CN101595536B - 端接可变性减少的模块化连接器 - Google Patents

Abstract

一种电信连接器组件包括：线缆，具有第一双绞线和第二双绞线；第一连接器，具有第一基板，第一基板具有第一端接区域，第一双绞线电端接于第一基板的第一面上，第二双绞线电端接于第一基板的第二面上，第二面与第一面相对；第二连接器，具有第二基板，第二基板具有第二端接区域，第二双绞线电端接于第二基板的第一面上，第一双绞线电端接于第二基板的第二面上，第二面与第一面相对。

Description

端接可变性减少的模块化连接器

背景技术

由于电信应用按照诸如IEEE 802.3an 10GBASE-T、ISO/IEC 11801Ed2、IEC 60603-7-41、ANSI/TIA/EIA-568-B等标准要求频率更高的性能和受控更多的性能，所以模块化插头软线(例如端接到模块化插头的双绞线)变得更关键。连接器(例如具有通向各种终端块的印刷电路板(PCB)、柔性电路或者引线框连接的插口或者插孔)按照它们与用来测试它们的电插头性能范围有关的性能来设计和限定(如在TIA和IEC文献以及其它文献中限定的那样)。可以通过限制与插口配合的插头(或者包括两个插头的模块化插头软线)的范围/可变性来提高插口性能。由于多数制造商将它们的连接器与其自有模块化插头软线一起销售，所以可以在符合工业标准(即TIA或者ISO/IEC限制)的同时通过调节和减少软线生产的可变性来提高性能。

电信连接器常常与多对线缆一起使用。接线铺设(在彼此周围绞结预定长度的成对接线)在作为另一端镜像的一端造成线对定向。双绞线的固有性质导致在切割一段线缆以端接插头时造成镜像图案。现有标准插头设计具有一组端接图案，该端接图案然后要求线缆一端或者两端交叉成线对以将它们恰当地对准便于端接。线对的这一交叉或者操纵或者线对的解开由于添加不受控的串话元件而造成明显变化。

在现有插头中，前端接触穿透线缆中的个别导体并且与内部接线接触。接触被设置于插头主体内。然而，接触所在处和双绞线的位置有可变性，这导致电传输变化以及尺度变化。这种卷曲高度变化引起多个问题，具体是来自板表面区域的不确定耦合以及与插口的不一致配合。不一致卷曲高度可能在不合需要的位置布置配合的插口接触从而引起无法适当补偿的各种串话电平。

此外，在现有插头中，线缆内的线对需要解开以取用前端接触。线对的解开通常不一致并且造成交叉的线对从而引起无法适当补偿的各种串话电平。

因此，在本领域中需要一种用以提高配合连接器的性能(例如减少串话)的端接可变性减少的电信连接器。

发明内容

本发明的实施例包括一种电信连接器组件，该电信连接器组件包括：线缆，具有第一双绞线和第二双绞线；第一连接器，具有第一基板，第一基板具有第一端接区域，第一双绞线电端接于第一基板的第一面上，第二双绞线电端接于第一基板的第二面上，第二面与第一面相对；第二连接器，具有第二基板，第二基板具有第二端接区域，第二双绞线对电端接于第二基板的第一面上，第一双绞线电端接于第二基板的第二面上，第二面与第一面相对。

附图说明

图1是本发明实施例中的示例插头的侧视图。

图2是图1的插头的透视图。

图3是图1的插头的部件的透视图。

图4是备选实施例中的接触载体和接线接触的透视图。

图5图示了示例线缆。

图6图示了示例电路板。

图7图示了在双绞线未交叉的情况下在两个基板的顶面端接的两对接线。

图8图示了在两个基板的底面端接的两对接线。

图9图示了备选实施例中的示例插头电路板。

图10图示了可以在本发明实施例中使用的柔性电路。

图11是备选实施例中的插头的透视分解图。

图12是插头性能比对频率的曲线图。

具体实施方式

图1是连接到线缆200的示例插头100的侧视图。线缆200包括四个双绞线202。理解到本发明的实施例可以与双绞线数目不同的线缆一起使用并且本发明不限于具有四个双绞线的线缆。插头100包括尺度设定成与现有模块化插口配合的插头壳102。插头壳102可以是RJ-45型插头、但是可以具有不同配置。

插头壳102包含在插头接触106与接线接触108之间建立电连接的基板104。接线接触108可以定位于接触载体110上。基板104可以是其中具有迹线105(图6)的印刷电路板、柔性电路板、多维PCB等，这些迹线用于在插头接触106与接线接触108之间建立电连接。如这里进一步详细描述，基板104可以包括用于调节插头100的电性能(例如NEXT、FEXT、回程损耗、平衡)的补偿元件。在备选实施例中，插头接触106和接线接触108中的一些或者所有接触是引线框的一部分从而消除对基板104的需要。

插头接触106具有在基板104中的镀制通孔114中接纳的按压配合尾部112。基板104上的迹线在镀制通孔114与接线接触108之间建立电连接。插头接触106经过插头壳102中的槽116(图2)延伸以在插头100与插口(未示出)配合时建立与插口接触(未示出)的接触。在备选实施例中，在基板104中焊接插头接触106。插头接触106或者108可以具有按压配合尾部、焊接尾部、顺应销、机械固定尾部或者用于在镀制通孔114或者107中或者在表面装配垫上建立电连接和机械连接的其它连接类型。

接线接触108包括经过接触载体110延伸并且在接触载体110以下接合基板104中的镀制通孔107(图6)的按压配合尾部。四个接线接触108从基板的第一表面延伸，而四个接线接触108从基板104的第二表面延伸。接线接触在基板104上的布置允许双绞线端接到接线接触108而无需在模块化插头软线或者其它组件的任一端从其原位置使它们交叉或者操作它们。这里参照图5-8进一步具体地描述这一特征。

图3图示了无双绞线的基板104、插头接触106、接触载体110和接线接触108。在图3中，接线接触108是绝缘移位接触。绝缘移位接触108被定位成垂直于双绞线202中的接线的纵轴。图4示出了一个备选实施例，在该实施例中绝缘移位接触108被定位成相对于双绞线202中的接线的纵轴成倾角(例如45度)。接线接触108无需在相同平面上成一条线，由此允许范围更宽的接线规格。在备选实施例中，绝缘移位接触是绝缘穿透接触。

图5图示了具有双绞线202的四对电信线缆200。如本领域中典型的那样将线对染色，其中纯色接线与具有相同颜色和白色的另一接线绞结(例如一个双绞线具有蓝接线和绞结的蓝/白接线)。为了易于说明，在图5中示出了用于各线对的颜色。本发明的实施例不限于特定接线颜色或者线对数目。

如图5、图7和图8中所示，线缆200的相对端就接线对的位置而言互为镜像。接线对在线缆中的这种定向通常在线缆端接到连接器时导致交叉的接线对。通常，如果线对在端接于线缆200的一端时未交叉，则线对必须重新布置并且在线缆另一端交叉。这是因为常规连接器在线缆各端相同但是接线对位置在线缆各端不同的事实。在这种常规布置中，如果在一端的接线对未交叉，则在线缆另一端的接线对将必然交叉。本发明的实施例消除这一问题。

图6图示了本发明实施例中的印刷电路板104的两面。迹线105在镀制通孔107与镀制通孔114之间建立电连接。镀制通孔107接纳接线接触108的按压配合尾部。镀制通孔114接纳插头接触106的按压配合尾部。线对位置由标志符OR/W(橙白接线)和OR(橙接线)、BL/W(蓝白接线)和BL(蓝接线)、GR/W(绿白接线)和GR(绿接线)以及BR/W(褐白接线)和BR(褐接线)代表。例如，引用“蓝接线”是指蓝和蓝/白接线。如本领域中所知，双绞线在线缆200中在彼此周围绞结。

图7图示了线缆接线对202在线缆各端端接到两个基板104₁和104₂的第一面。在301和302描绘了线缆对在线缆200内的位置。图7示出了两个基板104₁和104₂在线缆各端的第一面(例如顶面)。如图所示，橙接线对和蓝接线对在端部251端接到基板104₁的顶面上的接线接触108。绿接线对和褐接线对端接到基板104₂的顶面上的接线接触108。这与在301和302所示接线对在线缆200中的自然接线位置一致。

图8图示了线缆接线对202在线缆各端端接到两个基板104₁和104₂的第二面。如从板的第二面所见在301和302描绘了线缆对在线缆200内的位置。图8示出了两个基板104₁和104₂在线缆各端的第二面(例如底面)。如图所示，褐接线对和绿接线对在端部251端接到基板104₁的顶面上的接线接触108。蓝接线对和橙接线对端接于基板104₂的底面。这与如在301和302所示接线对在线缆200中的自然接线位置一致。

上述示例实施例使用接线接触位置对于线缆各端而言不同的单个基板104。换而言之，线缆各端上的接线端接配置不同以便防止接线对的交叉。接线接触108定位于基板104₁的顶面上以用于橙和蓝线对(图7)。接线接触108定位于基板104₁的底面上以用于褐和绿线对(图8)。在基板104₂上使用相反的配置。

图7和图8的实施例在线缆200的各端上使用相同基板104。在备选实施例中，使用两个不同基板，一个基板用于线缆各端，其中迹线被不同地配置成将线缆中的接线映射到插头接触而无需在线缆任一端使接线对交叉或者重新定位。在更多实施例中，使用具有嵌入于2层或者更多层中的多组迹线的单基板。基板包括用于与第一线缆端一起使用的第一组迹线和用于与另一线缆端一起使用的第二组迹线。

通过在线缆的相对端上将用于成对接线的接线接触定位于基板的相对面上，线缆200中的接线对无需在线缆的一端交叉。例如，蓝接线对端接到基板104₁的顶面而端接到基板104₂的底面。这与蓝接线对在线缆200的各端处的位置一致。因此，接线对202无需交叉并且接线对解开也最少。这造成更加可预测的接线端接并且减少模块化插头软线的电性能可变性，因为接线端接更加可预测。当模块化插头软线的电性能具有更少变化时，更易于在基板104或者在通道中的别处(例如插口、线缆)补偿电性能(例如NEXT、FEXT)。

另外，该设计允许直径更大的导体端接到插头。现有插头具有固定宽度，并且这些插头通常限于端接24个AWG导体。由于所示插头实施例使线缆居中于基板周围并且两个接线对在顶面而两个接线对在底面，所以插头可以端接23个和22个AWG导体202。因此，示例实施例可以端接具有范围在27个AWG到22个AWG的导体202的线缆。

可以使用基板104上的特征如电路迹线来调节插头的电性能。可以进行对插头的调节以解决诸如近端串话(NEXT)、回程损耗、远端串话(FEXT)和平衡等电性能特性。由于接线对无需解开或者交叉以端接接线对，所以可以更精确地(变化更小)和更准确地(在具体允许范围内的目标性能水平)调节插头100。图12图示了插头NEXT值的分布曲线图，这些曲线图图示了可接受插头性能范围300和如曲线图302的插头100的性能。图形示出了针对插头100可实现的插头NEXT值的变窄区带，这等同于更加可预测和受控的部件。图12是具体情况的一个例子，该例说明了36-45个线对组合的类别6A的允许插头NEXT范围。相同概念可以扩展到用于其它类别的其它线对组合以及其它传输参数。可接受插头性能范围300可以由诸如类别5e、6、6A等标准限定。可以针对诸如NEXT、FEXT、回程损耗、平衡等各种电参数来测量性能。增强的性能造成单位成本更高的总通道性能。这也允许与插头配合的插口复杂程度更低，因为插头聚焦于某一性能水平。因而，插口仅需具有针对特定插头性能而不是大范围插头性能的电性能。假设易于端接并且无接线对操作，则插头可以由安装者实地端接而仍然提供目标性能。

另外，用以调节各插头在模块化插头软线上的电性能的能力允许调整插头性能特性以增强整个通道的性能。例如，可以调节模块化插头软线一端上的第一插头以在限定范围的低端工作而调节模块化插头软件另一端上的第二插头以在限定范围的高端工作。在示例实施例中，该限定范围涉及类别5e、6、6A以及如由工业标准ANSI/TIA/EIA-568-B(/568)商用建筑物电信布线标准和ISO/IEC 11801(/11801)限定的更高性能。在通过引用将全部内容结合于此的美国专利申请公开第20040116081号中进一步具体地描述了调节插头以实现某一传输性能。

参照图1描述插头的组装。初始步骤涉及到在镀制通孔114将插头接触106插入到基板104中。插头接触106可以具有按压配合尾部、焊接尾部、顺应销、机械固定尾部或者用于在镀制通孔114中建立电连接和机械连接的其它连接类型。接线接触108具有经过接触载体110放入基板104中的镀制通孔107中的尾部。接线接触108优选地具有按压配合尾部。接线接触108可以通过绝缘移位接触(IDC)来建立与接线202的电连接。可替选地，接线接触108可以是绝缘穿透接触(IPC)或者焊接端子。这些操作造成如图3中所示子组件。

然后使用已知技术将接线端接到接线接触108。图3的子组件可以在接线端接之前部分地插入到插头壳102中。如上所言，线缆200的各端上的接线对202无需交叉或者重新布置，因为在线缆200的各端处的接线接触108反映接线对在线缆200中的位置。一旦接线对202端接到接线接触108，将基板104滑动到插头壳102中，从而插头接触106与槽116对准。通过摩擦配合和/或通过将基板104固定的一个或者多个闩锁在壳102中固定基板。

在这里讨论的一个备选实施例中，接线接触108在基板104完全地插入于壳102中时暴露。接线对202如上所述端接到接线接触108。非传导应变减轻构件然后在线缆200之上滑动并且附着到壳102以覆盖接线接触108。

图9图示了备选实施例中的示例基板404。基板404使用IPC 406以便建立与接线202的电连接。插头接触408是包括从柱延伸的悬臂的接线接触。柱端定位于镀制通孔114中(例如焊接、按压配合)。臂向后延伸并且包括可以与垫420进行电连接的接头410。镀制通孔114可以与镀制通孔107有电连接。垫420可以与接纳接线接触406的镀制通孔107有电连接。垫420可以电连接到基板404上的补偿元件(电抗、电导、电容、相位控制)，从而当接头410接触垫420时，接触408连接到补偿元件。可以使用在通过引用将全部内容结合于此的美国公布专利申请第20040147165号中描述的技术来实现相位调节。这种布置允许通过在接头410与垫420之间建立或者禁止电连接来对一个或者多个接触408有选择性的补偿。

如上所言，代替如PCB的基板，插头可以利用其中接线接触108和插头接触106形成于共用金属引线上的引线框设计。在这一可选方式中，接线接触的位置类似于图7和图8中所示位置，从而接线对无需被交叉以端接到在线缆各端的接线接触。

本发明的实施例允许接线对从任一端端接于设备上而无需使线对交叉或者拆分线对，如在工业标准接线方案TIA-568A/TIA-568B的情况下那样。插头接触106可以具有非标准外形以增加性能并且消除高度和位置的可变性。可变性的减少促成更一致的电性能。这也造成成本减少，因为在插头的制造中需要更少的操作者输入。

参照插头描述了上述实施例。接线端接也可以与其它连接器如模块化插口一起使用。如上所述，模块化插口包括比如图5-8中所示基板这样的基板或者包括引线框，从而接线接触的位置反映接线对在线缆各端上的位置。

插头/插口可以配备有其它部件，比如有源/无源标识电路(例如RFID)。如通过引用将全部内容结合于此的未决美国专利申请第11/493,332号中所述，可以在本发明实施例中的插头/插口添加安全芯片。另外，本发明实施例中的插头/插口可以包括可调元件，比如在通过引用将全部内容结合于此的美国专利申请第11/485,210中所述的可调元件。

本发明的实施例提供了将接线端接于接线接触而无需使接线对交叉的便易。这由于端接设计而造成插头和配合连接器中的可变性减少和更佳传输性能。减少接线端接的可变性造成串话减少并且增强串话补偿能力，因为串话更加可预测。

图10图示了可以在本发明的实施例中使用的柔性电路。在这一实施例中，可以在插头壳中使用柔性电路500而不是基板104来进行电连接。柔性电路500支撑在插头壳内。接线202可以在接线垫502与柔性电路500进行电连接。接线202可以焊接到接线垫502。可替选地，IDC可以与各接线垫502有电连接(例如按压配合)以与接线202进行电连接。柔性电路500包括接线垫502与插头接触垫504之间的迹线。插头接触垫504可以通过焊接或者按压配合来设置成与插头接触106有电接触。可替选地，插头接触垫502可以与插头壳中的槽对准以便允许插头接触垫504在插头与插口配合时接合插口接触。

屏蔽接头506从柔性电路500延伸。柔性电路500上的迹线将屏蔽接头506连接到屏蔽垫508。屏蔽垫508被设置成与线缆200上的屏蔽有电连接(例如焊接、IDC或者其它机械紧固器)。屏蔽接头506有传导性并且延伸到插头壳以外以与传导插口壳进行电接触，由此使接地从线缆200经过插头延续到插口中。可以通过在柔性电路500的各面上涂敷箔(以及任何所需中间绝缘体)来容易地屏蔽柔性电路500。

附加传导区可以用于备选连接。例如，连通区512是可以与插口上的连通导体配合以检测插头-插口连接的暴露传导区。柔性电路500上的迹线将连通区512与连通垫514电连接。柔性电路500上的连通垫514为使用附加导体来传输连通信号的系统提供与线缆200中的接线进行电接触(例如焊接、IDC)的位置。对柔性电路500的使用减少用于插头的部件数目并且在插头壳中提供用于屏蔽或者其它部件的附加空间。

图11图示了备选实施例中的插头400。插头壳402包含在插头接触406与接线接触408之间建立电连接的基板404。接线接触408可以定位于在这一实施例中与插头壳402一体化的接触载体410上。如上所述，基板404可以是其中具有迹线以便在插头接触406与接线接触408之间建立电连接的印刷电路板、柔性电路材料等。基板404可以包括用于调节插头400的电性能(例如NEXT、FEXT、回程损耗、平衡)的补偿元件。在备选实施例中，插头接触406和接线接触408中的一些或者所有接触是引线框的一部分，这消除对基板404的需要。

插头接触406具有在基板404中的镀制通孔中接纳的按压配合尾部。基板404上的迹线在镀制通孔与接线接触408之间建立电连接。插头接触406经过插头壳402中的槽416延伸以在插头400与插口(未示出)配合时建立与插口接触(未示出)的接触。在备选实施例中，插头接触406焊接于基板404中。插头接触406可以具有按压配合尾部、焊接尾部、顺应销、机械固定尾部或者用于在镀制通孔中建立电连接和机械连接的其它连接类型。

接线接触408包括经过接触载体410延伸并且在接触载体410以下接合基板404中的镀制通孔的按压配合尾部。四个接线接触408从基板的第一表面延伸，而四个接线接触408从基板404的第二表面延伸。如上所述，接线接触在基板404上的布置允许双绞线端接到接线接触408而无需在模块化插头软线或者其它组件的任一端上从接线对的原位置使它们交叉。因此，图11的实施例使用与参照图5-8描述的端接相似的端接及其变形。

绝缘隔离部件430定位于接线接触408之上以防止接线接触408接触传导屏蔽构件432。传导屏蔽构件432由诸如金属、金属化塑料、传导塑料等传导材料制成。

尽管已经参照示例实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解可以进行各种改变并且可以用等效元件取代其元件而不脱离本发明的范围。此外，可以按照本发明的教导进行许多修改以适应特定情形或者材料而不脱离本发明的实质范围。因此，本意在于本发明不限于为了实现本发明而公开的特定实施例。

Claims (19)

1.一种电信连接器组件，包括：

线缆，具有第一双绞线和第二双绞线；

第一连接器，具有第一基板，所述第一基板具有第一端接区域，所述第一双绞线具有电端接于所述第一基板的第一面上的第一端，所述第二双绞线具有电端接于所述第一基板的第二面上的第一端，所述第二面与所述第一面相对；

第二连接器，具有第二基板，所述第二基板具有第二端接区域，所述第二双绞线具有电端接于所述第二基板的第一面上的第二端，所述第一双绞线具有电端接于所述第二基板的第二面上的第二端，所述第二面与所述第一面相对。

2.根据权利要求1所述的电信连接器组件，其中：

所述线缆具有第三双绞线和第四双绞线；

所述第三双绞线具有电端接于所述第一基板的第一面上的第一端，所述第四双绞线具有电端接于所述第一基板的第二面上的第一端，所述第二面与所述第一面相对；

所述第三双绞线具有电端接于所述第二基板的第二面上的第二端，所述第四双绞线具有电端接于所述第二基板的第一面上的第二端，所述第二面与所述第一面相对。

3.根据权利要求1所述的电信连接器组件，其中：

所述第一双绞线在绝缘移位接触处电端接于所述第一基板上。

4.根据权利要求1所述的电信连接器组件，其中：

所述第一双绞线在焊垫处电端接于所述第一基板上。

5.根据权利要求1所述的电信连接器组件，其中：

所述第一基板与所述第二基板相同。

6.根据权利要求5所述的电信连接器组件，其中：

所述第一基板和所述第二基板具有图案相同的传导迹线。

7.根据权利要求1所述的电信连接器组件，其中：

所述第一基板不同于所述第二基板。

8.根据权利要求7所述的电信连接器组件，其中：

所述第一基板和所述第二基板具有图案不同的传导迹线。

9.根据权利要求1所述的电信连接器组件，其中：

所述基板是印刷电路板。

10.根据权利要求1所述的电信连接器组件，其中：

所述第一连接器被调节以在限定范围内建立第一传输电平，所述第二连接器被调节以在所述限定范围内建立第二传输电平，所述第二电平不同于所述第一电平。

11.根据权利要求1所述的电信连接器组件，其中：

所述第一连接器是插头并且所述第二连接器是插头。

12.根据权利要求11所述的电信连接器组件，还包括：

第一插头接触，安装于所述第一基板中，在所述插头与模块化插孔配合时所述第一插头接触与插口接触接合。

13.根据权利要求12所述的电信连接器组件，其中：

所述第一插头接触是接线接触，所述接线接触具有接触所述基板的柱和从所述柱延伸的臂。

14.根据权利要求1所述的电信连接器组件，其中：

所述第一连接器是插口。

15.根据权利要求1所述的电信连接器组件，其中：

所述第一双绞线和第二双绞线具有范围为27个AWG到22个AWG的导体。

16.根据权利要求1所述的电信连接器组件，其中：

所述第一基板包括布置成控制传输性能的传导迹线。

17.一种电信连接器组件，包括：

线缆，具有第一双绞线和第二双绞线；

第一连接器，具有第一端接区域，所述第一双绞线具有用于在所述第一端接区域的第一面上电端接的第一端，所述第二双绞线具有用于在所述第一端接区域的第二面上电端接的第一端，所述第二面与所述第一面相对；

第二连接器，具有第二端接区域，所述第二双绞线具有用于在所述第二端接区域的第一面上电端接的第二端，所述第一双绞线具有用于在所述第二端接区域的第二面上电端接的第二端，所述第二面与所述第一面相对。

18.根据权利要求17所述的电信连接器组件，其中：

所述线缆具有第三双绞线和第四双绞线；

所述第三双绞线具有用于在所述第一端接区域的第一面上电端接的第一端，所述第四双绞线具有用于在所述第一端接区域的第二面上电端接的第一端，所述第二面与所述第一面相对；

所述第三双绞线具有用于在所述第二端接区域的第二面上电端接的第二端，所述第四双绞线具有用于在所述第二端接区域的第一面上，所述第二面与所述第一面相对电端接的第二端。

19.根据权利要求17所述的电信连接器组件，其中：

所述第一连接器被调节以在限定范围内建立第一传输电平，所述第二连接器被调节以在所述限定范围内建立第二传输电平，所述第二电平不同于所述第一电平。

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