CN1252177A - 具有滑动中心导体的同轴转换插座 - Google Patents

Abstract

一种同轴转换插座组件具有容纳在一个壳体中的两个中心导体。中心导体具有前部和后部,在连接和断开位置之间两者可相对彼此轴向移动。在连接位置,前部与后部电气连接。在断开位置,前部与后部电气断开。当两前部都处在断开位置时,容纳在其中的转换机构把两后部电气连接,当至少一个前部处在连接位置时,转换机构将两后部电气断开。

Description

具有滑动中心导体的同轴转换插座

                      I.发明背景

1.发明领域

本发明涉及同轴插座。更具体地说，本发明涉及适用于高频传输应用中的同轴转换插座。

2.已有技术的描述

同轴转换插座为人所熟知。其中一个例子展示在美国专利Nos.4,749,968和和5,467,062中(Burroughs)。另一个例子展示在美国专利No.5,246,378中(Seiceanu)。

在已有技术中，同轴转换插座包括两个通常为固体的中心导体，该两中心导体直线平行地安装在一接地导电的壳体中。一转换装置定位在两中心导体中。

转换装置具有一V形的弹性片，该弹性片具有施偏压于第一中心导体的第一端和施偏压于第二中心导体的第二端。其结果是，中心导体处在正常信号流动通讯中，在其中一个中心导体上的一电信号通过转换装置转移到另一个中心导体上。

这样的同轴转换插座一般应用在通讯和视频信号传输工业中。壳体的后端装配有一连接件以准永久或永久地连接同轴电缆。中心导体的前端装配有插座端口以接纳一预定尺寸的插头。正常情况下，这样的转换插座运作时没有插头插入端口中。相应地，从其中一个后连接件进入一中心导体的信号通过转换装置并通过另一个后连接件传输出插座设备。

一直以来，人们期望得到一种插座可使信号绕行或能够输入一新的信号。为了达到这些要求，一带有连接同轴电缆的插座插头插入其中一个前端口中，插座插头与V形弹性片接合并使它从与端口相联系的中心导体移开且进入插头插入的端口中。通过使V形弹性片离开中心导体，此中心导体不再与另一个中心导体相连，因此信号直接沿这个中心导体的传输出端口。除了断开插座两中心导体的连接，插头的插入也使得另一个中心导体通过一个电阻接地，因此期望的系统阻抗得以保持。

在以上所述的结构中，正常信号通过V形弹性片从一后连接件传输到另一后连接件。中心导体具有在V形弹性片上伸展的一基本长度，该长度没有接地或连接到其他信号源上。在过去，中心导体的这些自由长度在通讯工业中几乎没有或根本没有造成问题。但是，在提高的较高传输频率中，中心导体的自由长度会导致信号失真或破坏信号一体性。

与已有技术中同轴转换插座相关的另一个问题是会使灰尘或其他污染物进入转换装置中。这样的插座允许空气自由流动，从前端口进入插座的转换装置中。

                        II.发明的简要说明

按照本发明的较佳实施例，公开的一种同轴转换插座具有一个壳体，该壳体包括成直线平行的第一和第二中心导体。中心导体的前端伸出位于壳体前壁上的端口，以接纳插头的中心轴针。中心导体的后端具有相联系的同轴连接件以把后端连接到外部导体上。每一个中心导体都包括一个前部和后部，前部可滑动地安装在壳体内部以使前部可在连接位置和断开位置之间滑动。在连接位置，前部可与后部电气接通。在断开位置，前部与后部电气断开。转换机构容纳在壳体中两后部之间，当两个前部处在断开位置时，转换机构可把后部电气接通。至少一个前部处在连接位置时，转换机构把后部电气断开。

                        III.附图的说明

图1是按照本发明的同轴转换插座组件的剖视图；

图2是展示将一个插头插入图1中插座的视图；

图3是带有提高的阻抗匹配性的新颖插座插头的简要侧剖视图；

图4是另一实施例中一个改进插头的侧剖视图；

图5是图1中改进插座的侧剖视图，该插座中插有作为第三实施例的一个改进插头。

                        IV.较佳实施例的描述

一种转换同轴插座组件10包括一导电的壳体12，该壳体12具有侧壁14、一前壁16和一后壁18。壁12、14、16、18、20和一个盖(未图示)相配合以界定一壳体内体22。

一中间隔壁24在内体22中、侧壁14间伸展。壁24定位在前壁16和后壁18间并与其相平行，以把内体22分成后室22a和前室22b。

壳体包括第一和第二同轴中心导体30、30’，两者分别从前端32、32’伸展到后端34、34’。中心导体30、30’直线平行地隔开安装在内体22中。

前壁包括两个端口36、36’以接纳一个电讯插头100(只是在图2中简略示出)，插头100具有由套管102包绕的一个中心轴针104。把端口36、36’设置在适当位置，以使插入的插头100的中心轴针104与中心导体30、30’前开口端32、32’电气接通。一接地夹38容纳在前室26b中，并且可滑动地与插入端口36、36’其中之一内的插头的外部套管102相连接，以把外部套管102电气接地。围绕绕中心导体30、30’的壳体12的内表面构成了围绕通电的中心导体30、30’的接地屏蔽层。

每一个中心导体30、30’都具有一个后部30a、30a’和一个前部30b、30b’。前部30b、30b’可滑动地安装在内体22中，可相对于连接位置和断开位置间的后部30a、30a’轴向移动。

图1中，前部30b、30b’都处在与后部30a、30a’相隔开的断开位置上。在连接位置(在图2中只示出关于前部30b的这一部分)，前部30b、30b’可滑动地移向后部30a、30a’，以与后部30a、30a’电气接通。

如图中所示，后部30a、30a’完全容纳在后部壳体22a中。前部30b、30b’容纳在前部壳体22b中，其后部连接端31、31’伸展进入后部壳体22a中。

前部30b、30b’穿过内壁24并在壁内由密封绝缘支承件40、40’支承住。后部30a、30a’在壳体22a中被绝缘支承件42、42’支承住。

绝缘支承件具有中心毂套44、44’，毂套44、44’可滑动地接纳前部30b、30b’以使前部30b、30b’可滑动地保持在与静止的后部30a、30a’同一直线的同轴位置上。支承件40、40’具有锥形壁46、46’，锥形壁46、46’密合地顶住壁14、24以在一静止位置支承住支承件40、40’。锥形壁46、46’具有垂直于中心导体30、30’的轴线的径向闭曲面以阻止灰尘从前室22b进入后室22a。而且，支承件42、42’也阻止灰尘从壳体外部进入后室22a。因此，基本密封了后室22a，灰尘不会从壳体12的外部进入后室22a内。

除了能防止灰尘流动以外，锥形壁46、46’还能减少信号向后的反射，因为支承件40、40’不提供垂直于中心导体30、30’轴线的绝缘材料的基本表面。避开这样的垂直表面，可以减少在中心导体30、30’上传输的信号的所不期望的向后反射。

每一个后部30a、30a’都包含位于后部30a、30a’的前连接端52、52’上的一个轴向伸展的绝缘弹性支承销钉50、50’。销钉50、50’伸展进入中心导体前部30b、30b’的后连接部分31、31’中。

销钉50、50’分别支承住第一和第二弹性片54、54’，并且第一和第二弹性片54、54’顶住前部30b、30b’的内表面。因此，如图中所示，弹性片54、54’从连接部分到断开部分分别推压前部30b、30b’。

后连接端31、31’具有内部柱形表面。前连接端52、52’的外表面提供有悬臂片56、56’，悬臂片56、56’具有放大直径的区域56a、56a’，区域56a、56a’带有比端部31、31’的内直径要大的盈余直径。因此，当前部30b、30b’移向连接位置时，端31、31’在端52、52’上滑动，并且以电气接触和机械接触的方式与片56接合在一起。片56、56’与销钉50、50’分隔开，以使片56、56’沿径向向内偏移。后连接端31、31’还支承绝缘凸轮60、60’，其作用将在以下进行描述。

转换机构62容纳在后室22a中。转换机构62具有一个被绝缘支承块66支承住的主弹性片64。该主弹性片64具有一个第一端65和一个第二端65’。第一端65被施加偏压力与后部30a相电气接触。相似地，第二端65’被施加偏压力与后部30a’相电气接触。

转换机构62还具有一个被支承块66支承住的一个端子弹性片68，端子弹性片68通过一个电阻(未图示)接地。端子弹性片68具有一个第一弹性臂69和一个第二弹性臂69’。弹性臂69、69’与主弹性片64的第一和第二端65、65’分隔开。臂69、69’分别支承绝缘凸轮表面70、70’。

在所述这样的布置下，当插头100插入端口36、36’其中一个时，插头的中心轴针104被容纳在中心导体30、30’的前端32、32’中。这样的插入导致前部30b、30b’向后移动至连接位置。当前部30b、30b’向后移动时，凸轮60、60’与凸轮表面70、70’接合在一起。这样的接合使得弹性臂69、69’与第一和第二端65、65’相电气接触，并使弹性端65、65’离开后部30a、30a’。

当端口36、36’中都没有接纳插头100时，后部30a、30a’通过主弹性片64电气连接在一起。但是，端口36、36’中的任一个插入插头100后，就使端子弹性片68驱动主弹性片64脱开与相应的中心导体的后部的接触，并使得另一个中心导体不能通过电阻接地。较佳的是，转换机构62的零部件设置为使得在主弹性片从后部30a、30a’移开前，移动前部30b、30b’使其与后部30a、30a’相电气接触。这样一系列的操作被视为“断开前先接合”转换。

在图2中，以简要方式绘出了一标准插头100。这样的插头通常具有一个被一同轴校直套管102完全包绕的一个中心中心轴针104。套管和中心轴针都能够导电。在图2中，以剖视图的形式简要示出插头100。简要地说，这意味着在整个插头的表示中剖面线部分是统一的。实际上，在本技术领域已认识到，套管102是与中心轴针相分开的，因此中心轴针104连接到信号源上(或信号的终止端上)，同时套管102可电气连接在附着于插头100的同轴电缆接地套管上。套管102和轴针104间的空气空间导致插头100具有一特性阻抗。如图2所示，当轴针104插入中心导体30的开口端32时，就产生了重叠长度106，这是由轴针104和中心导体30重叠而成的。采用传统的插头100时，重叠长度106完全容纳在套管102中并且部分伸展进入端口36所包绕的区域。

如图2所示，采用传统插头100所产生的重叠区域或重叠长度106能够导致阻抗失配。换句话说，插座10通常可具有预设的75欧姆的特性阻抗。类似地，插头100也将具有预设的75欧姆的特性阻抗。申请人已经发现，当具有内径为0.328″的套管102(通常情况下)的插头100包绕着中心导体30的0.125″的外径(带有空气绝缘层)时，在重叠长度106上产生了大约58欧姆的阻抗，类似地，当位于端口36(它通常具有0.381″的内径)中时，中心导体30的0.125″的外径产生了大约67欧姆的阻抗。应当意识到上述的尺寸具有代表性，并且这些尺寸是按照标准插头、例如知名的WECO标准插头所给出的。整个信号通道的理想阻抗应是大约75欧姆。当产生了上述的阻抗失配，一定比例的输入能量反射回信号源并减弱了信号。当插座10和插头100要应用在高传输率的情形时，这种信号的减弱会特别麻烦。

 如图2所示，插座10可以与传统的、标准尺寸的插头100一起使用，此外，本发明具有对插座10和插头100新颖的设计，以减小或避免阻抗失配。改进的插座和插头示于图5中。图5和图2中的零部件具有相同的功能和作用，在图5中的标号统一地增加了“-1”，以将实施例区别开来。

如图5所示，插座中心导体30-1和插头100-1的轴针104-1的尺寸相互配合，以使当插头100-1插入端口36-1时，中心导体30-1的自由端32-1完全缩进插座10-1的内部22-1中且从端口36-1中完全退出。这样尺寸的零部件使自由端32-1移出端口36-1，其结果，避免了前面提到的插座中心导体在插座端口中伸展所产生的阻抗失配。

除了上述可避免阻抗失配的方法外，还可以减小插头套管102-1的轴向长度，以致于套管102-1不再包绕重叠区域106-1。这样的外形尺寸消除了上述的75欧姆阻抗失配。为了减小阻抗失配，为防止套管102-1伸展进入重叠区域106-1套管102-1的任何长度的减短都是合乎需要的。图5所示的套管102-1具有减短的外形尺寸，以致套管102-1没有任何部分包绕重叠区域106-1。

在图3所示的插头100-2的实施例中，套管102-2没有减小到图5所示的程度，但是已经减小到使中心轴针104-2可以从套管102-2突出。其结果，重叠区域106-1被套管102-2包绕的长度将减小，因此，减小了阻抗失配。

图4所示的是插头100-3的又一个实施例，套管102-3完全包绕中心轴针104-3。在图4所示的实施例中，套管102由绝缘材料制成，所以导电的套管没有包绕轴针104-3。实施例中提供了一种接地夹持件110，简要地示于图4中，该夹持件110与插座10的接地表面相接合以把所连接电缆的接地支架(未图示)与插座10的接地部件连接在一起。

简要地说，为了减小不期望出现的阻抗失配，举例说明了三种对插座和相关的插头的改进，这三种方法是：

1.把插座中心导体自由端32移出套管36，以在插头100插入端口36后，插座中心导体30没有任何部分被端口36包绕；

2.减短插头套管102，以使插头套管102没有任何部分包绕中心导体30；以及

3.以绝缘材料用模制法制作插头套管102。绝缘材料的内部外形尺寸可以用周知的技术方法计算出，以沿着绝缘套管的长度在任一剖面上提供期望的阻抗。

应当意识到，这三种方法没有一个需要完全采纳。例如，在插头插入后如果自由端32没有完全移出端口36，但是已基本移出端口36，阻抗失配不会完全消除，但会大大地减小。而且，这三种方法可以结合使用。例如，参见图5，所示的自由端32-1完全移出了端口36-1。套管102-1的长度被减短以致套管102-1没有任何部分包绕重叠区域106-1，并且套管102-1由绝缘材料制成，其所选的外形尺寸使得沿着套管102-1的轴向长度得到期望的阻抗。

从上述本发明的详细描述可以看出，本发明的目的在较佳实施例中是如何达到的。对公开设想的变形和等同替换应当视为包含在所附权利要求书的范围之内。

Claims (21)

1.一种同轴转换插座组件，其特征在于，它包括：

一个壳体，具有界定其内部的壁；

一个第一同轴中心导体和一个第二同轴中心导体，两者在所述壳体内部平行设置，隔开对齐且每个都从前端伸展至后端；

所述壁具有一个带有第一和第二端口的前壁，所述第一和第二端口的尺寸设置为能够接纳具有一中心轴针的一个插头，所述中心轴针与通过所述端口暴露的所述前端相配；

所述壁具有一个带有同轴连接件的后壁，以连接在外部同轴导体上并把所述外部导体与所述后端的个体连接在一起；

所述中心导体每个都包括一个具有所述后端的后部和一个具有所述前端的单独的前部；

所述前部可滑动地安装在所述内部中，所述前部可在连接位置和断开位置间轴向滑动，在连接位置所述前部与所述后部电气连接，在断开位置所述前部与所述后部间的电气断开；以及

包含在所述内部的一个转换机构，当两个所述前部处在所述断开位置时，所述转换机构与所述后部电气连接，当至少一个所述前部处在连接位置时，所述转换机构与所述后部间的电气断开。

2.如权利要求1所述的一种同轴转换插座组件，其特征在于：

所述壁具有将所述内部分隔为前室和后室的一内壁；

所述后部和所述转换机构完全设置在所述后室中；

带有所述前端的所述前部设置在所述前室中，所述前部的后连接端设置在所述后室中；以及

具有防止颗粒物从所述前室流向所述后室的一密封。

3.如权利要求2所述的一种同轴转换插座组件，其特征在于：

所述密封具有一绝缘支承件，以把所述前部可滑动地安装在所述内部中，所述绝缘支承件具有相对于所述中心导体轴线横向形成的一基本封闭面。

4.如权利要求1所述的一种同轴转换插座组件，其特征在于：

所述转换机构是一个“断开前先接合”转换开关，在作为对所述其中一个所述前部移至所述连接位置的反应，所述其中一个所述前部与相关联的后部电气接通后，所述转换机构断开所述后部的通电。

5.如权利要求1所述的一种同轴转换插座组件，其特征在于：

第一和第二弹性片分别对所述第一和第二同轴中心导体的所述前部施加偏压力于使之到所述断开位置。

6.如权利要求5所述的一种同轴转换插座组件，其特征在于：

所述后部具有与相对的所述前部的后连接端成一线的前连接端，当所述前部移到所述连接位置时，所述后连接端在所述前连接端上滑动；

当所述后连接端在所述前连接端上滑动时，具有径向倾斜接触片的所述前连接端沿径向施偏压力于所述接触片；

绝缘的第一和第二弹性支承销钉从所述第一和第二后部各个的所述前连接端轴向伸展，作为对施压于所述后连接端的反应，所述销钉以等于所述接触片的偏移的间隔与所述接触片分隔；

所述第一和第二弹性片的第一端固定在所述销钉上，且作为对所述前端移向所述连接位置的反应，相对于带有所述弹性片的所述前部，所述第一和第二弹性片的第二端克服所述弹性片的偏压力而被压缩。

7.如权利要求6所述的一种同轴转换插座组件，其特征在于：

所述转换机构是一个“断开前先接合”开关，作为对所述其中一个所述前部移至所述连接位置的反应，所述其中一个所述前部与相关联的后部电气接通后，所述转换机构断开所述后部间的通电；

所述转换机构具有一个主弹性片和一个端子弹性片，所述主弹性片具有施加偏压力于所述第一和第二后部的第一和第二端，所述端子弹性片具有与所述主弹性片第一和第二端隔开的第一和第二弹性臂；以及

所述第一和第二前部的所述后连接端具有与所述第一和第二弹性臂相接合的第一和第二凸轮，当所述前部移向所述连接位置时，所述凸轮推动所述第一和第二弹性臂使其顶住所述第一和第二端，以使所述第一和第二端离开所述第一和第二后部。

8.如权利要求1所述的一种同轴转换插座组件，其特征在于：

所述中心导体支承在所述壳体中，其所述前端呈开口状并通过所述端口向外开口；

还包括具有其尺寸设置为可滑动地容纳在所述端口中的一个插头套管的所述插头，所述中心轴针在所述套管中轴向成一线，所述中心轴针的尺寸设置为当所述套管插入到所述端口时可滑动地容纳在所述前端开口中；

所述中心轴针和成对的中心导体界定了在所述成对的中心导体中的所述中心轴针的一部分的重叠长度；以及

所述插头和所述插座相互成形，产生所述重叠长度以具有基本与所述插座的特性阻抗相等的阻抗。

9.如权利要求8所述的一种同轴转换插座组件，其特征在于：所述重叠部分设置在所述壳体中且基本在所述端口外。

10.如权利要求8所述的一种同轴转换插座组件，其特征在于：所述重叠部分基本设置在所述套管之外。

11.如权利要求8所述的一种同轴转换插座组件，其特征在于：所述套管是绝缘的。

12.一种同轴插座和插头，其特征在于，所述插座具有带有一开口引导端的一个中心导体，所述中心导体支承在插座壳体中，其轴线与插座端口同轴成一线，所述开口引导端通过所述端口的向外开口，所述插头包括：

一个插头套管，其尺寸设置为可滑动地容纳在所述端口中；以及

一个插头中心轴针，所述中心轴针在所述套管中轴向成一线且其尺寸设置为当所述套管插入到所述端口中时可滑动地容纳在所述开口引导端中；

所述中心轴针和所述中心导体界定了在所述中心导体中的所述中心轴针的一部分的重叠长度；以及

所述插头和所述插座相互成形，产生所述重叠长度以具有基本与所述插座的特性阻抗相等的阻抗。

13.如权利要求12所述的一种同轴插座和插头，其特征在于，所述重叠部分设置在所述壳体中且基本在所述端口外。

14.如权利要求12所述的一种同轴插座和插头，其特征在于，所述重叠部分基本设置在所述套管之外。

15.如权利要求12所述的一种同轴插座和插头，其特征在于，所述套管是绝缘的。

16.如权利要求13所述的一种同轴插座和插头，其特征在于，所述重叠部分基本设置在所述套管之外。

17.如权利要求13或16所述的一种同轴插座和插头，其特征在于，所述套管是绝缘的。

18.如权利要求14所述的一种同轴插座和插头，其特征在于，所述重叠部分设置在所述壳体中且基本在所述端口外。

19.如权利要求14或18所述的一种同轴插座和插头，其特征在于，所述套管是绝缘的。

20.如权利要求15所述的一种同轴插座和插头，其特征在于，所述重叠部分设置在所述壳体中且基本在所述端口外。

21.如权利要求15或20所述的一种同轴插座和插头，其特征在于，所述重叠部分基本设置在所述套管之外。

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