ПРОХОДНИК ДЛЯ ЭКРАНА КАБЕЛЯ СО СВЯЗАННЫМ КОНДЕНСАТОРОМ Российский патент 2016 года по МПК H01B11/06 H01B13/00 H05K9/00 H02G15/107 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к экранированию кабеля и, в частности, к экранированию низкоиндуктивного кабеля, связанного по переменному току.

Уровень техники

Радиочастотная (РЧ) энергия представляет собой существенный источник помех в электронном оборудовании. Паразитные РЧ сигналы могут быть связаны с несущими сигналов, монтажными платами и электрическими компонентами.

Высокочастотные шумы, вызываемые беспроводными устройствами и другим колебательным оборудованием, могут влиять на сигналы, передаваемые по проводам и кабелям. Эти помехи могут быть уменьшены путем фильтрования сигналов в устройстве или путем электрического экранирования электроники и кабелей от помех. В некоторых применениях фильтрование сигналов является затруднительным вследствие необходимости пропускания высокочастотной связи, а также может быть дополнительно усложнено ограничениями по емкости и индуктивности, требуемыми некоторыми сертификатами, такими как промышленные стандарты по взрывобезопасности или другие приложения. Для защиты электроники устройства может быть использован проводящий корпус, создающий экран Фарадея, а для защиты проводных соединений может быть использован экранированный кабель. Однако некорректное соединение между корпусом и экраном кабеля может исключать большинство преимуществ, обеспечиваемых таким экранированием, а также привносить новые проблемы, такие как заземляющие контура.

Раскрытие изобретения

Один обычный пример осуществления изобретения содержит устройство для оконцевания экрана кабеля в корпусе, содержащее кабель, имеющий по меньшей мере один изолированный проводник и экран, окружающий указанный по меньшей мере один изолированный проводник, и корпус, имеющий первую стенку с отверстием, через которое проходит кабель, а корпус выполнен электропроводным в этом отверстии. Устройство дополнительно содержит цилиндрический конденсатор, имеющий i: первый вывод, расположенный по внутренней периферии цилиндрического конденсатора и имеющий, по существу, непрерывный контакт с экраном кабеля по его внешней периферии; и ii: второй вывод, расположенный по внешней периферии цилиндрического конденсатора и имеющий, по существу, непрерывный контакт с внутренней периферией отверстия в первой стенке корпуса с образованием электрического соединения между цилиндрическим конденсатором и корпусом. В некоторых примерах осуществления изобретения цилиндрический конденсатор может иметь емкость в диапазоне от 1000 пикофарад (пФ) до 10000 пФ.

Один вариант этого примера осуществления изобретения может иметь, по существу, непрерывный контакт первого вывода цилиндрического конденсатора с экраном кабеля путем использования паяного соединения первого вывода и экрана кабеля по внешней периферии этого экрана. Еще один вариант может иметь, по существу, непрерывный контакт первого вывода цилиндрического конденсатора путем использования соединения из проводящей эпоксидной смолы первого вывода и экрана кабеля по внешней периферии экрана.

Настоящий пример осуществления изобретения может обеспечивать, по существу, непрерывный контакт второго вывода цилиндрического конденсатора путем использования тугой посадки второго вывода в выступы пружинной шайбы, расположенные по внутренней периферии пружинной шайбы, а внешняя периферия пружинной шайбы равномерно электрически и механически соединена с внутренней поверхностью отверстия в корпусе по внутренней периферии этого отверстия.

Однако пример осуществления изобретения может обеспечивать, по существу, непрерывный контакт второго вывода цилиндрического конденсатора путем использования тугой посадки второго вывода во внутреннюю поверхность отверстия в корпусе по внутренней периферии этого отверстия.

Еще в одном примере осуществления изобретения, по существу, непрерывный контакт второго вывода цилиндрического конденсатора может использовать паяное соединение второго вывода с внутренней поверхностью отверстия в корпусе по внутренней периферии этого отверстия. В некоторых примерах осуществления изобретения экран кабеля может представлять собой оплетку из электрических волокон или оболочку из фольги.

Кроме того, раскрыт способ оконцевания экрана кабеля, включающий обеспечение кабеля, содержащего по меньшей мере один изолированный проводник, экран, окружающий указанный по меньшей мере один изолированный проводник по длине кабеля, и внешней изоляции, окружающей экран, обеспечение корпуса, имеющего стороны, при этом по меньшей мере одна сторона содержит отверстие, обеспечение конденсатора в форме цилиндра с центральным выводом по внутренней периферии цилиндра и внешним выводом по внешней периферии этого цилиндра, причем внутренний диаметр конденсатора приблизительно идентичен внешнему диаметру экрана. Способ может дополнительно включать зачистку внешней изоляции с одного конца кабеля для открытия его экрана, вставку этого кабеля в конденсатор до совпадения открытой части экрана с центральным выводом конденсатора по поверхности экрана, электрическое крепление центрального вывода конденсатора к экрану по периферии совпадения между центральным выводом и экраном, вставку конденсатора в отверстие в корпусе и электрическое крепление внешнего вывода конденсатора к корпусу, по существу, непрерывно по внешней периферии этого конденсатора.

В одном примере осуществления способа электрическое крепление центрального вывода конденсатора к экрану по периферии совпадения между центральным выводом и экраном может включать размещение, по существу, непрерывного паяного соединения между центральным выводом и экраном. Еще в одном примере осуществления изобретения электрическое крепление центрального вывода конденсатора к экрану по периферии совпадения между центральным выводом и экраном включает размещение, по существу, непрерывного соединения из проводящей эпоксидной смолы между центральным выводом и экраном. Еще в одном примере осуществления изобретения электрическое крепление внешнего вывода конденсатора к корпусу, по существу, непрерывное по внешней периферии конденсатора, может включать посадку пружинной шайбы в отверстие корпуса таким образом, что выступы пружинной шайбы электрически и механически контактируют с экраном по его периферии с интервалами.

Способ может также включать электрическое крепление внешнего вывода конденсатора к корпусу, по существу, непрерывное по внешней периферии этого конденсатора, путем тугой посадки внешнего вывода конденсатора в отверстие корпуса или размещение этого конденсатора в отверстии корпуса и размещение, по существу, непрерывного паяного соединения между внешним выводом конденсатора и корпусом по внешней периферии этого конденсатора. Другая часть способа может включать электрическое крепление внешнего вывода конденсатора к корпусу, по существу, непрерывное по внешней периферии конденсатора, путем размещения конденсатора в отверстии корпуса и размещения, по существу, непрерывного соединения из проводящей эпоксидной смолы между внешним выводом конденсатора и экраном по внешней периферии этого конденсатора.

Еще один пример осуществления настоящего изобретения может включать способ обеспечения связанного по переменному току оконцевания экранированного кабеля в корпусе с использованием дискообразного конденсатора, включающий обеспечение экранированного кабеля, содержащего по меньшей мере один внутренний проводник и экран, окружающий по поверхности указанный по меньшей мере один внутренний проводник, крепление центрального вывода дискообразного конденсатора к экрану на одном из концов экранированного кабеля таким образом, что центральный вывод имеет непрерывный электрический контакт с экраном по периферии этого экрана перпендикулярно указанному по меньшей мере одному внутреннему проводнику, и электрическое соединение внешнего вывода дискообразного конденсатора с корпусом, причем электрическое соединение имеет равномерный контакт по периферии внешнего вывода и внутренней периферии отверстия, выполненного в корпусе. В некоторых примерах осуществления изобретения емкость дискообразного конденсатора может быть расположена в диапазоне от 1000 пикофарад до 10000 пикофарад.

Способ может также включать электрическое соединение противоположного конца экранированного кабеля с местом заземления с использованием соединения по постоянному току (DC).

Один из примеров осуществления настоящего способа может соединять центральный вывод дискообразного конденсатора с экраном путем размещения припоя или проводящей эпоксидной смолы на границе между дискообразным конденсатором и экраном по всей периферии этой границы.

В соответствии с примерным вариантом эффективность экранированных проводников против излучаемых паразитных сигналов может быть улучшена относительно одной точки емкостного заземления или связи по постоянному току (DC) посредством использования цилиндрического конденсатора, который связывает всю периферию кабельного экрана с заземленным элементом, таким как корпусы электрических или электронных схем. Внешняя периферия цилиндрического или дискообразного конденсатора может быть соединена с экраном с использованием припоя или проводящей эпоксидной смолы. Внешняя периферия цилиндрического конденсатора может быть соединена с корпусом с использованием тугой посадки, проводящей эпоксидной смолы, пружинной шайбы и т.п.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана структурная схема распределенной сети управления процессами в производственном предприятии, содержащей кабельную сеть для управления и отслеживания оборудования в неблагоприятной среде с радиочастотными помехами, генерируемыми внутри и принятыми снаружи.

На фиг.2 показана установка экранированного кабеля из уровня техники.

На фиг.3 показана установка экранированного кабеля из уровня техники, которая обращается к заземляющим контурам.

На фиг.4 показана еще одна установка экранированного кабеля из уровня техники.

На фиг.5 показан пример осуществления оконцевания экрана кабеля в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.6 показан еще один пример осуществления оконцевания экрана кабеля в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.7 показан вид в разрезе примера осуществления изобретения по фиг.5

На фиг.8 показан способ оконцевания экрана кабеля в корпусе.

Осуществление изобретения

Несмотря на то, что приведенный далее текст предоставляет подробное описание множества различных примеров осуществления изобретения, следует понимать, что правовой объем настоящего изобретения задан формулой изобретения, изложенной в конце этого описания. Настоящее подробное описание следует толковать только как примерное и оно не описывает каждый возможный пример осуществления изобретения, поскольку описание каждого возможного примера осуществления изобретения было бы нецелесообразным, если не невозможным. Может быть реализовано множество альтернативных примеров осуществления изобретения с использованием современных технологии или технологий, разработанных после даты подачи настоящей заявки, которые все еще находятся в рамках объема формулы изобретения.

Кроме того, следует понимать, что, за исключением случаев, в которых термин задан явным образом в этом патенте с использованием предложения «под используемым в настоящей заявке термином ′―′ следует понимать…» или подобным предложением, не существует намерения ограничивать значение такого термина, прямо или косвенно, помимо его прямого или обычного значения, и такой термин не следует толковать, как ограничительный по объему на основании любого утверждения, сделанного в любой части этого патента (кроме формулы изобретения). В случаях, в которых любой термин, приведенный в формуле изобретения в конце этого патента, упоминаются в патенте в соответствии с единственным значением, это сделано в целях ясности только для того, чтобы не запутать читателя настоящей заявки, и такой термин формулы не предполагается имеющим это единственное значение посредством ограничения, заключения или иным образом. В итоге, если элемент формулы изобретения не задан посредством упоминания слова «означает» и функции без описания любой конструкции, не предполагается, что объем любого элемента формулы будут толковать на основании применения раздела 35 Кодекса США § 112, шестой параграф.

На фиг.1 показано примерное производственное предприятие 10. Обычно производственное предприятие 10 содержит распределенную систему управления процессами, содержащую по меньшей мере один контроллер 12, каждый из которых соединен по меньшей мере с одним полевым устройством 14 и 16 через устройства или платы 18 ввода/вывода, которые могут представлять собой, например, интерфейсы Fieldbus, интерфейсы Profibus, интерфейсы HART, стандартные токовые интерфейсы 4-20 мА и т.п. Каждое из полевых устройств 14, 16, устройств или плат 18 ввода/вывода и другого типового оборудования может быть заключено в корпус 17, который имеет по меньшей мере одно отверстие для кабельного ввода и может быть выполнен из проводящего материала, такого как металл, или может быть покрыт проводящим покрытием (не показано). Такие корпусы являются обычными в области управления процессами, а также в той же степени являются обычными в коммерческих, розничных, жилищных, автомобильных и других областях применений, а также в применениях для электрических приборов. Кроме того, контроллеры 12 связаны по меньшей мере с одним хостом или рабочей станцией 20-23 оператора через магистраль 24 для передачи данных, которая может представлять собой, например, соединение Ethernet. База 28 данных может быть соединена с магистралью 24 для передачи данных и функционировать в качестве архива данных для сбора и хранения данных параметров, статусов и других данных, связанных с контроллерами и полевыми устройствами в предприятии 10 и/или в качестве конфигурационной базы данных, которая хранит текущую конфигурацию системы управления процессами в предприятии 10, согласно загруженной и сохраненной конфигурации в контроллерах 12 и полевых устройствах 14 и 16. Несмотря на то, что контроллеры 12, платы 18 ввода/вывода и полевые устройства 14 и 16 обычно расположены в иногда неблагоприятных производственных условиях, рабочие станции 20-23 операторов и база 28 данных обычно расположены в аппаратном помещении или в других менее суровых условиях, легко оцениваемых управляющим или обслуживающим персоналом.

Известно, что каждый из контроллеров 12, которые могут представлять собой, пример, контроллеры DeltaV™, продаваемыми компанией Emerson Process Management, хранит и исполняет контроллерные приложения, которые реализуют алгоритм управления с использованием любого количества различных независимо исполняемых управляющих модулей или блоков 29. Каждый из управляющих модулей 29 может состоять из того, что называют функциональными блоками, причем каждый функциональный блок представляет собой часть или подпрограмму общей управляющей программы и работает совместно с другими функциональными блоками (через связи, называемые ссылками) для реализации циклов управления процессами в производственном предприятии 10. Как хорошо известно, функциональные блоки, которые могут представлять собой объекты в протоколах объектно-ориентированного программирования, обычно выполняют одну из следующих функций: функция ввода, такая как функция, связанная с передатчиком, датчиком или другим устройством для измерения производственных параметров, управляющая функция, такая как функция, связанная с управляющей программой, которая выполняет управление идентификатором PID, нечеткой логикой и т.п., или функция вывода, которая управляет работой некоторых устройств, таких как вентиль, для выполнения некоторых физических функций в производственном предприятии 10.

В производственном предприятии 10, изображенном на фиг.1, полевые устройства 14 и 16, соединенные с контроллерами 12, могут представлять собой стандартные устройства 4-20 мА, интеллектуальные полевые устройства, такие как полевые устройства HART, Profibus, или FOUNDATION™ Fieldbus, которые содержат процессор и запоминающее устройство, или могут представлять собой устройства любого другого необходимого типа. Некоторые из этих устройств, такие как полевые устройства Fieldbus (обозначенные ссылочным номером 16 на фиг.1), могут хранить и исполнять модули или подмодули, такие как функциональные блоки, связанные с алгоритмом управления, реализованном в контроллерах 12. Функциональные блоки 30 по фиг.1, расположенные в двух различных устройствах из полевых устройств 16 Fieldbus, могут быть выполнены в сочетании с выполнением управляющих модулей 29 в контроллерах 12 для реализации управления процессами, что хорошо известно. Конечно, полевые устройства 14 и 16 могут представлять собой устройства любого типа, такие как датчики, вентили, передатчики, манипуляторы и т.п., а устройства 18 ввода/вывода могут представлять собой устройства ввода/вывода любого типа, соответствующие любой необходимой связи или протоколу контроллера, такому как HART, Fieldbus, Profibus и т.п.

В производственном предприятии 10 на фиг.1 рабочие станции 20-23 могут содержать различные приложения, используемые для всевозможных различных функций, выполняемых идентичным или различным персоналом в предприятии 10. Каждая из рабочих станций 20-23 содержит запоминающее устройство 31, которое хранит различные приложения, программы, структуры данных и т.п., и процессор 32, который может быть использован для исполнения любого из приложений, хранящихся в запоминающем устройстве 31. В примере, изображенном на фиг.1, рабочая станция 20 обозначена в качестве конфигурационной рабочей станции и содержит по меньшей мере одно конфигурационное приложение 33, которое может содержать, например, приложения для создания управляющих модулей, приложений операторского интерфейса и другие структуры данных, к которым может иметь доступ инженер, уполномоченный для работы с конфигурацией, для создания и загрузки управляющих программ или модулей, таких как управляющие модули 29 и 30, в различные контроллеры 12 и устройства 16 производственного предприятия 10. В целом, рабочая станция 21 показана на фиг.1, как рабочая станция для наблюдения управляющего оператора, и содержит отображающие приложения 34, которые могут обеспечивать управляющему оператору различные отображения в течение работы производственного предприятия 19 для обеспечения возможности наблюдения оператором за происходящим в производственном предприятии 10 или его различных частях и возможностью управления этим. Приложения 34 могут содержать служебные приложения 34a, такие как приложения диагностики управления, регулирующие приложения, приложения для создания отчетов или любые другие служебные управляющие приложения, которые могут быть использованы для помощи управляющему оператору в выполнении управляющих функций. Аналогично, рабочая станция 22 изображена в качестве рабочей станции для наблюдения за эксплуатацией и содержит эксплуатационные приложения 35, которые могут быть использованы различными специалистами по техническому обслуживанию для наблюдения за эксплуатационными потребностями предприятия 10, наблюдения за рабочими и эксплуатационными условиями различных устройств 12, 14, 16 и т.п. Конечно, приложения 35 могут содержать служебные приложения 35a, такие как приложения диагностики эксплуатации, калибровочные приложения, приложения для анализа вибраций, приложения для создания отчетов или любые другие служебные эксплуатационные приложения, которые могут быть использованы для помощи специалисту по техническому обслуживанию при выполнении эксплуатационных функций в предприятии 10. Дополнительно, рабочая станция 23 указана в качестве моделирующей рабочей станции, содержащей моделирующие приложения 26, которые могут быть использованы для моделирования работы предприятия 10 или различных его частей для любых целей, в том числе для обучающих целей, для целей производственного моделирования, для помощи в производственной эксплуатации и управлении и т.п. Обычно, каждая из рабочих станций 20-23 наряду с другими стандартными периферийными устройствами, такими как клавиатура, манипулятор «мышь» и т.п., содержит отображающий экран 37.

Конечно, несмотря на то, что различные конфигурационные, управляющие, эксплуатационные и модулирующие приложения 33-36 показаны на фиг.1 расположенными в различных рабочих станциях, посвященных одной из этих функций, следует понимать, что различные приложения 33-36, связанные с этими или другими производственными функциями, могут быть расположены и исполнены в идентичных или различных рабочих станциях или компьютерах в производственном предприятии 10 в зависимости от потребностей и организации предприятия 10.

Рабочая станция 60 системного уровня может в целом хранить графический редактор 50 и базу 52 данных. Кроме того, рабочая станция 60 может быть соединена с возможностью передачи данных с рабочими станциями 20-23 по шине 24 данных, по отдельным проводным или беспроводным соединениям для передачи данных (показанным на фиг.1 пунктирными линиями) или любым другим необходимым способом.

Согласно фиг.1, существуют требования относительно кабельной разводки, связанные с сетью 24 и соединениями между модулями 18 ввода/вывода и полевыми устройствами 18. Производственное оборудование по фиг.1 и другое оборудование, которое обычно можно обнаружить в промышленной среде, представляет собой источник большого количества радиочастотных помех. Однако, многие из этих источников, а также и другие, также являются проблемными в торговой и жилой среде и могут содержать двигатели, люминесцентные лампы, светорегуляторы, сотовые телефоны, точки доступа WiFi, передатчики радио и телевидения и т.п. Таким образом, даже если идеи, представленные в настоящей заявке, являются особенно применимыми для промышленных условий, то их использование в других условиях, таких как торговые, розничные и жилые, являются в равной степени применимыми.

На фиг.2 показана установка экранированного кабеля из уровня техники, содержащая экранированный кабель 202 и часть корпуса 214. Корпус 214 может быть выполнен электропроводным, а также может представлять собой обычную шестистороннюю коробку, корпус, электрический пульт, системный блок и т.п. Экранированный кабель 202 изображен с одним проводником 204 и связанной с ним изоляцией 206. В большинстве примеров осуществления изобретения в экранированном кабеле 202 будут дополнительные проводники или пары проводников, но ради простоты изображен один проводник. Экран 208 и внешняя изоляция 210 изображены полностью окружающими проводник 204 в изоляции 206. Экран 208 может представлять собой оплетку из тонких проводов/волокон или фольгу, обернутую вокруг провода с перекрытием. Возможны другие примеры реализаций конструкции экрана. В описанных примерах осуществления изобретения экран 208 не используют в качестве возврата сигнала для любого проводника (любых проводников).

Для соединения экрана с внешним компонентом, таким как место 216 заземления корпуса 214, может быть использован провод 212 заземления. Провода заземления могут представлять собой провода, физически соединенные с экраном, или часть оплетки, расплетенной с кабеля и используемой в качестве проводов для соединений. Провода заземления могут быть прикреплены к месту заземления, например месту 216 соединения. Противоположный конец кабеля может быть прикреплен к сигнальной земле или грунтовому заземлению 220 посредством дополнительного провода 218 заземления. Несмотря на то, что заземление экрана с обоих концов с использованием соединения о постоянному току (DC) может быть эффективным для предотвращении связи паразитных сигналов с экраном 208, это редко реализуют, поскольку между соединенными частями оборудования могут быть сформированы токи в заземляющих контурах. Среди прочих нежелательных эффектов, заземляющие контура могут влиять на точность напряжения, передаваемого на проводник 204.

Настолько же эффективным, как экран 208, может быть предотвращение связи РЧ сигналов с проводником, а муфта с компенсатором натяжения (пластиковая муфта, используемая для механического соединения кабеля 202 с корпусом 214, для ясности не показана) не обеспечивает электрическую защиту от пропускания паразитных РЧ сигналов, в частности, высокочастотных РЧ сигналов, через отверстие в корпусе. Металлические муфты с компенсаторами напряжения, соединенные с экраном, могут обеспечивать только связь экрана с корпусом по постоянному току. Фильтрация сигналов проводников 204 с использованием, например, проходных креплений может помочь предотвратить пропускание помех в схему или от нее, но не затрагивает эффективность экрана 208 или зазоров в корпусе 214 у места кабельного ввода.

На фиг.3 показан обычный пример осуществления изобретения, использованный для предотвращения возникновения токов в заземляющих контурах. Изображен кабель 302, содержащий проводник 304, изоляцию 306, экран 308 и внешнюю изоляцию 310. Провод 312 заземления может быть соединен с корпусом 314 в месте 316 заземления. Несмотря на то, что заземление экрана предотвратит заземляющие контура только с одного конца, это в значительной степени уменьшит эффективность экрана 108 вследствие того, что без оконцевания удаленного его конца экран может действовать в качестве антенны для соединения РЧ энергии 320 и 322. Также, электрически прозрачное отверстие в корпусе 314 все еще является восприимчивым к проникновению радиочастотной энергии 318.

На фиг.4 показан способ предотвращения возникновения заземляющих контуров и поддержания возможности блокирования экраном электромагнитных помех. Кабель 402 с проводником 404 и изоляцией 406 содержит экран 408, связанный по постоянному току посредством первого провода 412 заземления с корпусом 414 в месте 416 заземления. Другой конец кабеля может быть связан по переменному току с соединяющим компонентом оборудования через провод 416 заземления и конденсатор 420. Такое оконцевание, связанное по переменному току, создает низкоимпедансное соединение на частотах переменного тока. Этот способ работает при низких частотах, но при более высоких частотах, например, выше 100 МГц, импеданс траектории через провод 418 заземления, конденсатор 420 и вывод 422 может быть таким высоким, что преимущество соединения экрана существенно уменьшается. Конденсатор 420 может представлять собой свинцовый конденсатор с добавлением индуктивного компонента к этому конденсатору. При очень высоких частотах это соединение работает так же, как если бы кабель 402 был заземлен только на одном конце, а через конденсатор 420 не было бы выполнено никаких соединений. Помимо имеющих высокий импеданс соединений отверстия в обоих корпусах по-прежнему оставляют места для входа помех 420 и 422 в корпус, поскольку, как упомянуто выше, этот способ соединения провода заземления экрана обеспечивает минимальные средства для блокирования помех в месте кабельного ввода.

На фиг.5 показан пример осуществления изобретения для оконцевания одного конца экрана 504 кабеля 502, который обеспечивает более хорошую высокочастотную защиту по сравнению с примером осуществления с конденсатором и оконцованым проводом заземления по фиг.4, и в то же время эффективно защищает кабельное отверстие от паразитных РЧ сигналов в стенке 506 корпуса, такого как корпус 17 любой формы, обсужденный выше. В примерах осуществления из уровня техники кабель 504 может содержать по меньшей мере один изолированный проводник 514 и внешнюю изоляцию 516, которая коаксиально окружает экран. С отверстием в стенке 506 корпуса 17 может быть электрически и механически соединен цилиндрический, дискообразный или трубчатый конденсатор 508 на внешней периферии цилиндрического конденсатора 508. Соединение на периферии 510 может представлять собой тугую посадку, паяное крепление или соединение, или может использовать проводящую эпоксидную смолу для непрерывного соединения цилиндрического конденсатора 508 со стенкой 506 корпуса 17.

Форма конденсатора 508 может представлять собой геометрическую часть цилиндра, то есть диск, цилиндр или трубу. Общим признаком конденсаторов в этой группе является то, что один из электрических выводов расположен на внутренней кромке или центральной поверхности цилиндра, трубы или диска, а другой электрический вывод расположен на внешней кромке или внешней поверхности цилиндра, трубы или диска. Другим признаком этого конденсатора является то, что его емкостной корпус, например, проводящие обкладки, расположены таким образом, что емкость между выводами радиально ориентирована по всему цилиндру, в противоположность, например, однодисковому конденсатору, припаянному на изолированную шайбу при одном радиусе.

Аналогично, экран 504 может быть соединен по периферии 512 с внутренней периферией цилиндрического конденсатора 508 на открытом участке экрана. Если необходимо, может быть добавлен отдельный механический компенсатор натяжения (не показан). В некоторых примерах осуществления изобретения конденсатор с емкостью в диапазоне от 1000 пикофарад до 10000 пикофарад может обеспечить необходимый низкий импеданс на высоких частотах, например, частотах, близких к 100 МГц и выше. Поскольку этот пример осуществления изобретения исключает провод заземления, такой как провод 418 заземления, также исключается индуктивность провода заземления, облегчая согласование с некоторыми сертификатами.

Несмотря на то, что цилиндрические или дискообразные конденсаторы можно приобрести у поставщиков, таких как компания Syfer из Нориджа, Великобритания, стандартные коммерчески доступные товары доступны только для внутренних диаметров, которые вмещают один проводник, но не экран кабеля, как это изображено. Одним способом изготовления дискообразного конденсатора является многослойная печатная плата со сменными пластинами, при этом внутренние и внешние кромки пластин соединены с соответствующими сменными пластинами. Эта техника позволяет изготовить конденсатор с выводом большого внутреннего диаметра. Также для соответствия требованиям большого внутреннего диаметра для настоящего примера осуществления изобретения могут быть модифицированы другие техники, такие как современные техники на основе керамики.

На фиг.6 показан альтернативный способ оконцевания экрана 604 кабеля 602, который подобно варианту осуществления изобретения по фиг.5 обеспечивает более хорошую высокочастотную защиту от РЧ помех по сравнению со способами уровня техники. Цилиндрический конденсатор 608 может коаксиально прилегать к пружинной шайбе 612, а также может быть вставлен в нее, что обеспечивает, по существу, непрерывный электрический контакт между цилиндрическим конденсатором 608 и шайбой 612 по всем их перифериям. Сама шайба 612 может быть туго посажена, припаяна или соединена посредством эпоксидной смолы с корпусом 606 по внешней периферии 610 шайбы. Как упомянуто выше, экран 604 может быть электрически соединен с внутренней периферией 614 цилиндрического конденсатора 608. Пружинная шайба 612 имеет небольшие зазоры между своими выступами, но эти зазоры слишком малы для того, чтобы вызывать опасения относительно проникновения РЧ помех на интересующих частотах. То есть, даже если зазоры могут пропускать определенные очень высокие частоты, не существует значительного количества источников таких экстремальных частот, в частности, на интересующих уровнях мощности. Результатом является то, что пружинная шайбы 612 или другие электрические соединения, которые имеют зазоры, слишком маленькие для прохода интересующих РЧ частот, обеспечивают, по существу, непрерывный контакт по внешней и внутренней перифериям цилиндрического, дискообразного или трубчатого конденсатора 608.

На фиг.7 показан вид в разрезе дискообразного или цилиндрического конденсатора 702, установленного в корпусе 714, как в примере осуществления изобретения с фиг.5. Первый вывод 704 конденсатора 702 коаксиально расположен по внешней периферии дискообразного конденсатора 705 и, по существу, имеет непрерывный электрический контакт с корпусной стенкой 714 по внутренней поверхности отверстия в этой корпусной стенке 714. Второй вывод 706 конденсатора является открытым по внутренней периферии дискообразного конденсатора 702 и может, по существу, иметь непрерывный электрический контакт с экраном 710 кабеля на границе 708 соединения. Граница 708 соединения может представлять собой простую механическую посадку, однако некоторые примеры осуществления изобретения могут использовать паяное соединение или проводящую эпоксидную смолу по всей периферии между экраном 710 и вторым выводом 706. Кабель может содержать внутренние проводники 712, каждый из которых имеет свою собственную изоляцию 713. Дискообразный или цилиндрический конденсатор 702 обеспечивает эффективно непрерывную емкость (связь по переменному току) экрана 710 в корпусной стенке 714 по всей периферии экрана 710. Это обеспечивает эффективную низкоимпедансную РЧ связь для диапазона частот до 100 МГц или более, даже в диапазоне низких гигагерц (ГГц) с минимальным индуктивным компонентом. Обозначения конденсатора, изображенные в конденсаторе 702, указывают только на то, что его емкостной эффект равномерно распределен по всей дуге в 360 градусов дискообразного или цилиндрического конденсатора 702.

Возможны другие сечения конденсатора, например, некоторые столбчатые конденсаторы, имеющие квадратные сечения с внутренними и внешними выводами, по-прежнему расположенными на внутренних и внешних кромках. Использование конденсатора этого типа возможно, когда требования применения указывают на такую конструкцию квадратной трубы. Однако, при цилиндрической конструкции могут быть достигнуты более хорошие характеристики.

На фиг.8 показана блок-схема способа 800 оконцевания экрана кабеля в корпусе. В блоке 802 кабель 502 с экраном 504, корпус 506 с отверстием, через которое может проходить кабель, и цилиндрический конденсатор 508, имеющий первый вывод, расположенный по внутренней периферии, и второй вывод, расположенный по внешней периферии конденсатора.

В блоке 804, внешняя изоляция кабеля 508 может быть удалена для открытия экрана 504. В блоке 804 внешняя изоляция кабеля 508 может быть удалена для открытия экрана 504.

В блоке 806 кабель 502 может быть вставлен в цилиндрический конденсатор 508 до полного совпадения конденсатора 508 с экраном 504. В некоторых примерах осуществления изобретения экран может полностью проходить сквозь конденсатор, но необходимый эффект может быть достигнут благодаря наличию контакта по меньшей мере всей периферии экрана с периферией конденсатора таким образом, что между двумя компонентами по обеим перифериям существует значительный контакт.

В блоке 808 внутренний или центральный вывод цилиндрического конденсатора 508 может быть соединен с экраном 504. Согласно приведенному выше описанию, может быть использовано множество альтернативных решений, таких как припой или проводящая эпоксидная смола.

В блоке 810 конденсатор может быть вставлен в отверстие подходящего размера в корпусе 506. При использовании пружинной шайбы 612 или другого промежуточного устройства, до окончания сборки пружинная шайба 612 может быть сначала соединена с конденсатором 508 или корпусом 506.

В блоке 812 внешний вывод цилиндрического конденсатора 508 может быть электрически соединен с конденсатором для формирования, по существу, непрерывного электрического соединения по периферии отверстия в корпусе 506 и внешнего вывода цилиндрического конденсатора 508.

Конечно, нет никаких особых предпочтений в порядке, в котором собирают конденсатор 508, кабельный экран 504 и корпус 506.

Несмотря на то, что вышеприведенный текст излагает подробное описание различных примеров осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что объем настоящего изобретения задан посредством формулы изобретения, изложенной в конце настоящего патента. Подробное описание следует рассматривать только в качестве примера, и оно не описывает каждый возможный пример осуществления настоящего изобретения, поскольку описание каждого возможного примера осуществления изобретения было бы нецелесообразным, если не невозможным. Может быть реализовано множество альтернативных примеров осуществления изобретения с использованием современной технологии или технологии, разработанной после даты подачи настоящей заявки, которые все еще находились бы в пределах объема формулы изобретения, характеризующей настоящее изобретение.

Таким образом, множество модификаций и изменений могут быть выполнены в способах и конструкциях, описанных и проиллюстрированных в настоящей заявке, без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Соответственно, следует понимать, что способы и устройства, описанные в настоящей заявке, являются только иллюстративными и не ограничивают объем настоящего изобретения.

Изобретение относится к экранированию кабеля, в частности, низкоиндуктивного кабеля, связанного по переменному току. Технический результат - уменьшение индуктивности и улучшение экранирования отверстия, улучшение характеристики фильтрации по переменному току и предотвращение некорректного соединения между корпусом и экраном кабеля. Достигается тем, что экранирование и защита от излучаемой РЧ энергии в точке кабельного ввода в корпус улучшается, когда экран кабеля связан по переменному току по всему отверстию корпуса с использованием цилиндрического, трубчатого или дискообразного конденсатора. Конденсатор может быть электрически связан с экраном и корпусом по всем внутренней и внешней перифериям конденсатора. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для оконцевания экрана (504) кабеля (502) в корпусе (17), содержащее: кабель (502), имеющий, по меньшей мере, один изолированный проводник (514), и экран (504), окружающий указанный, по меньшей мере, один проводник (514), корпус (17), имеющий первую стенку (506) с отверстием, через которое проходит кабель (502), и выполненный электропроводным в этом отверстии, и конденсатор (508) цилиндрической или трубчатой формы, имеющий первый вывод (708), расположенный по внутренней периферии конденсатора (508) и имеющий, по существу, непрерывный контакт с экраном (504) кабеля на его внешней периферии, и второй вывод (704), расположенный по внешней периферии конденсатора (508) и имеющий, по существу, непрерывный контакт с внутренней периферией отверстия в первой стенке (506) корпуса (17) с образованием электрического соединения между конденсатором (508) и корпусом (17).

2. Устройство по п.1, в котором конденсатор имеет емкость в диапазоне от 1000 пикофарад (пФ) до 10000 пФ.

3. Устройство по п.1, в котором, по существу, непрерывный контакт первого вывода конденсатора с экраном кабеля содержит паяное соединение первого вывода и экрана кабеля по внешней периферии этого экрана.

4. Устройство по п.1, в котором, по существу, непрерывный контакт первого вывода конденсатора содержит соединение проводящей эпоксидной смолой первого вывода и экрана кабеля по внешней периферии экрана.

5. Устройство по п.1, в котором, по существу, непрерывный контакт второго вывода конденсатора содержит тугую посадку второго вывода в выступы пружинной шайбы, расположенные по ее внутренней периферии, причем внешняя периферия пружинной шайбы равномерно электрически и механически соединена с внутренней поверхностью отверстия в корпусе по внутренней периферии этого отверстия.

6. Устройство по п.1, в котором, по существу, непрерывный контакт второго вывода конденсатора содержит тугую посадку второго вывода во внутреннюю сторону отверстия в корпусе по внутренней периферии отверстия.

7. Устройство по п.1, в котором, по существу, непрерывный контакт второго вывода конденсатора содержит паяное соединение второго вывода с внутренней стороной отверстия в корпусе по внутренней периферии этого отверстия.

8. Устройство по п.1, в котором экран кабеля представляет собой оплетку из электрических волокон или оболочку из фольги.

9. Способ оконцевания экрана (710) кабеля (502), включающий:
обеспечение кабеля (502), содержащего, по меньшей мере, один изолированный проводник (712, 713), экрана (710), окружающего указанный, по меньшей мере, один изолированный проводник (712, 713) по длине кабеля (502), и внешней изоляции (516), окружающей экран (710), обеспечение корпуса (17), имеющего стороны, по меньшей мере, с одной стороной (714) с отверстием, обеспечение конденсатора (702) в форме цилиндра с центральным выводом (706) по внутренней периферии этого цилиндра и внешним выводом (704) по внешней периферии этого цилиндра, причем внутренний диаметр конденсатора (702) приблизительно идентичен внешнему диаметру экрана (710), зачистку внешней изоляции (516) на одном конце кабеля (502) для открытия экрана (504), вставку кабеля (502) в конденсатор (508) до совпадения открытой части экрана (504) с центральным выводом конденсатора (508) по периферии экрана (504), электрическое крепление центрального вывода конденсатора (508) с экраном (504) по периферии совпадения (510) между центральным выводом и экраном (504), вставку конденсатора (508) в отверстие, выполненное в указанной, по меньшей мере, одной стороне (714) корпуса (17), и электрическое крепление внешнего вывода конденсатора (508) к указанной, по меньшей мере, одной стороне корпуса (17), по существу, непрерывно по внешней периферии конденсатора (508).

10. Способ по п.9, согласно которому электрическое крепление центрального вывода конденсатора к экрану по периферии совпадения между ними включает размещение, по существу, непрерывного паяного соединения между центральным выводом и экраном.

11. Способ по п.9, согласно которому электрическое крепление центрального вывода конденсатора к экрану по периферии совпадения между ними включает размещение, по существу, непрерывного соединения из проводящей эпоксидной смолы между центральным выводом и экраном.

12. Способ по п.9, согласно которому электрическое крепление внешнего вывода конденсатора и корпуса, по существу, непрерывное по внешней периферии конденсатора, включает посадку пружинной шайбы в отверстие корпуса таким образом, что выступы пружинной шайбы имеют электрический и механический контакты с экраном с интервалами по периферии этого экрана.

13. Способ по п.9, согласно которому электрическое крепление внешнего вывода конденсатора к корпусу, по существу, непрерывное по внешней периферии конденсатора, включает тугую посадку внешнего вывода конденсатора в отверстие корпуса.

14. Способ по п.9, согласно которому электрическое крепление внешнего вывода конденсатора к корпусу, по существу, непрерывное по внешней периферии конденсатора, включает размещение конденсатора в отверстии корпуса и расположение, по существу, непрерывного паяного соединения между внешним выводом конденсатора и корпусом по внешней периферии конденсатора.

15. Способ по п.9, согласно которому электрическое крепление внешнего вывода конденсатора к корпусу, по существу, непрерывное по внешней периферии конденсатора, включает размещение конденсатора в отверстии корпуса и размещение, по существу, непрерывного соединения из проводящей эпоксидной смолы между внешним выводом конденсатора и корпусом по внешней периферии этого конденсатора.

16. Способ обеспечения связанного по переменному току оконцевания экранированного кабеля (502) в корпусе (17) с использованием конденсатора (508) в форме цилиндра, диска или трубы с выводами на центральной и внешней перифериях этого конденсатора, включающий: обеспечение экранированного кабеля (502), содержащего, по меньшей мере, один внутренний проводник (514) и экран (504), окружающий по поверхности, по меньшей мере, один внутренний проводник, крепление центрального вывода конденсатора к экрану на одном из концов экранированного кабеля таким образом, что центральный вывод (708) имеет непрерывный электрический контакт с экраном по периферии этого экрана перпендикулярно указанному, по меньшей мере, одному проводнику, и электрическое соединение внешнего вывода (704) конденсатора с корпусом, причем это электрическое соединение имеет равномерный контакт по периферии внешнего вывода и внутренней периферии отверстия, выполненного в корпусе.

17. Способ по п.16, согласно которому емкость конденсатора расположена в диапазоне от 1000 пикофарад до 10000 пикофарад.

18. Способ по п.16, дополнительно включающий электрическое соединение противоположного конца экранированного кабеля с точкой заземления с использованием соединения по постоянному току (DC).

19. Способ по п.16, согласно которому крепление центрального вывода конденсатора к экрану включает размещение припоя или проводящей эпоксидной смолы на границе между конденсатором и экраном по всей периферии этой границы.