JPH0456435B2 - - Google Patents

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JPH0456435B2
JPH0456435B2 JP63508703A JP50870388A JPH0456435B2 JP H0456435 B2 JPH0456435 B2 JP H0456435B2 JP 63508703 A JP63508703 A JP 63508703A JP 50870388 A JP50870388 A JP 50870388A JP H0456435 B2 JPH0456435 B2 JP H0456435B2
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JP
Japan
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connector
plug
conductor
outer conductor
connectors
Prior art date
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Application number
JP63508703A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02501690A (en
Inventor
Jooji Emu Habaado
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PARUKO KONEKUTAA Inc
Original Assignee
PARUKO KONEKUTAA Inc
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Publication date
Application filed by PARUKO KONEKUTAA Inc filed Critical PARUKO KONEKUTAA Inc
Publication of JPH02501690A publication Critical patent/JPH02501690A/en
Publication of JPH0456435B2 publication Critical patent/JPH0456435B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/58Contacts spaced along longitudinal axis of engagement
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
    • H01R24/40Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency
    • H01R24/52Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency mounted in or to a panel or structure
    • 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
    • H01R13/62Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/629Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances
    • H01R13/631Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances for engagement only

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
  • Communication Cables (AREA)

Abstract

A coaxial electrical connector, particularly suited for high frequency ''blind-mate'' connections, remotely located connections, multiple connector assemblies and quick connect-disconnect applications, having two mating plug halves (32, 34), each plug having an inner conductor (46, 75), an outer conductor (42, 44) and a dielectric spacer (68, 70) therebetween, the inner and outer conductor on each plug being of unequal lengths such that one projects beyond the other; the longer inner conductor from one plug and the longer outer conductor form the other plug being designed to overlap each other when the connector is first electrically connected and only partially engaged (Fig. 3), thereby defining an overlap region (54, 56, 58, 60); the inner and outer conductors being shaped and the dielectric material of the spacers being chosen such that along the axis of the partially engaged connector, particularly in the overlap region, the effective outer diameter of the inner conductor (''d'') and the effective inner diameter of the outer conductor (''D'') and the dielectric constant of the material therebetween (''E'') satisfy the equation: Z = 138 (E)<-1/2> log (D/d), where Z is the impedance and is substantially constant along the length of the connector as the plugs (32, 34) are moved from the first electrically connected, partially engaged position to the fully engaged position.

Description

発明の開示 本発明によれば、コネクタは共作動する第2プ
ラグに接続する第1プラグを有して準備される。
図示のような第1プラグは雌プラグと考えること
ができるが、しかしながら、雌型接続を行う雄プ
ラグに任意のシールドを設計したことに起因して
おり、第1および第2プラグなる用語は混乱を避
けるために使用される。 各プラグには内側導電体、外側導電体および両
者間の誘電体スペーサが設けられており、各々に
おいて、内側および外側導電体は一方が他方を越
えて突出するようにそれらの自由端部で異なつた
長さである。第1プラグの内側および外側導電体
は第2プラグの内側および外側導電体と共作動す
るよう設計される。 プラグは、コネクタをまず電気的に接続して部
分的に係合したときに、第1および第2プラグか
らの長手側内側導電体および長手側外側導電体が
相互に重なり合うように設計される。これは一方
のプラグからの内側導電体と他方からの外側導電
体との間に重なり部分を形成する。 内側および外側導電体は、特に相対的直径dお
よびDで形状づけられており、そしてスペーサの
誘電体部材は、部分的に係合されたコネクタの軸
に沿つて、特に重なり部分内を充満しており、内
側導電体の有効外径dよび外側導電体の有効内径
D並びに両者間の媒体の誘電率εは、式 Z=138(ε)-1/2log(D/d) を満足する。ここにおいて、Zはインピーダンス
であり、そしてプラグがまず電気的に接続されて
部分的に係合する位置から完全に係合する位置へ
移動されるので、コネクタの長さに沿つて一定で
ある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION According to the invention, a connector is provided with a first plug connecting to a co-operating second plug.
The first plug as shown can be considered a female plug, however, due to the design of an optional shield on the male plug that makes the female connection, the terms first and second plugs are confusing. used to avoid. Each plug is provided with an inner conductor, an outer conductor and a dielectric spacer between them, and in each the inner and outer conductors are different at their free ends such that one projects beyond the other. It is ivy length. The inner and outer conductors of the first plug are designed to cooperate with the inner and outer conductors of the second plug. The plugs are designed such that the longitudinal inner conductors and longitudinal outer conductors from the first and second plugs overlap each other when the connectors are first electrically connected and partially engaged. This creates an overlap between the inner conductor from one plug and the outer conductor from the other plug. The inner and outer conductors are particularly shaped with relative diameters d and D, and the dielectric member of the spacer fills along the axis of the partially engaged connector, particularly within the overlap region. The effective outer diameter d of the inner conductor, the effective inner diameter D of the outer conductor, and the dielectric constant ε of the medium between them satisfy the formula Z=138(ε) -1/2 log(D/d) . Here, Z is an impedance and is constant along the length of the connector as the plug is first electrically connected and moved from a partially engaged position to a fully engaged position.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

本発明の詳細を添付の図面と共に説明する。 第1図は本発明によるコネクタの斜視図であ
る。この図は縦断面においてのみ示される本発明
の重要な幾つかの特徴を隠している。 第2図は主として第1図の線2−2に沿つた縦
断面側面図である。 第3図は部分的に係合された第1および第2プ
ラグを示すコネクタの縦断面図である。 第4図および第5図はそれぞれ第2図の線4−
4および線5−5におけるコネクタの開放した共
作動端部、すなわち「自由」端部の端面図であ
る。 第6図は従来のコネクタの1つを示す縦断面図
である。 第7図は本発明のコネクタを用いた3つのコネ
クタ・ブロツクの縦断面図で、コネクタの1つは
完全には係合していない。
The details of the invention will be explained in conjunction with the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view of a connector according to the invention. This figure hides some important features of the invention which are only shown in longitudinal section. FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional side view taken primarily along line 2--2 of FIG. FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of the connector showing the first and second plugs partially engaged. 4 and 5 are lines 4-- in FIG. 2, respectively.
4 and 5-5 are end views of the open co-operative or "free" end of the connector at line 5-5. FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing one of the conventional connectors. FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view of three connector blocks employing connectors of the present invention, one of the connectors not fully engaged.

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

1 従来のコネクタ 第6図は従来のコネクタの単純化された縦断面
を示している。このコネクタの検討およびコネク
タを不完全に継いだときの問題は、本発明を理解
するのに助けてなるであろう。第6図に示す従来
のコネクタは雄プラグ10と雌プラグ12から構
成される。雄プラグは内径D1を有する外側導電
体14と、外側導電体と同軸上に整列された外径
d1を有する内側導電体16とから構成される。雌
プラグ12もまたその本体の大部分において雄プ
ラグにおけると正確に同一な直径D1およびd1
有する外側導電体18および内側導電体20を備
える。 内側および外側導電体間の空間は誘電率εを有
する誘電体部材22で充満される。この単純化さ
れた例において、誘電体部材はプラグの内部全域
に延びるように示されているが、多くのコネクタ
において、各プラグの一部にのみ誘電体部材が充
填され、残りの部分は開放されてり、この部分に
おける誘電体部材は空気となる。 いずれにせよ、第6図に示すプラグはプラグ間
に小さな〓間を有して不完全に係合されて示され
ている。前述のように、雄プラグの特性インピー
ダンスは、式、 Z=138(ε)-1/2log(D1/d1) により表される。この式はまたコネクタの雄側部
分12の特性インピーダンスを表しており、従つ
て、プラグが完全に取着されると、雄側の外側導
電体14と雌側の外側導電体18とは面Z24,
26で相互に衝合し、同様に内側導電体16およ
び20は面28,30で相互に衝合し、それによ
りコネクタの全長に沿つて一定のインピーダンス
を提供する。 しかしながら、上述のようにコネクタを完全に
係合させることを保証することは不可能であり、
従つて第6図に示すような〓間が生ずることにな
る。〓間の領域では雌プラグの外側導電体18が
拡大された内径D2を有する。同様に、雄プラグ
の内側導電体16は、雄プラグ10と雌プラグ1
2の間の接続を行うのに必要な縮小された外径
pd2を有する。 従つて、コネクタのインピーダンスは、〓間の
領域では、式、 Zgap=138(εair-1/2log(D2/d2) で表される。 第6図に示す位置関係のために、3つのパラメ
ータε、D、dの全ては、〓間の篭領域におい
て、伝送線路およびコネクタのその他の部分にお
けるそれらの値に比べて異なつており、そして3
つの全てはインピーダンスZgapを増加するような
不適当な変化を行う。特に、空気の誘電率(εair
は一般的に使用される固体誘電体のほとんどの誘
電率よりも総体的に小さく、それにより因子
(ε)-1/2を大きくする。更に、〓間における増大
されたDおよびdは共に比D2/d2を大きくする
ように作用し、それにより、因子log(D1/d1
に比べて因子log(D2/d2)を増大する。その結
果、3つの因子の全てがインピーダンスZgapを増
加するように作用し、それにより信号減衰
(signal degradation)の原因となるインピーダ
ンスの不整合を生ずる。この単純化された例にお
いて3つのパラメータD、dおよびεの全てが不
整合を生ずるように変化されたが、〓間によつて
パラメータのどれか1つが変化されても高周波で
は問題を引き起こすのに十分である。 コネクタの実施例 第1図は本実施例によるコネクタの斜視図を示
す。コネクタの多くの重要な特色が存在している
が、第1図に示す外観図では隠されている。それ
にもかかわらず、この図はコネクタに関する全体
的な向きを把握するのに有用である。 コネクタは第1プラグ32と第2プラグ34と
で構成される。2つのプラグはそれぞれ異径拡大
リング36,38をその回りに有し、該リング
は、主として並列(mutiple)コネクタ・モジユ
ラー・アセンブリに使用するためのコネクタ・ハ
ウジング(図示されていないが、第7図に全体的
に示されている)に個々のプラグ32,34を取
着するのに使用される。 第1プラグはスロツト42を有するシールド4
0を備え、スロツト42は製造中にシールド40
を僅少圧縮させることができ、それによりプラグ
を係合したときに第2プラグ34の外側導電体4
4との堅固な電気的接続を行わせる。 第1プラグ32上にはまた第1プラグの内側導
電体46の自由端部の部分が現れており、該自由
端部は他方のプラグに接続する端部である。 同様に、第2プラグ34にはその外側導電体4
8の部分が示されている。しかしながら、この図
において、内側導電体48の図示の端部は自由端
部ではなく、同軸伝送線路に接続するための端部
である。この端部は同軸伝送線路に接続するため
のいかなる周知の標準的形状をも有することがで
きる。該端部は直線状でも直角に曲がつていても
良く、そして一般的に、同軸伝送線路と第2プラ
グの間に良好な低損失、実質的に一定のインピー
ダンスで接続するようにハンダ付される。 同様な接続が第1プラグ32の遠い側の(第1
図には示されていない)端部とそれに対応する同
軸伝送線路との間に行われる。 第2図は第1図に示す線2−2に沿つたコネク
タの側面図である。この図は本発明の重要な特色
を示すためにほとんどを断面でもつて示されてい
る。説明のために、第1プラグ32は参照番号5
0〜56で示された4つの領域に分割されてお
り、それらは参照番号58〜64で示された第2
プラグ34の4つの領域に対応する。 好適実施例において、第1プラグ32は分離さ
れた4つの機械的部分、すなわち、内側導電体4
6、外側導電体66、シールド40および誘電体
スペーサ68から構成される。第2プラグ34は
内側導電体48、外側導電体44および誘電体ス
ペーサ70を含む3つの部分から構成される。 第1および第2プラグの領域50および64は
それぞれ同軸ケーブル接続領域、すなわち、信号
が同軸ケーブルからコネクタの中またはコネクタ
から外へ最初に通る領域である。前述のように、
これらの領域は、特定の同軸ケーブルと共作動す
るように標準的技術で設計されており、そして第
1および第2プラグに信号をそれぞれ有効に伝達
するように正確なインピーダンスを備えている。 一般的に、この接続を行うために、同軸ケーブ
ルの外側導電体および誘電体部材は同軸ケーブル
の内側導電体から後方まで剥ぎ取られる。同軸ケ
ーブルの内側導電体は参照番号72で示された軸
方向開孔へと第1プラグ32の内側導電体46に
挿着される。対応した軸方向開孔73が内側導電
体48に設けられる。 領域50の左方および領域64の右方へと、信
号が同軸ケーブルの内側および外側導電体間に画
定された通路を通る。領域50および64内で
は、第1プラグ32のシールド40と内側導電体
72の間、および第2プラグ34の外側導電体4
4と内側導電体48の間に画定される通路を通
る。これらの領域間の空間は空気で満たされてい
る。 第1プラグ32において、領域50におけるシ
ールド40の最も左側の部分は外側導電体として
作用し、そしてその領域における精密な
(critical)直径Dを画定することを理解された
い。第3図を参照すると、精密な直径D3/d3は、
式、 Z=138(εair-1/2log(D3/d3) によつて領域50におけるコネクタのインピーダ
ンスを画定することを示している。 領域64における直径Dおよびdは領域50に
おけると同様であり得、そして両領域において誘
電体部材が同一(空気)であるので同一の比
D3/d3を有していなければならない。しかしな
がら、好適実施例において、最終コネクタの組立
を簡略化するために、それらはD3およびd3と僅
少異なつている。 領域52および62は誘電体スペーサ領域であ
り、そこにおいて各プラグの内側導電体と外側導
電体の間の空間は誘電体スペーサで充填される。
誘電体スペーサはテフロンで適当に作成される
が、しかしながら高周波コネクタに使用される周
知の多くの適当な誘電体部材でも作成し得る。誘
電体スペーサは、内側導電体を各プラグの中心に
軸方向へ整列して保持するようにコネクタを相互
に保持する。 好適なテフロンの誘電率は空気の誘電率よりも
大きいので、領域52において(第3図参照)直
径D4、d4は、領域50および同軸ケーブル自体
のインピーダンスと整合するように領域52内の
インピーダンスを維持するよう調整されねばなら
ない。 従つて、領域52において、直径D4,d4は、 (εteflpo-1/2log(D4/d4) =(εair-1/2log(D3/d3) によつて選定される。この種の一方の領域から他
方の領域への誘電率が変化するときの精密な直径
Dおよびdの調整は知られている。注目すべき重
要な特色は、直径D3からD4への移行が予測され
るような直径d3からd4への移行とは正確な同一面
に存在しないことである。 この内側および外側導電体の移行のズレは、電
界線(electric field line)がコネクタに実質的
に放射状に配列されている領域においてのみ上述
したインピーダンス式が実測直径Dおよびdに対
して完全に正確であるので、必要な調整を経験的
に引き出し得る。このことは内径および外径(d
およびD)が急俊に変化しないところのみに生ず
る。直径dおよびDが急俊に変化して電界線をそ
れらの放射状配列から離脱させる領域では、式は
完全に正確な結果を与えない。 内側または外側導電体の面の鋭角的な角付近に
おいて、電界線は角に向かつて集中する傾向を示
し、かくして「有効」内径および外径d,Dは放
射方向に測定された実際の直径から僅少異なつて
いる。 本質的に、「有効」直径d,Dは前記式に当て
はめたときに実際の直径D,dの急俊な変化付近
における実際のインピーダンスを示す。しかしな
がら、有効直径は実際の直径の急俊な移行点であ
つても実際の直径に極めて近似している。実際の
寸法が変化しない領域では、有効直径は実測直径
と等しい。通常は実際の直径がコネクタのインピ
ーダンスを計算するのに使用される。しかしなが
ら、このようなコネクタを設計する技術者のほと
んどがこの2つを区別しないとしても、有効直径
は制御されねばならない。 この結果、導電体直径が変化する領域を通して
一定のインピーダンスを維持するために、内側お
よび外側導電体の直径変化を、作成される直径変
化の程度に基づいて僅少ズラすことが必要であ
る。この必要性は同軸コネクタの設計者にとつて
周知であり、そして2つの直径変化が同一面で生
ずるような理想的状況に細かな調整を行うことを
意味する。この調整は当業界における経験により
容易に達成し得る。 参照番号54および60で示される領域はこに
おいて「自由空間」領域として参照される。領域
50におけるように、領域54では、第3図に示
されるような相対的直径D5,d5がコネクタの他
の部分の特性インピーダンスに整合するように再
び選定される。領域50におけるように、内側導
電体46と外側導電体66の間の誘電体部材は空
気であり、従つて、比D5/d5は比D3/d3と同一
でなければならない。第2図に示すように、領域
54の外側導電体66は、外側導電体66の自由
端部を僅少拡大できるスロツト74を有し、それ
によりその自由端部で第2プラグ44の外側導電
体の内側との電気的接続を行う。 領域56において、第1プラグ46の内側導電
体は外側導電体66を越えて突出する。第3図に
最も良く示されているように、領域56における
内側導電体46の突出端部は領域56において拡
大され、領域54における外径d5よりも大きな外
径d6を有する。第2図に明示されるように、内側
導電体66は領域56の手前で停止する。外側シ
ールド導電体40はコネクタを接続したときに信
号通路の一部を形成しない。従つて、領域56に
おいて直径d6を有する内側導電体46の突出部分
は、その対応する外側導電体として、領域58に
おいて、第2図に示されるような内径D6を有す
る第2プラグの外側導電体44を有する。 第2図の第2プラグを参照すると、第1プラグ
への第2プラグの同様な作用が示されている。こ
こにおいて、信号は第2図の右側から左に向かつ
て流れ、信号は前述のように同軸ケーブルからコ
ネクタに入り、領域64から領域62に流れ、次
いで領域60へ流れる。これらの領域60〜64
の各々は同軸ケーブルおよび第1プラグの対応す
る領域50〜54と同一の特性インピーダンスを
有する。 ちようど第1プラグと同様に、第2プラグの内
側および外側導電体48,44は不等長である。
第2プラグにおいて、長手側導電体は領域58で
内側導電体48を越えて突出する外側導電体44
である。再び、領域56におけるように、突出領
域58において、突出部材、すなわち第2プラグ
については外側導電体44が自由空間60から領
域58に移るときに、その精密な直径の変化を有
する。外側導電体44にとつて、精密な直径は、
領域60での対応するより大きな内径Dに比べ
て、領域58において縮小された直径D6に変化
した内径Dである。 好適な実施例において、領域54,56,58
および60の全ては実質的に同一の長さを有し、
従つて、コネクタを接続するとき、第2プラグの
領域58における外側導電体44は、2つの外側
導電体66および44が相互に接続するまで、第
1プラグのシールド40の中に滑り込む。この部
位付近で、内側導電体46および48もまた接続
され、コネクタは電気的接続を形成する。 この電気的接続が形成されるとき、コネクタは
領域56および58間の重なり合いにより画定さ
れる重なり部分を有する。この領域では、内側導
電体46の拡大された突出部分と外側導電体44
の縮小された突出部分とは比D6/d6により画定
される特性インピーダンスを有する2つのプラグ
間の移行信号通路を形成する。これらの直径はコ
ネクタの他の部分のインピーダンスとのインピー
ダンス整合を行うように選定され、この整合は、
コネクタを部分的に係合させた場合であつても、
コネクタの長さに沿つて一定のインピーダンスを
本質的に生ずることである。 コネクタを「ほんのわずか(just−barely)」
係合した位置から完全に係合した位置に滑らせる
とき、領域56および58間の重なり領域は、外
側導電体44が外側導電体66上を滑るように寸
法的に減少され、そして信号通路の一部として機
能するのをやめる。同様に、内側導電体46の突
出端部もまた内側導電体48内に滑り込んで信号
通路の一部として機能するのをやめる。 重なり合つたコネクタの長さは、コネクタにと
つていかなる所望の許容誤差でもつても適宜に作
成できることは明白である。好適な実施例におい
て、領域54,56,58および60は全て、約
0.10インチ(2.5mm)の長さであり、それは前述
した適用例のいずれにも生じ得る2つのプラグの
係合深さの変化を補償する以上に十分な寸法であ
る。領域54,56,58および60の好適な長
さは全て、従来の補償設計におけるよりも約10倍
大きな補償を提供する。 重なり部分はコネクタの他の部分とのインピー
ダンス整合を備えた信号通路の一部を形成するよ
うに設計されているので、コネクタを完全に係合
してみまう必要はない。コネクタにとつて常に部
分的に係合するような適用形体で使用されること
は十分に好ましいものである。 第3図および第5図に示すように、内側導電体
48の自由端部にはスロツト75を設け得る。こ
の端部は、この場合、内側導電体46の自由端部
との電気的接続を行うように軽く圧縮され得る。
第4図および第5図に最も良く示されている全て
のスロツトおよびスロツト付き部材を圧縮または
拡大することは任意であり、適用形体に合うよう
に適宜に調整し得る。 コネクタの種々の構成要素が製造されるとき、
導電体構成要素は、通常、金のような良好な導電
性耐酸化性材料でメツキされて組み立てられる。
誘電体スペーサ68,70は接着剤によりまたは
外側導電体の表面に軽くクリンプまたは刻み目を
つけることにより保持され得る。 本発明によるコネクタは1GHz以上の周波数で
極めて良好に作動し、少なくとも18GHzでの試験
にも適合した。 第7図は参照番号76,78,80で示す本発
明の複数のコネクタを示す。各コネクタの第1プ
ラグはコネクタ・ブロツク82に装着されそして
第2プラグはコネクタ・ブロツク84に装着され
る。典型的に、コネクタ・ブロツク82は電子機
器の背面に装着され、そしてコネクタ・ブロツク
84は電子機器が挿着されるフレームの後部に挿
着され、それにより、コネクタは電子機器をフレ
ームに配設したときに接続される。 第7図に示すように、コネクタ76および80
が完全に係合しているにもかかわらず、コネクタ
78は配列ミスや製造誤差などによつて部分的に
のみ係合するように示されている。 従つて、参照番号86で示される領域は、従来
のコネクタの場合では、コネクタ78全体のイン
ピーダンス不整合を生ずる〓間となるが、しかし
ながら、本発明のコネクタにおいては、これは信
号通路の一部を形成するように設計された重なり
領域であり、コネクタの他の部分および伝送線路
のインピーダンスと整合した特性インピーダンス
を備えている。
1 Conventional Connector FIG. 6 shows a simplified longitudinal section of a conventional connector. A discussion of this connector and the problems associated with incompletely splicing the connector will assist in understanding the present invention. The conventional connector shown in FIG. 6 is composed of a male plug 10 and a female plug 12. The male plug has an outer conductor 14 having an inner diameter D 1 and an outer diameter coaxially aligned with the outer conductor.
and an inner conductor 16 having a diameter of d 1 . The female plug 12 also comprises, in most of its body, an outer conductor 18 and an inner conductor 20 having exactly the same diameters D 1 and d 1 as in the male plug. The space between the inner and outer conductors is filled with a dielectric member 22 having a dielectric constant ε. Although in this simplified example the dielectric member is shown extending throughout the interior of the plug, in many connectors only a portion of each plug is filled with dielectric material and the remaining portion is open. The dielectric material in this part is air. In any event, the plugs shown in FIG. 6 are shown incompletely engaged with a small gap between the plugs. As mentioned above, the characteristic impedance of the male plug is expressed by the formula: Z=138(ε) -1/2 log(D 1 /d 1 ). This equation also represents the characteristic impedance of the male portion 12 of the connector, so that when the plug is fully installed, the male outer conductor 14 and the female outer conductor 18 are in plane Z24. ,
Similarly, inner conductors 16 and 20 abut each other at faces 28, 30, thereby providing a constant impedance along the length of the connector. However, as mentioned above, it is not possible to guarantee complete engagement of the connector;
Therefore, a gap as shown in FIG. 6 will occur. In the region between, the outer conductor 18 of the female plug has an enlarged inner diameter D 2 . Similarly, the inner conductor 16 of the male plug is connected to the male plug 10 and the female plug 1.
The reduced outer diameter required to make the connection between 2
Has pd 2 . Therefore, the impedance of the connector is expressed by the formula, Z gap = 138 (ε air ) -1/2 log (D 2 /d 2 ) in the region between . Due to the positional relationships shown in FIG. 6, all three parameters ε, D, d are different in the cage region between ≓ compared to their values in other parts of the transmission line and connector, and 3
All of them make inappropriate changes that increase the impedance Z gap . In particular, the dielectric constant of air (ε air )
is overall smaller than the permittivity of most commonly used solid dielectrics, thereby increasing the factor (ε) -1/2 . Furthermore, the increased D and d between 〓 together act to increase the ratio D 2 /d 2 , thereby increasing the factor log(D 1 /d 1 )
The factor log(D 2 /d 2 ) is increased compared to . As a result, all three factors act to increase the impedance Z gap , thereby creating an impedance mismatch that causes signal degradation. In this simplified example, all three parameters D, d, and ε were changed to create a mismatch; however, changing any one of the parameters over time can cause problems at high frequencies. is sufficient. Embodiment of Connector FIG. 1 shows a perspective view of a connector according to this embodiment. There are many important features of the connector that are hidden in the external view shown in FIG. Nevertheless, this diagram is useful for understanding the general orientation with respect to the connector. The connector is composed of a first plug 32 and a second plug 34. Each of the two plugs has a different diameter enlarged ring 36, 38 about it, which is connected to a connector housing (not shown), primarily for use in mutiple connector modular assemblies. (shown generally in the figure). The first plug is connected to the shield 4 having a slot 42.
0, and the slot 42 is provided with the shield 40 during manufacturing.
can be compressed slightly, thereby causing the outer conductor 4 of the second plug 34 to compress when the plug is engaged.
Make a solid electrical connection with 4. Also visible on the first plug 32 is a portion of the free end of the inner conductor 46 of the first plug, which free end is the end that connects to the other plug. Similarly, the second plug 34 has its outer conductor 4
Part 8 is shown. However, in this figure, the illustrated end of the inner conductor 48 is not a free end, but an end for connection to a coaxial transmission line. This end can have any known standard shape for connecting to a coaxial transmission line. The end may be straight or bent at a right angle, and is typically soldered to provide a good, low-loss, substantially constant impedance connection between the coaxial transmission line and the second plug. be done. A similar connection is made on the distal side of the first plug 32 (first
(not shown) and its corresponding coaxial transmission line. FIG. 2 is a side view of the connector taken along line 2--2 shown in FIG. This figure is shown mostly in cross-section to illustrate important features of the invention. For purposes of explanation, the first plug 32 has the reference number 5.
It is divided into four regions designated 0-56, which are divided into four regions designated with reference numbers 58-64.
This corresponds to four areas of the plug 34. In a preferred embodiment, the first plug 32 has four separate mechanical parts: an inner conductor 4;
6, an outer conductor 66, a shield 40, and a dielectric spacer 68. The second plug 34 is comprised of three parts including an inner conductor 48, an outer conductor 44, and a dielectric spacer 70. Regions 50 and 64 of the first and second plugs, respectively, are coaxial cable connection regions, ie, the regions where signals first pass from the coaxial cable into or out of the connector. As aforementioned,
These regions are designed with standard technology to work with specific coaxial cables and have precise impedances to effectively transmit signals to the first and second plugs, respectively. Typically, to make this connection, the outer conductor and dielectric members of the coaxial cable are stripped back from the inner conductor of the coaxial cable. The inner conductor of the coaxial cable is inserted into the axial aperture indicated by reference numeral 72 and into the inner conductor 46 of the first plug 32 . A corresponding axial aperture 73 is provided in the inner conductor 48 . To the left of region 50 and to the right of region 64, the signal passes through a path defined between the inner and outer conductors of the coaxial cable. Within regions 50 and 64, between the shield 40 and the inner conductor 72 of the first plug 32 and the outer conductor 4 of the second plug 34.
4 and an inner conductor 48 . The space between these regions is filled with air. It should be appreciated that in the first plug 32, the leftmost portion of the shield 40 in region 50 acts as the outer conductor and defines a critical diameter D in that region. Referring to Figure 3, the precise diameter D 3 /d 3 is
It is shown that the impedance of the connector in region 50 is defined by the equation, Z=138(ε air ) -1/2 log(D 3 /d 3 ). The diameters D and d in region 64 may be similar to those in region 50 and have the same ratio since the dielectric material is the same (air) in both regions.
Must have D 3 /d 3 . However, in the preferred embodiment, they differ slightly from D 3 and d 3 to simplify assembly of the final connector. Regions 52 and 62 are dielectric spacer regions in which the space between the inner and outer conductors of each plug is filled with dielectric spacer.
The dielectric spacer is suitably made of Teflon, but may also be made of many suitable dielectric materials well known for use in high frequency connectors. Dielectric spacers hold the connectors together to hold the inner conductors in axial alignment with the center of each plug. Since the dielectric constant of the preferred Teflon is greater than that of air, the diameter D 4 , d 4 in region 52 (see FIG. 3) is adjusted to match the impedance of region 50 and the coaxial cable itself. It must be adjusted to maintain impedance. Therefore, in the region 52, the diameters D 4 and d 4 are determined by (ε teflpo ) -1/2 log (D 4 /d 4 ) = (ε air ) -1/2 log (D 3 /d 3 ). selected. This kind of precise adjustment of the diameters D and d as the dielectric constant changes from one region to the other is known. An important feature to note is that the transition from diameter D 3 to D 4 does not lie exactly in the same plane as the transition from diameter d 3 to d 4 as would be expected. This deviation in the transition of the inner and outer conductors means that the impedance equations described above are completely accurate for the measured diameters D and d only in regions where the electric field lines are arranged substantially radially in the connector. Therefore, the necessary adjustments can be extracted empirically. This means that the inner diameter and outer diameter (d
and D) occur only where there is no sudden change. In the region where the diameters d and D change rapidly causing the electric field lines to depart from their radial alignment, the formula does not give completely accurate results. Near sharp corners of the faces of the inner or outer conductors, the electric field lines tend to concentrate towards the corners, and thus the "effective" inner and outer diameters d, D are smaller than the actual diameters measured in the radial direction. It's slightly different. Essentially, the "effective" diameter d,D indicates the actual impedance around a rapid change in the actual diameter D,d when applied to the above equation. However, the effective diameter is very close to the actual diameter, even at sharp transition points in the actual diameter. In areas where the actual dimensions do not change, the effective diameter is equal to the actual diameter. Usually the actual diameter is used to calculate the impedance of the connector. However, the effective diameter must be controlled, even though most engineers designing such connectors do not distinguish between the two. As a result, in order to maintain a constant impedance through the region where the conductor diameter changes, it is necessary to offset the diameter changes of the inner and outer conductors by a small amount based on the degree of diameter change that is created. This need is well known to coaxial connector designers and means making fine adjustments to the ideal situation where the two diameter changes occur in the same plane. This adjustment can be easily accomplished through experience in the industry. The regions indicated by reference numerals 54 and 60 are referred to herein as "free space" regions. As in region 50, in region 54 the relative diameters D 5 , d 5 as shown in FIG. 3 are again selected to match the characteristic impedance of the rest of the connector. As in region 50, the dielectric member between inner conductor 46 and outer conductor 66 is air, so the ratio D 5 /d 5 must be the same as the ratio D 3 /d 3 . As shown in FIG. 2, the outer conductor 66 of the region 54 has a slot 74 that allows the free end of the outer conductor 66 to be slightly enlarged, thereby allowing the outer conductor of the second plug 44 to open at its free end. Make an electrical connection with the inside of the In region 56 , the inner conductor of first plug 46 projects beyond outer conductor 66 . As best shown in FIG. 3, the protruding end of inner conductor 46 in region 56 is enlarged in region 56 and has an outer diameter d 6 that is greater than outer diameter d 5 in region 54 . As clearly shown in FIG. 2, inner conductor 66 stops short of region 56. The outer shield conductor 40 does not form part of the signal path when the connector is connected. Accordingly, the protruding portion of the inner conductor 46 having a diameter d 6 in the region 56, as its corresponding outer conductor, in the region 58 the outer side of the second plug having an inner diameter D 6 as shown in FIG. It has a conductor 44. Referring to the second plug in FIG. 2, a similar action of the second plug on the first plug is shown. Here, the signal flows from the right side to the left side of FIG. 2, from the coaxial cable into the connector as described above, from area 64 to area 62 and then to area 60. These areas 60-64
have the same characteristic impedance as the corresponding regions 50-54 of the coaxial cable and first plug. Just like the first plug, the inner and outer conductors 48, 44 of the second plug are of unequal length.
In the second plug, the longitudinal conductor has an outer conductor 44 that projects beyond the inner conductor 48 in region 58.
It is. Again, as in region 56, in protruding region 58, the protruding member, ie the second plug, has a precise change in its diameter as outer conductor 44 passes from free space 60 to region 58. For the outer conductor 44, the precise diameter is:
The inner diameter D has changed to a reduced diameter D 6 in region 58 compared to the corresponding larger inner diameter D in region 60 . In a preferred embodiment, regions 54, 56, 58
and 60 all have substantially the same length;
Thus, when connecting the connector, the outer conductor 44 in the region 58 of the second plug slides into the shield 40 of the first plug until the two outer conductors 66 and 44 connect with each other. Near this location, inner conductors 46 and 48 are also connected and the connector forms an electrical connection. When this electrical connection is made, the connector has an overlap defined by the overlap between regions 56 and 58. In this region, the enlarged protruding portion of the inner conductor 46 and the outer conductor 44
The reduced protrusion forms a transition signal path between the two plugs with a characteristic impedance defined by the ratio D 6 /d 6 . These diameters are chosen to provide an impedance match with the impedance of the rest of the connector, and this match is
Even when the connector is partially engaged,
This creates an essentially constant impedance along the length of the connector. Connector “just-barely”
When sliding from the engaged position to the fully engaged position, the overlap area between regions 56 and 58 is dimensionally reduced such that outer conductor 44 slides over outer conductor 66, and the signal path cease to function as a part. Similarly, the protruding end of inner conductor 46 also slides into inner conductor 48 and ceases to function as part of the signal path. It is clear that the lengths of the overlapping connectors can be made as appropriate with any desired tolerances for the connectors. In a preferred embodiment, regions 54, 56, 58, and 60 are all approximately
It is 0.10 inches (2.5 mm) long, which is a sufficient dimension to more than compensate for the variation in engagement depth of the two plugs that may occur in any of the previously described applications. The preferred lengths of regions 54, 56, 58, and 60 all provide about 10 times more compensation than in conventional compensation designs. There is no need to fully engage the connector since the overlap portion is designed to form part of the signal path with impedance matching with other portions of the connector. It is highly desirable for the connector to be used in an application configuration in which it is always partially engaged. As shown in FIGS. 3 and 5, the free end of the inner conductor 48 may be provided with a slot 75. This end can then be lightly compressed to make an electrical connection with the free end of the inner conductor 46.
Compression or expansion of all slots and slotted members best shown in FIGS. 4 and 5 is optional and may be adjusted accordingly to suit the application configuration. When the various components of the connector are manufactured,
The conductor components are typically plated and assembled with a good conductive oxidation resistant material such as gold.
The dielectric spacers 68, 70 may be retained by adhesive or by lightly crimping or scoring the surface of the outer conductor. The connector according to the invention works very well at frequencies above 1 GHz and has also passed tests at at least 18 GHz. FIG. 7 shows a plurality of connectors of the present invention, designated by reference numerals 76, 78, and 80. A first plug of each connector is attached to connector block 82 and a second plug is attached to connector block 84. Typically, connector block 82 is attached to the back of the electronic device and connector block 84 is inserted to the back of the frame into which the electronic device is inserted, such that the connector connects the electronic device to the frame. It will be connected when Connectors 76 and 80 as shown in FIG.
Although fully engaged, connector 78 is shown only partially engaged due to misalignment, manufacturing tolerance, or the like. Therefore, the area designated by reference numeral 86 would be the area that would create an impedance mismatch across the connector 78 in the case of a conventional connector, but in the connector of the present invention, however, this would be part of the signal path. An overlap region designed to form a 100% 200 µm 200 µm, with a characteristic impedance that matches the impedance of the rest of the connector and the transmission line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1プラグと第2プラグとから構成され、 第1プラグは、第2内側導電体と結合するため
の自由端部を有する第1内側導電体と、第2外側
導電体と結合するための自由端部を有する第1外
側導電体と、第1内側導電体と第1外側導電体の
間の第1誘電体スペーサとを備え、 第1内側導電体の自由端部は第1外側導電体の
自由端部を越えて突出し、 第1プラグに結合するための第2プラグは、第
1内側導電体と結合するための自由端部を有する
第2内側導電体と、第1外側導電体と結合するた
めの自由端部を有する第2外側導電体と、第2内
側導電体と第2外側導電体の間の第2誘電体スペ
ーサとを備え、 第2外側導電体の自由端部は第2内側導電体の
自由端部を越えて突出し、 第1内側導電体の突出部分と第2外側導電体の
突出部分とはコネクタを部分的に係合して重なり
部分を画定するときに相互に重なり合い、 第1内側導電体の突出部分の外径dに対する第
2外側導電体の突出部分の内径Dの比および重な
り部分内の誘電率εは、重なり部分内のインピー
ダンスがコネクタの重なり部分以外におけるイン
ピーダンスZと同じとなるように、式、
Z=138(ε)-1/2log(D/d) を満足する関係で選定される ことを特徴とする電気的同軸コネクタ。 2 第1内側導電体の突出部分は第1内側導電体
の非突出部分の外径よりも大きな外径を有しそし
て第2外側導電体の突出部分は第2外側導電体の
非突出部分の内径よりも小さな内径を有すること
を特徴とする請求項1記載の電気的同軸コネク
タ。 3 第1外側導電体は第2外側導電体の突出部分
の内側にスライドして結合されることを特徴とす
る請求項2記載の電気的同軸コネクタ。 4 第1外側導電体は第2外側導電体の自由端部
の内部と結合されるようにその自由端部にスロツ
トを付けられて僅少拡径されていることを特徴と
する請求項3記載の電気的同軸コネクタ。 5 第1内側導電体の突出部分は第2内側導電体
の内側スライドして結合することを特徴とする請
求項2記載の電気的同軸コネクタ。 6 第2内側導電体の自由端部は第1内側導電体
の自由端部の外部と結合されるようにスロツトを
付けられて僅少縮径されていることを特徴とする
請求項5記載の電気的同軸コネクタ。 7 第1内側導電体の突出部分の長さは実質的に
第2外側導電体の突出部分の長さと同じであるこ
とを特徴とする請求項1記載の電気的同軸コネク
タ。 8 第1および第2誘電体スペーサはテフロンで
形成されることを特徴とする請求項1記載の電気
的同軸コネクタ。 9 第1内側導電体の突出部分を実質的に取り囲
み、そしてプラグを係合したときに第2外側導電
体の自由端部の外部と共作動するように形成され
た電気的に導電性のシールドを更に備えているこ
とを特徴とする請求項1記載の電気的同軸コネク
タ。 10 シールドは第2外側導電体の自由端部の外
部と結合されるようにその自由端部にスロツトを
付けられて僅少縮径されていることを特徴とする
請求項9記載の電気的同軸コネクタ。 11 重なり部分はコネクタを部分的に係合した
だけのときと同様にコネクタを完全に係合したと
きに信号通路の一部を形成することを特徴とする
請求項1記載の電気的同軸コネクタ。 12 各コネクタの少なくとも一方のプラグはコ
ネクタ・ブロツクに装着されることを特徴とする
請求項1記載の複数の電気的同軸コネクタ。 13 各コネクタの第1および第2プラグは対応
するコネクタ・ブロツクに装着され、全てのコネ
クタは実質的に同時に接続および切離しされるこ
とを特徴とする請求項12記載の複数の電気的同
軸コネクタ。 14 外径dfirstは、外径dsecpodより小さな外径
dpverlapよりも小さく、そして内径Dfirstは、内径
Dsecpodより小さな内径Dpverlapよりも小さいことを
特徴とする請求項13記載の電気的同軸コネク
タ。 15 第1プラグと第2プラグとから構成され、 第1プラグは同軸状に装着された第1内側導電
体と第1外側導電体とを備え、 第1外側導電体は内径Dfirstを有し、 第1内側導電体は第1外側導電体を越えて突出
した外径dpverlapを有する突出部分および外径dfirst
を有する非突出部分を有し、 第2プラグは同軸状に装着された第2内側導電
体と第2外側導電体とを備え、 第2内側導電体は外径dsecpodを有し、 第2外側導電体は第2内側導電体を越えて突出
した内径Dpverlapを有する突出部分および内径
Dsecpodを有する非突出部分を有し、 第1内側導電体と第2外側導電体の突出部分は
コネクタを部分的に係合したときに相互に重なり
合つて重なり部分を画定し、そして直径の比、 Dfirst/dfirstとDsecpod/dsecpodとDpverlap/dpverl
ap
とは実質的に全て等し いことを特徴とする電気的同軸コネクタ。 1 技術分野 本発明は同軸電気的コネクタに関し、より詳細
には、迅速に接続/切離しできるコネクタや、2
つのモジユールを相互に電気的に結合して同時に
並列(mutiple)の同軸接続を形成するためのモ
ジユラー並列コネクタ・アセンブリのような、適
当に完全には係合しない高周波用コネクタに関す
る。 2 背景技術 同軸伝送線路およびそれに使用されるコネクタ
は、一般に、軸方向へ整合されて誘電体部材によ
り分離された円筒形の内側および外側導電体を備
えている。ケーブル内の誘電体は、一般に、内側
導電体をケーブルの中心に保持しそしてケーブル
を必要に応じて撓めたり曲げたりできるような可
撓性の固体が発泡体である。コネクタ内の誘電体
部材は、一般に、導電体を保持するようにコネク
タの一部分に設けられる固体と残りの部分の空気
との組合せである。 上述のような同軸伝送線路またはコネクタは、
内側導電体の外径(以下、小文字「d」と記す)、
外側導電体の内径(以下、大文字「D」と記す)、
および信号路を形成する2つの導電体間の空間に
ある部材の誘電率(以下、ギリシヤ文字「ε」と
記す。)により決定される特性インピーダンスを
有する。 周知のように、同軸伝送線路の特性インピーダ
ンスは、式、 Z=138(ε)-1/2iog(D/d) ここにおいて、Nは線路のインピーダンスであ
る。 により決定される。 コネクタにとつてコネクタを通る信号のような
信号破壊(signal disruption)を最少限にするた
めに、その長さに延つた部位で上述の式により定
められるような伝送線路のインピーダンスに整合
した特有インピーダンスをまた有していなければ
ならない。インピーダンスの不整合は、特に1G
Hz以上の高周波の場合に激しい信号破壊を生じ
る。 上述のように、高周波同軸コネクタは一般に、
内側および外側導電体間が空気である領域である
部分と、内側導電体を外側導電体と同軸整合して
保持するように内側および外側導電体間の空間に
テフロン(商標)のような絶縁用誘電性固体を充
填された別の領域である部分を少なくとも備えて
いる。テフロンの誘電率は空気とは異なつてお
り、また空気の誘電率は同軸ケーブルに使用され
る絶縁用誘電体部材とは異なつている。 しかしながら、上記式によつて定められるイン
ピーダンスが一定である限り、信号破壊は最少限
に留められる。コネクタでは、このことは、イン
ピーダンスZを一定に保つために誘電率が変化す
る各部位で寸法dおよびDを相互に調整していく
ことが必要である。 実質的に、従来のすべてのコネクタは、コネク
タの2つの半部分の間、すなわち、雄プラグと雌
プラグとの間に、一方のプラグから他方のプラグ
への移行部位で直径dおよびDを一定に保つよう
に、内側および外側導電体の交点で衝合結合
(butt joint)を行うことに依存している。「衝合
結合」なる用語は、本説明において、雄プラグと
雌プラグとの対向する2つ面がコネクタを2つの
面間に〓間がないように接続したときに、連続す
る結合を表す。 このようなコネクタにおいて、誘電率εはまた
一般に、雄プラグから雌プラグへの移行部位の両
側で同じである。係合されたコネクタの長さに沿
つて一定のインピーダンスを保つのに必要な要件
は、プラグ間の〓間をコネクタの作動を目途とし
た最高周波数において無視できる十分に小さいも
のにすることにより達成されている。 典型的な同軸コネクタの設計において、雌プラ
グの外側導電体はその自由端部で拡大されている
(それによりDを増加する)。このことは雄プラグ
の外側導電体が雌プラグの拡大された直径の外側
導電体内に滑り込むのを可能にし、そして雄コネ
クタの端部と雌コネクタの外側導電体の内側縁と
の間に衝合結合(並びに良好な機械的および電気
的接続)を作成する。 同様な配列は、雄プラグの内側導電体の自由端
部が一般に、雌プラグの内側導電体の軸孔に嵌入
するための縮径部分(dを縮小する)を有する内
側導電体にも存在する。 このような従来のコネクタにおいて好適に接続
するためには、プラグは完全に取り付けられねば
ならず、そして雄および雌プラグの内側および外
側導電体間の衝合結合に本質的に間〓があつては
ならない。実質的に閉鎖される〓間を有する場合
のみ外側および内側コネクタの増大されたDおよ
び縮小されたdを無視することができる。このよ
うな従来のコネクタにおいて、相対的に狭い〓間
であつても、特に高周波では、コネクタの機械的
設計の制限により必要となる〓間における直径D
およびdの非制御変化によつて、間〓でインピー
ダンスの不整合を生ずることによりコネクタを通
過する信号を実質的に破壊する。 衝合式コネクタの間〓を閉鎖するために、多く
の高周波コネクタは一方のプラグのネジ山と他方
のプラグのネジ山付きカラーに依存しており、こ
れらは係合されて2つのコネクタ間の〓間を許容
限度まで小さな値に減少させるように特定のトル
クで締め付けねばならない。 残念乍ら、多くの提案において、トルクレンチ
で各コネクタを完全に取り付けることは実用的で
はない。明確な問題点は並列コネクタおよび「盲
連結(blind−mate)」または遠隔配置
(remotely located)コネクタあるいは迅速な接
続操作を必要とするものにある。同時に形成しな
ければならない並列接続では残りのコネクタを好
適に配置したとしても1つまたはそれ以上の並列
コネクタを完全には取り付けられえない。 「盲連結」コネクタは、例えば、適所に滑動す
るモジユールとして全ての必要な接続を行うスラ
イド・モジユールの背後に使用されるコネクタで
ある。このようなコネクタは、モジユールの正面
のフアスナやコネクタの一方を有するモジユール
の背面の位置を定め、コネクタの他方がモジユー
ルを設置する枠に配設されるという意味で「遠隔
配置」である。従つて、一方のプラグを他方に挿
入する深さを決める配置機構はプラグ自体から
「遠隔配置」されている。取付枠に許容限度の変
化または単純な歪曲を製造することは全て2つの
プラグ間の〓間に直接影響する。 これらの障害を解決するために、同軸コネクタ
の設計者は〓間の寸法を最少限にするための種々
の方法を案出してきた。例えば、クボタに付与さ
れた米国特許第4426127号は、雄および雌内側導
電体間の〓間部分と同様に雌外側導電体間の〓間
部分に、2つのプラグ間の小さな範囲以上の移動
でもつて導電体間の〓間の寸法を最少限にして接
続されるように変形するバネ部材を充填した同軸
コネクタを開示している。 しかしながら、この形体は依然として衝合型の
接続を用いており、雄プラグから雌プラグに移行
する部位に直径Dおよびdが逸脱する恐れを常に
残している。バネ機構は約0.010〜0.015in(0.25〜
0.38mm)の非常に短い距離の場合だけ有効であ
る。残念乍ら、この形体により補整される範囲以
上の〓間は前述のような並列コネクタやモジユー
ル例において極めて一般的である。 従つて、本発明は新規な設計を採用するもので
あり、雄および雌プラグの内側および外側導電体
は相互に「衝合」する必要はない。その代わり、
導電体は従来のコネクタの間〓に概略的に対応す
る2つのプラグ部分間に重なり合う部分を形成す
るように設計されており、重なり部分は信号路の
一部を形成しそしてコネクタの残部に整合するイ
ンピーダンスを有するように意図して設計されて
いる。 従つて、コネクタはその全長に沿つて一定のイ
ンピーダンスを有することとなり、その2つ部分
はまず電気的に係合され、そして「〓間」または
重なり部分の寸法はコネクタのインピーダンスに
影響せずに必要なり大きく形成しうる。
[Claims] 1. Consisting of a first plug and a second plug, the first plug has a first inner conductor having a free end for coupling with a second inner conductor, and a second outer conductor. a first outer conductor having a free end for coupling with a body; and a first dielectric spacer between the first inner conductor and the first outer conductor; a free end of the first inner conductor; protrudes beyond a free end of the first outer conductor; a second plug for coupling to the first plug; a second inner conductor having a free end for coupling to the first inner conductor; a second outer conductor having a free end for coupling with the first outer conductor; and a second dielectric spacer between the second inner conductor and the second outer conductor; The free end protrudes beyond the free end of the second inner conductor, and the protruding portion of the first inner conductor and the protruding portion of the second outer conductor partially engage the connector to form an overlapping portion. overlap each other when defining the ratio of the inner diameter D of the protruding portion of the second outer conductor to the outer diameter d of the protruding portion of the first inner conductor and the dielectric constant ε in the overlapped portion such that the impedance in the overlapped portion is The formula is
An electrical coaxial connector characterized in that it is selected in a relationship that satisfies Z=138(ε) -1/2 log(D/d). 2 The protruding portion of the first inner conductor has an outer diameter greater than the outer diameter of the non-protruding portion of the first inner conductor, and the protruding portion of the second outer conductor has a larger outer diameter than the outer diameter of the non-protruding portion of the second outer conductor. The electrical coaxial connector of claim 1, wherein the electrical coaxial connector has an inner diameter smaller than the inner diameter. 3. The electrical coaxial connector of claim 2, wherein the first outer conductor is slidably coupled to the inside of the protrusion of the second outer conductor. 4. The first outer conductor is slightly enlarged in diameter by being slotted at its free end so as to be coupled to the inside of the free end of the second outer conductor. Electrical coaxial connector. 5. The electrical coaxial connector according to claim 2, wherein the protruding portion of the first inner conductor is slidably coupled to the second inner conductor. 6. The electrical device of claim 5, wherein the free end of the second inner conductor is slotted and slightly reduced in diameter so as to be coupled to the outside of the free end of the first inner conductor. coaxial connector. 7. The electrical coaxial connector of claim 1, wherein the length of the protruding portion of the first inner conductor is substantially the same as the length of the protruding portion of the second outer conductor. 8. The electrical coaxial connector of claim 1, wherein the first and second dielectric spacers are formed of Teflon. 9. An electrically conductive shield substantially surrounding the protruding portion of the first inner conductor and configured to cooperate with the exterior of the free end of the second outer conductor when the plug is engaged. The electrical coaxial connector of claim 1, further comprising: 10. The electrical coaxial connector of claim 9, wherein the shield is slotted and slightly reduced in diameter at the free end of the second outer conductor so as to be coupled to the outside of the free end of the second outer conductor. . 11. The electrical coaxial connector of claim 1, wherein the overlapping portion forms part of the signal path when the connector is fully engaged as well as when the connector is only partially engaged. 12. The plurality of electrical coaxial connectors of claim 1, wherein at least one plug of each connector is mounted to a connector block. 13. The plurality of electrical coaxial connectors of claim 12, wherein the first and second plugs of each connector are attached to a corresponding connector block, and all connectors are connected and disconnected substantially simultaneously. 14 Outer diameter d first is smaller than outer diameter d secpod
d smaller than pverlap , and the inner diameter D first is the inner diameter
14. The electrical coaxial connector of claim 13, having an inner diameter smaller than D pverlap which is smaller than D secpod . 15 Consisting of a first plug and a second plug, the first plug includes a first inner conductor and a first outer conductor that are coaxially mounted, and the first outer conductor has an inner diameter D first. , the first inner conductor has a protruding portion having an outer diameter d pverlap that projects beyond the first outer conductor and an outer diameter d first
the second plug has a second inner conductor and a second outer conductor coaxially mounted, the second inner conductor has an outer diameter d secpod ; The outer conductor has a protruding portion having an inner diameter Dpverlap that projects beyond the second inner conductor and an inner diameter.
D secpod having a non-protruding portion, the protruding portions of the first inner conductor and the second outer conductor overlapping each other to define an overlapping portion when the connector is partially engaged; Ratio, D first /d first and D secpod /d secpod and D pverlap /d pverl
AP
is an electrical coaxial connector characterized by being substantially the same in all respects. 1 Technical Field The present invention relates to coaxial electrical connectors, and more particularly, to connectors that can be quickly connected/disconnected;
The present invention relates to suitably non-mating high frequency connectors, such as modular parallel connector assemblies for electrically coupling two modules together to form mutiple coaxial connections. 2 BACKGROUND OF THE INVENTION Coaxial transmission lines and the connectors used therewith generally include cylindrical inner and outer conductors that are axially aligned and separated by a dielectric member. The dielectric within the cable is generally a flexible solid foam that holds the inner conductor in the center of the cable and allows the cable to flex and bend as needed. The dielectric material in the connector is generally a combination of solid matter in one portion of the connector and air in the remaining portion to hold the electrical conductors. A coaxial transmission line or connector as described above is
The outer diameter of the inner conductor (hereinafter referred to as a lowercase letter "d"),
The inner diameter of the outer conductor (hereinafter referred to as a capital letter "D"),
and a characteristic impedance determined by the dielectric constant (hereinafter referred to as the Greek letter "ε") of a member in the space between the two conductors forming the signal path. As is well known, the characteristic impedance of a coaxial transmission line is expressed by the formula: Z=138(ε) -1/2 iog(D/d) where N is the impedance of the line. Determined by The connector has a characteristic impedance along its length that matches the impedance of the transmission line as defined by the formula above to minimize signal disruption such as signals passing through the connector. must also have. Impedance mismatch is especially important for 1G
Severe signal destruction occurs at high frequencies above Hz. As mentioned above, high frequency coaxial connectors are generally
The area between the inner and outer conductors is air, and the space between the inner and outer conductors is filled with insulation, such as Teflon, to keep the inner conductor in coaxial alignment with the outer conductor. It includes at least a portion that is another region filled with a dielectric solid. The dielectric constant of Teflon is different from that of air, and the dielectric constant of air is different from that of insulating dielectric members used in coaxial cables. However, as long as the impedance defined by the above equation remains constant, signal corruption is kept to a minimum. In a connector, this requires mutual adjustment of the dimensions d and D at each location where the dielectric constant changes in order to keep the impedance Z constant. Virtually all conventional connectors have constant diameters d and D between the two halves of the connector, i.e., the male and female plugs, at the transition site from one plug to the other. It relies on making a butt joint at the intersection of the inner and outer conductors to maintain the same. The term "butt joint" in this description refers to a continuous joint when two opposing faces of a male plug and a female plug connect the connector with no gaps between the two faces. In such connectors, the dielectric constant ε is also generally the same on both sides of the male to female plug transition. The requirement to maintain a constant impedance along the length of an engaged connector is achieved by ensuring that the distance between the plugs is small enough to be ignored at the highest frequencies at which the connector is intended to operate. has been done. In a typical coaxial connector design, the outer conductor of the female plug is enlarged at its free end (thereby increasing D). This allows the outer conductor of the male plug to slide into the enlarged diameter outer conductor of the female plug, and creates an abutment between the end of the male connector and the inner edge of the outer conductor of the female connector. Create a bond (as well as a good mechanical and electrical connection). A similar arrangement exists for the inner conductor where the free end of the inner conductor of the male plug generally has a reduced diameter portion (reducing d) for fitting into the axial hole of the inner conductor of the female plug. . In order to make a successful connection in such conventional connectors, the plug must be fully seated and there is essentially no gap between the butt joints between the inner and outer conductors of the male and female plugs. Must not be. The increased D and reduced d of the outer and inner connectors can be ignored only if the outer and inner connectors have a substantially closed gap. In such conventional connectors, even with a relatively narrow gap, the diameter D between the gaps is necessitated by mechanical design limitations of the connector, especially at high frequencies.
Uncontrolled changes in and d substantially destroy the signal passing through the connector by creating an impedance mismatch between . To close the gap between mating connectors, many high frequency connectors rely on threads on one plug and a threaded collar on the other plug, which are engaged to close the gap between the two connectors. must be tightened with a specific torque so as to reduce the gap to a small value to an acceptable limit. Unfortunately, in many proposals, it is not practical to completely install each connector with a torque wrench. A distinct problem lies in parallel connectors and "blind-mate" or remotely located connectors or those requiring quick connection operations. Parallel connections that must be made simultaneously may not allow one or more parallel connectors to be fully installed, even if the remaining connectors are properly placed. A "blind coupling" connector is, for example, a connector used behind a sliding module that makes all the necessary connections as the module slides into place. Such connectors are "remotely located" in the sense that one of the fasteners on the front of the module or the back of the module is located with the other connector located in the frame in which the module is installed. The placement mechanism that determines the depth of insertion of one plug into the other is therefore "remotely located" from the plug itself. Making tolerance variations or simple distortions in the mounting frame all directly affect the distance between the two plugs. To overcome these obstacles, coaxial connector designers have devised various methods to minimize the interspace dimensions. For example, U.S. Pat. No. 4,426,127, issued to Kubota, discloses that the intervening portion between the male and female inner conductors as well as the intervening portion between the female outer conductors, even over a small range of movement between the two plugs, A coaxial connector is disclosed that is filled with a spring member that deforms to minimize the distance between conductors. However, this configuration still uses an abutment-type connection and always leaves open the risk of deviations in diameters D and d at the transition from male to female plug. The spring mechanism is approximately 0.010~0.015in (0.25~
Effective only over very short distances (0.38 mm). Unfortunately, gaps beyond the range compensated for by this feature are extremely common in parallel connector and module examples such as those described above. Thus, the present invention employs a novel design in which the inner and outer conductors of the male and female plugs do not have to "match" each other. Instead,
The conductors are designed to form an overlap between the two plug sections that corresponds generally to that between traditional connectors, with the overlap forming part of the signal path and matching the rest of the connector. It is intentionally designed to have an impedance of Therefore, the connector will have a constant impedance along its entire length, the two parts will first be electrically engaged, and the dimensions of the "interval" or overlap will not affect the impedance of the connector. It can be made as large as necessary.
JP63508703A 1987-10-15 1988-10-07 Constant impedance high frequency coaxial connector Granted JPH02501690A (en)

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