專利名稱：有噪聲抵消性能的通信用接插件終端陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電接插件終端陣列，而這種終端陣列具有抵消干擾的性能。這種接插件專用于無線電通信及電子工業(yè)，這些應(yīng)用要求元部件的性能達(dá)到所謂5類工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。此類標(biāo)準(zhǔn)主要是為針對(duì)由于數(shù)據(jù)傳輸速率提高之后而對(duì)相應(yīng)的接插件或硬件性能要求而制訂的。
無線電通信工業(yè)協(xié)會(huì)(TIA)與電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)合作推出了此5類元部件的標(biāo)準(zhǔn)，其中此類標(biāo)準(zhǔn)的部件的性能已適用于100兆赫芝，其傳輸速率預(yù)期大致可達(dá)100兆比特/秒。在1992年8月此標(biāo)準(zhǔn)暫定名為TSB40。本發(fā)明涉及到上述要求的硬件，不過這些硬件只是通信系統(tǒng)中的一種重要部件，其它主要的部件則有傳輸電纜。因此，重要的是保證所采用的接插件或硬件適用于電纜的傳輸特性。這種電纜通常是高性能無屏蔽的，它滿足EIA/TIA公報(bào)頒布的標(biāo)準(zhǔn)TSB-36。
高性能硬件的兩個(gè)重要測(cè)試參數(shù)，即5類標(biāo)準(zhǔn)，是衰減和近末端串話(NEXT)損耗，所述衰減可定義為是對(duì)因連接硬件而引起的信號(hào)功率損耗的測(cè)量。可通過在聯(lián)接接插件前后對(duì)一段100歐姆的扭絞對(duì)的測(cè)試引線進(jìn)行掃頻電壓測(cè)量而求得比衰減。在最壞的情況下，接插件內(nèi)的任一扭絞對(duì)的衰減不應(yīng)超過下表1所列的值，其中對(duì)于5類標(biāo)準(zhǔn)，其值是近似等于2米電纜的衰減。
表ⅠUTP硬件衰減頻率(兆赫芝)類別(分貝)1.00.14.00.18.00.110.00.116.00.220.00.225.00.231.250.262.50.31000.4一個(gè)更有意義的問題是所謂的近端串話損耗，它可定義為在接插件內(nèi)信號(hào)從一個(gè)電路耦合到另一個(gè)電路的測(cè)量，它可通過對(duì)端接到接受試驗(yàn)的接插件的一小段100歐姆扭絞對(duì)測(cè)試電纜進(jìn)行掃頻電壓測(cè)量求得。將一個(gè)被平衡的輸入信號(hào)加到接插件的干擾對(duì)，同時(shí)在測(cè)試電纜的近末端測(cè)量在被干擾對(duì)上引入的信號(hào)。換句話，NEXT損耗用來描述引起在一對(duì)扭絞對(duì)上的信號(hào)作為不希望的噪聲出現(xiàn)在另一扭絞對(duì)上的信號(hào)耦合效應(yīng)?？戳吮?上的測(cè)量數(shù)據(jù)的描述會(huì)對(duì)此有更清楚的了解。在任何情況下，對(duì)任何干擾與被干擾對(duì)的組合的最壞的情形的NEXT損耗，由下式確定NEXT(F)≥NEXT(16)-20Log(F/16)。式中NEXT(16)是在16兆赫芝時(shí)的最小NEXT損耗，F(xiàn)是在1兆赫芝至最高基準(zhǔn)頻率范圍內(nèi)的頻率(兆赫芝)，而NEXT(F)則是在該頻率時(shí)的性能。
表ⅡEIA/TIA文件TSB-40規(guī)定的UTP連接硬件的NEXT損耗極限值頻率(兆赫芝)類別(分貝)1.0>654.0>658.06210.06016.05620.054255231.255062.54410040美國(guó)專利No.5，186，647中公開的傳送高頻信號(hào)的電接插件代表了最新的發(fā)展，其主要目的是為了減少在接插件中的特定導(dǎo)體間的串話干擾。其最佳實(shí)施例是一個(gè)面板安裝組合式插座，它包括一對(duì)引線框架，每個(gè)框架包括四個(gè)扁平細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體。引體架一層壓一層安裝，它們的導(dǎo)體則都大體平行且互相緊靠。每個(gè)引線框架只有三個(gè)導(dǎo)體是互相重疊放置的;此時(shí)在一個(gè)指定的交迭區(qū)域中不會(huì)有電接觸，因?yàn)樵诖酥丿B區(qū)域里有收納導(dǎo)體的凹腔。在裝配后，在扭絞對(duì)1-2，4-5，及7-8內(nèi)各導(dǎo)體重疊而導(dǎo)體3與6則與任何導(dǎo)體都不重疊。
同時(shí)，為使有一致的高性能，發(fā)現(xiàn)可采用一個(gè)涉及所有導(dǎo)線有一個(gè)更復(fù)雜的安排，并又發(fā)現(xiàn)終端陣列顯出可減少在電導(dǎo)體的鄰道信號(hào)通路間的電感與電容耦合引起的噪聲。此外，根據(jù)本發(fā)明的陣列，采用交叉導(dǎo)體的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，也減少了耦合到和來自附近電路由通過導(dǎo)體和終端引起的電氣干擾。上述特點(diǎn)在結(jié)合附圖閱讀了下面后詳細(xì)描述和列舉的數(shù)據(jù)之后將會(huì)更清楚。
本發(fā)明是針對(duì)于一種電接插件的終端陣列，特別適合于生產(chǎn)用于安裝印制電路板的接插型接插件。該接插件包括一個(gè)介電殼體，在封裝到一個(gè)模壓嵌入件內(nèi)后，將配有4對(duì)電導(dǎo)體的兩個(gè)終端陣列安裝到該介電殼體中，其中各導(dǎo)體大致并行排列。導(dǎo)體各對(duì)應(yīng)端，諸如各信號(hào)端則分隔開一個(gè)第一均勻間距，而其它各對(duì)應(yīng)端，則分隔開一個(gè)比上述第一均勻間距大的第二均勻間距。導(dǎo)體的排列還有這樣特點(diǎn)它們以無接觸地重疊排列，各外部對(duì)的相應(yīng)導(dǎo)體相互單個(gè)重疊，而中心對(duì)的各導(dǎo)體則相互交叉且每個(gè)導(dǎo)體與相鄰導(dǎo)體交叉兩次。采用上述這種導(dǎo)體排組，內(nèi)導(dǎo)體對(duì)在100兆赫芝時(shí)呈現(xiàn)至少45.00分貝的串話損耗，此值比由5類性能要求的值高出許多。
電接插件終端陣列包括多個(gè)金屬導(dǎo)體，為了提高高頻傳輸性能，金屬導(dǎo)體之間構(gòu)組得可減少在選擇的導(dǎo)體對(duì)間的電感和電容耦合及電壓的不平衡，金屬導(dǎo)體大致并行排列，相應(yīng)的一些端分隔開一個(gè)第一均勻間距，而另一相應(yīng)的各端則間隔形一個(gè)第二均勻間距，其中，中心部分以無接觸重疊排置，而各外部對(duì)導(dǎo)體則相互單次交迭，且中心對(duì)的對(duì)應(yīng)導(dǎo)體起初相交繼之再向外穿過鄰導(dǎo)體兩次，因此整個(gè)陣列嵌入到有特定介電常數(shù)的塑制模中。
現(xiàn)參閱附圖描述本發(fā)明的實(shí)例。


圖1示出了一對(duì)其間包括多個(gè)導(dǎo)體的載波帶的頂視圖和底視圖，它們相背排組即構(gòu)成本發(fā)明的最初最佳的導(dǎo)體陣列交叉構(gòu)型。
圖2是一個(gè)顯示具有圖1的導(dǎo)體的兩個(gè)載波帶的頂視圖，它以背靠背的關(guān)系構(gòu)成了新穎的4對(duì)式構(gòu)型;
圖3是具有圖1導(dǎo)體的載波帶的立體圖;
圖4是具有圖2的四對(duì)重疊構(gòu)型的載流帶的立體圖;
圖5是一對(duì)具有圖4的導(dǎo)體的載波帶的剖面圖，其中載波帶已在形成和插入到介電外殼組件前模壓嵌入;
圖6是圖5的模壓嵌入組件的側(cè)視圖;
圖7是形成了模壓嵌入組件之后將要插入到用以接納介電插頭的殼體前的截面圖;
圖8是帶有模壓嵌入組件的介電插頭接納殼體的剖面圖;
圖9是按本發(fā)明構(gòu)組的圖8的組件的立體圖;
圖10是多一個(gè)不同于圖1構(gòu)型的實(shí)施例的頂視和底視圖;
圖11是類似于圖2的，用以表示不同于圖10的背對(duì)背關(guān)系的四導(dǎo)體對(duì)構(gòu)型的頂視圖。
本發(fā)明是針對(duì)于一種電導(dǎo)體終端陣列，利用它們的獨(dú)特的導(dǎo)體構(gòu)型，可以減少因由在擬用于通信工業(yè)的電接插件的相鄰信號(hào)通路之間的感性和容性耦合和電壓不平衡形起的電噪聲。通常的插頭和插孔座型的接插件是由FCC細(xì)則控制的，以保證可使其能與各個(gè)廠家生產(chǎn)的設(shè)備相兼容。然而，遺憾的是，按EIA/TIA56B標(biāo)準(zhǔn)制訂的導(dǎo)體對(duì)性能對(duì)第5類要求的低近端的串話損耗來說并不是最佳的，而此種串話是用于描述引起在一對(duì)導(dǎo)體上的一部分信號(hào)作為出現(xiàn)在另一對(duì)上的不希望的信號(hào)的耦合效應(yīng)。通常標(biāo)準(zhǔn)RJ45接插件在八對(duì)導(dǎo)體組件中關(guān)鍵的內(nèi)部時(shí)，即在4-5→3-6對(duì)上的在100兆赫芝時(shí)的串話損耗為28分貝。如頂視導(dǎo)體的平面排列，則上述導(dǎo)體自左至右依次編號(hào)為1-8。此外，這些導(dǎo)體從“正1”到“負(fù)8”呈現(xiàn)交替的極性。
按照上述理解，現(xiàn)在參見上述7個(gè)附圖。其中圖1-4表示了導(dǎo)體的獨(dú)特的排列或交迭模式的最佳實(shí)施例。圖1左邊示出了一對(duì)載波帶10，10′，其間延伸著4個(gè)分開的導(dǎo)體12，通常該組件是從一條諸如磷青銅這種金屬帶上沖壓制取的，雖然只示出了一種組合，但應(yīng)該能理解到，載波帶10，10′是可延綿的或無限的，其間可以有許多個(gè)相同的導(dǎo)體陣列或?qū)w組。圖1的右邊是陣列的底視圖。在兩個(gè)視圖中，導(dǎo)體12每個(gè)都有一個(gè)交迭部分14，在此處，本來并行的16端折向不同，但在相對(duì)端18又并行取向。最后，還給載波帶10，10′開有對(duì)準(zhǔn)孔20。將圖1的各陣列背對(duì)背關(guān)系組排，并使對(duì)準(zhǔn)孔20重合，則就得到圖2的八導(dǎo)體組合陣列。
為避免在交迭區(qū)14導(dǎo)體間的接觸，在圖3和4可見到，導(dǎo)體的路徑有了改變。在右手座標(biāo)系統(tǒng)中，載波帶10和圖1的導(dǎo)體12陣列的所在平面定義為X-Y平面，而Z方向正交于該平面，導(dǎo)體不僅在X-Y面內(nèi)彎折，且也在Z方向彎折，采用所示的方式，適當(dāng)?shù)貜澱蹖?dǎo)線，可避免在交迭中相互抵觸，從而增加了相消特性。作為一個(gè)最佳實(shí)施例，均勻交迭間隔為0.18英寸。
從圖2可看得最清楚，8個(gè)導(dǎo)體陣列有一并行端16，即信號(hào)進(jìn)入端，導(dǎo)體間有一均勻的預(yù)定間隔22，而相對(duì)的并行端18，即信號(hào)輸出端，有一較寬的均勻間隔24。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，間隔22可為0.04英寸。而間隔24為0.05英尺。已發(fā)現(xiàn)出線導(dǎo)體間隔越寬，在導(dǎo)體體端18上對(duì)噪聲越不敏感。
現(xiàn)再看圖2的導(dǎo)體陣列的交迭模式，從圖中可看到所有的導(dǎo)體自身都至少和另一個(gè)導(dǎo)體交迭一次。在各外部對(duì)，即對(duì)1-2與7-8，在交迭區(qū)14內(nèi)只是一單角度相交迭，然而，內(nèi)導(dǎo)體3-4-5-6的交迭模式大不一樣。導(dǎo)體4與5相互交迭一次，然后又各又與鄰導(dǎo)體3或6相交迭兩次。如下面的數(shù)據(jù)和描述可知，內(nèi)導(dǎo)體3-4-5-6，特別是導(dǎo)體對(duì)4-5和3-6是引起最壞的串話問題的危險(xiǎn)區(qū)域。
在準(zhǔn)備將導(dǎo)體陣列包納入合適的接插件殼體過程中，圖2和4的陣列要經(jīng)受嵌入模壓操作，這是人所共知的工藝。在導(dǎo)體12的輸出端18，將四導(dǎo)體的導(dǎo)體端18與載波帶10分開，并將它彎折到原導(dǎo)體所在平面外，再將自由導(dǎo)體端18′重新在并行于前述平面第二平面內(nèi)對(duì)齊，如圖5所示。
在這結(jié)構(gòu)中，采用模壓技術(shù)中已知的分隔器，可保證精確的間隔，最好在交迭部分14的間隔為.018英寸，對(duì)8導(dǎo)體陣列進(jìn)行嵌入模壓操作。具體地說，在導(dǎo)體的各交迭區(qū)14完全封裝到塑料嵌入材料30內(nèi)，材料30有一特定的介電常數(shù)。同時(shí)，導(dǎo)體端18，18′用與材料30相分間的第二嵌入物32封裝。如圖5和6所示，兩個(gè)模嵌件30，32間只用導(dǎo)體段34相連。
借助于圖7上箭頭表示的方向來看圖7上表示一個(gè)最佳實(shí)施例，其中嵌入件30，32可以構(gòu)建成對(duì)殼體40是單一的嵌插組件。也就是說，嵌插件30以導(dǎo)體段34為軸轉(zhuǎn)折90°，而突塊42位于臺(tái)肩44上。注意載波帶10，10′已移去，以顯露組件兩端的八段自由導(dǎo)體端。此外，如常規(guī)的構(gòu)形一樣，導(dǎo)體端16或信號(hào)進(jìn)入端，被均勻彎折以形成多個(gè)懸臂。
待嵌入組件30，32適當(dāng)就位后，即可如圖8所示將組件推入殼體40并加以密封。最后，如圖9所示，三個(gè)自由懸臂端16?？吭谝粋€(gè)塑料梳46上，這與已知技術(shù)的情形一樣，同時(shí)導(dǎo)體出線端18，18′則在殼體40下伸延，采用如常規(guī)的電子設(shè)備中，特別在將電接插件安裝到印制電路板采用的固化工藝，將其與印制電路板(未示出)相連接。眾所周知，此時(shí)接插件最好是頂端進(jìn)入式或是正交式接插件。
在描述了本發(fā)明的組件和導(dǎo)體構(gòu)型之后，現(xiàn)在介紹對(duì)本發(fā)明的圖2的導(dǎo)體陣列構(gòu)型與以美國(guó)專利No.5，186，647，圖10中的實(shí)施為代表的現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)體構(gòu)型所作的一系列對(duì)比性試驗(yàn)。此一系列試驗(yàn)包括監(jiān)測(cè)各指定導(dǎo)體對(duì)從其它導(dǎo)體對(duì)感應(yīng)的信號(hào)，其結(jié)果見下表Ⅲ。
表Ⅲ串話損耗性能專利號(hào)No.5，186，647頻率(圖10) dB(圖2) dBMHz對(duì)4-5(被激勵(lì))/對(duì)3-6(被監(jiān)測(cè))1.0093.331497.30654.0088.767281.91498.0080.431075.368610.0077.274073.153816.0070.939969.216520.0067.517367.060225.0063.583664.580631.2560.356162.362362.5048.691153.8529100.0040.749747.1532對(duì)4-5(被激勵(lì))/對(duì)1-2(被監(jiān)測(cè))1.0092.533485.70934.0076.652274.97168.0070.673468.944510.0068.732466.967416.0064.643562.852320.0062.811260.839325.0060.989059.047531.2558.927657.132462.5053.151851.0579100.0049.314747.1061
對(duì)4-5(被激勵(lì))/對(duì)7-8(被監(jiān)測(cè))1.0083.270597.96504.0077.040586.47778.0070.782279.366510.0068.928678.038816.0064.988174.669720.0062.908372.594225.0060.995470.099431.2559.145867.797262.5053.338560.7337100.0049.574655.2020對(duì)3-6(被激勵(lì))/對(duì)1-2(被監(jiān)測(cè))1.0092.537783.72814.0083.245972.19788.0076.436166.611010.0075.149464.622616.0070.432560.891820.0068.274058.749625.0066.384656.868931.2564.115554.880762.5056.115049.1693100.0049.903045.1703
對(duì)3-6(被激勵(lì))/對(duì)7-8(被監(jiān)測(cè))1.0092.531081.62984.0081.643675.28368.0075.753569.403210.0074.323767.651416.0069.856163.598520.0067.968261.678025.0065.836959.834131.2563.531757.869262.5055.696451.9807100.0049.514647.8650對(duì)1-2(被激勵(lì))/對(duì)7-8(被監(jiān)測(cè))1.0096.804893.68054.0089.150797.91098.0085.235692.148810.0083.760294.949216.0078.7884101.85920.0076.2289103.38225.0075.506989.431031.2572.244493.875162.5066.817187.5811100.0062.496988.8738
串話問題的最危險(xiǎn)區(qū)域是在內(nèi)部導(dǎo)體對(duì)，即，對(duì)4-5和3-6。表Ⅲ開頭部分所列的數(shù)據(jù)針對(duì)美國(guó)專利No.5，186，647的構(gòu)型的串話損耗性能與本發(fā)明的構(gòu)型的性能作了比較。在每種情況下，隨著頻率的增加，串話損耗向著100兆赫芝時(shí)的EIA/TIA最小標(biāo)準(zhǔn)40.00分貝明顯下降。可見，所試驗(yàn)的先有技術(shù)的接插件正好滿足最低標(biāo)準(zhǔn)，而本發(fā)明在一個(gè)相比較的頻率上卻改進(jìn)了7.00分貝。
在此最危險(xiǎn)對(duì)之外的區(qū)域，兩種接插件的性能一般都比較好。然而，引人注目的是，本發(fā)明的串話損耗性能都在45.00分貝以上，比5類最低標(biāo)準(zhǔn)的要求高出5.00分貝。
圖10和11表示了本發(fā)明的另一種新穎的四對(duì)導(dǎo)體交迭構(gòu)型的實(shí)施例。在該構(gòu)型中，標(biāo)識(shí)為導(dǎo)體54和56的前述導(dǎo)體4與5，起初互相交迭，然后在各自再進(jìn)入相互間隔而并行取向之前又與鄰導(dǎo)體3或6相交迭。扼要地說，本發(fā)明的這種獨(dú)特的導(dǎo)體交迭構(gòu)型顯示了傳統(tǒng)上用對(duì)1-2和7-8標(biāo)識(shí)的各外導(dǎo)體的單次交迭，而內(nèi)導(dǎo)體對(duì)3-6和4-5則至少有一次雙交迭。
權(quán)利要求
1.一種電接插件終端陣列，包括多個(gè)金屬導(dǎo)體(12)，金屬導(dǎo)體(12)以特定構(gòu)型排列，以減少在所選的導(dǎo)體對(duì)間的感性及容性耦合與電壓不平衡，所述導(dǎo)體基本上互相并行排列，它們的一端以一第一均勻間距分開，而另一端則以一比第一均勻距離大的第二均勻間距分開；其特征在于中心部分(14)的導(dǎo)體各自無接觸地重疊，且外部導(dǎo)體對(duì)相互各交迭一次，而各中心對(duì)導(dǎo)體則先互相交迭一次，然后繼續(xù)與鄰導(dǎo)體交迭二次，最后將整個(gè)陣列嵌入模壓在特選的介電常數(shù)的塑料材料(30，32)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電接插件端陣列，其中所述的第一均勻間距約為0.040英寸，而第二均勻間距為0.050英寸。
3.如權(quán)利要求1所述的電接插件終端陣列，其中導(dǎo)體重疊的間距約為0.018英寸。
4.如權(quán)利要求1所述的電接插件終端陣列，在所述嵌插模壓件(30)中，導(dǎo)體如下方式重疊排列;在一處以所述第一均勻間距并行延伸，到另一處以所述第二均勻間距并行延伸。
5.如權(quán)利要求4所述的電接插件終端陣列，其中所述終端陣列被安置在接插件殼體(40)內(nèi)，以獲得一個(gè)性能超過EIA/TIA規(guī)格TSB-40要求的性能的與印制電路板頂端進(jìn)線和正交的接插件。
6.一種電接插件終端陣列，包括4對(duì)金屬導(dǎo)體(12)，金屬導(dǎo)體(12)特定構(gòu)型，以減少在選擇的導(dǎo)體對(duì)間的電壓不平衡與感性和容性耦合，從而提高高頻傳輸性能，所述導(dǎo)體基本并行排列，其中一端各導(dǎo)體間間隔一個(gè)第一均勻間距，而另一端各導(dǎo)體間間隔一個(gè)比第一間距大的第二均勻間隔。其特征在于中心分導(dǎo)體(14)的導(dǎo)體各自無接觸地重疊，且外部導(dǎo)體對(duì)交迭一次，而兩對(duì)內(nèi)導(dǎo)體對(duì)則如此排組至少其中兩個(gè)導(dǎo)體與分兩予內(nèi)導(dǎo)體交迭，而整個(gè)陣列則嵌插模壓入具有選定電介質(zhì)常數(shù)的塑料材料(30，32)中。
7.如權(quán)利要求6所述的電接插件終端陣列，其中所述第一均勻距離約為0.040英寸，而第二均勻距離約為0.050英寸。
8.如權(quán)利要求6所述的電接插件，其中所述的導(dǎo)體重疊間距約為一個(gè)0.018英寸的均勻距離。
9.如權(quán)利要求6所述的電接插件終端陣列，其中在嵌插模壓件(30)中，導(dǎo)體以如下方式重疊排列在一處以所述第一均勻間距并行延伸，而在另一處以所述第二均勻間距并行延伸。
10.如權(quán)利要求9所述的電接插件，其特征在于它被放置在一塊印刷電路板組件上以產(chǎn)生一個(gè)性能超越EIA/TIA規(guī)格TSB-10要求的面板安裝式接插件。
全文摘要
一種電接插件終端陣列，具有性能超過5類部件要求的干擾抵消特。接插件包括一個(gè)電介質(zhì)殼體(40)，殼體內(nèi)安置4對(duì)電導(dǎo)體(12)。電導(dǎo)體基本并行排列，導(dǎo)體一端的各導(dǎo)體間間隔一個(gè)第一均勻間距，另一端各導(dǎo)體相互間比第一間距大的第二間距，其特征在于導(dǎo)體對(duì)無接觸重疊排列，外部導(dǎo)體對(duì)單次相互交迭，而中心對(duì)則先互相交迭一次，再與鄰導(dǎo)體二次交迭。
文檔編號(hào)H04Q1/02GK1100879SQ94108188
公開日1995年3月29日 申請(qǐng)日期1994年7月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月8日
發(fā)明者D·R·尼爾, C·G·里德, C·F·林肯, J·J·費(fèi)里 申請(qǐng)人:惠特克公司