在高速数据应用中使用的低成本连接器装置和方法

专利名称：在高速数据应用中使用的低成本连接器装置和方法
技术领域：
本发明一般而言涉及电连接器和信号传送，特别是在一个示例方面涉及用于传送 高速数据信号(并且可选地传送电力)的极其紧凑和统一化的连接器装置，以及操作和制 造该装置的方法。
背景技术：
对于汽车或车辆应用来说(例如备份摄像机，诸如LCD之类的视频显示器，以及无 线电天线)，现有技术中有两种解决方案可以用来支持在车辆这类应用的内部使用高速数 据连接(比如，IEEE标准1394，aka “FireWire”(火线))(1)光纤，以及(ii)屏蔽双绞 线(TSP)电缆连接。在光纤方法中使用了塑料光纤(POF)作为介质来传送(例如1394)信号。由于 1394是“双重”或双向的，因此，这需要将两根光纤延伸至每个装置。POF并不耐用，并且需 要点对点路径铺设。由于由连接器中的振动、温度以及POF的机械对准导致出现的对准问 题，在诸如汽车之类的很多应用中，内联(inline)的连接器会严重影响POF的性能。对于 POF来说，最小弯曲半径通常大于25mm，这样则很难封装在通常需要更小半径的汽车应用 中。此外，汽车POF在光纤的最大长度方面同样受到限制。收发信机使用光纤发射器(FOT)，后者被用于在装置上将来自POF的光信号转换 成电脉冲信号。这种FOT本身会生EMI (噪声)，并且其对汽车应用中出现的温度非常敏感。此外，上述POF还很容易遭受到安装和维修引起的损害，例如在制造或保养车辆 以及为了查看或替换部件而必须从车辆上移除一些POF的时候。在屏蔽双绞线方法中，以整体编带的方式使用两组屏蔽双绞线连接器，以便减小 电缆对于车辆中的其他机能产生的EMI/MEC的易感性，例如点火系统、燃油泵之类的电动 机、车窗马达、风挡刮水器电机乃至外部来源。这些电缆的直径相对较大(4. 5mm)，由此同样 需要很大的弯曲半径(通常大于25mm)。由于具有相对复杂的结构和精度需要，因此其价格 也相对较高。
同样，在“商业”(例如家庭娱乐、企业、消费者)舞台中，类似的解决方案可以用于 支持在用户的房产中使用IEEE标准1394应用。光纤解决方案的成本很高，并且需要将POF 遍布布线在整个房屋中，以便支持1394能力。除了增加的成本之外，与前述的汽车应用一 样，该解决方案通常还需要额外关注电缆的路径铺设(从而避免可能显著影响光纤性能的 偶然割痕或其他损害)以及电缆的任意一端的部件。使用双绞线和同轴电缆传送用于娱乐和信息的数据和信号的处理是众所周知并 且很好理解的。屏蔽双绞线方法需要以整体编带的方式使用两组屏蔽双绞线，以便减小电 缆对于来自家中可能潜在产生EMI或噪声的其他电器(例如Wi-Fi、蓝牙、WiMAX或其他无 线装置、微波炉、电视、搅拌器/手持电器、冰箱、真空吸尘器等)的EMI/EMC的易感性。到目前为止，带宽要求还很低，由此能够允许成本相对较低的电缆和连接提供可 接受的服务。但是，随着高清(HD)电视、数字音乐以及点播这些装置的内容源的能力的引 入，需要改进基础架构(主要是现有电缆)以实现可接受的性能。由于光纤具有卓越的带宽 以及对于EMI/RFI噪声的先天免疫性，因此，很多应用已经使用了昂贵的光纤来替换铜缆。 作为替换，TSP或“quad” (屏蔽四绞线对电缆)能够提供足够的EMI/RFI抑制和带宽，但是 其成本非常高并且通常不是房屋中已安装的布线基础的一部分。因此，需要改进的装置和方法来解决前述问题中的一个或多个，这些问题是(i) 成本；(ii)最小弯曲半径；(iii)足够的EMI/EMC性能；(iv)足够高的带宽能力，以便支持 当前和下一代高清以及类似的技术；以及(ν)对于安装环境的“健壮性”。

发明内容
特别地，本发明通过提供用于信号传导和连接的改进装置和方法来解决前述的现 有技术缺陷。在本发明的第一个方面中，公开了 一种改进的连接器装置。在一个实施例中，该连 接器包括被适配为与电缆和电子设备配对的连接器。在第二实施例中，该连接器被适配为与同轴电缆配对，并且被适配为在所述电缆 与电子设备之间提供高速信号接口，以及包括同轴电缆连接器；包含噪声屏蔽物以及在 其内形成的基本上受到屏蔽的体积的连接器外壳；以及与所述连接器进行信号通信、并且 基本上被设置在所述受到屏蔽的体积内的集成电路，所述集成电路被适配为提供至少一种 信号调节功能。该屏蔽物被适配为至少减轻从所述集成电路以及在所述受到屏蔽的体积内 设置的至少一个其他电子部件辐射出的噪声。在一种变型中，高速接口包括符合IEEE标准1394的接口。在另一种变型中，该连接器符合FAKRA或USCAR标准中的至少一种。在另一种变型中，该集成电路包括均衡器电路，该均衡器电路被适配为至少执行 频谱整形，并且还被适配为执行信号滤波。高速接口包括符合IEEE标准1394的接口，并且 该连接器符合FAKRA或USCAR标准中的至少一种。在另一种变型中，同轴连接器包括被适配为与RG6U、RG59或RG174同轴电缆结合 使用的同轴连接器。在另一种变型中，同轴连接器包括被适配为与带状的同轴电缆结合使用的同轴连 接器。
在另一种变型中，噪声屏蔽物是使用电镀或汽相沉积工艺形成的。在另一个实施例中，该连接器装置包括同轴连接器；与同轴连接器进行信号通 信的信号调节设备；以及被适配为与主机电子设备对接的多个端子。该连接器被适配为使 用未被特别适配为与该协议结合使用的一般电缆提供高速串行总线协议接口。在一种变型中，该协议包括IEEE标准1394协议，并且该电缆包括符合IEEE标准 1394的电缆。在另一种变型中，多个管脚包括三个管脚，并且这三个管脚分别包括发射、接收和 接地端子。在另一种变型中，提供高速串行总线协议接口的配置包括执行下列各项中的至少 一项的信号调节装置高速串行总线协议信号的(i)频谱整形，以及(ii)滤波。在另一种变型中，连接器装置还包括在连接器装置的至少一部分上方设置的噪声 屏蔽物，该噪声屏蔽物和信号调节装置协同工作以允许使用一般电缆，同时仍旧满足该协 议的信号噪声要求。在另一种变型中，未被特别适配为与该协议结合使用的电缆包括RG类型的同轴 电缆。在本发明的第二个方面中，公开了一种被适配为与电缆配对、并且包含电子部件 的被屏蔽的连接器。在本发明的第三个方面中，公开了一种制造被屏蔽的连接器的方法，所述被屏蔽 的连接器包括内部电路，并且被适配为与电缆配对。在本发明的第四个方面中，公开了一种用于降低电子设备为了适应标准化的信号 接口而需要的修改程度的方法。在本发明的第五个方面中，公开了一种被适配为与同轴电缆配对的被屏蔽的连接 器。在一个实施例中，该连接器被适配为在电缆与电子设备之间提供符合IEEE标准1394 的接口，该连接器包括基本上被设置在连接器的受到屏蔽的体积内的集成电路，该屏蔽基 本上是通过外部的噪声屏蔽物提供的，该集成电路被适配为提供至少一种信号调节功能， 该屏蔽物被适配为至少减轻从该集成电路以及在受到屏蔽的体积内设置的至少一个其他 电子部件的辐射出的噪声。在一种变型中，该连接器符合FAKRA或USCAR标准中的至少一种。在本发明的第六个方面中，公开了一种在被适配为提供高速信号接口的连接器上 使用的屏蔽物。在一种变型中，该屏蔽物是用电镀工艺形成的。在另一种变型中，该屏蔽物是用汽相沉积工艺形成的。在另一种变型中，该屏蔽物基本上被形成在连接器外壳的内表面上。在本发明的第七个方面中，公开了一种用于减小电子设备为了适应标准化的信号 接口而需要的修改程度的方法。在本发明的第八个方面中，公开了一种允许使用较低成本的部件作为实施信号接 口的一部分的方法，其中包括屏蔽连接器内的与所述接口相关联的多个电子部件。在本发明的第九个方面中，公开了一种用于减小在具有信号接口的电子设备中的 电磁或射频干扰的方法。在一个实施例中，该方法包括将与该接口相关联的多个电子部件
7集成在被屏蔽的连接器内。在第十个方面中，公开了一种被适配为提供高速串行总线协议接口的连接器装 置。在一个实施例中，该接口可以在不必使用被特别适配为与该协议结合使用的电缆的情 况下实施。在一种变型中，该协议包括FireWire协议，并且该电缆包括FireWire电缆。在第十一个方面中，公开了一种用于维护车辆的方法。在一个实施例中，车辆包括 高速串行信号接口，以及分别将高速串行信号从接口输送到其他设备以及从其他设备输送 到接口的光纤，所述方法包括；从车辆中移除光线和接口 ；安装被屏蔽的且信号增强的连 接器装置，以取代所述接口 ；以及安装同轴电缆来取代光纤，该同轴电缆与连接器装置相耦
I=I O在一种变型中，安装同轴电缆包括安装与光纤相比成本较低且在机械方面更为牢 固的电缆。在另一种变型中，输送高速串行信号的操作包括输送依照标准化的高速串行数据 协议传送的信号，并且与被屏蔽且信号增强的连接器相耦合的同轴电缆满足与所述标准化 协议相关联的信号噪声要求。在另一种变型中，标准化的高速串行数据协议包括符合IEEE标准1394的协议，操 作连接器装置包括下列各项中的至少一项(i)频谱整形，以及(ii)滤波，并且安装连接器 装置和同轴电缆的操作包括安装符合FAKRA或USCAR标准中的至少一种的连接器装置和同 轴电缆。在另一种变型中，该方法还包括操作连接器装置和同轴电缆以输送高速串行数据 信号，操作连接器装置包括下列各项中的至少一项数据信号的(i)频谱整形以及(ii)滤 波。在本发明的第十二个方面中，公开了 一种房屋电子装置。在一个实施例中，该房屋 电子装置包括具有至少一个电路承载基板的主机设备；以及连接器装置，该连接器装置 包括同轴连接器；与同轴连接器进行信号通信的信号调节装置；以及被适配为与主机设 备的电路承载基板对接的多个端子。该连接器被配置成使用一般电缆来为主机设备提供高 速总线协议接口，该电缆⑴未被特别适配为与该协议结合使用，以及(ii)是在建造房屋 的时候安装的。在一种变型中，用于提供高速总线协议接口的配置包括信号调节装置执行下列各 项中的至少一项高速串行总线协议信号的(i)频谱整形，以及(ii)滤波。在另一种变型中，未被特别适配为与所述协议结合使用并且在建造时安装的电缆 包括至少部分在房屋的一面或多面墙壁中路径铺设的RG6U或RG59同轴电缆。在另一种变型中，连接器装置还包括在内部设置有信号调节装置的至少一部分的 外壳。在另一种变型中，该房屋装置还包括与连接器装置的外壳的至少一部分贴近设置 的噪声屏蔽物。信号调节装置和噪声屏蔽物协同工作以允许使用未被特别适配的电缆，并 且不会在主机设备内强加额外的屏蔽要求或是使用主机设备的基板上的空间。在另一种变型中，房屋装置还包括与连接器装置的外壳的至少一部分贴近设置的 噪声屏蔽物，信号调节装置和噪声屏蔽物协同工作以允许使用未被特别适配的电缆，并且 不会强加超出与使用下列各项相关联的设计改变和要求之外的任何设计改变或要求(i)
8没有信号调节装置的同轴连接器装置，以及(i)被特别适配为与该协议结合使用的电缆。在本发明的第十三个方面中，公开了一种操作电子设备的方法。在操作电子设备 的一个实施例中，该设备被适配为输送高速数据信号，该方法包括安装该设备传送信号的 易受噪声影响的电缆；经由该电缆来传送信号，该信号至少部分受到电子噪声的干扰；以 及在连接器上接收至少部分受到干扰的信号；在连接器内调节所述至少部分受到干扰的信 号，以便至少部分减轻电子噪声干扰的影响；以及将经过调节的信号传送到电子设备，以供 进一步使用。在一种变型中，该连接器包括受到屏蔽的体积，并且调节操作基本上是在受到屏 蔽的体积内执行的。在另一种变型中，安装易受噪声影响的电缆包括安装未被特别适配为与同高速数 据信号相关联的标准化协议结合使用并且不满足所述协议的噪声易感性要求的同轴电缆。在另一种变型中，所述标准化协议包括IEEE标准1394协议。


根据下文结合附图阐述的详细描述，可以更清楚地了解本发明的特征、目标和优
；^^，I .图1是根据本发明的连接器装置的第一例示实施例的组合视图，该图示出了其各 个方面及视图。图2A是本发明的连接器装置的另一个实施例的顶部透视图(后部)。图2B是图2A的连接器装置的顶部透视图(前部)。图2C-2E分别是图2A的连接器装置的顶部、底部和侧面正视图。图2F是图2A的连接器装置的组合视图，该图示出其各个维度及视图。图2G是在典型的父源基板(parent substrate)(例如，目标应用)上设置的图2A 的连接器装置的顶部透视图，该图示出了其各部件的相对大小。图3A-3D是图1中的连接器装置的分解透视图，该图示出了所述装置的各个部件 以及例示的装配方法。图4是本发明的连接器装置的另一个实施例的组合视图。
具体实施例方式现在将参考附图，其中相同的数字始终指的是相同的部分。这里使用的术语“客户端设备”、“外围设备”和“最终用户设备”包括但不局限于 个人计算机(PC)和微型计算机，无论是台式机、膝上型计算机或其他计算机，或是机顶盒、 “Palm ”或黑莓系列设备之类的个人数字助理(PDA)、手持式计算机、个人通信器、个人 媒体设备(PMD)、配备J2ME的设备、蜂窝电话或智能电话、或是能够与网络交换数据的几乎 任何其他设备。这里使用的术语“同轴电缆”指的是、但不局限于具有基本上同轴的导线或屏蔽 配置的任何电缆或接口，例如包括 RG-6/U、RG-6/UQ、RG-8/U、RG-9/U、RG-ll/U、RG-58/U、 RG-59/U、RG-62/U、RG-62A、RG-174/U、RG-178/U、RG-179/U、RG-213/U、RG-214、RG-218、 RG-223以及RG-316/U。其他示例参见本文附录I-例示的同轴电缆/连接器类型。
这里使用的术语“数字处理器” 一般指的是包含所有类型的数字处理设备，包括但 不局限于数字信号处理器(DSP)、精简指令集计算机(RISC)、通用(CISC)处理器、微处理 器、门阵列(例如FPGA)、可再配置计算组织(RCF)以及专用集成电路(ASIC)。这些数字处 理器既可以包含在单一的IC芯片上，也可以分布在多个部件上。这里使用的术语“电部件”和“电子部件”是可以互换使用的，它们指的是被适配为 提供某些电子功能的部件，包括但不局限于电感电抗器(“扼流线圈”)、变压器、滤波器、有 隙铁心磁环(gapped core toroid)、电感器、电容器、电阻器、运算放大器以及二极管，无论 它们是分立部件或是集成电路，无论它们是单独的或组合的。这里使用的术语“信号调节” 或“调节”应该被理解成包括但不局限于信号电压变换、滤波、频谱整形、限流、采样、处理、 转换和时延。这里使用的术语“FAKRA”指的是由DIN(德国工业标准)组织(VDA)开发的一个 或多个标准，特别地，这些标准规定了在车辆应用中使用的RF连接器的电气性能和接口， 这其中包括但不局限于DIN72594-1标准。此外在下文中还可以参见“USCAR”，其组成标准 同样参考了 FAKRA。这里使用的术语“FireWire”、“IEEE标准1394”或“ 1394”指的是日期为1996年 8 月 30 日的名为 “High Performance Serial Bus” 的 IEEE 标准 1394-1395 ；日期为 2000 年 6 月 30 日的名为 “High Performance SerialBus-Amendment 1” 的 1394a_2000，日期为 2002 年 12 月 14 日的名为 “HighPerformance Serial Bus-Amendment 2” 的 1394b_2002 ； 和 / 或日期为 2007 年 6 月 8 日的名为 “High Performance Serial Bus-Amendment 2” 的 1394c-2006，前述每一份文献在这里都被全部引入作为参考。这里使用的术语“集成电路(IC) ”指的是具有任何集成度的任何类型的器件(包 括但不局限于ULSI、VLSI和LSI)，其中并未考虑工艺或基础材料(包括但不局限于Si、 SiGe, CMOS 禾口 GaAs)。例如，IC 可以包括存储器件(如 DRAM、SRAM、DDRAM、EEPROM/ 闪存、 ROM)、数字处理器、SoC器件、FPGA、ASIC、ADC、DAC、均衡器、UART、无线电收发信机/芯片组、 其他器件、以及这些器件的任何组合。这里使用的术语“插座”和“连接器”一般是指被适配为在接口上传送信号、电力和 /或数据的任何互连设备，例如包括但不局限于⑴模块化插座，以及(ii)多管脚或多端子 连接器(例如包括1394a/b “FireWire”连接器和USB连接器，D型连接器等等)，(iii)同 轴连接器，(iv) BNC连接器，(ν)带状连接器，(ν)上文中没有特别标识的其他连接器。这里使用的术语“网络”一般是指能够承载数据或其他信号和/或电力的具有两 个或多个节点的任何系统。网络的示例包括但不局限于LAN(例如以太网、吉比特以太网等 等)、WLAN、WAN、PAN、MAN、互连网络(例如因特网)、内部网、HFC网络、点对点(P2P)网络 等等。这些网络可以包括几乎任何拓扑(例如环形、条形、星形、分布式等等)和协议(例 如ATM、X. 25、IEEE 802.3、IP等等)，无论整个拓扑或一部分拓扑是有线的或是无线的。 网络的其他示例包括不需要专用路由器、服务器或其他设备的点对点通信系统和/或网卡 (dongle)应用。这里使用的术语“USB”和“通用串行总线”指的是用于将设备对接到主计算机或 其他设备的串行总线标准，包括但不局限于日期为2000年4月27日的名为“Universal Serial Bus Specification” 的 USB 2· 0，日期为 2008 年 11 月 12 日的名为 “UniversalSerial Bus Specification 3. O-Revision 1· O” 的 USB 3· 0，以及无线 USB，包括日期为 2005年5 月 12 日的名为“Wireless Universal SerialBus Specification-Revision 1.0” 的所谓的“无线USB 1.0”，前述每一份文献及其任何后续版本在这里都被全部引入作为参考。这里使用的术语“USCAR”指的是由USCAR(美国汽车研究委员会)开发的标准，该 标准特别规定了在车辆应用中使用的RF连接器的几何形状，电气性能和接口，包括但不局 限于SAE/USCAR-17、-18以及-19标准，上述每一个标准在这里都被全部引入作为参考。这里使用的术语“无线”指的是任何无线信号、数据、通信或其他接口，包括但不局 限于 WiFi、蓝牙、3G(3GPP/3GPP2)、HSDPA/HSUPA、TDMA, CDMA (例如 IS-95A、WCDMA 等等)、 FHSS、DSSS、GSM、UMTS、PAN/802. 15、WiMAX (802. 16) ,802. 20、窄带/FDMA、OFDM、PCS/DCS、模 拟蜂窝、⑶0PD、卫星系统、毫米波或微波系统、声学以及红外(即IrDA)。综述特别地，本发明提供连接器装置，其被专门适配为能够为高速数据应用使用低成 本的传输介质解决方案(例如电缆)。实质上，在提供给相连的电子或客户端设备的电路板 部件(例如包括支持1394协议所需要的1394迹线和集成电路)之前，能够对由成本较低 的电缆和接口(例如连接)产生的“脏”信号进行“清洁”，从而避免主机设备内部的电路板 或是其他上的部件执行这种清洁。非常有利的是，低成本介质和“清洁”电路的总成本仍旧 低于现有技术中的POF或屏蔽双绞线(TSP)解决方案的成本。相应地，在本发明的一个方面中，使用了 “微型”或“带状”的低成本同轴电缆以及 标准的线束连接器。在汽车应用的示例情形中，所使用的是满足FAKRA、USCAR等等广泛应 用并被接受的工业标准的电缆和连接器。这种方法确保了电缆/连接器足够健壮，并且即 便不是被所有OEM设施安装，也可以被大多数的OEM设施安装。同样，在前述的商业应用中，可以很有利地使用RG6U和/或RG59同轴电缆(其当 前在大于80 %的家庭应用中被用于电缆和卫星服务)，从而避免专用和高成本的电缆及重 新布线。这种电缆和连接器是普遍存在的低成本产品，它们可以在任何电气商店得到。本发明更进一步的优点包括(i)提供了完全自包含的模块(信号接口)，该模块 易于与现有平台/应用适配，而不需要投入时间和金钱来对目标平台/应用的新版本硬件 进行高成本的重新设计和重新验证；(ii)以一种使其自身适用于高产出、低成本的生产技 术的方式进行设计；(iii)被设计成与自动插入设备兼容并装配到目标平台/应用中；(iv) 能被“密钥化”或极化，从而只允许连接正确匹配的电缆，并且可以通过制作多种“密钥”来 适应具有多条电缆的系统；以及(ν)配电；可以与现有PoE或经由USB供电的解决方案类似 地为设备充电和/或供电(包括使用具有足够电感的电源线圈来保持同轴导线的低负载和 低寄生电容)。关于例示实施例的详细描述现在将对本发明的方法和装置的例示实施例进行详细描述。虽然主要是在(i) IEEE标准1394或“FireWire”标准以及(ii)同轴电缆的上下文中描述的，但是应该认识到 的是，本发明的连接器装置可以应用于几乎任何信号传输协议或标准，和/或布线模式。例 如，本发明认识到在USB(通用串行总线)应用中的效用，以及在以本领域已知的吉比特/ 秒传输速率工作的这种以太网(例如GBE)应用中的效用。本发明可以在任何数量的不同传输协议、接口以及电缆配置中使用，包括其他干扰的噪声原本要求使用高成本/高质量 的接口部件来减轻这些噪声或干扰的那些情形。此外，虽然在这里论述的是汽车和“商业”或消费者实施例，但是应该了解，可以依 照本发明而使用任何数量的不同应用，包括但不局限于政府/军队、企业乃至航空器。连接器和电缆结构本发明的一个示例实施例是将标准的连接器接口(例如同轴)用于汽车和消费者 应用两者。这包括被引入到提供从同轴电缆中获取信号并执行必要信号调节的能力的设备 中的连接器。例如对1394信号而言，该信息被该设备转换成了对1394物理层(PHY)进行 操作所需要的双重信号。该连接器可以被完全屏蔽，并且可以在用于控制EMC/EMI的连接 器内部提供与接地断耦合的能力。在单独的小型化封装中，该连接器包括能以范围从slOO 到slOOO (或更高)的速度工作的1394b同轴接口。例示设计提供了外壳接地(它是RF屏蔽物的一部分)与信号接地的隔离，从而减 小或防止两个节点之间的信号降级。通过让外壳同时充当RF屏蔽物，确保了来自目标应用 (CD播放器等等)的任何明显的EMI/RFI噪声均无法影响信号并使之降级。此外，非常有利 的是，来自电缆或其他外部来源的电气“噪声”无法影响目标应用的操作，这是因为尤其屏 蔽了实现该接口所需要的电子部件。被屏蔽的外壳和覆盖物全都与用于均衡输入和输出信号的内部电路物理隔离并 且电气断耦合。因此，高速应用(例如1394或USB)能够在迄今无法用于此类应用的现有 电缆上工作。这样做很有利地消除了更新至更昂贵的新电缆的必要性。此外，本发明的连接器装置的例示实施例是完全自包含的模块，容纳在小型化封 装中，其使得CD播放器、无线电调谐器、放大器等设备能够容易地适配为在1394b或其他 高速网络上工作，而不需要对这些设备进行重大的内部重新设计(也就是无需对设备主板 (PCB)、部件布局和/或屏蔽配置进行显著的修订或修改)。例如，参看随后在这里论述的图 2G。该方案同时具备技术和金钱方面的优点。通过将该设备适配至网络，可以确保这 些设备彼此协调互操作，从而使消费者能够随意访问这些设备中的任意设备或全部设备。 此外，还允许多个用户有选择地以多种组合的方式同时访问这些设备。例如在第一个方案 中，假设有三个人位于房屋(例如家中)。一个人通过RF调谐器收听球类运动，另一个人观 看DVD，而第三个人在收听⑶。所有这些活动都是经由公共网络同时访问设备，没有相互干 扰，而且是通过使用低成本的布线及连接系统。在另一个方案中，假设前面这三个人位于家 中单独的房间，但现在希望观看相同的DVD。尽管DVD播放器处于单独的房间中，但他们全 都可以同时访问相同的设备。图1示出的是根据本发明的连接器装置100的第一实施例的各种视图。在该实施 例中，同轴连接器102与外壳104结合使用，该外壳104具有用例如聚合物(例如注模塑 料)形成的后部覆盖物114、内部部件基板106 (例如，诸如FR-4型的PCB)、与该基板配对的 透孔安装端子集108、多个电子部件(例如下述的集成电路以及诸如芯片电容器、电阻器等 分立部件)110、以及噪声屏蔽物(例如法拉第屏蔽)，在本实例中，该噪声屏蔽物是在外壳 104的内部和/或外部形成或电镀的。外壳104还包括直接固定(snap-on)覆盖物114，如 果希望啮合父源电子设备(例如收音机、CD播放器、PMD、客户端设备等等)的外壳或其他此类部件(未示出)，也可以对该覆盖物和/或外壳进行适配，以便为同轴连接器装置100 提供增强的机械稳定性和牢固性。应该认识到的是，虽然装置100的图示实施例采取的是通孔回流焊技术 (pin-through-paste and refiow)，但是电子技术中广为人知的波峰焊方法(或其他技术) 同样是可以使用的。此外，虽然图示实施例被配置成将管脚/通孔安装至其父源基板(例如电子设备 的主板)以便提供机械性牢固的附装，从而承受住将同轴电缆附着到连接器上的处理，但 是该连接器也可以使用其他安装技术，无论是替换上述通孔安装或是与之组合。例如，连接 器的一种变型将图1中的六(6)个端子108替换为数量上可比拟的本领域所熟知类型的表 面贴装技术(SMT)端子。此外，该组件(也就是安装在基板上的连接)的物理强度可以通 过使用其他机械支撑方法来增强，例如在连接器外壳上形成的机械管脚113，所述机械管脚 113与基板中的孔洞在通过诸如摩擦装配、热熔、粘合或其他众所周知的方法实现而配接在 一起时协同工作。在另一个实施例中，可以使用少到三(3)个的端子108来提供必要的连接器功能。 例如在一种变型中，使用了三个端子(发射、接收和接地)。在这里将参考图3A-3D来对连接器装置100的该实施例中的部件及装配过程进行 更详细的描述。图1中的装置100的同轴连接器102可以是任何类型的同轴配置，在一种变型中 包括为小尺寸适配的所谓的“微型”同轴电缆(例如由美国宾夕法尼亚州Pottstown市的 Micro-Coax公司提供的电缆)。在另一种变型中，使用了 “带状”同轴连接器(例如由美国 俄亥俄州 Painesville 市的 Meritec 公司提供的 Ribbon Micro Gage Coax Assembly)。图2A-2B示出的是连接器装置200的另一个实施例。在该实施例中，连接器200 使用了预装配接口模块202以及同轴连接器204(例如符合USCAR-FAKRA的)。该模块可 以安装在任何1394应用中。图2A-2B示出了设备200，其中为了清楚起见，移除了该设备 200的外壳和噪声屏蔽物；在一种变型中，该屏蔽物(未示出)包括压印的整体锡合金屏蔽 物。作为替换，该屏蔽物可以包括多部件结构，或者作为另一种变型，可以被(i)汽相沉积 在连接器外壳上，或者(ii)电镀在连接器外壳上。在一种变型中，屏蔽物、涂层或镀层被设置在连接器外壳的外表面上。在另一种变 型中，该屏蔽物被包含在外壳的内部(例如，该涂层被电镀或者沉积在外壳的内表面上)。 在另一个实施例中，屏蔽物包括外壳；例如通过将金属浸渍材料用于外壳。图2C、2D和2E示出了图2A的连接器装置200中的各部件的各种视图。在图示实 施例中，连接器装置200中使用的集成电路212包括被适配为执行频谱整形和/或滤波的 均衡器电路，例如比利时布鲁塞尔的EqcoLogic NV制造的EQC0800SC单1394b收发信机 (同轴)或是用于其他接口类型的相应设备，但是应该认识到的是，使用其他设备也可以取 得相同的成功。该例示设备起到用于NRZ编码信号的双向收发信机的作用。作为频率函数 的电缆衰减同样被该设备基本上标准化(均衡化)，由此为该接口提供了相对于频率的有 效“平坦”的衰减曲线。这个平坦曲线同样是基本上增益独立的；也就是独立于线源的发射 振幅。在所示出的连接器装置内部还提供了用于一个或多个IC(例如电容器、电阻器等等)的必要接口和支持电路。在另一个实施例中，连接器装置包括其他类型的电路(无论是替换上述均衡器设 备或是与之结合)，例如一个或多个回声消除器、放大器、滤波器、扼流线圈(电感电抗器)、 无线收发信机、UART、微控制器、或存储设备(例如存储器)。在图2A以及后续附图的图示实施例中，使用了 RG174(2mm “迷你同轴”)电缆/连 接器，并且提供了在S100-S400(在20m处)以及S800 (在15m处)数量级的典型性能。图2F显示的是图2A以及后续附图中的例示连接器200的各种视图。图2G示出 的是与典型的PCB 250 (125mmX 200mm)或是客户端设备主板相关的图1中的例示连接器的 相关占用面积(footprint)。制造方法参考图3A-3D，现在将对制造本发明的例示连接器的方法的例示实施例进行详细 描述。应该认识到的是，虽然后续描述是就图1中的设备100而言的，但是通过适当的适 配，该方法通常适用于这里公开的连接器装置的各种其他配置和实施例，这种适配属于电 子设备制造领域中的普通技术人员的能力范围之内。参考图3A，第一个步骤包括将端子108 (例如6个端子)插入基板(例如PCB) 106。 接着，如果需要的话，翻动(反转)基板阵列。举例来说，这种端子可以包括由本申请人制 造的连续管脚Autolead 端子，该端子被“弯曲”成插入头端的形状。在图示实施例中示出 了六个(6)端子，但是应该理解，依据本发明，其他数量的端子也是可以使用的；例如之前 讨论的少到三(3)个的端子，比如其中不需要某些端子。接下来根据需要来应用焊膏，以便形成机械和/或电气接点。如图3B所示，该方 法接下来包括插入一个或多个集成电路(例如例示的均衡器芯片)，然后插入η (在本示例 中，η = 8)个芯片电容器。接下来，插入m(在本示例中，m = 2)个的芯片电阻器。随 后，插入一个或多个信号管脚120，并且插入同轴接地122。然后，根据需要，对完成的电路 组件进行回流、测试和分离。如图3C-3D所示，该装配过程继之以将色带124(如果使用的话)应用于外壳“吻 状突起(sn0ut)”126处。然后，完成的电路组件被插入和固定，并且添加可选的灌封化合物 (例如灌注树脂)，以便密封该组件，并且保护其免受冲撞、振动、湿气等影响。作为替换，也 可以使用共形涂层(例如硅化合物或是电子领域中众所周知的类似物质)。然后，如图所 示，安装后部覆盖物114。最终装配的连接器可以放置到用于取放机器的可再用托盘中，或者以别的方式包 装或存储。其他实施例现在参考图4，图示出连接器装置的另一个实施例。通过将端子408插入PCB 406 中以便与连接至线束的配对连接器(未示出)配对，来创建“头端”或公连接器400。头端 主体410具有两个开口端和一个内部基板406，在该基板上安装有电路部件412。在连接器 400上方使用、或与其整体形成有屏蔽物(未示出)。该连接器被示为例示的FireWire 4 管脚连接器的外形样式，但是它也可以采用信号传送领域的普通技术人员熟知的任何数量 的其他外形和管脚配置。
在本发明的另一个实施例中，连接器装置包括与本领域熟知类型的屏蔽双绞线对 (TSP)电缆结合使用的模块化插座型连接器(例如RJ-45等等)。如先前所述，在现有技术 中，需要屏蔽四绞线对(TSQ)或其他高端布线来减轻某些高速数据应用或协议中的噪声干 扰，例如以太网、TDMA、⑶MA、MPEG视频(例如MPEG2)、HDMI等等。例如，在前述的双绞线对 概念的上下文中，可以使用现有的USCAR连接器或是现有的RJ45连接器。此外，由于与现 有技术的信号接口相关联的电子部件并未受到屏蔽，因此，需要额外的噪声减轻部件乃至 重新设计主机设备。相比之下，本发明的当前实施例通过使用被适配为与前述高速信号协议结合使 用的均衡器或信号调节IC，而这种协议提供了支持。例如，对于适配用于802. 3的前述 EQC0800SC单1394b收发信机、或是在受到屏蔽的连接器(未示出)内部包含的其他此类 应用的配对物可以与TSP电缆(相比于TSQ)结合使用，由此很有利地(i)避免使用更昂贵 的TSQ电缆，以及(ii)避免主机设备内的任何重大的重新设计或是在主机设备内部添加屏 蔽。在另一个实施例中，在连接器装置中包含了启用“容许复制一次(copy onegeneration) ”的集成电路(例如，实施DTCP或数字传输内容保护标准的集成电 路，比如是日期为 2007 年 10 月 1 日的"Digital Transmission ContentProtection Specification"修订版1· 51 (信息版本)，该标准在这里被全部引入作为参考)，比如 Matsushita IEEE 1394 单芯片 LSI (MN864501)或是 SonyCXD-3204 或 CXD-3205IEEE 1394 芯片，以便在连接器自身内实现容许复制一次或类似的数字权利管理(DRM)处理，由此在 与该连接器结合使用的主机设备上消除这种电路。通过这种方式，如果需要对主机设备进 行适配，只需要对主机进行绝对最小程度的适配(也就是，仅仅针对连接器)，同时仍能够 实施诸如容许复制一次之类的DRM。在另一个实施例中，连接器(以及相关联的信号接口)还包括电力输送能 力(无论是供应或是接收，这一点取决于主机设备配置)。例如，在以太网(802.3)接 口的上下文中，连接器装置可以在被屏蔽的体积内包含适配用于TSP的以太网均衡器 (如果需要的话)，以及 802. 3af (如在名为 “ Informationtechnology-telecommunicat ions and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements-Part 3 :CarrierSense Multiple Access with Collision Detection(CSMA/CD)access method andphysical layer specifications，，白勺 IEEE标准802. 3-2005中阐述的PoE或以太网供电，该文献在这里被全部引入作为参考)控 制器。还应该理解的是，本发明的控制器装置还可以很有利地被配置成适配器或“网卡 (dongle)”。特别地，与直接配对于主机设备内部部件(例如主板)不同，该连接器装置可 以被配置成与现有连接器(例如FireWire四针或六针连接器)以及其他连接器类型(例 如前述的同轴连接器)配对。因此，该连接器装置及其内部电路起到接口电缆与主机设备 之间的接口的作用，而不需要对主机进行任何修改或改变。通过将该连接器装置插入主机 设备上的现有连接器插座，然后将电缆与连接器配对(反之亦然)，该连接器装置内的均衡 (和/或其他)电路被放置为与电路对准，而且仍旧基本上受到屏蔽(除了在连接器装置与 现有主机设备连接器端子之间延伸的连接端子之外)。此外，如先前所述，可以使用低成本/性能的电缆系统。由于适配器必然具有一定长度并且由此在现有连接器上具有额外的(非期望的) 机械增益，因此，可选地，该适配器也可以被配置成与主机设备(包括现有连接器本身)的 外壳或其他特征配对或交互，以便增加机械刚性和牢固性。在一种变型中，该特征包括围绕 适配器的护罩或流线型外壳，其朝向现有连接器突出，从而使连接器稳定抵住围绕现有连 接器的主机设备侧面。在获知本公开内容的情况下，本领域普通技术人员可理解用于实现 增强稳定性/牢固性的目标的各种其他机制。应该认识到的是，虽然已经依照特定的方法步骤顺序描述了本发明的某些方面， 但是这些描述仅仅是对本发明的更广泛的方法的例证说明，并且可以根据特定应用的需要 来修改。在某些环境中，某些步骤可能表现为不必要或是可选的。此外，可以在所公开的实 施例中添加某些步骤或功能，或是变更两个或更多步骤的执行顺序。所有这些变化全都被 认为是包含在这里公开并要求保护的发明范围以内。虽然上文的详细描述已经示出、描述并且指出了如在不同实施例中应用的本发明 的新颖特征，但是应该理解的是，在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员可以对所例证 说明的设备或过程进行形式或细节方面做出各种省略、替换和改变。例如，虽然已经就用于 电信和联网应用的部件公开了本发明，但是本发明的电感设备结构也可以在其他应用中使 用，例如专门的电源变压器。上文描述的是当前所构思的执行本发明的最佳模式。但该描 述决不意味着限制，而应该被认为是对于本发明的一般原理的例证说明。特别地，本发明的 范围应该参考权利要求来加以确定。附录I-例示的同轴电缆/连接器类型
权利要求
一种被屏蔽连接器，其被适配为与同轴电缆配对，并且被适配为在所述电缆与电子设备之间提供高速信号接口，所述连接器包括同轴电缆连接器；连接器外壳，其包含噪声屏蔽物以及在其内形成的基本上受到屏蔽的体积；以及与所述连接器进行信号通信并且基本上被设置在所述受到屏蔽的体积内的集成电路，所述集成电路被适配为提供至少一种信号调节功能；其中所述屏蔽物被适配为至少减轻从所述集成电路以及在所述受到屏蔽的体积内设置的至少一个其他电子部件辐射出的噪声。
2.根据权利要求1所述的被屏蔽连接器，其中所述高速接口包括符合IEEE标准1394 的接口。
3.根据权利要求1所述的被屏蔽连接器，其中所述连接器符合FAKRA或USCAR标准中 的至少一种。
4.根据权利要求1所述的被屏蔽连接器，其中所述集成电路包括被适配为至少执行频 谱整形的均衡器电路。
5.根据权利要求4所述的被屏蔽连接器，其中所述集成电路还被适配为执行信号滤波。
6.根据权利要求5所述的被屏蔽连接器，其中所述高速接口包括符合IEEE标准1394 的接口，并且所述连接器符合FAKRA或USCAR标准中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的被屏蔽连接器，其中所述同轴连接器包括被适配为与RG6U或 RG59同轴电缆结合使用的同轴连接器。
8.根据权利要求1所述的被屏蔽连接器，其中所述同轴连接器包括被适配为与RG174 同轴电缆结合使用的同轴连接器。
9.根据权利要求1所述的被屏蔽连接器，其中所述同轴连接器包括被适配为与带状同 轴电缆结合使用的同轴连接器。
10.根据权利要求1所述的被屏蔽连接器，其中所述噪声屏蔽物是使用电镀或汽相沉 积工艺形成的。
11.一种用于维护车辆的方法，其中该车辆包括高速串行信号接口、以及将高速串行信 号分别从其他设备输送到所述接口或者从所述接口输送到其他设备的光纤，该方法包括从所述车辆中移除所述光纤和接口；安装被屏蔽且信号增强的连接器装置，来取代所述接口 ；以及安装同轴电缆来取代所述光纤，所述同轴电缆与所述连接器装置相耦合。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述的安装同轴电缆的步骤包括安装与所述 光纤相比成本较低并且在机械方面更为牢固的电缆。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述的输送高速串行信号的操作包括输送依照 标准化的高速串行数据协议传送的信号，并且与所述被屏蔽且信号增强的连接器相耦合的 所述同轴电缆满足与所述标准化协议相关联的噪声要求。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述标准化高速串行数据协议包括符合IEEE标 准1394的协议，所述的操作所述连接器装置的步骤包括下列各项中的至少一项(i)频谱 整形，以及(ii)滤波，并且所述的安装所述连接器装置和所述同轴电缆的操作包括安装符合FAKRA或USCAR标准中的至少一种的连接器装置和同轴电缆。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括操作所述连接器装置和同轴电缆，以便输送 高速串行数据信号，所述的操作所述连接器装置的步骤包括下列各项中的至少一项所述 数据信号的(i)频谱整形，以及(ii)滤波。
16.连接器装置，包括同轴连接器；与所述同轴连接器进行信号通信的信号调节装置；被适配为与主机电子设备对接的多个端子；其中所述连接器被配置成使用未被特别适配为与所述协议结合使用的一般电缆来提 供高速串行总线协议接口。
17.根据权利要求16所述的连接器装置，其中所述协议包括IEEE标准1394协议，并且 所述电缆包括符合IEEE标准1394的电缆。
18.根据权利要求17所述的连接器装置，其中所述多个管脚包括三个管脚。
19.根据权利要求18所述的连接器装置，其中所述三个管脚分别包括发射、接收和接 地端子。
20.根据权利要求16所述的连接器装置，其中用于提供高速串行总线协议接口的所 述配置包括所述信号调节装置执行下列各项中的至少一项所述高速串行总线协议信号的 ⑴频谱整形，及(ii)滤波。
21.根据权利要求20所述的连接器装置，还包括在所述连接器装置的至少一部分上方 设置的噪声屏蔽物，所述噪声屏蔽物和所述信号调节装置协同工作以允许使用所述一般电 缆，同时仍旧满足所述协议的信号噪声要求。
22.根据权利要求16所述的连接器装置，其中所述未被特别适配为与所述协议结合使 用的电缆包括RG型同轴电缆。
23.房屋电子装置，包括具有至少一个电路承载基板的主机设备；以及连接器装置，所述连接器装置包括同轴连接器；与所述同轴连接器进行信号通信的信号调节装置；以及被适配为与所述主机设备的所述电路承载基板对接的多个端子；其中所述连接器被配置成使用一般电缆来为所述主机设备提供高速总线协议接口，所 述电缆(i)未被特别适配为与所述协议结合使用，以及(ii)是在建造房屋的时候安装的。
24.根据权利要求23所述的房屋装置，其中用于提供高速总线协议接口的所述配置包 括所述信号调节装置执行下列各项中的至少一项所述高速串行总线协议信号的(i)频谱 整形，以及(ii)滤波。
25.根据权利要求24所述的房屋装置，其中未被特别适配为与所述协议结合使用并且 在建造时安装的所述电缆包括至少部分在所述房屋的一面或多面墙壁内路径铺设的RG6U 或RG59同轴电缆。
26.根据权利要求23所述的房屋装置，其中所述连接器装置还包括外壳，在该外壳内 设置有所述信号调节装置的至少一部分。
27.根据权利要求26所述的房屋装置，还包括与所述连接器装置的所述外壳的至少 一部分贴近设置的噪声屏蔽物；以及其中所述信号调节装置和所述噪声屏蔽物协同工作，以允许使用所述未被特别适配的 电缆，并且不会在所述主机设备内强加额外的屏蔽要求、或是使用所述主机设备的所述基 板上的空间。
28.根据权利要求26所述的房屋装置，还包括与所述连接器装置的所述外壳的至少一 部分贴近设置的噪声屏蔽物；以及其中所述信号调节装置和所述噪声屏蔽物协同工作，以允许使用所述未被特别适配的 电缆，并且不会强加超出与使用下列各项相关联的设计改变和要求之外的任何设计改变或 要求(i)没有所述信号调节装置的同轴连接器装置，以及(i)被特别适配为与所述协议结 合使用的电缆。
29.一种操作电子设备的方法，所述设备被适配为输送高速数据信号，该方法包括安装用于将所述信号输送至所述设备的易受噪声影响的电缆；经由所述电缆来传送所述信号，所述信号至少部分受到电子噪声的干扰；以及在连接器处接收所述至少部分受到干扰的信号；在所述连接器内调节所述至少部分受到干扰的信号，以便至少部分地减轻所述电子噪 声干扰的影响；以及将所述经过调节的信号传送到所述电子设备，以供进一步使用。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述连接器包括受到屏蔽的体积，并且所述调 节操作基本上是在所述受到屏蔽的体积内执行的。
31.根据权利要求29所述的方法，其中所述安装易受噪声影响的电缆的步骤包括安装 未被特别适配为与同所述高速数据信号相关联的标准化协议结合使用、并且不满足所述协 议的噪声易感性要求的同轴电缆。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述标准化协议包括IEEE标准1394协议。
全文摘要
一种用于将电子信号从一个设备经由电缆传送到另一个设备的低成本连接器装置。在一个实施例中，该连接器装置包括与主机设备配对的同轴型连接器，所述配对比如是经由主机设备的主板进行的。在一种变型中，该连接器还包括多个电子部件，包括被适配为对经由电缆传送的信号进行调节(例如均衡)的集成电路。该连接器(及其内部电子部件)受到屏蔽，以便减轻EMI或RFI对主机设备电路自身的影响。在另一种变型中，该信号包括IEEE标准1394“Fire Wire”高速数据信号，并且通过在信号路径中使用被屏蔽的连接器，可以允许使用成本比无屏蔽(非集成)连接器原本要求的更低的布线。
文档编号H01R13/66GK101960676SQ200880124057
公开日2011年1月26日 申请日期2008年12月22日 优先权日2007年12月28日
发明者劳伦斯·戴尔·巴茨, 罗伯特·E·富斯特 申请人:欧多诗贝有限公司