein elektrischer Innenleiter und ein elektrischer Außenleiter angeordnet. Wie weiter unten noch gezeigt wird, können im einzelnen Kabelabschnitt noch weitere elektrische Leiter, beispielsweise ein elektrischer Außenleiter zur Schirmung eines differentiellen Signals oder weitere elektrische Leiter bzw. weitere elektrische Leiterpaare zur Übertragung weiterer symmetrischer bzw. asymmetrischer Signale, angeordnet sein. Die elektrischen Leiter der einzelnen Kabelabschnitte sind jeweils über zugehörige elektrische Leiter innerhalb der einzelnen Sende-Empfangs-Einheiten miteinander elektrisch verbunden, die die beiden Steckverbinder der einzelnen Sende-Empfangs-Einheit miteinander elektrisch verbinden.
Bei einer Sende-Empfangs-Einheit, die an einem Ende der seriell verschalteten Sende-Empfangs- Einheiten angeordnet ist, ist der eine Steckverbinder mit einem Gegensteckverbinder eines Kabelabschnitts verbunden, während der andere Steckverbinder nicht gesteckt ist. Im nicht gesteckten Steckverbinder sind die beiden Kontaktelemente mit den Kontaktabschnitten des passiven elektrischen Bauelements elektrisch verbunden, welche sich jeweils in ihrer Kontaktierungsposition befinden. Somit lässt sich der Datenübertragungskanal zwischen den einzelnen Sende-Empfangs-Einheiten an seinem Ende elektrisch abschließen.
Erfindungsgemäß ist das passive elektrische Bauelement als angepasster elektrischer Widerstand ausgebildet, um eine reflexionsfreie Übertragung eines hochfrequenten Datensignals im Datenübertragungskanal zu sichern.
Somit ist eine Sende-Empfangs-Einheit mit zwei Steckverbindern geschaffen, die flexibel entweder zwischen zwei Sende-Empfangs-Einheiten oder an das Ende von seriell verschalteten Sende-Empfangs- Einheiten positionierbar ist.
Die elektrische Steckverbindung ist bevorzugt für die Übertragung eines differentiellen Signals, d. h. eines symmetrischen Signals, ausgebildet. Die elektrische Steckverbindung kann auch für die Übertragung von mehreren differentiellen Signalen über jeweils ein zugeordnetes Paar von Kontaktelementen ausge- bildet sein. Die Paare von Kontaktelementen zur Übertragung von jeweils einem differentiellen Signal können hierbei entweder überkreuzt oder parallel zueinander angeordnet sein. Die elektrische Steckverbindung kann alternativ auch für die Übertragung eines asymmetrischen Signals, eines so genannten single-ended-Signals, zwischen einem Innenleiter- und einem Außenleiter-Kontaktelement verwendet werden. Auch mehrere asymmetrische Signale oder die Kombination von wenigstens einem differentiellen Signal und wenigstens einem asymmetrischen Signal ist mit einer derartigen elektrischen Steckverbindung denkbar. In einem mit der elektrischen Steckverbindung verbundenen Kabelabschnitt können die einzelnen symmetrischen bzw. asymmetrischen Signale bevorzugt in miteinander verseilten elektrischen Leitern übertragen werden. Alternativ ist auch eine Übertragung in nicht verseilten elektrischen Leitern denkbar.
Bei einem Steckverbinder bzw. Gegensteckverbinder kann es sich um einen Stecker, einen Einbaustecker, eine Buchse, eine Kupplung oder einen Adapter handeln. Die im Rahmen der Erfindung verwendete Bezeichnung "Steckverbinder" bzw. "Gegensteckverbinder" steht stellvertretend für alle Varianten. Elektrische Steckverbinder dienen bekanntermaßen dazu, elektrische Versorgungssignale und/oder Datensignale an korrespondierende Gegensteckverbinder zu übertragen.
Bevorzugt ist der Steckverbinder als Leiterplattensteckverbinder ausgeführt, der elektrisch und mechanisch mit einer Leiterplatte verbunden ist. Auf dieser Leiterplatte ist bevorzugt die Sende-Empfangs- Einheit des Datenübertragungssystems realisiert. Alternativ kann die Leiterplatte, auf der der Leiterplattensteckverbinder befestigt ist, von der Leiterplatte der Sende-Empfangs-Einheit getrennt sein und über eine zusätzliche elektrische Verbindung mit dieser verbunden sein.
Denkbar ist auch eine Realisierung des Steckverbinders als Kabelsteckverbinder oder als Gehäusesteckverbinder.
Werden die einzelnen Sende-Empfangs-Einheiten nicht nach dem daisy-chain-Prinzip seriell miteinander verbunden, sondern jede Sende-Empfangs-Einheit über jeweils eine Stichleitung an den gemeinsamen Datenübertragungskanal angebunden, so ist eine als T-Glied realisierte elektrische Steckverbindung erforderlich. Diese als T-Glied realisierte elektrische Steckverbindung weist drei Steckverbinder- Schnittstellen auf. Eine Steckverbinder-Schnittstelle ist mit einem Gegensteckverbinder steckbar, der mit dem Kabel der Stichleitung verbunden ist. Die beiden weiteren Steckverbinder-Schnittstellen sind jeweils mit einem Gegensteckverbinder steckbar, der jeweils mit einem Kabelabschnitt des Datenübertragungskanals verbunden ist. In diesem Fall können die beiden Kontaktelement-Paare an allen drei Steckverbinder-Schnittstellen des als T-Glied realisierten Steckverbinders jeweils ebenfalls mit den Kontaktabschnitten eines zugehörigen passiven elektrischen Bauelements kontaktierbar sein.
Bei dem Gegensteckverbinder handelt es sich bevorzugt um einen elektrischen Steckverbinder, der als Kabelsteckverbinder ausgeführt ist. Der Gegensteckverbinder weist bevorzugt eine mechanische und eine elektrische Schnittstelle auf. Zur Ausbildung einer mechanischen Schnittstelle weist der Gegensteckverbinder insbesondere ein elektrisch isolierendes Steckverbindergehäuse aus einem dielektrischen Werkstoff mit einer entsprechenden Ausformung zur Befestigung mit dem Steckverbindergehäuse des Steckverbinders auf. Innerhalb des Steckverbindergehäuses sind im Gegensteckverbinder Gegenkontaktelemente zur Ausbildung einer elektrischen Schnittstelle mit den Kontaktelementen des Steckverbinders angeordnet.
Daneben kann der Gegensteckverbinder auch nur eine mechanische Schnittstelle, d. h. ein Steckverbindergehäuse ohne Kontaktelemente, enthalten. Derartige Gegensteckverbinder werden typischerweise als Dummy-Steckverbinder oder Blind-Steckverbinder bezeichnet. Im gesteckten Zustand des Steckverbinders und des als Dummy-Steckverbinder ausgebildeten Gegensteckverbinders sind die beiden Kontaktelemente des Steckverbinders weder mit dem passiven elektrischen Bauelement noch mit Gegenkontaktelementen verbunden. Die beiden Kontaktelemente des Steckverbinders sind folglich nicht beschältet und weisen somit jeweils ein offenes Ende bzw. einen offenen Abschluss auf. Durch die elektrische Verbindung des Steckverbinders mit einem als Dummy-Steckverbinder ausgebildeten Gegensteckverbinder lässt sich ein Steckverbinder, d. h. ein Port, mit einem offenen Abschluss in einer Sende- Empfangs-Einheit realisieren. Diese Konfiguration kann beispielsweise bei der hochfrequenztechnischen Prüfung eines Steuergerätes genutzt werden.
Bei den beiden Kontaktelementen innerhalb des Steckverbindergehäuses des Steckverbinders handelt es sich bevorzugt um Innenleiter-Kontaktelemente zur Übertragung eines differentiellen Signals. Das als Innenleiter-Kontaktelemente-Paar ausgeführte Paar von Kontaktelementen im Steckverbinder kann als Buchsen- oder Stift-Kontakt nach gängigen technischen Ausformungen ausgeführt sein. Das Kontakte- lemente-Paar kann alternativ auch als Innenleiter- und Außenleiterkontaktelement ausgebildet sein, welche jeweils als Buchsen- oder Stiftkontakt ausgeführt sein können.
Das passive elektrische Bauelement weist bevorzugt zwei Kontaktabschnitte auf, die sich bevorzugt an den axialen Enden des passiven elektrischen Bauelements befinden. Im Hinblick auf eine niedrige Transferimpedanz ist für den Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements und für das Kontaktelement ein metallischer Werkstoff mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, beispielsweise goldoder silberbeschichtetes Messing, auszuwählen. Außerdem ist in der Kontaktierungsposition der Kontaktabschnitte ein ausreichender Kontaktdruck zwischen Kontaktabschnitt und Kontaktelement erforderlich. Hierzu ist, wie weiter unten noch im Detail erläutert wird, eine elastische Anordnung oder eine elastische Ausformung des passiven elektrischen Bauelements, insbesondere eine elastische Ausformung der Kontaktabschnitte des passiven elektrischen Bauelements, verwirklicht.
Das passive elektrische Bauelement verbindet in der Kontaktierungsposition der Kontaktabschnitte die beiden Kontaktelemente des Kontaktelemente-Paares elektrisch miteinander und bildet somit einen elektrischen Abschluss für die beiden elektrischen Leifer des Datenübertragungskanals.
Durch geometrische und werkstoffliche Ausgestaltung des passiven elektrischen Bauelements lässt sich ein spezifisches elektrisches Übertragungsverhalten und damit eine spezifische elektrische Abschlusscharakteristik zwischen den elektrischen Leitern des Datenübertragungskanals ausbilden. Diese elektrische Abschlusscharakteristik kann nicht nur ein reelles Verhalten, sondern auch ein komplexes Verhal- ten, d. h. ein von der Frequenz des Übertragungssignals abhängiges Verhalten, aufweisen. Nähere Details werden hierzu weiter unten erläutert.
Unter einem elektrischen Bauelement wird in der Elektrotechnik eine Einheit aus mindestens einem elektrischen Bauteil verstanden, die physisch nicht weiter unterteilt werden kann, ohne ihre technische Funktion zu verlieren. Als passives elektrisches Bauteil wird ein elektrisches Bauteil verstanden, das keine Verstärkerwirkung zeigt und keine Steuerungsfunktion besitzt. Im Rahmen der Erfindung umfasst das passive elektrische Bauelement einen Widerstand, kann gegebenenfalls aber auch einen Kondensator, eine Induktivität, einen Resonator usw. oder eine elektrische Schaltung mit mindestens einem Widerstand, mindestens einem Kondensator, mindestens einer Induktivität und/oder einem mindestens Resonator usw. umfassen.
Das passive elektrische Bauelement ist im Hinblick auf eine einfache Auslenkung bevorzugt einteilig ausgebildet. Denkbar ist auch eine mehrteilige Ausbildung des passiven elektrischen Bauelements. Im Hinblick auf eine gemeinsame Auslenkung des gesamten passiven elektrischen Bauelements ist bei einer mehrteiligen Realisierung auf eine starre Verbindung zwischen den einzelnen Bestandteilen des passiven elektrischen Bauelements zu achten.
Der elektrische Widerstandswert des angepassten elektrischen Abschlusswiderstands entspricht dem Wellenwiderstand der elektrischen Leiter im Datenübertragungskanal. Im Fall eines differentiellen Leiterpaares wird der Wellenwiderstand typischerweise auf 100 Q ausgelegt, so dass der angepasste Abschlusswiderstand ebenfalls mit 100 Q zu bemessen ist. Realisierbar sind aber auch andere Werte für den Wellenwiderstand des differentiellen Leiterpaares bzw. für den Abschlusswiderstand.
Als eine weitere Möglichkeit für ein passives elektrisches Bauelement kann jede beliebige passive elektronische Schaltung aus mindestens einem elektrischen Widerstand und mindestens einem Kondensator und/oder mindestens einer Spule (ein so genanntes RLC-Netzwerk) Verwendung finden, die eine ganz spezifische elektronische bzw. physikalische Funktion, beispielsweise eine Tiefpassfilterung, durchführt. Auf diese Weise lässt sich als Abschluss zwischen den beiden elektrischen Leitern ein elektrischer Wechselstromwiderstand, d. h. eine Impedanz, mit einer beliebigen elektrischen Übertragungscharakteristik insbesondere für Test- und Prüfzwecke realisieren.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Erfindungsgemäß sind die beiden Kontaktelemente des Steckverbinders im nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders einzig über das passive elektrische Bauelement miteinander elektrisch verbunden. Somit kontaktieren die beiden Kontaktabschnitte des passiven elektrischen Bauelements die zugehörigen Kontaktelemente jeweils direkt und unmittelbar.
Auf diese Weise lässt sich eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontaktelementen realisieren, die einzig die elektrischen Bauteile des passiven elektrischen Bauelements enthält. Zusätzliche mechanische Bauteile, die die Komplexität des Steckverbinders erhöhen und damit dessen Herstellbarkeit verteuern, sind nicht erforderlich. Auch wird die elektrische Übertragungscharakteristik und damit die elektrische Abschlusscharakteristik zwischen den beiden Kontaktelementen durch zusätzliche mechanische Bauteile nicht verfälscht.
Um eine sichere Kontaktierung zwischen den Kontaktabschnitten des passiven elektrischen Bauelements und den zugehörigen Kontaktelementen zu verwirklichen, ist ein ausreichender Kontaktdruck zwischen jedem Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements und dem zugehörigen Kontaktelement erforderlich. Hierzu ist bevorzugt eine Elastizität ausgebildet, die denjenigen Kontaktpartner des aus Kontaktelement und zugehörigen Kontaktabschnitt bestehenden Kontaktierungspaares, der von einer Kontaktierungsposition in eine Abstandsposition ausgelenkt wird, von der Abstandsposition in die Kontaktierungsposition zurückführt und mit einem Kontaktdruck den jeweils anderen Kontaktpartner kontaktiert.
Ist der zwischen einer Kontaktierungsposition und einer Abstandsposition bewegliche Kontaktpartner ein Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements, so ist die Elastizität bevorzugt ein im Steckverbinder angeordnetes elastisches Element, das mit dem passiven elektrischen Bauelement verbunden ist und das passive elektrische Bauelement in eine Ausgangsposition sowie den Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements in die Kontaktierungsposition zurückbewegt. Das passive elektrische Bauelement ist folglich im Steckverbinder mittels des elastischen Elements elastisch gelagert. Das elastische Element kann beispielsweise ein Federarm, eine Spiralfeder, eine Tellerfeder, ein Element aus einem Elastomer oder jedes andere geeignete elastische bzw. federnde Element sein. Das elastische Element ist vorgespannt angeordnet und beaufschlagt das passive elektrische Bauelement derart mit einer Federkraft, dass der von der Abstandsposition in die Kontaktierungsposition bewegte Kontaktabschnitt das zugehörige Kontaktelemente mit einem ausreichenden Kontaktdruck kontaktiert.
Alternativ kann die Elastizität auch durch eine elastische Ausbildung des passiven elektrischen Bauelements realisiert sein. Das bevorzugt einteilig ausgebildete passive elektrische Bauelement weist hierbei entweder in einer Längserstreckungsrichtung oder alternativ in einer Richtung quer zur Längserstreckung eine elastisch wirkende Geometrie auf. Eine geeignete Geometrie zur Realisierung einer Elastizität kann beispielsweise eine federarmförmige, eine U-förmige oder eine V-förmige Geometrie sein. Denkbar ist auch die Verwendung eines elastischen Werkstoffes für das passive elektrische Bauelement, beispielsweise die Verwendung eines Elastomers mit oder ohne Integration von Metallpartikeln.
Ist der zwischen einer Kontaktierungsposition und einer Abstandsposition bewegliche Kontaktpartner das Kontaktelement, so kann die Elastizität zum Zurückführen des Kontaktelements von der Abstandsposition in die Kontaktierungsposition entweder interhalb oder außerhalb des Kontaktelements realisiert sein. Eine extern realisierte Elastizität kann ebenfalls ein elastisches Element sein, das mit dem Kontaktelement verbunden ist und das Kontaktelement im nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders von der Abstandsposition in die Kontaktierungsposition zurückführt.
Eine intern realisierte Elastizität kann durch ein als Federarm ausgebildetes Kontaktelement verwirklicht sein, das im Steckverbindergehäuse des Steckverbinders fixiert ist und im Bereich der Auslenkung in einer Ausnehmung innerhalb des Steckverbindergehäuses des Steckverbinders federarmförmig ausgebildet ist und zwischen der Kontaktierungsposition und der Abstandsposition beweglich ist. Denkbar ist auch eine elastische Ausbildung einzig eines Abschnitts oder mehrerer Abschnitte des Kontaktelements. Bevorzugt ist hierbei der Abschnitt des Kontaktelements elastisch ausgebildet, der mit dem zugehörigen Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements in einer Kontaktierungsposition kontaktiert und aus der Kontaktierungsposition in eine Abstandsposition auslenkbar ist.
In einem gesteckten Zustand des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders, d. h. in einem gesteckten Zustand der elektrischen Steckverbindung, ist mindestens ein Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements und/oder mindestens ein Kontaktelement jeweils aus der Kontaktierungsposition in eine Abstandsposition ausgelenkt. Der mindestens eine Kontaktabschnitt ist hierbei jeweils vom zugehörigen Kontaktelement beabstandet und kontaktiert dieses nicht. Die beiden Kontaktelemente des Steckverbinders sind nicht mehr über das passive elektrische Bauelement elektrisch verbunden und damit nicht mehr abgeschlossen. Stattdessen kontaktieren die Kontaktelemente des Steckverbinders zugehörige Gegenkontaktelemente des Gegensteckverbinders.
Die Relativbewegung zwischen mindestens einem Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements und dem zugehörigen Kontaktelement erfolgt im Übergang zwischen dem gesteckten und dem nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders translatorisch oder rotatorisch. Bei einer Auslenkung des Kontaktelements liegt bevorzugt eine rotatorische Relativbewegung vor. Im Fall einer Auslenkung des Kontaktabschnitts des passiven elektrischen Bauelements kann die Relativbewegung translatorisch oder rotatorisch oder eine Kombination aus translatorischer und rotatorischer Bewegung sein.
Das passive elektrische Bauelement kann in einer Verbindungsebene zwischen den beiden Kontaktelementen oder in einer zu dieser Verbindungsebene parallelen Ebene zwischen den beiden Kontaktelementen angeordnet sein.
Ist das passive elektrische Bauelement in der Verbindungsebene zwischen den beiden Kontaktelementen angeordnet, so kann eine Trennung zwischen den beiden Kontaktpartnern von mindestens einem Kontaktierungspaar durch eine Auslenkung des passiven elektrischen Bauelements in eine parallele Verbindungsebene oder durch eine Auslenkung von mindestens einem Kontaktelement in der Verbindungsebene oder in eine parallele Verbindungsebene erfolgen. Ist das passive elektrische Bauelement in einer zur Verbindungsebene parallele Ebene angeordnet, so kann eine Trennung zwischen den beiden Kontaktpartnern von mindestens einem Kontaktierungspaar durch Auslenkung des passiven elektrischen Bauelements in eine weitere zur Verbindungsebene parallele Ebene erfolgen.
Alternativ ist in diesem Fall auch eine Auslenkung von mindestens einem Kontaktelement in der Verbindungsebene oder in eine zur Verbindungsebene parallele Ebene möglich.
Falls das passive elektrische Bauelement in einer Verbindungsebene zwischen den beiden Kontaktelementen angeordnet ist, kann das passive elektrische Bauelement bevorzugt am Steckverbindergehäuse fixiert angeordnet sein. Alternativ ist es auch denkbar, dass das passive elektrische Bauelement in der Verbindungsebene zwischen den beiden Kontaktelementen auf einer Verbindungslinie zwischen den beiden Kontaktelementen beweglich, d. h. schwimmend, gelagert ist.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Beabstandung zwischen dem mindestens einen Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements und dem zugehörigen Kontaktelement durch eine dielektrische Komponente des Gegensteckverbinders verwirklicht, die durch den Steckvorgang zwischen dem mindestens einen Kontaktabschnitt und dem zugehörigen Kontaktelement eingefügt ist. Aufgrund des elektrisch isolierenden Materials der dielektrischen Komponente des Gegensteckverbinders ist der mindestens eine Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements vom zugehörigen Kontaktelement des Steckverbinders elektrisch getrennt. Die dielektrische Komponente des Gegensteckverbinders ist bevorzugt das Steckverbindergehäuse des Gegensteckverbinders. Alternativ kann die dielektrische Komponente auch das Isolationselement oder eine weitere dielektrische Komponente des Gegensteckverbinders sein.
Im Fall einer elastischen Lagerung des passiven elektrischen Bauelements wird das passive elektrische Bauelement durch das Einfügen der dielektrischen Komponente des Gegensteckverbinders zwischen dem passiven elektrischen Bauelement und dem zugehörigen Kontaktelement bevorzugt translatorisch aus einer Kontaktierungsposition in eine Abstandsposition ausgelenkt.
Um ein einfaches und leichtgängiges Einfügen der dielektrischen Komponente des Gegensteckverbinders zwischen dem mindestens einen Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements und dem zugehörigen Kontaktelement zu ermöglichen, weist der mindestens eine Kontaktabschnitt in Richtung des Gegensteckverbinders jeweils eine Fase auf. Ergänzend kann auch das stirnseitige Bereichsende der dielektrischen Komponente des Gegensteckverbinders, das sich zwischen dem mindestens einen Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements und dem zugehörigen Kontaktelement einfügt, eine Fase aufweisen.
Weist das passive elektrische Bauelement aufgrund der Geometrie oder des Werkstoffes eine Elastizität auf, so wird durch das Einfügen der dielektrischen Komponente des Gegensteckverbinders zwischen dem passiven elektrischen Bauelement und dem zugehörigen Kontaktelement insbesondere der Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements elastisch verformt. Auf diese Weise gelangt der elastisch verformte Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements von einer Kontaktierungs- position in eine Abstandsposition. Das passive elektrische Bauelement ist hierbei zumindest bereichsweise im Steckverbindergehäuse des Steckverbinders fixiert.
Um auch bei einer derartigen Ausbildung ein einfaches und leichtgängiges Einfügen der dielektrischen Komponente des Gegensteckverbinders zwischen dem mindestens einen Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements und dem zugehörigen Kontaktelement zu ermöglichen, ist die Geometrie des passiven elektrischen Bauelements, insbesondere die Geometrie des passiven elektrischen Bauelements im Kontaktabschnitt, in Richtung des Gegensteckverbinders gefast.
Zwischen dem mindestens einen Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements und dem zugehörigen Kontaktelement kann alternativ auch eine dielektrische Komponente des Steckverbinders eingefügt werden, die innerhalb des Steckverbindergehäuses des Steckverbinders in Steckrichtung des Gegensteckverbinders beweglich angeordnet ist. Hierbei wird die dielektrische Komponente des Steckverbinders, die sich im nicht gesteckten Zustand der elektrischen Steckverbindung nicht zwischen dem mindestens einen Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelement und dem zugehörigen Kontaktelement befindet, beim Stecken der elektrischen Steckverbindung durch den Gegensteckverbinder zwischen dem mindestens einen Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelement und dem zugehörigen Kontaktelement eingefügt. Die bevorzugt dielektrisch ausgeführte Komponente ist bevorzugt stift- oder stangenförmig ausgeformt. Sie kann aber auch eine platten- oder buchsenförmige Ausformung oder jede andere technisch sinnvolle Ausformung aufweisen.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Beabstandung zwischen dem mindestens einen Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements und dem zugehörigen Kontaktelement dadurch verwirklicht, dass der mindestens eine Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements durch den in das Steckverbindergehäuse des Steckverbinders eingefügten Gegensteckverbinder jeweils aus der Kontaktierungsposition in eine Abstandsposition ausgelenkt ist. Zwischen dem ausgelenkten Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements und dem zugehörigen Kontaktelement befindet sich einzig Luft.
Da die Steckrichtung des Gegensteckverbinders parallel zum steckerseitigen Bereich der Kontaktelemente verläuft, ist in der zweiten Ausführungsform der Erfindung eine Kontaktierung zwischen dem mindestens einen Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements und den zugehörigen Kontaktelement im leiterplattenseitigen Bereich der winkelförmig gebogenen Kontaktelemente eines als Leiterplattensteckverbinder ausgebildeten Steckverbinders vorteilhaft. In diesem Fall kann der mindestens eine Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements durch den Gegensteckverbinder translatorisch jeweils von einer Kontaktierungsposition in eine Abstandsposition ausgelenkt werden. Denkbar ist auch eine Kontaktierung zwischen den Kontaktabschnitten des passiven elektrischen Bauelements und den zughörigen Kontaktelementen im Bereich des steckerseitigen Bereichs der Kontaktelemente. In diesem Fall werden die Kontaktbereiche des passiven elektrischen Bauelements jeweils durch den Gegensteckverbinder entlang des steckerseitigen Bereichs des zugehörigen Kontaktelements aus den steckerseitigen Bereich des zugehörigen Kontaktelements ausgelenkt. Ist das passive elektrische Bauelement elastisch gelagert und damit auslenkbar, so kann es beim Stecken des Gegensteckverbinders mit dem Steckverbinder durch den Gegensteckverbinder ausgelenkt werden. Auf diese Weise ist wenigstens ein Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements jeweils von einer Kontaktierungsposition in eine Abstandsposition auslenkbar und damit vom zugehörigen Kontaktelement einzig durch Luft beabstandet.
Auch in der zweiten Ausführungsform erfolgt die Auslenkung des passiven elektrischen Bauelements bevorzugt durch das Steckverbindergehäuse des Gegensteckverbinders. Alternativ kann das passive elektrische Bauelement auch durch das Isolatorelement, durch eine weitere bevorzugt dielektrisch ausgebildete Komponente oder durch das Außenleiterkontaktelement des Gegensteckverbinders erfolgen.
Das Steckverbindergehäuse, das Isolatorelement, die weitere bevorzugt dielektrisch ausgebildete Komponente oder das Außenleiterkontaktelement des Gegensteckverbinders sind jeweils derart auszuformen, dass ein stirnseitiges Ende des Steckverbindergehäuses, des Isolatorelements, der weiteren Komponente oder des Außenleiterkontaktelements des Gegensteckverbinders im gesteckten Zustand der elektrischen Steckverbindung das passive elektrische Bauelement auslenken kann.
Anstelle einer direkten Auslenkung des elastisch gelagerten passiven elektrischen Bauelements durch den Gegensteckverbinder ist auch eine indirekte Auslenkung über eine Komponente des Steckverbinders möglich, die in Steckrichtung des Gegensteckverbinders im Steckverbindergehäuse des Steckverbinders beweglich angeordnet ist. Die Komponente des Steckverbinders wird beim Steckvorgang der elektrischen Steckverbindung durch den Gegensteckverbinder in Richtung des passiven elektrischen Bauelements ausgelenkt und lenkt damit wiederum das elastisch gelagerte passive elektrische Bauelement aus. Bevorzugt ist die im Steckverbinder beweglich gelagerte Komponente dielektrisch ausgebildet, um das Risiko eines möglichen Kurzschlussstromes oder eines nach außen geführten elektrischen Potentiales zu verhindern.
Der mindestens eine Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements ist somit in der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung jeweils in der Abstandsposition unmittelbar oder mittelbar durch den Gegensteckverbinder oder durch eine Komponente des Gegensteckverbinders, d. h. das Steckverbindergehäuse, das Isolatorelement oder eine weitere Komponente des Gegensteckverbinders, ausgelenkt. Die mittelbare Auslenkung des mindestens einen Kontaktabschnitts des passiven elektrischen Bauelements durch den Gegensteckverbinder oder durch eine Komponente des Gegensteckverbinders erfolgt hierbei über eine im Steckverbindergehäuse des Steckverbinders beweglich gelagerte Komponente.
Die Auslenkung eines Kontaktelements in einer dritten Ausführungsform der Erfindung erfolgt bevorzugt durch das zugehörige Gegenkontaktelement des Gegensteckverbinders. Bevorzugt weist das Kontaktelement hierzu im Kontaktierungsbereich mit dem Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements, der auch der Kontaktierungsbereich mit dem Gegenkontaktelement darstellt, eine elastische Geometrie, beispielsweise eine federarmförmige Geometrie, auf. Das Gegenkontaktelement trennt das Kontaktelement vom zugehörigen Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements, indem das Ge- genkontaktelement zwischen dem Kontaktelement und dem zugehörigen Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements eingefügt ist. Um hierbei eine Kontaktierung zwischen dem Gegenkontaktelement und dem Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements zu verhindern, ist der Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements derart ausgebildet, dass das Gegenkontaktelement vom Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements im gesteckten Zustand des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders beabstandet ist.
Alternativ kann das Kontaktelement in einer weiteren Ausprägung der dritten Ausführungsform der Erfindung durch das Steckverbindergehäuse oder eine dielektrische Komponente des Gegensteckverbinders im Steckvorgang von Steckverbinder und Gegensteckverbinder ausgelenkt werden. Im Abstandsbereich zwischen dem elastischen Kontaktelement und dem Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements kann das Steckverbindergehäuse oder die dielektrische Komponente des Gegensteckverbinders eingefügt sein. Das Steckverbindergehäuse oder die dielektrische Komponente des Gegensteckverbinders kann das elastische Kontaktelement alternativ auch außerhalb des Abstandsbereiches auslenken. Aufgrund der Hebelwirkung des elastischen Kontaktelements ist das Kontaktelement vom Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements im Abstandbereich beabstandet. Liegt ein starres Kontaktelement vor, so ist bei einer Auslenkung des Kontaktelement durch das Steckverbindergehäuse oder eine dielektrische Komponente des Gegensteckverbinders typischerweise ein elastisches Element im Steckverbindergehäuse vorgesehen, das das Kontaktelement von der Abstandsposition in die Kontaktierungsposition zurückführt.
Alternativ zur unmittelbaren Auslenkung kann das Kontaktelement äquivalent wie das passive elektrische Bauelement mittelbar über eine im Steckverbindergehäuse des Steckverbinders beweglich gelagerte Komponente ausgelenkt werden, die wiederum vom Gegensteckverbinder ausgelenkt wird.
Neben den beiden Kontaktelementen, die bei Übertragung eines differentiellen Signals mit dem Paar von elektrischen Leitern verbunden sind und jeweils Innenleiterkontaktelemente darstellen, kann im Steckverbinder bevorzugt ein weiteres Kontaktelement enthalten sein, das mit dem Außenleiterschirm des Datenübertragungskanals und/oder mit dem Massepotential der Sende-Empfangs-Einheit verbunden ist und ein Außenleiterkontaktelement darstellt. Das weitere Kontaktelement umschließt im Hinblick auf eine optimale Schirmung innerhalb des Steckverbinders typischerweise das Paar von Kontaktelementen.
Liegt ein Datenübertragungskanal mit zwei Innenleitern zur Übertragung eines differentiellen Signals, d. h. eines symmetrischen Signals, und einem Außenleiter vor, lassen sich folgende drei Abschlusskonfigurationen ausführen:
In einem ersten Fall sind im nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders einzig die beiden Innenleiter-Kontaktelemente jeweils über ein als elektrischer Abschlusswiderstand ausgebildetes passives elektrisches Bauelement miteinander elektrisch verbunden. Im gesteckten Zustand des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders ist wenigstens ein Kontaktabschnitt des passiven elektrischen Bauelements vom zugehörigen Kontaktelement beabstandet angeordnet. Der elektrische Widerstandswert des angepassten elektrischen Abschlusswiderstandes entspricht im ersten Fall der Impedanz den Datenübertragungskanals im Gegentakt-Mode und ist somit nur für den Gegentakt-Mode optimiert.
In einem zweiten Fall sind im nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders einzig die beiden Innenleiter-Kontaktelemente jedes Innenleiter-Kontaktelement jeweils über ein als elektrischer Abschlusswiderstand ausgebildetes passives elektrisches Bauelement mit dem Außenleiter- Kontaktelement elektrisch verbunden. Im gesteckten Zustand des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders ist wenigstens ein Kontaktabschnitt jedes der beiden passiven elektrischen Bauelemente vom zugehörigen Kontaktelement beabstandet angeordnet.
Der elektrische Widerstandswert des angepassten elektrischen Abschlusswiderstandes entspricht im zweiten Fall der Impedanz den Datenübertragungskanals im Gleichtakt-Mode und ist somit nur für den Gleichtakt-Mode optimiert.
In einem dritten Fall sind im nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders die beiden Innenleiter-Kontaktelemente und das Außenleiter-Kontaktelement jeweils über einen elektrische Abschlusswiderstand eines passiven elektrischen Bauelements miteinander elektrisch verbunden. Hierzu weist das passive elektrische Bauelement drei Kontaktabschnitte auf, die jeweils über einen elektrischen Abschlusswiderstand sternförmig oder dreieckförmig miteinander verbunden sind. Im gesteckten Zustand des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders sind wenigstens zwei Kontaktabschnitte jeweils vom zugehörigen Kontaktelement beabstandet.
Der elektrische Widerstandswert jedes angepassten elektrischen Abschlusswiderstandes des passiven elektrischen Bauelements entspricht der Impedanz des Übertragungskanals im Gleichtakt- und im Ge- gentakt-Mode. Somit ist im dritten Fall ein angepasster Abschluss sowohl für den Gleichtakt-Mode als auch für den Gegentakt-Mode möglich.
Die Erfindung umfasst weiterhin einen Steckverbinder für die elektrische Steckverbindung. Für die Ausgestaltung des Steckverbinders gilt das obig zum Steckverbinder der elektrischen Steckverbindung obig Gesagte analog.
Außerdem umfasst die Erfindung auch ein Datenübertragungssystem. Das Datenübertragungssystem weist einen elektrischen Datenübertragungskanal und mehrere Sende-Empfangs-Einheiten auf. Zumindest eine, vorzugsweise eine Mehrzahl, besonders bevorzugt jede Sende-Empfangs-Einheit ist hierbei jeweils über wenigstens eine erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung mit dem Datenübertragungskanal elektrisch verbunden.
In einer ersten Ausführungsform des Datenübertragungskanals kann vorgesehen sein, dass die Sende- Empfangs-Einheiten über die elektrische Steckverbindung mit zumindest einem Kabelabschnitt des Datenübertragungskanals unmittelbar verbunden sind. Der elektrische Datenübertragungskanal kann hierbei mehrere Abschnitte mit jeweils wenigstens zwei elektrischen Leitern aufweisen. Jeder Abschnitt des Datenübertragungskanals verbindet hierbei jeweils zwei Sende-Empfangs-Einheiten elektrisch miteinander. Jede Sende-Empfangs-Einheit ist jeweils mit einem jeweiligen Abschnitt des Datenübertragungskanals über eine erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung elektrisch verbunden. Die beiden Abschnitte des Datenübertragungskanals, die über jeweils eine erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung mit einer Sende-Empfangs-Einheit elektrisch verbunden sind, sind innerhalb der Sende-Empfangs- Einheit über zugehörige wenigstens zwei elektrische Leiter miteinander elektrisch verbunden. Ein derartiger Datenübertragungskanal funktioniert somit nach dem daisy-chain-Prinzip.
Ist jede Sende-Empfangs-Einheit jeweils mit nur zwei weiteren Sende-Empfangs-Einheiten verbunden, so lässt sich hiermit ein Datenübertragungssystem mit einer seriellen Verschaltung von mehreren Sende- Empfangs-Einheiten verwirklichen. Ist eine Sende-Empfangs-Einheit mit mehr als zwei weiteren Sende- Empfangs-Einheiten verbunden, so lässt sich hiermit ein Datenübertragungssystem mit Verzweigungen, d. h. ein Datenübertragungssystem mit einer baumartigen Struktur, realisieren.
In einer zweiten Ausführungsform eines Datenübertragungskanals kann vorgesehen sein, dass die Sende-Empfangs-Einheiten mittels eines jeweiligen Überbrückungsglieds, vorzugsweise ein T-Glied, mit dem Datenübertragungskanal verbunden sind. Die Überbrückungsglieder können hierzu jeweils mit zwei Kabelabschnitten des Datenübertragungskanals verbunden sein. Für die elektrische Verbindung zwischen der Sende-Empfangs-Einheit und dem Überbrückungsglied und/oder für die elektrische Verbindung zwischen dem Überbrückungsglied und den Kabelabschnitten des Datenübertragungskanals dient zumindest eine der elektrischen Steckverbindungen. Vorzugsweise ist das Überbrückungsglied über eine jeweilige elektrische Steckverbindung mit den beiden Kabelabschnitten verbindbar und über eine weitere Steckverbindung mit der Sende-Empfangs-Einheit verbindbar.
Gemäß der zweiten Ausführungsform kann außerdem vorgesehen sein, dass das Datenübertragungssystem mehrere Abschnitte mit jeweils wenigstens zwei elektrischen Leitern aufweist. Jeweils zwei benachbarte Abschnitte des Datenübertragungskanals sind über jeweils eine erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung mit einem T-Glied miteinander verbunden. Das T-Glied ist über eine dritte erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung entweder direkt mit der Sende-Empfangs-Einheit oder indirekt über eine zwischengeschaltete Stichleitung mit der Sende-Empfangs-Einheit elektrisch verbunden. Die Stichleitung weist äquivalent zu den einzelnen Abschnitten des Datenübertragungskanals wenigstens zwei elektrische Leiter auf. Die drei elektrische Steckverbindungen sind innerhalb des T-Gliedes elektrisch miteinander verbunden.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
Fig. 1 ein Blockdiagram eines Datenübertragungssystems nach dem Stand der Tech- nik,
Fig. 2A, 2B, eine Längsschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung im nicht gesteckten Zustand und im gesteckten Zustand,
Fig. 2C eine Querschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung im nicht gesteckten Zustand,
Fig. 2D eine Querschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung im nicht gesteckten Zustand,
Fig. 3A, 3B, eine Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausprägung der ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung im nicht gesteckten Zustand und im gesteckten Zustand,
Fig. 4A, 4B zwei Längsschnittdarstellungen einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung im nicht gesteckten Zustand,
Fig. 4C, 4D zwei Längsschnittdarstellungen einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung im gesteckten Zustand,
Fig. 4E, 4F eine Querschnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung im nicht-gesteckten Zustand und gesteckten Zustand,
Fig. 5A, 5B, eine Längsschnittdarstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung im nicht gesteckten Zustand und im gesteckten Zustand,
Fig. 6A, 6B, eine Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausprägung der dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung im nicht gesteckten Zustand und im gesteckten Zustand,
Fig. 7A eine Darstellung eines sternförmigen Abschlusses eines differentiellen und ge- schirmten Datenübertragungskanals, Fig. 7B eine Darstellung eines dreieckförmigen Abschlusses eines differentiellen und geschirmten Datenübertragungskanals und
Fig. 8A, 8B ein Blockdiagram einer ersten und einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems.
Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Im Folgenden werden die Figuren zusammenhängend und übergreifend beschrieben.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Bevor die erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung im Detail beschrieben wird, wird ein Datenübertragungssystem nach dem Stand der Technik, das für das technische Verständnis der elektrischen Steckverbindung nützlich ist, anhand von Fig. 1 im Folgenden erläutert:
Ein Datenübertragungssystem 1 umfasst mehrere Sende-Empfangs-Einheiten 2, die über einen in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Datenübertragungskanal 3 Daten miteinander austauschen. Jede Sende- Empfangs-Einheit 2 enthält wenigstens jeweils eine Prozessor-Einheit 4, die die gesamte Signalverarbeitung zum Senden und Empfangen von Daten im Basisband und im Hochfrequenzband durchführt. Die Signalverarbeitung in der Prozessor-Einheit 4 ist nicht Bestandteil der Erfindung, so dass hierzu auf die umfangreiche technische Fachliteratur zur Datenübertragung in Bussystemen bzw. in Datennetzen in den unterschiedlichsten Anwendungsfeldern verwiesen wird.
Bevorzugt sind die einzelnen Sende-Empfangs-Einheiten 2 seriell über den Datenübertragungskanal 3 miteinander elektrisch verbunden. Im Datenübertragungskanal 3 wird bevorzugt ein differentielles Signal zwischen den einzelnen Sende-Empfangs-Einheiten 2 übertragen. Denkbar ist aber auch eine Übertragung eines asymmetrischen Signals. Der Datenübertragungskanal 3 weist einzelne Kabelabschnitte 28 mit wenigstens zwei elektrischen Leitern 5 auf, die jeweils zwischen zwei miteinander elektrisch verbundenen Sende-Empfangs-Einheiten 2 geschaltet sind.
Überträgt eine Sende-Empfangs-Einheit 2 Daten zu einer weiteren Sende-Empfangs-Einheit 2 des Datenübertragungssystems 1 , so werden diese Daten über die dazwischen befindlichen Sende-Empfangs- Einheiten 2 nach dem daisy-chain-Prinzip weitergeleitet. Um die Datenübertragung im Datenübertra- gungssystem 1 nach dem daisy-chain-Prinzip zu realisieren, ist somit jede Sende-Empfangs-Einheit 2 zweifach mit dem Datenübertragungskanal 3, d. h. mit zwei Kabelabschnitten 28 von wenigstens zwei elektrischen Leitern 5, verbunden. Hierzu weist jede Sende-Empfangs-Einheit 2 zwei Steckverbinder 6 auf.
Ist eine Sende-Empfangs-Einheit 2 zwischen zwei benachbarten Sende-Empfangs-Einheiten 2 einer Kette von Sende-Empfangs-Einheiten 2 angeordnet, so sind beide Steckverbinder s der Sende-Empfangs- Einheit 2 jeweils mit einem Gegensteckverbinder 7 verbunden, der jeweils an einem Ende eines Kabelabschnittes 28 befestigt ist.
Damit eine Sende-Empfangs-Einheit 2 Daten von einer benachbarten Sende-Empfangs-Einheit 2 zur anderen benachbarten Sende-Empfangs-Einheit weiterleiten kann, sind die beiden Steckerverbinder 6 und die Prozessor-Einheit 4 über einen Abschnitt von zwei internen elektrischen Leitern 27 miteinander elektrisch verbunden.
Ist eine Sende-Empfangs-Einheit 2 an einem Ende einer Kette von Sende-Empfangs-Einheiten 2 angeordnet, so ist lediglich ein Steckverbinder s mit einem zugehörigen Gegensteckverbinder 7 eines Kabelabschnittes 28 verbunden. Der andere Steckverbinder 6 ist mit einem weiteren Gegensteckverbinder 8 verbunden, der mit einem angepassten elektrischen Widerstand abgeschlossen ist. Durch den angepassten Abschluss ist der aus einzelnen Kabelabschnitten 28 mit wenigstens zwei elektrischen Leitern 5 zusammengesetzte Datenübertragungskanal 3 für eine reflexionsfreie Übertragung eines hochfrequenten differentiellen Signals geeignet.
Um ein Stecken eines weiteren Gegensteckverbinders 8 mit einem angepassten elektrischen Widerstand an einer Sende-Empfangs-Einheit 2 an einem Ende der Kette von Sende-Empfangs-Einheiten 2 zu vermeiden, wird vorteilhaft die im Folgenden zu erläuternde elektrische Steckverbindung 9 verwendet:
Anhand der Längsschnittdarstellungen der Figuren 2A und 2B und der Querschnittsdarstellung der Fig. 2C wird im Folgenden eine erste Ausführungsform einer elektrischen Steckverbindung 9 im nicht gesteckten Zustand und im gesteckten Zustand erläutert:
Die elektrische Steckverbindung 9 umfasst einen Steckverbinder s und einen zugehörigen Gegensteckverbinder 7. Der Steckverbinder 6 ist bevorzugt als Leiterplattensteckverbinder ausgebildet. Innerhalb eines Steckverbindergehäuses 10 des Steckverbinders 6 ist ein Paar von Kontaktelementen 11 angeordnet, die mit dem Paar von internen elektrischen Leitern 27 innerhalb einer Sende-Empfangs-Einheit 2 verbunden sind. Die Kontaktelemente 11 stellen jeweils ein Innenleiterkontaktelement dar und sind jeweils bevorzugt als Kontaktstift ausgebildet. Die Kontaktelemente 11 weisen einen rechtwinkligen Verlauf zwischen einer leiterplattenseitigen Schnittstelle 13 und einer kabelseitigen Schnittstelle 12 auf. Die beiden Kontaktelemente 11 sind jeweils bevorzugt in einer entsprechend ausgeformten Durchführung innerhalb des Steckverbindergehäuses 10 geführt. Im Bereich der leiterplattenseitigen Schnittstelle 13 sind die Kontaktelemente 11 aus dem Steckverbindergehäuse 10 herausgeführt. Im Bereich der kabelseitigen Schnittstelle 12 enden die Kontaktelemente 11 in einer im Steckverbindergehäuse 10 ausgebildeten Ausnehmung 14, die zur Aufnahme der steckerseitigen Schnittstelle 15 des Gegensteckverbinders 7 dient.
Neben dem Paar von Kontaktelementen 11 , die Innenleiterkontaktelemente darstellen, sind weitere Kontaktelemente 16 innerhalb des Steckverbindergehäuses 10 angeordnet, die Außenleiterkontaktelemente darstellen. Im Bereich der leiterplattenseitigen Schnittstelle 13 sind die als Außenleiterkontaktelemente dienenden weiteren Kontaktelemente 16 bevorzugt stiftförmig ausgebildet. Typischerweise sind vier Außenleiterkontaktelemente vorgesehen und aus dem Steckverbindergehäuse 10 herausgeführt. Die Ausformung der Außenleiterkontaktierung im Bereich der kabelseitigen Schnittstelle 12 ist an die Ausformung der Außenleiterkontaktierung des Gegensteckverbinders 7 ausgerichtet und ist typischerweise hülsenförmig ausgebildet. Somit gehen die an der leiterplattenseitigen Schnittstelle 13 stiftförmig ausgebildeten Außenleiterkontaktelemente innerhalb des Steckverbindergehäuses in ein an der kabelseitigen Schnittstelle 12 typischerweise hülsenförmiges Außenleiterkontaktelement über.
Das Paar von Kontaktelementen 11 und die weiteren Kontaktelemente 16 sind jeweils in einer Bohrung einer Leiterplatte eingefügt. Bevorzugt über eine Lötverbindung oder alternativ über eine Pressverbindung sind die einzelnen Kontaktelemente 11 und 16 mit Leiterplattenkontakten im Bereich der Bohrungen elektrisch und mechanisch verbunden.
In einem Hohlraum 17 des Steckverbindergehäuses 10 ist ein passives elektrisches Bauelement 18 fixiert angeordnet. Das passive elektrische Bauelement 18 ist bevorzugt als angepasster elektrischer Widerstand ausgebildet. Die Geometrie und der Werkstoff des elektrischen Widerstands sind so gewählt, dass der elektrische Widerstandswert dem Wellenwiderstand des differentiellen elektrischen Leiterpaares im Datenübertragungskanal 3 entspricht und somit angepasst ist.
Das passive elektrische Bauelement 18, d. h. der elektrische Widerstand, weist an seinen beiden axialen Enden jeweils einen Kontaktabschnitt 19 zur Kontaktierung mit den Kontaktelementen 11 auf. Das passive elektrische Bauelement 18 ist derart im Hohlraum 17 angeordnet und weist eine derartige axiale Längserstreckung auf, dass die beiden Kontaktabschnitte 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 im nicht gesteckten Zustand von Steckverbinder 6 und Gegensteckverbinder 7 gemäß Fig. 2A bzw. Fig. 2C jeweils ein unterschiedliches Kontaktelement 11 kontaktieren. Das passive elektrische Bauelement 18 ist mit einem ebenfalls im Hohlraum 17 des Steckverbindergehäuses 10 angeordneten elastischen Element 20 verbunden. Das elastische Element 20 ist bevorzugt eine Feder mit einem Federarm. Das elastische Element 20 ist vorgespannt im Hohlraum 17 des Steckverbindergehäuses 10 angeordnet. Die Vorspannung des elastischen Elements 20 übt auf das passive elektrische Bauelement 18 eine Kraft aus, mit der die Kontaktabschnitte 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 einen ausreichenden Kontaktdruck auf die zugehörigen Kontaktelemente 11 ausüben. Somit sind die beiden Kontaktelemente 11 über das passive elektrische Bauelement 18 im nicht gesteckten Zustand der elektrischen Verbindung 9 sicher elektrisch miteinander verbunden. Im gesteckten Zustand des Steckverbinders 6 und des Gegensteckverbinders 7 gemäß Fig. 2B ist die steckerseitige Schnittstelle 15 des Gegensteckverbinders 7 in die als Ausnehmung 14 ausgebildete kabelseitige Schnittstelle 12 des Steckverbinders 6 eingefügt.
Im gesteckten Zustand kontaktieren die stiftförmig ausgebildeten Kontaktelemente 11 des Steckverbinders 6 zugehörige buchsenförmig ausgebildete Gegenkontaktelemente 21 des Gegensteckverbinders 7. Alternativ können die Gegenkontaktelemente 21 des Gegensteckverbinders 7 stiftförmig ausgeführt sein und buchsenförmige Kontaktelemente 1 1 des Steckverbinders 6 kontaktieren.
In der ersten Ausführungsform der elektrischen Steckverbindung 9 fügt sich im gesteckten Zustand eine dielektrische Komponente des Gegensteckverbinders 7, bevorzugt das Steckverbindergehäuse 22 des Gegensteckverbinders 7, zwischen den Kontaktelementen 11 und den Kontaktabschnitten 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 ein und unterbricht somit den Kontakt zwischen den Kontaktelementen 11 und den zugehörigen Kontaktabschnitten 19 des passiven elektrischen Bauelements 18.
Die buchsenförmigen Gegenkontaktelemente 20 des Gegensteckverbinders 7 sind bevorzugt im Bereich der steckerseitigen Schnittstelle 15 von einem stiftförmig ausgebildeten Bereich 23 des Steckverbindergehäuses 22 des Gegensteckverbinders 7 umschlossen. Dieser stiftförmige Bereich 23 des Steckverbindergehäuses 22 des Gegensteckverbinders 7 ist wiederum in der Ausnehmung 14 des Steckverbindergehäuses 10 des Steckverbinders 6 eingefügt.
Der stiftförmig ausgebildete Bereich 23 des Steckverbindergehäuses 22 des Gegensteckverbinders 7 kann bevorzugt eine Verlängerung 24 aufweisen, die im gesteckten Zustand des Steckverbinders 6 und des Gegensteckverbinders 7 zwischen den Kontaktelementen 1 1 und den Kontaktabschnitten 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 eingefügt ist und somit den Kontakt zwischen den Kontaktelementen 1 1 und den zugehörigen Kontaktabschnitten 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 unterbricht.
Alternativ kann im Steckvorgang auch eine im Steckverbindergehäuse 10 des Steckverbinders 6 in Steckrichtung des Gegensteckverbinders 7 beweglich gelagerte Komponente aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, d. h. aus einem dielektrischen Werkstoff, durch das Steckverbindergehäuse 22 des Gegensteckverbinders 7 ausgelenkt werden und sich dadurch zwischen den Kontaktelementen 11 und den zugehörigen Kontaktabschnitten 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 einfügen.
Anstelle des dielektrischen Steckverbindergehäuses 22 des Gegensteckverbinders 7 können die Kontaktabschnitte 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 auch durch das Isolatorelement oder durch eine weitere dielektrische Komponente des Gegensteckverbinders 7 im gesteckten Zustand des Steckverbinders 6 und des Gegensteckverbinders 7 aus der Kontaktierungsposition in die Abstandsposition ausgelenkt werden und damit den Kontakt zu den zugehörigen Kontaktelementen 11 verlieren.
Wie aus Fig. 2C hervorgeht, können beide Kontaktabschnitte 19 des passiven elektrischen Bauelements
18 durch das Steckverbindergehäuse 22 des Gegensteckverbinders 7, insbesondere durch die Verlange- rung 24 des Steckverbindergehäuses 22 des Gegensteckverbinders 7, von den zugehörigen Kontaktelementen 11 beabstandet sein. Denkbar ist aber auch, dass nur ein einziger Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 durch das Steckverbindergehäuse 22 des Gegensteckverbinders 7, insbesondere durch eine entsprechend ausausgebildete Verlängerung 24 des Steckverbindergehäuses 22 des Gegensteckverbinders 7, vom zugehörigen Kontaktelement 11 beabstandet ist. Der andere Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 ist beispielsweise über eine Löt- oder Pressverbindung mit dem zugehörigen Kontaktelement 11 verbunden.
Neben dem in Fig. 2C dargestellten symmetrischen Abschluss der beiden Kontaktelemente 11 durch ein dazwischen geschaltetes passives elektrisches Bauelement 18 ist gemäß Fig. 2D auch ein asymmetrischer Abschluss der beiden Kontaktelemente 11 möglich:
Hierbei ist im nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders 6 und des Gegensteckverbinders 7 jedes als Innenleiterkontaktelement dienende Kontaktelement 11 jeweils über ein passives elektrisches Bauelement 18 mit jeweils einem als Außenleiterkontaktelement dienenden Kontaktelement 16 verbunden. Wie aus Fig. 2D hervorgeht, ist hierbei jeweils ein Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 beispielsweise über eine Löt- oder Pressverbindung mit dem zugehörigen Kontaktelement - in Fig. 2D mit dem Außenleiterkontaktelement 16 - verbunden. Das jeweils andere Kontaktelement - in Fig. 2D das Innenleiterkontaktelement 11 - kann im gesteckten Zustand der elektrischen Steckverbindung 9 durch das Steckverbindergehäuse 22 des Gegensteckverbinders 7 vom zugehörigen Kontaktabschnitt 19 des jeweiligen passiven elektrischen Bauelements 18 beanstandet sein. Denkbar ist aber auch im Fall eines asymmetrischen Abschlusses der beiden Kontaktelemente 11 , dass die beide Kontaktabschnitte 19 von beiden passiven elektrischen Bauelementen 18 durch das Steckverbindergehäuse 22 des Gegensteckverbinders 7 von den zugehörigen Kontaktelementen 11 bzw. 16 beanstandet sind. Im nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders 6 und des Gegensteckverbinder 7 kontaktieren der eine Kontaktabschnitt 19 der beiden passiven elektrischen Bauelemente 24 jeweils das als Innenleiterkontaktelement dienende Kontaktelement 11 und der andere Kontaktabschnitt 19 der beiden passiven elektrischen Bauelemente 24 jeweils das als Außenleiterkontaktelement dienende Kontaktelement 16.
In einerweiteren Ausprägung der ersten Ausführungsform der elektrischen Steckverbindung gemäß der Figuren 3A und 3B wird die Beabstandung der Kontaktabschnitte 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 von den zugehörigen Kontaktelementen 11 durch ein Einfügen des Steckverbindergehäuses 22 des Gegensteckverbinders 7 zwischen dem mindestens einen Kontaktelement 11 und dem zugehörigen Kontaktabschnitt 19 eines elastisch ausgebildeten passiven elektrischen Bauelements 18 verwirklicht.
Die elastische Ausbildung des passiven elektrischen Bauelements 18 ist durch eine elastische Geometrie des passiven elektrischen Bauelements 18 verwirklicht. Die elastische Geometrie des passiven elektrischen Bauelements 18 ist beispielsweise durch eine federarmförmige Geometrie realisierbar. Ist das passive elektrische Bauelements 18 als elektrischer Abschlusswiderstand realisiert, so ist die federarmförmige Geometrie metallisch ausgebildet. Die elastische Geometrie und das Metall des passiven elektri- sehen Bauelements 18 werden hierbei so gewählt, dass der elektrische Widerstandswert des passiven elektrischen Bauelements 18 einer angepassten Impedanz des Datenübertragungskanals entspricht.
Bevorzugt ist die Geometrie des passiven elektrischen Bauelements 18 in Steckrichtung der elektrischen Steckverbindung 9, d. h. in einer Richtung quer zur Längserstreckung des passiven elektrischen Bauelements 18, elastisch ausgeführt. Durch die elastische Ausbildung des passiven elektrischen Bauelements 18 ist es möglich, beim Steckvorgang der elektrischen Steckverbindung 9 das Steckverbindergehäuse 22 des Gegensteckverbinders 7 zwischen dem Kontaktelement 11 und dem zugehörigen Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 einzufügen. Das passive elektrische Bauelement 18 und somit auch der Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 wird aufgrund der elastischen Geometrie beim Steckvorgang verformt und gelangt von der Kontaktierungsposition in die Abstandsposition. Denkbar ist es auch, die elastische Geometrie des passiven elektrischen Bauelements 18 auch in Längserstreckungsrichtung des passiven elektrischen Bauelements 18, insbesondere im Bereich der Kontaktabschnitte 19 des passiven elektrischen Bauelements 18, auszubilden.
In einer zweiten Ausführungsform der elektrischen Steckverbindung 9 gemäß der Figuren 4A, 4B, 4C, 4D, 4E und 4F erfolgt die Kontakttrennung zwischen den beiden Kontaktelementen 11 und den zugehörigen Kontaktabschnitten 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 durch eine Auslenkung eines im Steckverbindergehäuse 10 des Steckverbinders 6 beweglich gelagerten passiven elektrischen Bauelements 18. Mit der Auslenkung des passiven elektrischen Bauelements 18 wird auch der mindestens eine bewegliche Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 ausgelenkt. Der mindestens eine bewegliche Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 wird somit - ohne Zwischenschaltung des Steckverbindergehäuses 22 des Gegensteckverbinders 7 - von einer Kontaktierungsposition in eine Abstandsposition ausgelenkt und ist damit einzig durch eine dazwischen befindliche Luft vom zugehörigen Kontaktelement 1 1 beabstandet.
Das passive elektrische Bauelement 18 ist im Hohlraum 17 des Steckverbindergehäuses 10 elastisch gelagert, indem im nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders 6 und des Gegensteckverbinders 7 gemäß der Figuren 4A, 4B und 4E wenigstens ein elastisches Element 20 das passive elektrische Bauelement 18, d. h. den elektrischen Widerstand, gegen die beiden Kontaktelemente 11 drückt. Die beiden Kontaktabschnitte 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 befinden sich jeweils in einer Kontaktierungsposition. Die beiden Kontaktelemente 11 sind hierbei über das passive elektrische Bauelement 18 miteinander elektrisch verbunden. Das elastische Element 20 ist beispielsweise wie in den Figuren angedeutet als Federarm realisiert, das im Hohlraum 17 des Steckverbindergehäuses 10 fixiert ist. Anstelle eines Federarms ist alternativ auch eine Torsionsfeder, eine Tellerfeder oder ein Element aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Elastomer, möglich.
Im gesteckten Zustand des Steckverbinders 6 und des Gegensteckverbinders 7 gemäß der Figuren 4C, 4D und 4F lenkt eine Komponente 25 des Steckverbinders 6, die im Steckverbindergehäuse 10 des Steckverbinders 6 in Steckrichtung des Gegensteckverbinders 7 beweglich gelagert ist, das passive elektrische Bauelement 18 mit ihren beiden Kontaktabschnitten 19 aus. Die beiden Kontaktabschnitte 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 befinden sich hierbei jeweils in einer Abstandsposition. Die beiden Kontaktelemente 11 sind nicht über das passive elektrische Bauelement 18 miteinander elektrisch verbunden.
Die Auslenkung der bevorzugt dielektrisch ausgeführten Komponente 25 wiederum erfolgt durch das Steckverbindergehäuse 22 des Gegensteckverbinders 7, das in das Steckverbindergehäuse 10 des Steckverbinders 6 gesteckt ist. Da die Auslenkung des passiven elektrischen Bauelements 18 mittelbar durch das Steckverbindergehäuse 22 des Gegensteckverbinders 7 erfolgt, erfolgt die Auslenkung des passiven elektrischen Bauelements 18 bevorzugt in Steckrichtung des Gegensteckverbinders 7. Somit ist das passive elektrische Bauelement 18 mit den Kontaktabschnitten 19 bevorzugt in einem Bereich der Kontaktelemente 11 innerhalb des Steckverbindergehäuses 10 anzuordnen, der sich an die leiterplattenseitige Schnittstelle 13 anschließt.
Die Auslenkung des passiven elektrischen Bauelements 18 kann alternativ durch eine Verlängerung 24 des Steckverbindergehäuses 22 des Gegensteckverbinders 7 direkt ohne Zwischenschaltung einer beweglich gelagerten und bevorzugt dielektrisch ausgeführten Komponente 25 erfolgen. Das passive elektrische Bauelement 18 kann in Alternative zum Steckverbindergehäuse 22 des Gegensteckverbinders 7 auch durch das Isolatorelement, durch das Außenleiterkontaktelement oder durch eine weitere Komponente des Gegensteckverbinders 7 ausgelenkt sein.
In einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung 9 gemäß der Figuren 5A und 5B wird mindestens ein Kontaktelement 11 beim Steckvorgang der elektrischen Steckverbindung 9 durch das zugehörige Gegenkontaktelement 21 ausgelenkt und damit von einer Kontaktierungsposition in eine Abstandsposition ausgelenkt:
Hierzu ist das einzelne Kontaktelement 11 jeweils elastisch ausgebildet. Gemäß der Figuren 5A und 5B weist das einzelne Kontaktelement 11 jeweils einen federarmförmigen Bereich 26 auf. Im nicht gesteckten Zustand der elektrischen Steckverbindung 9 gemäß Fig. 5A kontaktiert das einzelne Kontaktelement 11 den zugehörigen Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18. Hierbei ist der federarmförmige Bereich 26 des einzelnen Kontaktelements 11 vorgespannt und übt über diese Vorspannung einen ausreichenden Kontaktdruck auf den zugehörigen Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 aus.
Aufgrund der Elastizität des Kontaktelements 11 , insbesondere aufgrund des federarmförmigen Bereichs 26 des Kontaktelements 11 , kann im gesteckten Zustand der elektrischen Steckverbindung 9 gemäß Fig. 5B das Gegenkontaktelement 21 des Gegensteckverbinders 7 das Kontaktelement 11 auslenken. Das Kontaktelement 11 gelangt dadurch von einer Kontaktierungsposition in eine Abstandsposition. Der elastische Bereich des Kontaktelements 11 , d. h. der federarmförmige Bereich 26 des Kontaktelements 11 , ist hierbei bevorzugt im Kontaktierungsbereich mit dem Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 ausgebildet. Durch den Steckvorgang der elektrischen Steckverbindung 19 kann sich somit das zugehörige Gegenkontaktelement 21 leicht zwischen dem Kontaktelement 11 und dem zugehörigen Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 einfügen und das Kontaktelement von einer Kontaktierungsposition in eine Abstandsposition auslenken. Gleichzeitig erfolgt durch den Steckvorgang der elektrischen Steckverbindung 9 eine Kontaktierung zwischen den Kontaktelementen 11 und den zugehörigen Gegenkontaktelementen 21.
Um eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Gegenkontaktelementen 21 des Gegensteckverbinders 7 über das passive elektrische Bauelement 18 zu verhindern, ist das passive elektrische Bauelement 18 derart ausgeformt, dass die Gegenkontaktelemente 21 von den beiden Kontaktabschnitten 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 im gesteckten Zustand der elektrischen Steckverbindung 9 beabstandet sind.
In einerweiteren Ausprägung der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung 9 gemäß der Figuren 6A und 6B ist mindestens ein Kontaktelement 11 elastisch gelagert. Hierzu ist in einem Hohlraum 17 des Steckverbindergehäuses 10 des Steckverbinders 6, in dem auch das zugehörige Kontaktelement 11 beweglich gelagert ist, ein elastisches Element 20 angeordnet, das mit dem Kontaktelement 11 verbunden ist. Das elastische Element 20 ist vorgespannt und übt über seine Vorspannung auf das Kontaktelement 6 eine Kraft aus, welche im nicht gesteckten Zustand der elektrischen Steckverbindung 9 gemäß Fig. 6A einen Kontaktdruck vom Kontaktelement 11 auf den zugehörigen Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 überträgt.
Im Steckvorgang der elektrischen Steckverbindung 9 gemäß Fig. 6B wird das einzelne Kontaktelement 11 durch das Steckverbindergehäuse 22 des Gegensteckverbinders 7, insbesondere durch eine bevorzugt konisch ausgeformte Öffnung des Steckverbindergehäuse 22 des Gegensteckverbinders 7, in dem das zugehörige Gegenkontaktelement 21 angeordnet ist, ausgelenkt und damit von einer Kontaktierungsposition in eine Abstandsposition ausgelenkt. Im gesteckten Zustand des Steckverbinders 6 und des Gegensteckverbinders 7 ist das einzelne Kontaktelement 11 vom zugehörigen Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 getrennt.
In der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung 9 kann auch nur ein einziges Kontaktelement 11 vom zugehörigen Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 durch ein zugehöriges Gegenkontaktelement 21 bzw. das Steckverbindergehäuse 22 des Gegensteckverbinders 7 ausgelenkt werden, während das andere Kontaktelement 11 mit dem zugehörigen Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 dauerhaft verbunden ist.
Aus Fig. 7A geht eine schematische Darstellung einer sternförmigen Verschaltung eines elektrischen Abschlusses für einen differentiellen und geschirmten Datenübertragungskanal 3 hervor:
Der Steckverbinder s enthält hierzu zwei als Innenleiterkontaktelemente dienende Kontaktelemente 11 zur Übertragung des differentiellen Signals und ein als Außenleiterkontaktelement dienendes Kontaktelement 16 zur Außenleiterschirmung. Das passive elektrische Bauelement 18 weist entsprechend drei Kontaktabschnitte 19 auf, die über jeweils einen gleich groß dimensionierten elektrischen Widerstand sternförmig miteinander verbunden sind. Im nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders 6 und des Gegensteckverbinders 7 kontaktieren zwei Kontaktabschnitte 19 des passiven elektrischen Bauelements jeweils ein unterschiedliches als Innenleiterkontaktelement dienendes Kontaktelement 11 und ein Kontaktabschnitt 19 das als Außenleiterkontaktelement dienende Kontaktelement 16.
Im gesteckten Zustand des Steckverbinders 6 und des Gegensteckverbinders 7 sind wenigstens zwei Kontaktelemente der insgesamt drei Kontaktelemente 11 und 16 vom zugehörigen Kontaktabschnitt 19 des passiven elektrischen Bauelements 18 beabstandet.
Die Fig. 7B stellt schematisch eine korrespondierende dreieckförmige Verschaltung eines elektrischen Abschlusses für einen differentiellen und geschirmten Datenübertragungskanal 3 dar.
Schließlich werden im Folgenden die beiden Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystem 1 anhand von Figuren 8A und 8B erläutert:
Die erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems 1 stellt eine Erweiterung des anhand der Fig. 1 beschriebenen Datenübertragungssystems nach dem Stand der Technik dar. Deshalb wird auf eine wiederholte Beschreibung von Merkmalen der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems 1 gemäß Fig. 8A verzichtet, die identisch zu den Merkmalen des Datenübertragungssystems 1 nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 sind.
Wie aus Fig. 8A in Abgrenzung zur Fig. 1 ersichtlich ist, ist einzig bei der Sende-Empfangs-Einheit 2, die an einem Ende der seriell miteinander verschalteten Sende-Empfangs-Einheiten 2 angeordnet ist, ein einziger Steckverbinder 6 mit einem Gegensteckverbinder 7 eines Kabelabschnitts 28 mit wenigstens zwei elektrischen Leitern 5 elektrisch verbunden. Der weitere Steckverbinder s dieser Sende-Empfangs- Einheiten 2 ist jeweils nicht mit einem Gegensteckverbinder 7 elektrisch verbunden. Stattdessen enthält jede Sende-Empfangs-Einheit 2 jeweils einen erfindungsgemäßen Steckverbinder s.
Dieser erfindungsgemäße Steckverbinder s bildet mit dem Gegensteckverbinder 7 eine erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung 9, wie sie obig ausführlich erläutert ist.
In einem nicht gesteckten Zustand des erfindungsgemäßen Steckverbinders 6 und des zugehörigen Gegensteckverbinders 7 sind die beiden Kontaktelemente 11 des Paares von Innenleiterkontaktelementen über ein passives elektrisches Bauelement 18 überbrückt, das bevorzugt ein angepasster elektrischer Widerstand ist. Der Datenübertragungskanal 3, der mehrere Kabelabschnitte 28 mit jeweils wenigstens zwei elektrischen Leitern 5 aufweist, ist somit an seinem Ende angepasst abgeschlossen und verhindert unerwünschte Reflexionen eines hochfrequenten Datenübertragungssignals am Ende seines Datenübertragungskanals 3.
In einem gesteckten Zustand des erfindungsgemäßen Steckverbinders 6 und des zugehörigen Gegensteckverbinders 7 sind die beiden Kontaktelemente 1 1 des Paares von Innenleiterkontaktelementen nicht über ein passives elektrisches Bauelement 18 überbrückt. Stattdessen sind die beiden Kontaktelemente 11 des Steckverbinders 6 mit den Gegenkontaktelementen 21 des Gegensteckverbinders 7 elektrisch verbunden.
Ohne Stecken eines Gegensteckverbinders mit integrierten Abschlusswiderstand und ohne Verwendung eines Steckverbinders mit einem durch den Anwender von außerhalb des Steckverbindergehäuses verschiebbaren Schalters ist hiermit ein Steckverbinder geschaffen, der automatisch einzig durch das Stecken oder Lösen der elektrischen Steckverbindung ein Zu- oder Abschalten eines angepassten Abschlusswiderstandes ermöglicht.
In einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems 1 gemäß Fig. 8B weist der Datenübertragungskanal 3 auch mehrere Kabelabschnitte 28 mit jeweils wenigstens einem Paar von elektrischen Leitern 5 auf. Jeweils zwei benachbarte Kabelabschnitte 28 sind über ein zwischengeschaltetes Überbrückungsglied 29 miteinander elektrisch verbunden. Das Überbrückungsglied 29 ist als T-Glied ausgeführt und weist somit drei Steckverbinder auf, die jeweils über wenigstens zwei interne elektrische Leiter 27 miteinander elektrisch verbunden sind. Zwei der Steckverbinder im Überbrückungsglied 29 sind jeweils als erfindungsgemäße Steckverbinder s ausgebildet, die jeweils mit einem Gegensteckverbinder 7 an einem Ende eines jeweils benachbarten Kabelabschnitts 28 eine erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung 9 bilden.
Der dritte Steckverbinder im Überbrückungsglied 29 ist als weiterer Steckverbinder 30 ausgebildet und bildet mit einem Gegensteckverbinder 32, der an einem Ende einer Stichleitung 31 befestigt ist, eine elektrische Steckverbindung. Der weitere Steckverbinder 30 korrespondiert zu dem Gegensteckverbinder 32 und muss nicht zwingend ein erfindungsgemäßer Steckverbinder 6 sein. Die Stichleitung 31 weist ebenfalls wenigstens zwei in einem Kabel geführte elektrische Leiter 5 auf. Der weitere Gegensteckverbinder 32 am anderen Ende jeder Stichleitung 31 bildet mit einem in der zugehörigen Sende-Empfangs- Einheit 2 angeordneten weiteren Steckverbinder 30 ebenfalls eine elektrische Steckverbindung. In einer weiteren Ausprägung der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems 1 kann die Stichleitung 31 zwischen einer Sende-Empfangs-Einheit 2 und einem zugehörigen Überbrückungsglied 29 entfallen. In diesem Fall bildet der weitere Steckverbinder 30 des Überbrückungsgliedes 29 mit dem in der Sende-Empfangs-Einheit 2 angeordneten weiteren Steckverbinder 30, der als Gegensteckverbinder agiert, eine elektrische Steckverbindung.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Elektrische Steckverbindung (9) zur Verwendung in einem Datenübertragungssystem (1), das einen elektrischen Datenübertragungskanal (3) und mehrere Sende-Empfangs-Einheiten (2) aufweist, um eine der Sende-Empfangs-Einheiten (2) mit dem Datenübertragungskanal (3) elektrisch zu verbinden, umfassend einen Steckverbinder (6) und einen Gegensteckverbinder (7), wobei im Steckverbinder (6) wenigstens zwei Kontaktelemente (11 ; 16) und ein passives elektrisches Bauelement (18) aufweisend wenigstens zwei Kontaktabschnitte (19) angeordnet sind, wobei in einem nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders (6) und des Gegensteckverbinders (7) zwei Kontaktabschnitte (19) des passiven elektrischen Bauelements (18) jeweils ein unterschiedliches Kontaktelement (11 ; 16) kontaktieren und in einem gesteckten Zustand des Steckverbinders (6) und des Gegensteckverbinders (7) wenigstens ein Kontaktabschnitt (19) des passiven elektrischen Bauelements (18) vom jeweiligen Kontaktelement (11 ; 16) jeweils mittels einer Auslenkung des passiven elektrischen Bauelements (18) oder wenigstens eines der Kontaktelemente (11 ; 16) durch den Gegensteckverbinder (7) voneinander beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders (6) und des Gegensteckverbinders (7) die beiden Kontaktelemente (11 ; 16) einzig über das passive elektrische Bauelement (18) miteinander elektrisch verbunden sind, so dass die beiden Kontaktabschnitte (19) des passiven elektrischen Bauelements (18) die zugehörigen Kontaktelemente (11 ; 16) jeweils direkt und unmittelbar kontaktieren, wobei das passive elektrische Bauelement (18) als angepasster elektrischer Widerstand ausgebildet ist, um eine reflexionsfreie Übertragung eines hochfrequenten Datensignals im Datenübertragungskanal (3) zu sichern.
2. Elektrische Steckverbindung (9) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das passive elektrische Bauelement (18) einteilig ausgebildet ist.
3. Elektrische Steckverbindung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kontaktelement (11 ; 16) jeweils elastisch gelagert ist oder elastisch ausgebildet ist und im nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders (6) und des Gegensteckverbinders (7) durch eine Vorspannung der Elastizität das jeweilige Kontaktelement (11 ; 16) den zugehörigen Kontaktabschnitt (19) mit einem Kontaktdruck kontaktiert.
4. Elektrische Steckverbindung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das passive elektrische Bauelement (18) elastisch gelagert ist oder elastisch ausgebildet ist und im nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders (6) und des Gegensteckverbinders (7) durch eine Vorspannung der Elastizität wenigstens einer der Kontaktabschnitte (19) das zugehörige Kontaktelement (11 ; 16) mit einem Kontaktdruck kontaktiert.
5. Elektrische Steckverbindung (9) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das passive elektrische Bauelement (18) entlang einer Verbindungslinie zwischen den beiden Kontaktelementen (11 ; 16) beweglich gelagert ist.
6. Elektrische Steckverbindung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem gesteckten Zustand und dem nicht gesteckten Zustand eine translatorische oder eine rotatorische Relativbewegung zwischen dem wenigstens einen Kontaktabschnitt (19) des passiven elektrischen Bauelement (18) und dem zugehörigen Kontaktelement (11 ; 16) erfolgt.
7. Elektrische Steckverbindung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im gesteckten Zustand des Steckverbinders (6) und des Gegensteckverbinders (7) wenigstens zwischen einem der Kontaktabschnitte (19) und dem zugehörigen Kontaktelement (1 1 ; 16) jeweils eine dielektrische Komponente des Gegensteckverbinders (7) eingefügt ist.
8. Elektrische Steckverbindung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im gesteckten Zustand des Steckverbinders (6) und des Gegensteckverbinders (7) das passive elektrische Bauelement (18) oder wenigstens eines der Kontaktelemente (11 ; 16) jeweils durch den Gegensteckverbinder (7) derart ausgelenkt ist, dass wenigstens einer der Kontaktabschnitte (19) jeweils vom zugehörigen Kontaktelement (11 ; 16) einzig durch eine dazwischen befindliche Luft beabstandet ist.
9. Elektrische Steckverbindung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Steckverbinder (6) eine Komponente (26) des Steckverbinders (6) in einer Steckrichtung des Gegensteckverbinders (7) beweglich gelagert ist, die im gesteckten Zustand des Steckverbinders (6) und des Gegensteckverbinders (7) durch den Gegensteckverbinder (7) ausgelenkt ist.
10. Elektrische Steckverbindung (9) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (26) derart durch den Gegensteckverbinder (7) ausgelenkt ist, dass die Komponente (26) zwischen wenigstens einem der Kontaktabschnitte (19) und dem zugehörigen Kontaktelement (11 ; 16) eingefügt ist oder die Komponente (26) das passive elektrische Bauelement (18) oder das wenigstens eine Kontaktelement (11 ; 16) derart auslenkt, dass wenigstens einer der Kontaktabschnitte (19) vom zugehörigen Kontaktelement (11 ; 16) einzig durch eine dazwischen befindliche Luft beabstandet ist.
11. Elektrische Steckverbindung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Steckverbinder (6) drei Kontaktelemente (11 , 16) angeordnet sind und das passive elektrische Bauelement (18) drei Kontaktabschnitte (19) aufweist, wobei die drei Kontaktabschnitte (19) jeweils über einen angepassten elektrischen Widerstand sternförmig oder dreieckförmig miteinander elektrisch verbunden sind.
12. Elektrische Steckverbindung (9) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass im nicht gesteckten Zustand des Steckverbinders (6) und des Gegensteckverbinders (7) die drei Kontaktelemente (11 ; 16) jeweils einen unterschiedlichen Kontaktabschnitt (19) kontaktieren und im gesteckten Zustand des Steckverbinders (6) und des Gegensteckverbinders (7) wenigstens zwei Kontaktabschnitte (19) jeweils von dem zugehörigen Kontaktelement (11 ; 16) mittels einer Auslenkung der wenigstens zwei Kontaktabschnitte (19) des passiven elektrischen Bauelements (18) oder der zugehörigen Kontaktelemente (11 ; 16) durch den Gegensteckverbinder (7) voneinander beabstandet sind.
13. Steckverbinder (6) für eine elektrische Steckverbindung (9) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Datenübertragungssystem (1) aufweisend einen elektrischen Datenübertragungskanal (3) und mehrere Sende-Empfangs-Einheiten (2), wobei jede Sende-Empfangs-Einheit (2) über wenigstens eine elektrische Steckverbindung (9) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 mit dem Datenübertragungskanal (3) elektrisch verbunden ist.
15. Datenübertragungssystem (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-Empfangs-Einheiten (2) a) über die elektrische Steckverbindung (9) mit zumindest einem Kabelabschnitt (28) des Datenübertragungskanals (3) unmittelbar verbunden sind; und/oder b) mittels eines jeweiligen Überbrückungsglieds (29), vorzugsweise ein T-Glied, mit dem Datenübertragungskanal (3) verbunden sind, wobei für die elektrische Verbindung zwischen der Sende- Empfangs-Einheit (2) und dem Überbrückungsglied (29) und/oder für die elektrische Verbindung zwischen dem Überbrückungsglied (29) und den Kabelabschnitten (28) des Datenübertragungskanals (3) zumindest eine der elektrischen Steckverbindungen (9) dient.
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