блок гнезд коаксиальных соединителей (варианты)

Формула изобретения

1. Блок гнезд коаксиальных соединителей, содержащий первый и второй коаксиальные проводники, отличающийся тем, что он содержит первый упругий проводящий контакт, смещенный с введением в электрический контакт с первым проводником, причем первый проводник и первый контакт имеют общую первую емкость, второй упругий проводящий контакт, смещенный с введением в электрический контакт с вторым проводником, причем второй проводник и второй контакт имеют общую вторую емкость, поперечный проводник, электрически соединяющий первый и второй контакты и имеющий индуктивность, компенсирующую первую и вторую емкости, электропроводящий корпус, включающий выполненный в виде единой отливки собственно корпус со стенками, ограничивающими внутреннюю часть, и крышку, закрывающую эту внутреннюю часть, диэлектрические опорные средства для поддержания указанных проводников, контактов и поперечного проводника внутри указанной внутренней части, причем собственно корпус и крышка имеют внутренние поверхности заданной формы для создания заземленного экрана для указанных проводников и параллельные удаленные друг от друга на небольшое расстояние наружные поверхности.

2. Блок по п.1, отличающийся тем, что он содержит заземленный электропроводящий корпус, имеющий по меньшей мере частично закрытую внутреннюю часть, и опорные средства для поддержания указанных контактов и проводников внутри указанной внутренней части изолированными от указанного корпуса, при этом контакты и проводники образуют цепь, а указанный корпус имеет внутренние поверхности, по меньшей мере частично окружающие указанные проводники и имеющие форму, обеспечивающую коаксиальное экранирование указанных проводников для получения требуемого импеданса указанной цепи.

3. Блок по п.2, отличающийся тем, что указанные опорные средства включают диэлектрическую вставку, выполненную с размерами, позволяющими разместить ее в указанной внутренней части, и имеющую средства крепления указанных контактов к указанной вставке и средства крепления указанных проводников к указанной вставке.

4. Блок по п.2 или 3, отличающийся тем, что указанные опорные средства включают опоры для проводников с геометрией, обеспечивающей требуемый импеданс указанного блока.

5. Блок по любому из пп.2 4, отличающийся тем, что указанные проводники имеют передние и задние участки, соединенные индуктивным элементом.

6. Блок по любому из пп.3 5, отличающийся тем, что указанные первый и второй контакты расположены на расстоянии от указанных проводников в основном параллельно им и взаимодействуют с ними с образованием емкости, а поперечный проводник, электрически соединяющий по меньшей мере первый и второй контакты, имеет индуктивность, выбранную так, что она уравновешивает цепь, включающую указанную емкость.

7. Блок по любому из пп.2 6, отличающийся тем, что указанный корпус имеет переднюю стенку с множеством проходящих через нее отверстий с размерами, позволяющими вводить гнездовой штекер, причем блок содержит множество кулачков, расположенных внутри корпуса, которые при введении штекера в отверстие отводят по меньшей мере один из указанных контактов от указанного проводника.

8. Блок по п.7, отличающийся тем, что он содержит электропроводящую заземляющую пружину, расположенную с возможностью взаимодействия со штекером, введенным в отверстие, и электрически соединенную с указанным корпусом.

9. Блок по п.2 или 3, отличающийся тем, что указанный корпус включает собственно корпус и крышку, имеющие внутренние вогнутые поверхности, причем при соединении крышки и собственно корпуса их указанные поверхности расположены напротив друг друга и образуют заземленный экран.

10. Блок гнезд коаксиальных соединителей, содержащий корпус, имеющий противолежащие внутренние поверхности, ограничивающие внутреннюю часть корпуса, первый и второй центральные коаксиальные проводники, отличающийся тем, что он содержит опорные средства для поддержания первого и второго центральных коаксиальных проводников в указанной внутренней части, причем корпус имеет переднюю стенку по меньшей мере с первым отверстием, проходящим через нее и имеющим размеры, позволяющие вводить в него гнездовой штекер так, что центральный проводник этого гнездового штекера электрически соединяется с первым центральным коаксиальным проводником соответственно, первый электропроводящий нормальный пружинный контакт, расположенный внутри корпуса и смещенный с введением его в электрический контакт с первым центральным коаксиальным проводником, второй электропроводящий нормальный пружинный контакт, расположенный внутри корпуса и смещенный с введением его в электрический контакт с вторым центральным коаксиальным проводником, первые средства для отведения первого нормального пружинного контакта от первого центрального коаксиального проводника при введении гнездового штекера в указанное первое отверстие, поперечный проводник, электрически соединяющий первый и второй пружинные контакты и выбранный так, что цепь, включающая этот поперечный проводник, первый и второй пружинные контакты и первый и второй центральные коаксиальные проводники, имеет требуемый импеданс, первый и второй соединительные элементы, проходящие от заднего конца корпуса и включающие первый и второй задние центральные коаксиальные проводники соответственно и первую и вторую заземляющие втулки, охватывающие первый и второй центральные задние коаксиальные проводники соответственно, причем первый задний центральный проводник соединен с первым центральным проводником, а второй задний центральный проводник соединен с вторым центральным проводником, задний интерфейс, имеющий корпус с противолежащими внутренними поверхностями, ограничивающими внутреннюю часть, первый центральный коаксиальный проводник интерфейса, второй центральный коаксиальный проводник интерфейса, опорные средства для поддержания первого и второго центральных проводников интерфейса внутри внутренней части так, что они электрически изолированы от указанных внутренних поверхностей, причем указанный корпус имеет переднюю стенку с первым и вторым отверстиями интерфейса, размеры и расположение которых позволяют ввести в них первый и второй соединительные элементы соответственно при подсоединении блока гнезд к заднему интерфейсу с электрическим подключением первого заднего центрального проводника к первому центральному проводнику интерфейса и второго заднего центрального проводника к второму центральному проводнику интерфейса, первую и вторую задние контактные пружины, расположенные и смещенные так, что они электрически соединены с первым и вторым проводниками интерфейса соответственно, первые и вторые средства интерфейса для отведения первого и второго пружинных контактов от первого и второго проводников интерфейса при введении первого и второго соединительных элементов в первое и второе отверстия интерфейса, и задний поперечный проводник для электрического соединения первой и второй задних контактных пружин.

11. Блок по п.10, отличающийся тем, что поперечный проводник имеет индуктивность для компенсации емкости указанных пружин.

12. Блок по п.10 или 11, отличающийся тем, что внутренние поверхности корпуса заднего интерфейса являются электропроводящими и имеют такую форму, что задний интерфейс при электрическом соединении с электрическим заземлением имеет требуемый импеданс.

13. Блок по любому из пп.10 12, отличающийся тем, что первый и второй задние центральные коаксиальные проводники соединены с первым и вторым центральными коаксиальными проводниками через первый и второй индуктивные элементы, при этом указанная цепь включает эти индуктивные элементы.

14. Блок гнезд коаксиальных соединителей, содержащий первый и второй коаксиальные проводники, отличающийся тем, что он содержит первый упругий проводящий контакт, смещенный с введением его в электрический контакт с указанным первым проводником и расположенный параллельно ему, причем первый проводник и первый контакт имеют общую первую емкость, второй упругий проводящий контакт, смещенный с введением его в электрический контакт с указанным вторым проводником и расположенный параллельно ему, причем второй проводник и второй контакт имеют общую вторую емкость, и поперечный проводник, соединяющий электрически первый и второй контакты и имеющий индуктивность, компенсирующую первую и вторую емкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электросвязи. В частности, изобретение относится к миниатюрному блоку гнезд коаксиальных соединителей для использования в данной области.

Как известно, для обеспечения высоких скоростей передачи сигналов при дальней связи требуются коаксиальные проводники. Например, передача сигналов со скоростью передачи данных по параллельным каналам (DS-3), т.е. 44,736 Мб/с, осуществляется через коаксиальные кабели.

Для того чтобы обеспечить перекрестное соединение, контроль линии и доступ к линии связи, в этой области использовались так называемые блоки гнезд коаксиальных соединителей DSX-3, с помощью которых осуществлялось межсоединение, перекрестное соединение и т.д. Пример такого блока приведен в [1] Как показано в [1] блок включает узлы коммутации, расположенные внутри корпуса (поз. 90 и 92 [1]), которые снабжены гнездами на передней панели блока для подключения коаксиальных штекеров. Узлы коммутации подсоединены через коаксиальные кабели (поз. 82, 84, 86, 88) к коаксиальным разъемам (поз. 74, 76, 78, 80), расположенным на задней панели блока. Схема этого блока приведена на фиг. 6 [1] В предпочтительном варианте блока гнезда перекрестного соединения имеются как на передней, так и на задней панели блока. В [1] (фиг. 1 и 2) описаны так же блоки, не имеющие гнезд перекрестного соединения на передней панели. Кроме гнезд перекрестного соединения, известные блоки имеют гнезда для контроля за линией, подключенные к внутренним линиям передачи блока через резистор.

В области дальней электросвязи стандартным сопротивлением для систем перекрестной связи является 75 Ом. Соответственно, известные блоки разработаны и сконструированы с импедансом 75 Ом.

Для осуществления электросвязи центральный офис или другое отделение будет иметь значительное количество блоков перекрестного соединения, установленных в секциях. Из-за больших объемов, необходимых для размещения этих блоков и секций, возникает необходимость в миниатюризации блоков DSX. Такая миниатюризация должна позволять осуществлять функции включения, доступа и контроля, в то же время обеспечивая необходимый импеданс.

Целью настоящего изобретения является создание миниатюрного блока гнезд DSX-3. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, эта цель достигается тем, что предложен блок гнезд коаксиальных соединителей, имеющий первый и второй коаксиальные проводники. Первый проводящий пружинный контакт смещен с введением в электрический контакт с первым проводником и вместе с ним образует первую емкость. Предусмотрен второй проводящий пружинный контакт, смещенный с введением в электрический контакт со вторым проводником и образующий вместе с ним вторую емкость. Первый и второй пружинные контакты соединены между собой внутренним проводником. Внутренний проводник имеет индуктивность, подобранную таким образом, что в сочетании с первой и второй емкостями обеспечивает требуемый импеданс блока. Кроме того, цель изобретения достигается наличием в блоке гнезд заземленных внутренних поверхностей, по меньшей мере частично окружающих внутренние проводники блока. Эти поверхности выполняют роль заземляющего экрана для коаксиальных проводников.

На фиг. 1 общий вид блока гнезд согласно данному изобретению, вынутого из шасси, предназначенного для его установки; на фиг. 2 общий вид блока гнезд с удаленной крышкой, на котором видны внутренние элементы блока; на фиг. 3 вид сбоку в вертикальном разрезе на блок гнезд с удаленной крышкой для показа внутренних элементов; на фиг. 4 общий вид сборочного узла блока гнезд согласно изобретению; на фиг. 5 общий вид сборочного узла, показанного на фиг. 4, в разобранном виде; на фиг. 6 общий вид блока гнезд с удаленной крышкой и сборочного узла, показанного на фиг. 4, в разобранном виде; на фиг. 7 общий вид крышки блока гнезд, на котором видна внутренняя поверхность крышки; на фиг. 8 общий вид крышки, показанной на фиг. 7, на которой видна ее наружная поверхность и винты, показанные отдельно; на фиг. 9 общий вид корпуса блока гнезд, где видна внутренняя поверхность корпуса; на фиг. 10 - вид сбоку блока гнезд согласно изобретению в собранном состоянии; на фиг. 11 - разрез по линии 11-11 на фиг. 10; на фиг. 12 разрез по линии 12-12 на фиг. 10; на фиг. 13 разрез по линии 13-13 на фиг. 10; на фиг. 14 разрез по линии 14-14 на фиг. 10; на фиг. 15 разрез по линии 15-15 на фиг. 10; на фиг. 16 вид сверху на передний центральный проводник, который используется в данном изобретении; на фиг. 17 разрез по линии 17-17 на фиг. 10; на фиг. 18 левый конец проводника, показанного на фиг. 17, в увеличенном масштабе; на фиг. 19 центральная часть проводника, показанного на фиг. 17, в увеличенном масштабе; на фиг. 20 правый конец проводника, показанного на фиг. 17, в увеличенном масштабе; на фиг. 21 вид сверху на задний центральный проводник, который используется в данном изобретении; на фиг. 22 разрез по линии 19-19 на фиг. 21; на фиг. 23 левый конец проводника, показанного на фиг. 22, в увеличенном масштабе; на фиг. 24 центральная часть проводника, показанного на фиг. 22, в увеличенном масштабе; на фиг. 25 вдавленный участок проводника, показанного на фиг. 22, в увеличенном масштабе; на фиг. 26 общий вид слева, снизу и сзади кулачка, который используется в данном изобретении; на фиг. 27 общий вид сзади, слева и сверху на кулачок, показанный на фиг. 26; на фиг. 28 вид слева на кулачок, показанный на фиг. 26; на фиг. 29 - общий вид справа, сверху и спереди на кулачок, показанный на фиг. 26; на фиг. 30 общий вид справа, сверху и спереди на кулачок, показанный на фиг. 26; на фиг. 31 вид спереди на диэлектрическую опору; на фиг. 32 общий вид опоры, показанной на фиг. 31; на фиг. 33 общий вид заземляющей пружины; на фиг. 34 общий вид крепежной защелки; на фиг. 35 вид сверху на штыревой вывод проводника; на фиг. 36 разрез по линии 29-29 на фиг. 35; на фиг. 37 вид сверху на блок гнезд согласно данному изобретению с удаленной крышкой для показа внутренних элементов и с первым штекером во введенном положении и вторым штекером, находящимся в положении перед введением, на фиг. 38 - поперечный разрез штекера; на фиг. 39 общий вид спереди, сверху и справа на задний интерфейс согласно изобретению; на фиг. 40 вид сбоку на задний интерфейс с удаленной крышкой, где видны его внутренние элементы; на фиг. 41 - задний интерфейс, показанный на фиг. 39, в разобранном состоянии; на фиг. 42 - вид диэлектрической опоры для заднего интерфейса, показанного на фиг. 39, в увеличенном масштабе; на фиг. 43 общий вид внутренней части крышки для заднего интерфейса, показанного на фиг. 39; на фиг. 44 общий вид внутренней части корпуса заднего интерфейса, показанного на фиг. 39; на фиг. 45 общий вид штыреприемника, используемого в заднем интерфейсе, показанном на фиг. 39; на фиг. 46 общий вид штыреприемника, используемого в заднем интерфейсе, показанном на фиг. 39; на фиг. 47 штыревой проводник, используемый в заднем интерфейсе, показанном на фиг. 39; на фиг. 48 общий вид штыря для подключения провода методом накрутки, используемого в заднем интерфейсе, показанном на фиг. 39; на фиг. 49 общий вид заземляющей пружины для заднего интерфейса, показанного на фиг. 39; на фиг. 50 общий вид коммутационного штекера для заднего интерфейса, показанного на фиг. 39; на фиг. 51 вид сбоку на коммутационный штекер, показанный на фиг. 50; на фиг. 52 коммутационный штекер, показанный на фиг. 50, в разобраном состоянии; на фиг. 53 поперечный разрез коммутационного штекера, показанного на фиг. 50; на фиг. 54 схема электрической цепи блока гнезд и заднего интерфейса; и на фиг. 55 73 - схемы, поясняющие настройку блока гнезд на требуемый импеданс.

Далее следует описание предпочтительного варианта изобретения со ссылкой на фиг. на которых идентичные элементы имеют одинаковые позиции.

А. Основной узел

На фиг. 1 блок 10 гнезд показан в положении, в котором он вставляется в шасси 12. Гнездовой штекер 14 показан в положении, в котором он вставляется в блок 10 гнезд. Задний интерфейс 400 показан вставленным в шасси 12. Штекер 520 заднего интерфейса показан в положении, в котором он вставляется в задний интерфейс 400.

Как показано на фиг. 1, шасси 12 имеет верхнюю и нижнюю стенки 16, 18 из тонколистового металла, соединенные боковыми стенками (из которой видна только одна стенка 20), и разделительные перегородки 22, выполненные также из тонколистового металла. Передняя крышка 24 шарнирно закреплена в боковых стенках 20 таким образом, чтобы она могла откидываться в нижнее положение (как показано на фиг. 1) для обеспечения доступа к внутренней части шасси 12.

Внутри шасси 12 закреплены крепежные колодки с направляющими. Колодки выполнены из диэлектрического материала и включают нижнюю колодку 26 и верхнюю колодку 28. На колодках 26, 28 имеются выступы 27, входящие в прорези 29 в стенках 16, 18 для фиксации колодок 26, 28 на противоположных внутренних поверхностях стенок 18, 16 соответственно. В колодках 26, 28 имеются вертикальные пазы 30 с размерами, обеспечивающими введение в них направляющих блока 10 гнезд. Направляющие 32 дают возможность вводить блок 10 гнезд (путем его скольжения) в шасси 12 в вертикальном положении, как показано на фиг. 1.

Каждая из колодок 28, 26 содержит достаточное количество пазов 30 для размещения четырех блоков 10 гнезд. Блок 10 гнезд фиксируется внутри колодок 26, 28 стопорными выступами 34. Необходимо принять во внимание, что блоки гнезд с выступами 34, устанавливаемые в шасси путем скольжения, не являются частью данного изобретения. Примеры таких блоков приведены в патенте США N 4840568.

Б. Блок гнезд

1. Составные части

На фиг. 5, 6 показан блок 10 гнезд в разобранном состоянии, который в собранном состоянии без крышки показан на фиг. 2 и 3. Блок 10 включает корпус 36 и крышку 38 (фиг. 7 и 8). По причинам, которые станут очевидны, корпус 36 и крышка 38 выполняются предпочтительно из штампованного цинка.

Диэлектрическая вставка 40 выполнена с размерами, позволяющими ее размещение внутри корпуса 36. Как будет подробнее описано далее, вставка 40 служит опорой для различных электрических элементов в требуемом положении, таких, например, как сборочный узел 39 (фиг. 4).

Внутренние элементы блока 10 включают передние центральные коаксиальные проводники 41, 42 и 43 и задние коаксиальные центральные проводники 44 и 45. Проводники 46, 47, имеющие индуктивность, обеспечивают соединение пар коаксиальных проводников 42, 44 и 43, 45 соответственно. Изоляторы 48, 49 обеспечивают опору для задних коаксиальных центральных проводников 44, 45. Втулки 50, 51 обеспечивают возможность подключения блока 10 к заднему интерфейсу 400 (как будет подробнее описано далее).

Сборочный узел 39 имеет контакты для источника питания или штыри 52, 53 (хорошо видны на фиг. 5, 35 и 36), нормальную пружину 54 выходного проводника, нормальную пружину 56 входного проводника и обладающий индуктивностью провод 58 для поперечного соединения.

Далее, электрические элементы включают пружины 60, 61. Штыри 52, 53 являются идентичными. Штырь 52 показан на фиг. 35, 36. На штыре 52 имеется ограничитель 52a и кольцевой выступ 52b. Штырь 52c проходит до ограничителя 52a. На противоположном конце предусмотрен вырез 52d. Выводы 60a (фиг. 5) пружины 60 помещаются в вырез 52d и опаиваются. Таким же образом вывод 61a пружины 61 прикреплен к штырю 53.

Первый резистор 62 предназначен для соединения коаксиального проводника 41 контроля с выходным коаксиальным проводником 42, как будет подробнее описано далее. Второй резистор 64 предназначен для соединения коаксиального проводника 41 контроля с землей путем подключения второго резистора 64 к зажиму 66 заземления, вставленному в паз 68 корпуса 36.

Основная пружина 70 заземления, которая хорошо видна на фиг. 6 и 33, имеет зажимные концы 72 с размерами, позволяющими вставить их в пазы 74 на корпусе 36. Введение зажимных концов 72 внутрь пазов 74 позволяет осуществить механическое и электрическое соединение пружины 70 заземления с корпусом 36 (который электрически заземлен через соединение с заземленным задним интерфейсом, как будет описано далее). Заземляющая пружина 70 имеет пружинные контактные выводы 76, 77 и 78, которые находятся в скользящем электрическом контакте со штекером (таким как штекер 14 на фиг. 1), введенном в контрольное гнездо 80 (MO), выходное гнездо 81 (OUT) и входное гнездо 82 (IN) на корпусе 36 соответственно.

Электрические элементы, поддерживаемые диэлектрической вставкой 40 (фиг. 5), включают оконечную пружину 84 выходного проводника и оконечную пружину 86 входного проводника. Третий резистор 88 (фиг. 6) обеспечивает электрическое соединение пружины 84 выходного провода с заземляющей пружиной 70. Соответственно, четвертый резистор 90 обеспечивает электрическое соединение пружины 86 входного провода с основной заземляющей пружиной.

Как будет более подробно описано далее, элементы блока 10 гнезд включают кулачок 92 контрольного проводника, кулачок 94 выходного проводника и кулачок 96 входного проводника, которые все выполнены из диэлектрического материала. Кулачок 92 контрольного проводника закреплен с возможностью поворота на корпусе 36 с помощью первого пальца 98. Кулачок 96 входного проводника и кулачок 94 выходного проводника прикреплены с возможностью поворота к корпусу 36 с помощью пальца 100, вставленного в отверстие 102 (фиг. 9). Как показано на фиг. 6, отверстие 102 предназначено для установки пальца 100, а отверстие 101 для установки пальца 98. Винты 104 (фиг. 8) предназначены для крепления крышки 38 к корпусу 36, причем винты 104 через отверстия 106 в крышке 38 входят в отверстия 108 в корпусе 36, соосные отверстиям 106.

Пластмассовые крепежные защелки 110 (фиг. 7) устанавливаются в пазы 112 на корпусе 36. Крепежные защелки 110 имеют направляющие 32 для скользящей установки блока 10 в шасси 12. Защелки 110 также имеют выступы 34 для фиксации блока на месте внутри шасси 12.

На фиг. 4 показан сборочный узел 39, включающий вставку 40, передний центральный проводник 41 контроля (MON), передний центральный выходной проводник 42 (OUT) и передний центральный входной проводник 43 (IN). На фиг. 4 видно, как проводники 41 43 поддерживаются вставкой 40. Также показано, как поддерживаются проводники 52, 53, оконечные пружины 84, 86 и нормальные пружины 54, 56. Пружины 54, 56, 84, 86 фиксируются в пазах 55, 57, 85, 87, выполненных во вставке 40. Пружины 60, 61 электрически соединены (через припой) со штырями 52, 53. Все элементы, установленные в корпусе 36, показаны на фиг. 3. На фиг. 3 крышка 38 удалена.

Все передние центральные проводники 41, 42 и 43 являются идентичными. Проводник 41 показан более полно на фиг. 16 20. Описание проводника 41 также годится для проводников 42 и 43.

Проводник 41 выполнен, как правило, из трубчатого электропроводящего материала. По предпочтительному варианту осуществления изобретения проводник 41 выполнен из фосфорно-бронзовой бесшовной трубки средней твердости с номинальной толщиной стенки 0,005 дюйма (0,13 мм). Проводник 41 имеет гальваническое покрытие для улучшения электрического контакта с контактом пружины (как будет описано далее).

Проводник 41 имеет конец 116 в виде раструба, переходящий во внутренний конический участок 117. Центральный проводящий штырь штекера 14 вставляется через расширенный конец 116 внутрь конического участка 117. Конический участок 117 имеет осевые прорези 119 для его расширения при введении в него штыря 120 (см. фиг. 38). Внутренний конус обеспечивает легко разъединяемый механический и электрический контакт между проводником 41 и центральным штырем 120.

Кольцевой выступ 122 на проводнике 41 обеспечивает требуемое надежное положение проводника 41 во вставке 40. Задний конец проводника 41 снабжен вырезом 124 для размещения провода (такого как индуктивные провода 46, 47) внутри проводника 41. Провод, помещенный таким образом, может быть припаян к проводнику 41. Кольцевая лунка 126 препятствует попаданию излишнего количества припоя из выреза 124 внутрь трубчатого проводника 41.

На фиг. 21 25 показан задний проводник 44, идентичный заднему проводнику 45, поэтому описание проводника 44 подходит также для проводника 45.

Проводник 44 выполняется из тех же материалов и покрытий, что и проводник 41, описанный выше.

Задний проводник 44 включает расширенный в виде раструба конец 128, за которым находится участок 130 с внутренней конической поверхностью, имеющий осевые прорези 131. Подобным же образом, как и для участка 117 проводника 41 (см. фиг. 16 и 17), в конический участок 130 вставляется центральный проводящий штырь (не показан) при скользящем механическом и электрическом контакте. Проводник 44 также имеет вырез 132 на противоположном конце для закрепления провода, такого как индуктивные провода 46, 47, путем пайки. Кольцевая лунка 134 препятствует попаданию излишнего количества припоя внутрь проводника 44. Проводник 44 имеет кольцевой выступ 136 и кольцевой упор 138. Выступ 136 и кольцевой упор 138 предназначены для размещения между ними изолятора, такого как изоляторы 48, 49.

Как хорошо видно на фиг. 11, передний входной проводник электрически соединен с задним входным проводником 45 через индуктивный провод 47. Аналогично передний выходной проводник 42 электрически соединен с задним выходным проводником 44 через индуктивный провод 46. Первый резистор 62 электрически соединен с выходным проводником 42 и передним центральным проводником 41.

На фиг. 26 30 показан кулачок 92 контрольного проводника. Кулачки 94 и 96 выполнены аналогично, и описание кулачка 92 относится также к кулачкам 94 и 96.

Кулачок 92 имеет центральное отверстие 92c, проходящее сквозь тело коромысла 92e. Отверстие 92c имеет размер под палец 98 (или, в случае кулачков 94, 96, под палец 100).

Кулачок 92 включает рабочую поверхность 92a, расположенную по одну сторону от отверстия 92c. По другую сторону от отверстия 92c расположен толкатель 92b.

Как хорошо видно из фиг. 3, кулачок 92 размещен так, чтобы поверхность 92a входила в соприкосновение со штекером (таким как штекер 14 на фиг. 1), введенным в контрольное гнездо 80. Штекер, нажимая на поверхность 92a, заставляет кулачок 92 поворачиваться вокруг пальца 98 (или пальца 100 в случае кулачков 94, 96). В результате толкатель 92b вводит в электрический контакт пружины 60, 61, тем самым замыкая цепь для индикации введения штекера в гнездо 80 контроля.

Кулачок 94 выходного проводника имеет рабочую поверхность 94a, которая при соприкосновении со штекером, введенным в выходное гнездо 81, заставляет толкатель 94b соединить оконечную пружину 84 выходного проводника с нормальной пружиной 54 выходного проводника.

Кулачок 96 входного проводника имеет рабочую поверхность 96a, которая при соприкосновении со штекером, введенным во входное гнездо 82, заставляет кулачок 96 поворачиваться вокруг пальца 100, при этом толкатель 96b замыкает оконечную пружину 86 входного проводника на нормальную пружину 56 входного проводника.

Толкатель 92b имеет паз 92d, который обеспечивает свободное движение толкателя без помех со стороны проводника 41. Аналогично толкатели 94b и 96b имеют пазы 94d и 96d для избежания помех при движении со стороны проводников 42 и 43 соответственно.

Как показано на фиг. 3, в тот момент, когда штекер не введен ни в одно из гнезд 80 82, кулачки 92, 94, 96 отжаты пружинами 61, 84, 86 соответственно в положения, показанные на фиг. 3, при этом пружина 60 не соприкасается с пружиной 61, пружина 84 не соприкасается с пружиной 54 и пружина 86 не соприкасается с пружиной 56.

Пружины 54 и 56, соприкасаясь в точках 54a, 56a нормального контакта (фиг. 4) с проводниками 42, 43 соответственно, находятся с ними в электрическом контакте. Поперечный провод 58 (фиг. 3) электрически соединяет пружины 56 и 54. Соответственно, при отсутствии какого-либо штекера в гнездах 81, 82, проводники 42 и 43 электрически соединены между собой.

При введении штекера в гнездо 82 электрическое соединение проводников 42 и 43 прерывается и выходной проводник 42 подключается к земле через резистор 90. Сигнал входного проводника 43 теперь подается непосредственно на штекер (не показан), введенный в гнездо 82. Аналогично, при введении штекера (не показан) в гнездо 81, входной проводник 43 подключается через резистор 88 к земле и выходной проводник 42 подключается непосредственно к штекеру, введенному в гнездо 81. Введение штекера в гнездо 80 приводит к замыканию пружин 60, 61. Для специалистов в данной области должно быть понятно, что описанная здесь электрическая схема цепи является общей доя блоков DSX. Схема этой цепи показана на фиг. 54.

2. Импеданс

Общеизвестно, что коаксиальные провода имеют центральный проводник, окруженный заземленным экраном. В данном изобретении используется конструкция из цинкового корпуса 36 и цинковой крышки 38 для образования заземленного экрана. Это дало возможность уменьшить размеры блока 10.

На фиг. 7, 9 и 12-15 видно, что корпус имеет вогнутые дугообразные поверхности 150. Крышка 38 (фиг. 7) также имеет вогнутые дугообразные поверхности 152. Поверхности 150, 152 расположены так, что при помещении крышки 38 на корпус 36 они по меньшей мере частично окружают проводники 41-45. В результате поверхности 150, 152 создают заземленные экраны, по меньшей мере частично окружающие проводники 41-45.

Кроме экранирования дугообразные поверхности 150, 152, выполненные методом литья в корпусе 36 и крышке 38, позволяют регулировать импеданс системы путем выбора геометрии диэлектрических опор 200 на вставке 40.

Опоры 200 наиболее хорошо показаны на фиг. 4 и 5. Опоры 200 имеют, как правило, прямоугольную форму и соединены через поперечины 201 с площадками 204 вставки 40. Опора 200а соединяет две площадки 204. При сравнении фиг. 4 и 14 видно, что площадки 204 имеют такие размеры, что они могут находиться в выемках 210, выполненных в корпусе 36.

Размещение вставки 40 внутри корпуса 36 хорошо показано на фиг. 11-15. Поверхности 150 вместе с поверхностями 152 образуют частично цилиндрические полости, сквозь которые проходят проводники 41-43. В этих полостях находятся диэлектрические опорные колодки 200.

Опорные колодки 200, 200а, как было ранее отмечено, соединены с площадками 204 через поперечины 201. Для специалистов в данной области понятно, что изменением геометрии опор 200, 200а можно регулировать импеданс системы.

В дополнение к опорам 200, 200а, в которых поддерживаются проводники 41-43, имеются диэлектрические прокладки 48, 49 для поддержания задних проводников 44, 45, как показано на фиг. 11. Прокладки 48, 49 помещены в цилиндрической части втулок 50 и 51. Опорные диэлектрические прокладки указанной конфигурации уже упоминались в Патенте США N 4749968 (поз. 250 в этом патенте), в котором показано, что прокладки могут выбираться так, чтобы облегчить настройку системы на требуемый импеданс.

Прокладки 48, 49 являются идентичными. Прокладка 48 показана на фиг. 24 и 25. Прокладка 48 имеет отверстие 48а для проводника 44 и радиально расположенные ребра 48b.

Проводники 42, 43, 44 и 45 вместе с индуктивными проводами 46, 47, изоляторами 48, 49 и опорами 200, 200а создают требуемый импеданс. Вопреки этой настройке, наличие пружин 56, 54 может вызвать разбалансированный или нежелательный импеданс блока 10. Как видно на фиг. 3, пружины 54, 56 расположены в основном параллельно проводникам 42, 43 и индуктивным проводам 46, 47. В результате такого параллельного расположения между пружиной 56 и проводником 43 создается первая емкость, а между пружиной 54 и проводником 42 создается вторая емкость. Для компенсации этих емкостей предусмотрена индуктивность провода 58. Калибр провода 58 выбран для компенсации емкости, образующейся в результате пространственной связи пружины 56, проводника 43, индуктивности 47, пружины 54, проводника 42 и индуктивности 46. Индуктивность проводов 46, 47 и поперечного провода 58 согласованы с емкостью пружин 56, 54, что обеспечивает согласование импеданса.

Штекер

Выше был описан блок 10. В дополнение к блоку на фиг. 30А показан штекер 14. Штекер 14 имеет центральный проводник 300, подключенный к центральному штырю 120. Проводник 300 имеет центрально расположенный паз 302 для закрепления центрального проводника 304 коаксиального кабеля 306. Предусмотрен обжимной элемент для прижатия экрана коаксиального кабеля 306 к наружному проводящему экрану 310. Экран 310 сужается к концу штекера 312 и окружает центральный штырь 20. Как показано на фиг. 38, часть экрана 310 удалена, чтобы обеспечить доступ к окну 320, которое позволяет вложить проводник 304 в паз 302 и закрепить его, например, пайкой.

На фиг. 37 показан блок (крышка удалена) со штекерами 14, 14", один из которых полностью введен в выходное гнездо 81, а второй находится в положении готовности к введению во входное гнездо 82. При полном введении штекера в выходное гнездо 81 кулачок 94 воздействует на контакт пружины 54, отжимая его от центрального проводника 42. Так как штекер 14" еще не введен во входное гнездо 82, кулачок 96 не приведен в движение и не отжимает пружину 56 от выходного проводника 43.

Задний интерфейс

В отдельных применениях возникает необходимость прохождения сигналов (которые обычно подаются на проводники 42, 43), даже если блок 10 не вставлен в корпус или шасси 12. Для этой цели предназначен задний интерфейс 400.

На фиг. 39 и 41 видно, что задний интерфейс 400 включает корпус 402, состоящий из собственно корпуса 404 и крышки 406 корпуса. Корпус 404 имеет направляющие 408 с размерами для введения в пазы 30. Соответственно, задний интерфейс 400 может быть вставлен в пазы 30 и сдвинут к концу колодок 26, 28 и зафиксирован защелкой по месту. Ширина корпуса 402 приблизительно равна ширине блока 10 гнезд.

Противоположные поверхности корпуса 404 и крышки 406 совместно образуют внутреннее пространство заднего интерфейса, в котором размещается большинство его элементов. Показанные на фиг. 41 в разобранном виде элементы включают диэлектрическую опорную площадку 410 (показана отдельно на фиг. 42), заземляющую пружину 412 (фиг. 49), выходной штыревой проводник 414 (фиг.47) и входной штыревой проводник 416. К внутренним элементам также относятся выходной штыреприемник 418 (фиг. 46), входной штыреприемник 420, первый штекероприемник 422 (фиг. 45) и второй штекероприемник 424. Далее элементы включают пружину 426 выходного проводника, пружину 428 входного проводника и соединительный провод 430. Кроме того, элементы включают четыре штыреприемника 432, 434, 436, 438, два плоских штыря 440, 442 для подключения провода методом накрутки (один из которых показан на фиг. 48), диэлектрический кулачок 444 выходного проводника и диэлектрический кулачок 446 входного проводника.

Винты 448 предназначены для установки в соосные отверстия 450 в крышке 406 и корпусе 404 и закрепления крышки 406 на корпусе 404 для закрывания внутренних элементов заднего интерфейса 400. По причинам, которые станут ясны, корпус 404 и крышка 406 являются электропроводящими и выполнены предпочтительно из цинка методом литья в формы.

Пружина 412 заземления имеет зажимные концы 451 с размерами для введения в пазы 452 корпуса 404. Введение зажимных концов 451 в пазы 452 обеспечивает механическое и электрическое соединение заземляющей пружины 412 и корпуса 404 (который электрически заземлен при подключении коммутационного штекера с коаксиальным проводником к интерфейсу 400). Заземляющая пружина 412 имеет на концах пружинные контакты 454, 455, расположенные таким образом, чтобы находиться в скользящем электрическом контакте со втулками 50, 51 соответственно при их введении в первое выходное гнездо 458 и первое гнездо 460 соответственно корпуса 404.

Штыри 414, 416 вставляются в отверстия 462, 464, соответственно, сделанные в диэлектрической вставке 410. Штырь 414 показан в увеличенном виде на фиг. 47. Так как штырь 414 является идентичным штырю 416, то описание одного из них соответствует другому.

Штырь 414 включает удлиненный штыревой контакт 466. На противоположном конце штыря 414 имеется вырез 468 для подключения проводника, который может быть впаян в вырез 468 способом, как это описано в отношении проводников блока 10 гнезд. Имеется первый кольцевой буртик 470 рядом с вырезом 468. Между буртиком 470 и концом 466 штыря имеется кольцевой выступ 472. Штырь 414 вставляется в отверстие 462, при этом выступ 472 обеспечивает точную установку, а буртик 470 плотно входит в отверстие 462, обеспечивая надежное крепление штыря 414 на месте. Штыри 414 и 416 имеют расположение и размеры, обеспечивающие их введение в проводники 44, 45 блока 10 гнезд, когда втулки 50, 51 введены в гнезда 458, 460. Таким образом, штыри 414, 416 входят в электрический контакт с проводниками 44, 45.

Штыреприемники 418, 420 вставляются в отверстия 476, 478 вставки 410. Штыреприемник 418 показан на фиг. 46 в увеличенном виде. Принимая во внимание, что штыреприемник 418 идентичен штыреприемнику 420, описание одного будет соответствовать описанию другого.

Штыреприемник 418 имеет форму полого цилиндра с коническим концом 482 для введения штыря. С противоположной от конца 482 стороны имеется вырез 484 для закрепления провода с помощью пайки, как описано выше. Буртик 486 расположен рядом с вырезом 484. На расстоянии от буртика 486 со стороны, противоположной вырезу 484, имеется кольцевой выступ 488. Буртик 486 и выступ 488 имеют те же функции, что и буртик 470 и выступ 472 штыревого проводника 414. При установке штыреприемников 418 в отверстия 476, 478 индуктивности 477, 479 электрически соединяют штырь 414, штыреприемник 418 и штырь 416, штыреприемник 420 соответственно. Штыреприемники 418, 420 расположены коаксиально внутри второго выходного гнезда 459 и второго входного гнезда 461 соответственно.

Штыреприемник 422 показан в увеличенном виде на фиг. 45. Штыреприемник 422 имеет в основном цилиндрическую форму и штыреприемный конец 490 с внутренней конической поверхностью. Штыреприемный конец имеет размеры для подключения штыря (не показан) любого стандартного штекера, который можно ввести в конец 490. На противоположном конце штыреприемника 422 имеется вырез 492, в котором закрепляется провод с помощью пайки. Втулка 494 обеспечивает плотную посадку штыреприемника в отверстии 496 вставки 410. Таким же образом штыреприемник 424 устанавливается в отверстие 498 диэлектрической вставки 410.

Плоские штыри 440, 442 с креплением провода путем намотки являются идентичными. Как показано на фиг. 48, штырь 440 имеет конец 440а для намотки провода и фиксирующую бородку 440b. Бородка 440b вставляется в паз 500 диэлектрической вставки 410. Аналогично штырь 442 вставляется в паз 502.

Проводящие штыреприемники 432, 434, 436 и 438 заземления по конструкции идентичны штыреприемникам 418, 420 и установлены с плотной посадкой в отверстиях 432а, 434а, 436а и 438а диэлектрической вставки 410. Штыреприемники 432, 434 предназначены для введения в них штырей 52, 53, когда втулки 50,51 установлены в отверстиях 458, 460 соответственно. Штыреприемники 436, 438 предназначены для введения в них штырей 53, 52 в случае, когда блок 10 гнезд развернут на 180^o, и втулка 50 установлена в отверстии 460, а втулка 51 - в отверстии 458. Симметричное расположение штыреприемников 432, 434, 436 и 438 относительно центральной оси Х-Х заднего интерфейса 400 позволяет устанавливать блок 10 гнезд в одно из двух положений, что позволяет осуществлять контроль либо входного, либо выходного проводника по выбору пользователя.

Провода 433, 439 электрически соединяют штыреприемники 432,438 соответственно с плоским штырем 440. Провода 435, 437 соединяют штыреприемники 434, 436 соответственно с плоским штырем 442. Кроме того, штыреприемники 422, 424 подсоединены к штырю 442 через проводники 423, 425.

Пружина 426 выходного проводника введена в паз 504 диэлектрической вставки 410. Таким образом пружина 428 входного проводника введена в паз 506. Пружина 426, 428 имеют такие размеры и расположение, что могут смещаться относительно штыревых проводников 414, 416 соответственно. Кулачок 444, установленный с возможностью поворота, под действием втулки (такой как втулка 50 или 51), введенной в отверстие 458, отводит пружину 426 от штыря 414 и таким образом размыкает электрическое соединение между пружиной 426 и штырем 414. Аналогично кулачок 446, установленный с возможностью поворота, под действием втулки (такой как втулка 50 или 51), введенной в отверстие 460, отжимает пружину 428 и размыкает электрическое соединение между ней и штырем 416. Соединительный провод 430 электрически соединяет пружины 426,428.

Как показано на фиг. 42, диэлектрическая вставка 410 содержит в основном плоскую нижнюю площадку 510. Размеры нижней площадки 510 таковы, что она может прилегать к наружной стенке 512 (фиг. 44) основного корпуса 404. Когда диэлектрическая вставка 410 установлена внутри корпуса 404, элементы должным образом выравнены со штырями 414, 416, введенными в отверстия 458, 460. Концы 454, 455 заземляющей пружины расположены в отверстиях 458, 460 для осуществления электрического контакта со втулкой (такой как втулки 50, 51) при ее введении в отверстия 458, 460. Штыреприемники 432, 434, 436, 438 расположены должным образом для введения в них штырей 52, 53 в зависимости от ориентации блока 10 гнезд, как было описано ранее.

Как видно на фиг. 44 и 43, корпус 404 и крышка 406 имеют множество дугообразных поверхностей. Эти поверхности расположены так, чтобы по меньшей мере частично окружать коаксиальные проводники. Точнее, проводники 414, 416, 418 и 420 становятся центральными проводниками, окруженными заземленными экранами дугообразных поверхностей 514. Как и для блока 10 гнезд, для заднего интерфейса 400 используется конструкция корпуса 404 и крышки 406 из цинка для обеспечения заземленного экрана для коаксиальных проводников.

Как и в случае блока 10 гнезд, наличие пружин 426, 428, установленных параллельно штыревым проводникам 414, 416, может стать причиной разбалансированного или нежелательного импеданса для заднего интерфейса 400. В частности, между пружиной 426 и штыревым проводником 414 создается третья емкость как результат их параллельного расположения. Четвертая емкость создается между пружиной 428 и штыревым проводником 416. Поперечный проводник 430 подбирается с размерами, необходимыми для компенсации этих емкостей, то есть поперечный проводник 430 работает как индуктивность, чтобы скомпенсировать эти емкости. Его размеры специально подбираются для компенсации емкости, возникающей в результате пространственного расположения пружин 426, 428 и проводников 414, 416.

Е. Коммутационный штекер

Как это принято в электросвязи, сигналы подаются на гнезда перекрестных соединений через коаксиальные кабели. Фиг. 50-53 изображают коммутационный штекер для электрического подсоединения коаксиального кабеля (не показан) к заднему интерфейсу 400 путем его введения в штыреприемники 418, 420.

Коммутационный штекер включает наружный кожух 522 в основном цилиндрической формы. Вставка 524 с бородками имеет размеры, позволяющие вставить ее внутрь кожуха 522. Далее коммутационный штекер содержит штырь 526 центрального коаксиального проводника, диэлектрические прокладки 528, первый и второй работающие совместно обжимные элементы 530 532 и заднюю стопорную втулку 534. Коаксиальный кабель 600 с центральным проводником 602 и заземленной втулкой 604 подсоединяется к коммутационному штекеру 520.

Как видно на фиг. 52 и 53, вставка 524 вдвигается внутрь наружного кожуха 522. Вставка 524 имеет расположенные диаметрально противоположно дугообразные бородки 536. С внешней стороны от бородок 536 имеются стопорные выступы 538 с треугольным сечением. Эти выступы выходят через вырезы 540, имеющиеся на участке 521 наружного кожуха 522 с меньшим диаметром. Участок 521 меньшего диаметра имеет размеры для введения в задние гнезда 459, 461, имеющиеся в корпусе 404 (фиг. 41).

Как показано на фиг. 43 и 44, корпус 404 и крышка 406 корпуса имеют кольцевые канавки 517. Стопорные выступы 518 расположены так, чтобы попадать в эти канавки и удерживать штекер 520 от осевого смещения относительно корпуса 404, в то же время не препятствуя вращательному движению. Когда штекер 520 вставлен таким образом, штырь 521 штыревого проводника 526 введен в штыреприемники 418, 420. Изоляторы 528 поддерживают штырь 526 концентрично относительно проводящей вставки 524 и проводящего наружного кожуха 522. Штырь имеет отверстие 552 под диаметр центрального проводника 602 промышленного коаксиального кабеля для его подключения.

Заземленный экран коаксиального кабеля 600 помещен между обращенными друг к другу поверхностями обжимных элементов 530, 532, после чего наружный обжимной элемент 532 может быть обжат на внутреннем обжимном элементе 530, чтобы обеспечить надежное соединение заземляющего экрана коаксиального кабеля с проводящим наружным кожухом 520 во вставке 524. Задняя фиксирующая втулка 534 может быть подсоединена к изолированной обшивке коаксиального кабеля путем соединения задней фиксирующей втулки 534 со вставкой 524 с помощью резьбы, выполненной на внешней поверхности задней соединительной втулки 534 и внутренней поверхности вставки 524.

Коммутационный штекер 520 вставляется в отверстия 514 простым надавливанием на него в осевом направлении, при этом штырь 527 входит в механический и электрический контакт с одним из штыреприемников 418, 420. Гибкость бородок 536 позволяет выступам 538 отгибаться внутрь при вводе. Затем выступы 538 отгибаются наружу и входят в кольцевые канавки 517. Чтобы вынуть штекер, оператору достаточно потянуть его, взяв за наружный кожух 522. Кромка 541 выреза (фиг. 53) на участке 521 уменьшенного диаметра, воздействуя на заднюю часть выступов 538, заставляет их отгибаться внутрь от своего фиксирующего положения в канавках 517. Это дает возможность вынуть коммутационный штекер.

Так как наружный кожух 520 заземлен по причине его подсоединения к заземленному экрану коаксиального кабеля, корпус 404 и крышка 406 электрически заземлены. Таким же образом заземлены корпус 36 и крышка 38 блока 10.

Работа и эксплуатация

В соответствии с описанной здесь конструкцией, интерфейс 400 вставляется в пазы 30 шасси 12 и сдвигается к задней части колодок 28, 26. Коаксиальные кабели (не показаны), предварительно подсоединенные к коммутационным штекерам, таким как штекер 520, подсоединяются к заднему интерфейсу 400 путем введения выходного коаксиального кабеля в гнездо 459 и входного коаксиального кабеля в гнездо 461. При отсутствии блока 10, подсоединенного к интерфейсу 400, коаксиальные кабели электрически соединяются между собой благодаря наличию электрической цепи от проводника 414 через пружины 426, 428 и провод 430 к проводнику 416 (фиг. 40).

При подключении блока 10 к заднему интерфейсу 400 пружины 426, 428 отходят от проводников 414, 416. Если блок 10 ориентирован, как показано на фиг. 1, то проводник 42 подсоединяется к проводнику 414, а проводник 43 подсоединяется к проводнику 416. При отсутствии штекера 14 в любом из гнезд 81, 82 проводники 42, 43 электрически соединены через пружины 54, 56 и провод 58. Введение штекера 14 в одно из гнезд 81, 82 разрывает электрическое соединение между проводниками 42, 43 по причине отхода одной из пружин 54, 56 от проводников 42, 43.

Гнезда для контрольных ламп вставлены в каждую из втулок 422, 424. Питание подается путем подключения источника питания и заземления (не показано) к штырям 440, 442.

Согласование импеданса

Как уже упоминалось, дугообразные поверхности 152, 150, 514, имеющиеся во внутренней части блока 10 гнезд и заднего интерфейса 400, обеспечивают экранированное заземление, окружающее центральные коаксиальные проводники, при подключении заземленного кабеля к интерфейсу 400. Поверхности, взаимодействуя с проводниками, обеспечивают надлежащее согласование импеданса для достижения требуемого импеданса в 75 Ом. Далее поперечные проводники 58, 430 подбираются с такой индуктивность, чтобы исключить влияние емкости пружин 54, 56, 426, 428, установленных параллельно коаксиальным проводникам. Чистота поверхностей, геометрия и размеры проводников 58, 430 могут быть подобраны эмпирическим путем. Однако определенные параметры для согласования импеданса являются общепринятыми. Для полного понимания сущности данного изобретения ниже приводится их обсуждение.

1. Импеданс

Импеданс определяется как полное пассивное сопротивление переменному току. Чтобы снизить потери при передаче энергии, полное сопротивление источника энергии, нагрузки, кабелей передачи и соединителей должно быть одинаковым. Чем больше разница между ними, тем меньше эффективность передачи энергии. Когда импульс или волна идут по линии передачи, проблем, как правило, не возникает, если импеданс остается постоянным. Однако при наличии участков с различным импедансом, таких как неудачно сконструированный соединитель или деформированный кабель, часть волны отражается назад по направлению к источнику, вызывая потерю энергии и/или искажение сигнала.

Импеданс представляет собой совокупность активного сопротивления (R), индуктивного сопротивления (X_L) и емкостного сопротивления (X_C). Эта векторная сумма активного сопротивления и реактивного сопротивления (R+jX), или векторная величина Z=(R²+X²)^1/2 при угле (tan^-1(X/R), где X=X_L- X_C (фиг. 55).

Если в цепи имеется только активное сопротивление, импеданс (Z) равен величине сопротивления (Z=R). Наличие катушки индуктивности в цепи вызывает возникновение противо ЭДС, которая, в дополнение к сопротивлению, препятствует протеканию тока. Катушка индуктивности, будучи одна, вызывает в цепи запаздывания тока от напряжения на фазовый угол, равный 90^o (фиг. 56-58). Импеданс цепи в этом случае больше, чем если бы было только сопротивление. Величина увеличения импеданса равна величине индуктивного сопротивления. Индуктивное сопротивление выражается как:

X_L= 2fL,Oм,

где f частота, Гц;

L индуктивность, Гн.

Наличие конденсатора в цепи также вызывает возникновение ЭДС, которая противодействует току в цепи. Конденсатор, будучи один, вызывает в цепи запаздывание напряжение от тока на фазовый угол, равный 90^o (фиг. 59-61). Как и катушка индуктивности, конденсатор меняет импеданс цепи, но в отличие от катушки индуктивности снижает импеданс цепи на величину, равную емкостному сопротивлению. Емкостное сопротивление выражается как:

X_C= 1/(2fC),Oм,

где f частота, Гц,

C емкость, Ф.

Имеются три взаимосвязанных термина, используемых для определения импеданса, а именно: обратные потери, коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) и коэффициент отражения (коэф. отр.). Все они связаны с тем, какая часть падающей (прямой) волны отражается назад к источнику энергии. Если одна из этих трех величин известна, остальные две могут быть вычислены, например:



обратные потери 20 Log (коэф. отр.)

В методах измерения импеданса с учетом обратных потерь используется спектроанализатор с направленным мостом или измеритель коэффициента отражения методом наблюдения за формой отраженного сигнала. Спектроанализатор может измерять обратные потери в децибеллах в выбранном диапазоне частот. Измеритель коэффициента отражения измеряет импеданс и выводит на дисплей изображение профиля импеданса, представляющего индуктивное и емкостное сопротивление. Если рассматривать импеданс применительно к конструкции соединителя, то механическая и электрическая длины должны быть конгруэнтны, и если изменения импеданса меньше, чем 1% на 1/4 длины волны рабочей частоты, то считается, что не оказывается никакого влияния на рабочие характеристики канала передачи или характеристики сигнала.

2. Настройка индуктивности и емкости.

Когда в цепи имеются и индуктивность, и емкость, образуется резонансный контур. Последовательное соединение без резистора показано на фиг. 62-64 и 65-67. Так как напряжение на катушке индуктивности опережает ток на 90^o и напряжение на конденсаторе отстает от тока на 90^o, то напряжение на катушке индуктивности и конденсаторе отличаются друг от друга по фазе на 180^o. Так как катушка индуктивности и конденсатор соединены последовательно, через эти элементы цепи проходит один и тот же ток. Поэтому из зависимостей закона Ома (E_L=1X_L и E_C=1X_C) следует, что индуктивное и емкостное сопротивления также отличаются по фазе на 180^o. Общее напряжение и общий импенданс (Z=X_L-X_C) цепи может быть найден через векторное суммирование индуктивной и емкостной составляющих напряжения и реактивного сопротивления соответственно. В общем, цепь на фиг. 62 является индуктивной (E_L и X_L преобладают), а цепь на фиг. 65 является емкостной (E_C и X_C преобладают). Важно отметить, что емкость понижает общий импеданс, а индуктивность увеличивает общий импеданс, как показано на приведенных фигурах.

Настройка заключается в изменении величин емкости или индуктивности, т. е. величин емкостного или индуктивного сопротивления для получения требуемого общего импеданса и фазового угла.

3. Уравнения для волнового сопротивления

Приведенные ниже уравнения известны в данной области и были разработаны для линий передачи различной геометрии. Эти уравнения описывают волновое сопротивление коаксиальной линии передачи и также применимы при расчете соединителей. К волновому сопротивлению линий с другой геометрией и сдвигом применима теория, сходная с той, которая приводится ниже.

Диэлектрик является изолирующим материалом, который может накапливать, но не проводить электричество. Способность диэлектрического материала накапливать электростатическую энергию по сравнению со способностью ее накопления ее воздухом определяется как диэлектрическая постоянная материала. Диэлектрическая постоянная для воздуха равна 1.

а. Круглое сечение

Волновое сопротивление коаксиальной линии в круглом внешнем проводнике (фиг. 65) выражается как:

Z₀= 138log(D/d)/^1/2,

где Z_о волновое сопротивление, Ом;

D внутренний диаметр внешнего проводника, дюйм;

d наружный диаметр внутреннего проводника, дюйм;

диэлектрическая постоянная изолирующего материала.

б. Квадратное сечение

Волновое сопротивление для квадратного внешнего проводника (см. фиг. 69), по центру которого проходит коаксиальная линия, выражается как:

Z₀= 1381log(p)/^1/2+6,48-2,34A-0,48B-0,12C,

где p=D/d,



в. Круглое сечение со смещенным центром

Волновое сопротивление для коаксиальной линии, расположенной эксцентрично (со сдвигом от центра) относительно круглого наружного проводника (см. фиг. 70), выражается как:

Z₀= 138log[D/d](1-(2C/D)²/^1/2,

где C радиальное смещение центрального проводника, дюйм.

г. Полость, частично заполненная диэлектриком

Если полость только частично заполнена диэлектрическим материалом, коэффициент 1/^1/2 в общих уравнениях, приведенных выше, принимает вид:

1/(1+(-1)r)^1/2,

где r площадь, заполненная диэлектриком/общая площадь, дюйм².

д. Коаксиальная линия с пазами.

Если в коаксиальной линии имеется паз (см. фиг. 71), увеличение волнового сопротивления по сравнению с обычной коаксиальной линией меньше, чем:

Z = 0,03²,

где b угол паза, заполненного воздухом, радиан.

е. Прямоугольное сечение

Волновое сопротивление для прямоугольного наружного проводника (см. фиг. 72), по центру которого проходит коаксиальная линия с полостью, частично заполненной диэлектриком, выражается как:



где Z₀ волновое сопротивление, Ом;

диэлектрическая постоянная изолирующего материала;

r площадь,заполненная диэлектриком/ общая площадь, дюйм²;

b высота площади поперечного сечения, дюйм;

a ширина площади поперечного сечения, дюйм;

d диаметр внутреннего проводника.

В дальнейшем это уравнение может быть модифицировано с учетом наличия эксцентричной или вдвойне эксцентричной осевой линии.

ж. Применение уравнений

Приведенные уравнения могут быть объединены для математического вычисления величины индуктивности для блока 10 и заднего интерфейса 400. Например, при рассмотрении фиг. 11-15 можно отметить, что центральные проводники 41, 42, 43 проходят сквозь наружные проводники (т.е. противоположные поверхности корпуса 36 и крышки 38), имеющие различную геометрию. Кроме того, пространство между проводниками 41, 42, 43 и окружающими их проводящими поверхностями частично заполнено диэлектрическим материалом (т.е. колодки 200, 200a). Использование приведенных уравнений при расчете каждого геометрического участка позволяет изменять форму участков в целях достижения желаемого импеданса. Геометрию можно изменять с учетом измеренного импеданса до тех пор, пока не будет получена окончательная геометрия, дающая требуемый импеданс.

з. Консольные пружины

Конденсатор состоит из двух параллельных проводников, разделенных диэлектриком. Каждая консольная пружина и проводник, проходящий параллельно ей, работает как конденсаторы с точечными контактами на одном конце (см. фиг. 73).

Два конденсатора соединены последовательно с поперечным проводом, имеющим индуктивность, которую можно изменять в целях достижения компенсации и настройки. Эту цепь можно настраивать для согласования импеданса 75 Ом линии с импедансом проводников блока, что может свести к минимуму фазовое искажение и другие потери в цепи. Последовательно с упомянутыми элементами можно подсоединить дополнительную индуктивность, а затем можно изменять ее величину с целью настройки. Изменение индуктивности изменяет индуктивное сопротивление (X_L= 2fL). Так как импеданс зависит от индуктивного сопротивления (Z= R+(X_L-X_C)), увеличение или уменьшение индуктивности может привести соответствующим образом к уравновешиванию реактивных составляющих. Идеальным случаем является такой выбор величины индуктивности, который бы уравнял индуктивное и реактивное сопротивление на данной частоте. При этом условии фазовое искажение и потери были бы минимальными.

На схеме, изображенной на фиг. 54, представлены пружины 54, 56, 426, 428, расположенные напротив проводников 42, 43 (с индуктивностями 46, 47), 414 и 416 (с индуктивностями 477, 479). Используя приведенные выше уравнения, можно рассчитать необходимую величину индуктивности проводников 58, 430. Окончательные размеры и величина индуктивности проводников 58, 430 в дальнейшем могут быть изменены с учетом измеренного импеданса, пока не будет получена конечная величина требуемого импеданса.

И. Заключение

Исходя из вышеизложенного, можно прийти к заключению, что размеры блоков DSX могут быть в значительной мере уменьшены, если использовать данное изобретение. Такое уменьшение приводит к большей плотности размещения блоков DSH в данной системе. Кроме того, отдельные блоки 10 могут быть спарены в общую цепь для обеспечения многопозиционного подключения на переднем конце.

Блок 10 гнезд не составляет, сам по себе, полный цепи DSX. Чтобы образовать замкнутую цепь, блок гнезда может быть спарен с дополнительным блоком гнезд. Кроме того, использование нормально замкнутой цепи заднего интерфейса дает возможность использовать этот блок для дискретного распределения, как это описано в заявке США N 07/614, 143 от 5.11.90 "Устройство дискретного распределения".

Так как вышеизложенное является описанием предпочтительного варианта использования изобретения, то для специалистов в данной области понятно, что возможны различные эквиваленты и модификации. Подразумевается, что такие эквиваленты и модификации входят в объем формулы данного изобретения, которая прилагается, или могут быть добавлены к ней.