专利名称：改进的电信号传输系统的制作方法
技术领域：
本发明基本涉及电信号传输领域，特别涉及用于多个细长的、大致平行的导体的改进的电信号传输系统，其中串扰得以减少。
背景技术：
各种电连接器设备包括细长的连接器，该连接器使连接器设备的输入端和输出端电连接。当一个细长的连接器靠近或相对靠近另一细长连接器时会发生串扰。串扰的定义是一个电路和另一个相邻电路中的电信号发生耦合，或一个电路中的电信号被传输到另一个相邻电路中。两个大致平行的连接器(例如电缆、模块插座和插头或印刷电路板的细长的连接器)之间的串扰的水平会提高。
由于耦合信号的干扰，连接器传输的信号的完整性和清晰性会下降，所以串扰是需要避免的。对于较高频谱的信号而言，串扰更加成为一个问题。
模块插座和插头具有一定的端子设置以便进行标准连接。一般插头端接在电缆处，电缆具有多个平行的连接器，连接器可以连接电话听筒或其它通讯设备。连接器是成对的，每一对都形成一个信号回路或差动信号。电缆中的每对都包括两个邻近的绞接连接器。这种电缆中的设置决定了电缆的电学特性，包括特征阻抗和传播速度。
每个插座中都带有多个细长的端子，端子间距很小彼此平行。一个典型的插座具有八个邻近且平行的端子。这些端子设置成信号对，每一对都形成独立的通讯回路。当一对连接器接收具有一定频谱的电信号时，由每个信号对的连接器向每对邻近的连接器对传输不均等的信号能量。这种传输是由相邻连接器之间的电容和电感耦合所决定的，因此产生了串扰。串扰的程度由以下参数决定相邻连接器之间的空间、连接器之间材料的介电常数，间距紧密且互相平行的连接器之间的距离以及信号的频谱。随着模块插座和插头越来越多地使用高频，以及随着插头和插座越来越小，端子之间的空间也越来越小，结果串扰成了一个大问题。
在插座或插头内，通过对导体(conductors)的设置，或对连接导体的印刷电路板上的线路的设置，可以发出与那些产生串扰的信号相位相反的信号，用抵消的方法来极大地降低串扰。为了降低串扰，成对的导体或电路线的排布必须在极性上和产生串扰的样式相反。这样，具有某个极性的产生串扰的信号就被具有相反记性的信号所抵消，该相反极性的信号是由布局恰当的连接器或印刷电路板上的线路所产生。
过去所用的减少串扰的技术主要包括已调谐的电容耦合，其对于减少串扰具有一定效果。然而，为了产生调谐的电容，对导体或电路板上的电路线重新排布会造成整个传输系统(包括电缆、连接器和电路板)发生阻抗失配，从而对回波损耗、电压驻波率和综合的系统衰减产生负面影响。单独使用调谐的电容耦合来抵消电容和电感的串扰不可避免地是不稳定的。本发明部分抵消了细长平行导体内产生的对与对之间的干扰即串扰，同时保持了电信号传输系统中合适的特征阻抗和纵向平衡，从而解决了上述的一系列问题。本发明提供了对称的电容和电感耦合机制来减少串扰。可以用电感除以电容，再开平方根来计算阻抗。在本发明中，既调谐了电感耦合又调谐了电容耦合，由于可以调整阻抗率的分子和分母，所以可以控制阻抗。而在已有技术中，用已调谐的电容耦合来控制阻抗。由于只调谐了电容耦合，所以只能调整阻抗率的分母。
提高一个信号对内的自感以及信号对之间的互感来提高电感耦合。使一个电路对的几条腿互相远离就能提高自感。由于在两个内电路对上的串扰问题最严重，所以其上的腿之间的距离比外电路对的腿之间的距离大。当一个电路对的腿置于另一个电路对的腿之上时，互感就提高了。若没有互相重叠，则当每对电路对的中线彼此比较靠近时，互感较大。当互感和自感都提高了以后，纵电感耦合就提高了。因此本方面的一个重要特征是连接器细长部分的分隔距离较大，这些连接器形成内电路对，电路对提高了电感耦合。
电感和电容耦合的双重调谐的一个优点是在电路中形成空间以校正电容耦合，其可被进一步用于控制阻抗失配。为了进一步调节电路的阻抗，三个重叠的板以翼片的形式从一个内电路对上延伸。尽管一对重叠的板已经足够了，但是在优选的实施例中用到三个翼片和三块板，这是因为三块板更容易制造，而且能在三块区域延伸电容，从而改善高频的电性能。重叠的板会产生足够的附加电容，降低附加电感产生的阻抗。这就改善了回波损耗。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有上述特征的新的改进的电信号传输系统在本发明的一个例子中，多个细长的导体以大致平行的阵列延伸。导体在阵列的一端具有输入端，在阵列的另一端具有输出端。每个导体都有细长的中间部，在中间部的两端设有转换部，将中间部和导体的输入和输出端连接起来。导体的阵列形成了两个外导体对和至少一个内导体对。每个外导体对的转换部互相交错。内导体对的细长中间部之间的间距比每个外导体对的细长中间部之间的间距宽。
大致平行的导体阵列构成了与阵列的对边平行且大致等距离的中线。在优选的实施例中，一个外导体对和另一个外导体对的导体细长中间部离中线的距离相等。内导体对导体细长中间部离中线两侧的距离相等。
根据本发明的一个方面，每个外导体对的导体细长中间部的间距大致等于相应的外导体对的相应导体输入端的间距。
根据本发明的另一个方面，第二内导体对具有细长的中间部，中间部的间距比外导体对的导体细长中间部的间距宽。第二内导体对的导体转换部互相分开，不发生交错。根据本发明的另一个方面，一个导体对的导体细长中间部基本上与另一个导体对的导体细长中间部重叠。在重叠的细长中间部之间设有一层绝缘材料。
根据本发明的另一个方面，一个重叠板间隔朝向至少一个内导体对的导体细长中间部之内。重叠板对中的一块通过导体翼片与至少一个内导体对的每个导体细长中间部连接。重叠板之间设有一层绝缘材料。优选的实施例提供了数对重叠板。
参照附图，可以通过以下的具体实施方式
来清楚地了解本发明的其它目的、特征和优点。
本发明具有新颖性的特征在所附的权利要求书中特别说明。参照附图，可以通过以下的具体实施方式
来最好地了解本发明及其目的和优点，相同的附图标号表示图中相同的零件，其中图1是带有本发明概念的多端口插座连接器的主视图；图2是在多端口插座连接器中使用的两个端子模块的立体图；图3是顶部后端子模块的立体图；图4是底部前端子模块的后视图；图5是图3的顶部后端子模块中端子阵列的立体图，其中包括本发明的电信号传输系统；图6是图5中端子的接触端和连接端之间的导体阵列的放大的正面图；具体实施方式
参照附图，首先看图1，本发明以多端口插座连接器10的形式实施，其中包括多个顶端口即插座12和多个底端口即插座14。顶端口12排成水平的一排，位于底端口14的水平排之上。每个端口12和14形成了容纳公知模块插头的模块插座。
连接器10具有传统的外形，包括由塑料材料模制而成的电介质壳体16，由金属片压制而成包裹壳体的导电外壳18。连接器安设在印刷电路板上。因此，壳体16上带有数根安装柱16a，用于插入印刷电路板上相应的孔中。外壳18具有多个柱或尾部18a，用于插入电路板上相应的孔中。可以用焊接的方法将尾部连接电路板上和/或孔中的对应的接地线，从而使金属壳接地。金属外壳上的整体弹性指20凸入每个端口两侧的端口12和14，从而结合金属外壳或匹配的模块插头上的其它接地设备，使插头也连接电路板的接地线。最后，金属外壳18上有多个整体弹性指22，从连接器的顶部和两侧面向外突出，咬合在面板上、支持结构或其它类似结构、或在第二电路板中的孔(开口)内。
在图1所示的实施例中，多端口插座连接器10的端口或插座12和14具有四个垂直的端口对。换言之，四个垂直端口对中的每一个都包括一个顶端口12和一个底端口14。
图2显示了一对嵌套的端子模块24和26，其安设于壳体16的后部，分别用于垂直的端口对12和14。图3显示了顶部后端子模块24，而图4显示了底部前端子模块26。顶部后端子模块24连接垂直端口对中相应的顶端口12，而底部前端子模块26连接垂直端口对中相应的底端口14。由图可见，顶部后端子模块24比底部前端子模块26高。
更具体地，每个端子模块24和26分别包括一个一体模制而成的塑料电介质壳体28和30。前端子模块26插入电介质壳体16的后部，其由一对从壳体16向后伸展的凸起(图中未示)定位，凸块插入并支撑在前端子模块26壳体30上的一对锁合孔34。后端子模块24上有一对锁合臂32，其从壳体28向前凸起，与一对匹配的锁合孔(图中未示)咬合。
顶部后端子模块24的模制成的塑料壳体28围绕多个电端子36模压。每个端子36包括接触端36a和连接端36b。端子36的接触端36a包括弹簧接触臂，如图1所示，该臂悬伸入顶端口12，与插入顶端口的模块插头的触点结合。端子36的连接端36b形成焊接尾，其插入印刷电路板内相应的孔，以便焊接连接印刷电路板上和/或孔内相应的信号电路线。
底部前端子模块26的模制成的塑料壳体30围绕多个电端子38模压。每个端子38包括接触端38a和连接端38b。接触端38a包括弹簧接触臂，如图1所示，该臂悬伸入底端口14之一，与插入底端口的模块插头的触点结合。端子38的连接端38b形成焊接尾，其插入印刷电路板内相应的孔，以便焊接连接印刷电路板上和/或孔内相应的信号电路线。
由上文可知，图1中的多端口插座连接器10的每对垂直端口对12和14分别对应一对如图2所示的嵌套的端子模块。因此，对于图示的连接器而言，需要四对嵌套的端子模块。然而，本发明并不限于这种特定的插座连接器形状。实际上，本发明的电信号传输系统也不限于连接器，同样可用于存在大致平行或间隔紧密的连接器的各种设备，从电连接器到各种电路板(plate)的导体。
图5显示了顶部后端子模块24(图3)中的端子36，其中省略了周围包裹的塑料壳体28，显露出端子接触端36a和连接端36b之间的端子导体阵列。更具体地，图6显示了端子导体阵列的放大图。图5和6特别描绘了本发明的电信号传输系统。
更具体地，图6显示了电信号传输系统的大致平行的导体阵列40，包括多个(八个)细长的大致平行延伸的导体A1，A2，B1，B2，C1，C2，D1和D2。这些导体在阵列的一端具有输入端42，在阵列的另一端具有输出端44。输入端42与端子36(图5)的连接端36b一体化，并连接印刷电路板上的信号电路线。输出端44与端子36的接触端36a一体化，并可接合匹配的模块插头上的触点。每个导体包括一个细长的中间部46，中间部两端的转换部48将导体的中间部分别和输入输出端42和44连接在一起。导体阵列40形成了两个外导体对50和52，以及两个内导体对54和56。导体对50包括导体A1和A2；导体对52包括导体B1和B2；导体对54包括导体C1和C2；导体对56包括导体D1和D2。在图6中，导体对50中的导体A1在导体A2之上；导体对52中的导体B1在导体B2之上；导体对54中的导体C1在导体C2之上；导体对56中的导体D1在导体D2之上。这个大致平行的导体阵列40形成中线58，中线58与导体阵列两个相对侧60平行，且距离相等。
进一步看导体阵列40的细节，每对导体对50和52的导体A1/A2和B1/B2互相交错。每个外导体对50和52的导体的细长的中间部46的间距大致等于相应的外导体对50和52的相应导体输入端42和相应的输出端44的间距。每个内导体对54和56的导体C1/C2和D1/D2的细长的中间部46之间的间距比外导体对50和52的导体细长中间部46之间的间距宽。内导体对56的导体D1和D2的转换部48互相交错。内导体对54的导体C1和C2的转换部48不交错。
参照导体阵列40的中线58，外导体对50的导体A1和A2的细长的中间部46和外导体对52的导体B1和B2的细长的中间部46到中线的距离相等。内导体对54的导体C1和C2的细长的中间部46到中线58两侧的距离相等。相似地，内导体对56的导体D1和D2的细长的中间部46到中线58两侧的距离相等。
请看图6中导体阵列40中线58的左侧，内导体C1的细长中间部46与外导体B2的细长中间部重叠(overlap)，也与内导体D2的一部分重叠。再看图6中导体阵列40中线58的右侧，外导体A1的细长中间部46与内导体C2的细长中间部重叠。在顶导体和底导体之间的所有这些导体的重叠部分，以及其它的重叠区域，比如转换部48，都可以被一层绝缘材料分隔。例如，该层可以被切割，以与导体形状吻合，并粘在重叠的顶导体的底侧上。
导体阵列40的一个特征是在内导体对54的导体C1和C2之间提供电容耦合。特别地，三块板62通过导体翼片64连接到内导体对54的导体C1的细长中间部46。因此，这些板在导体阵列的一开放区域66向内延伸。相似地，三块板68通过导体翼片(tab)70连接到内导体对54的导体C2的细长中间部46。导体C1的板62与导体C2的板68重叠，产生电容耦合。优选的，在重叠的板之间设有一层绝缘材料。
如上文所述，导体阵列40提供了一种大大改善了的电信号传输系统，极大地消除了大致平行的导体对之间干扰即串扰。例如，在电路阵列(例如导体阵列40)中间产生的串扰比阵列外侧多得多。因此，内导体对54和56的导体C1/C2和D1/D2的细长中间部46之间的间隔要远大于外导体对50和52的导体A1/A2和B1/B2的细长中间部46之间的间隔，从而提高了电感耦合。
本发明可以其它特定形式实施而不脱离其构思或主要特征。这里的例子和实施例只是示例性的而非限制性的，本发明将不仅限于这里给出的细节。
权利要求
1.一种电信号传输系统，包括多个细长的导体(A1，A2，B1，B2，C1，C2，D1，D2)，以平行的阵列(40)延伸，导体在阵列的一端具有输入端(42)，在阵列的另一端具有输出端(44)；每个导体都有细长的中间部(46)，和在中间部两端的转换部(48)，该转换部将中间部和导体的输入和输出端连接起来；该导体的阵列(40)形成了两个外导体对(50，52)和至少一个内导体对(54，56)，每个外导体对(50，52)中导体的转换部(48)互相交错；和内导体对(54，56)中导体的细长中间部(46)的间距距离比每对外导体对(50，52)中导体的细长中间部(46)之间的间距宽。
2.按照权利要求1所述的电信号传输系统，其中，每个外导体对(50，52)中导体的细长中间部(46)的间距等于相应的外导体对导体输入端(42)的间距。
3.按照权利要求1所述的电信号传输系统，其中，至少一个内导体对(56)的导体转换部(48)彼此交错。
4.按照权利要求1所述的电信号传输系统，其中，平行的导体阵列(40)构成了与阵列的对边(60)平行且等距离的中线(58)，一个外导体对(50)和另一个外导体对(52)的导体细长中间部(46)离中线(58)的距离相等。
5.按照权利要求1所述的电信号传输系统，其中，该平行的导体阵列(40)构成了与阵列的对边(60)平行且等距离的中线(58)，至少一个内导体对(54，56)的导体细长中间部(46)离轴两侧的距离相等。
6.按照权利要求5所述的电信号传输系统，其中，一个外导体对(50)和另一个外导体对(52)的导体细长中间部(46)离中线(58)的距离相等。
7.按照权利要求1所述的电信号传输系统，包括第二内导体对(54)，其具有细长的中间部(46)，中间部的间距比每个外导体对(50，52)的导体细长中间部(46)的间距宽。
8.按照权利要求7所述的电信号传输系统，其中该第二内导体对(54)的导体转换部(48)互相分开，不发生交错。
9.按照权利要求1所述的电信号传输系统，其中至少一个导体对的导体(A1，C1，D1)的细长中间部(46)与另一个导体对的导体(B2，C2，D2)的细长中间部重叠。
10.按照权利要求9所述的电信号传输系统，在重叠的细长中间部之间设有一层绝缘材料。
11.按照权利要求1所述的电信号传输系统，包括一对重叠板(62，68)，在至少一个内导体对(54)的导体细长中间部(46)之内间隔，重叠板对中的一块通过导体翼片(64，70)与至少一个内导体对(54)的每个导体细长中间部(46)连接。
12.按照权利要求11所述的电信号传输系统，重叠板之间设有一层绝缘材料。
13.按照权利要求11所述的电信号传输系统，包括数对重叠板(62，68)，朝向至少一个内导体对(54)的导体细长中间部(46)之内，重叠板对中的一块通过导体翼片(64，70)与至少一个内导体对(54)的每个导体细长中间部(46)连接。
14.一种电信号传输系统，包括多个细长的导体(A1，A2，B1，B2，C1，C2，D1，D2)，以平行的阵列(40)延伸，且形成了与阵列的对边(60)平行且等距离的中线(58)，导体在阵列的一端具有输入端(42)，在阵列的另一端具有输出端(44)；每个导体都有细长的中间部(46)，在中间部的两端设有转换部(48)，将中间部和导体的输入和输出端连接起来；该导体的阵列(40)形成了两个外导体对(50，52)和至少一个内导体对(54，56)，每个外导体对(50，52)的转换部(48)互相交错；内导体对(54，56)的细长中间部(46)的间距比每个外导体对(50，52)的细长中间部(46)之间的间距宽；每个外导体对(50，52)的导体细长中间部(46)的间距等于相应的外导体对导体输入端(42)之间的间距；一个外导体对(50)和另一个外导体对(52)的导体细长中间部(46)离中线(58)的距离相等；至少一个内导体对(54，56)的导体细长中间部(46)离中线(58)两侧的距离相等。
15.按照权利要求14所述的电信号传输系统，其中，至少一个内导体对(56)的导体转换部(48)彼此交错。
16.按照权利要求14所述的电信号传输系统，包括第二内导体对(54)，其具有细长的中间部(46)，中间部的间距比每一外导体对(50，52)的导体细长中间部(46)的间距宽。
17.按照权利要求16所述的电信号传输系统，其中该第二内导体对(54)的导体转换部(48)互相分开，不发生交错。
18.按照权利要求14所述的电信号传输系统，其中至少一个导体对的导体(A1，C1，D1)细长中间部(46)与至少另一个导体对的导体(B2，C2，D2)细长中间部重叠。
19.按照权利要求18所述的电信号传输系统，在重叠的细长中间部之间设有一层绝缘材料。
20.按照权利要求14所述的电信号传输系统，包括一对重叠板(62，68)，在至少一个内导体对(54)的导体细长中间部(46)之内间隔，重叠板对中的一块通过导体翼片(64，70)与至少一个内导体对(54)的每个导体细长中间部(46)连接。
21.按照权利要求20所述的电信号传输系统，所述重叠板之间设有一层绝缘材料。
22.按照权利要求20所述的电信号传输系统，包括数个重叠板(62，68)，在至少一个内导体对(54)的导体细长中间部(46)之内间隔，重叠板对中的一块通过导体翼片(64，70)与至少一个内导体对(54)的每个导体细长中间部(46)连接。
全文摘要
一种电信号传输系统，包括多个细长的导体，以大致平行的阵列延伸，导体在阵列的一端具有输入端，在阵列的另一端具有输出端。每个导体都有细长的中间部，在中间部的两端设有转换部，将中间部和导体的输入和输出端连接起来。该导体的阵列造成了两个外导体对和至少一个内导体对。内导体对的细长中间部的间距比每对外导体对的细长中间部之间的间距宽。
文档编号H01R24/04GK1906817SQ200580001901
公开日2007年1月31日 申请日期2005年1月21日 优先权日2004年1月23日
发明者帕特里克·R·卡谢, 迈克尔·R·卡马劳斯卡斯 申请人:莫列斯公司