具有模式转换控制电路的通信插头和接插线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总地涉及通信连接器并且更具体地涉及当与通信插座匹配以形成匹配的插头-插座连接时可以呈现改进的串扰性能的通信插头(诸如RJ-45插头)。
【背景技术】
[0002]许多硬接线通信系统使用插头和插座连接器将通信电缆连接至另一个通信电缆或者计算机装置。举例来说，高速通信系统通常使用这种插头和插座连接器将计算机、打印机及其它设备连接至局域网和/或外部网络(诸如因特网)。图1描绘了图示可以怎样使用插头和插座连接器使计算机11与例如网络服务器20互连的这种硬接线高速通信系统的高度简化示例。
[0003]如图1所示，计算机11通过电缆12连接至安装在壁装插座板19中的通信插座15。电缆12是在其每个端部处包括通信插头13、14的接插线。通常，电缆12包括八个绝缘导体。如图1所示，插头14插入到通信插座15前侧中的腔体或者“插头孔口” 16中，以使得通信插头14的触点或者“插头插片”与通信插座15的相应触点匹配。如果电缆12包括八个导体，则通信插头14和通信插座15将通常各自具有八个触点。通信插座15包括其后端处的导线连接组件17，该导线连接组件容纳来自第二电缆18的多个导体(例如，八个)，这些导体被单独地压到导线连接组件17中的槽中以在第二电缆18的每个导体与通过通信插座15的多个导电通路的相应导电通路之间建立机械连接和电连接。第二电缆18的另一端连接至网络服务器20，该网络服务器可以位于例如电信间中。类似地，通信插头13插入到设置在计算机11后面的第二通信插座(图1中未示出)的插头孔口中。因此，接插线12、电缆18和通信插座15在计算机11与网络服务器20之间提供多个电通路。这些电通路可以用于在计算机11与网络服务器20之间传递信息信号。
[0004]当通过通信电缆中的导体(例如，绝缘铜导线)传输信号时，来自外部源的电噪声可能由导体拾取，从而降低信号的质量。为了抵消这种噪声源，上面描述的通信系统中的信息信号通常通过一对导体(在下文中为“差分对”或者仅仅“对”)而不是通过单个导体在设备之间传输。每个差分对的两个导体在通信电缆和接插线中紧密地绞合在一起，以使得八个导体被布置为四个绞合的导体差分对。在差分对的每个导体上传输的信号具有相等的幅度，但相反的相位，并且信息信号作为承载在该对的两个导体上的信号之间的电压差嵌入。当通过绞合的导体差分对传输信号时，差分对中的每个导体通常从这些外部源拾取大约相同量的噪声。由于信息信号通过取得在差分对的两个导体上承载的信号的差来提取，因此减法过程可以几乎抵消噪声信号，并且由此信息信号通常不受干扰。
[0005]再次参照图1，能够看出一系列插头、插座和电缆段将计算机11连接至服务器20。每个插头、插座和电缆段包括四个差分对，并且因此在计算机11与服务器20之间提供总共四个差分传输线路，该差分传输线路可以用于承载其间的双向通信(例如，差分对中的两个可以用于将信号从计算机11承载至服务器20，而其它两个差分对可以用于将信号从服务器20承载至计算机11)。图1所示级联插头、插座和电缆布线段在两个终端设备(例如，计算机11和服务器20)之间提供连通性，此处称为“信道”。因此，在大多数高速通信系统中，“信道”包括四个差分对。可惜的是，每个插头-插座连接部(例如，插头14与插座15匹配的位置)内的导体和接触结构的接近能够产生电容和/或电感耦合。连接器中的这些电容和电感耦合(以及电缆布线中可能出现的类似耦合)引起另一种类型的噪声(称为“串扰”)。
[0006]特别地，“串扰”指的是来自通过第二“干扰”差分对传输的信号的不需要的信号能量，该信号能量电容地和/或电感地耦合至第一“受扰”差分对的导体上。感应串扰可以包括近端串扰(NEXT)，其是在与相同位置处的源相对应的输入位置处测量的串扰(即，其感应电压信号沿着与不同通路中的起始干扰信号的方向相反的方向传播的串扰)，以及远端串扰(FEXT)，其是在与输入位置处的源相对应的输出位置处测量的串扰(即，其信号沿着与不同通路中的干扰信号相同的方向传播的串扰)。两种类型的串扰都包括不合需要的噪声信号，其干扰通过受扰差分对传输的信息信号。
[0007]尽管可利用能够显著降低通信电缆段内的串扰效应的方法，但是为了维持向后兼容性而在多年前采用并且仍然有效的通信连接器配置通常不布置接触结构以使连接器硬件中的差分对之间的串扰最小化。例如，根据2009年8月11日由电信产业协会批准的ANSI/TIA-568-C.2标准，在模块化插头的触点与模块化插座的触点匹配的连接区域(此处称为“插头-插座匹配区域”)中，插座的八个触点1-8必须成排对准，其中如图2所描绘的，八个触点1-8被布置为四个差分对。如本领域技术人员已知的，在TIA/EIA 568的B类配置下，图2中的触点4和5构成对1，触点I和2构成对2，触点3和6构成对3，以及触点7和8构成对4。触点1、3、5和7是所谓的“尖端”触点，而触点2、4、6和8是“环形”触点。如从图2可清楚的，八个触点1-8的该布置将导致差分对之间的不等耦合，并且由此在行业标准化通信系统中的每个连接器中引入NEXT和FEXT两者。由于行业标准化RJ-45插头-插座接口而出现的不等耦合通常称为“侵入”串扰。
[0008]由于为了支持增大数据速率的通信，硬接线通信系统已经向更高频率移动，因此插头和插座连接器中的串扰已经成为更显著的问题。为了解决该问题，通信插座现在通常包括串扰补偿电路，该串扰补偿电路引入“补偿”串扰，用于抵消由于行业标准化连接器配置在插头-插座匹配区域中引入的大量“侵入”串扰。为了确保由不同供应商制造的插头和插座将在一起很好地工作，行业标准规定必须在RJ-45插头中的多种差分对组合之间生成的侵入串扰量以使该插头符合行业标准。因此，尽管现在可以制造呈现低得多的侵入串扰水平的RJ-45插头，但是仍然需要确保RJ-45插头在差分对之间注入行业标准化的侵入串扰量以使得将与RJ-45插头和插座的安装基础维持向后兼容性。通常，使用所谓的“多级”串扰补偿电路。在Adriaenssens等人的美国专利N0.5，997，358中描述了这种串扰电路，其全部内容通过引用合并于此，如同在此处被完全阐明一样。
[0009]可以将串扰分类为差分串扰或者共模串扰。差分串扰指的是表现为受扰差分对的两个导体之间的电压差的串扰信号。由于当通过取由受扰差分对上的导体承载的电压的差来提取受扰差分对上承载的信息信号时电压差没有减去，因此这种类型的串扰使受扰差分对上承载的任何信息信号劣化。共模串扰指的是差分对的两个导体上出现的串扰信号。由于干扰共模信号通过用于恢复受扰差分对上的信息信号的减法过程来抵消，因此共模串扰通常不干扰受扰差分对上的信息信号。
[0010]然而，共模串扰可以生成另一种类型的串扰，称为“外来”串扰。外来串扰指的是两个通信信道之间出现的串扰。外来串扰可以出现在例如紧密间隔的连接器(例如，接插板)或者捆在一起的通信电缆中。例如，第一通信电缆中的差分对可以与第二紧邻通信电缆中的差分对串扰。由于共模信号通常不通过差分信号那样的自相抵消的方式来自相抵消，因此可以在差分对上承载的共模信号尤其可能生成外来串扰。显然，连接器之间和电缆之间的物理分离可以用于减少外来串扰。然而，因为由于“不动产”限制和/或易于电线管理，捆绑电缆和接插线以及将通信连接器紧密邻近地设置在接插板上是惯例，因此这通常是不实际的。
【发明内容】
[0011]根据本发明的实施例，提供了包括具有第一至第八导体的通信电缆的接插线。第四导体和第五导体绞合在一起形成第一双绞线对，第一导体和第二导体绞合在一起形成第二双绞线对，第三导体和第六导体绞合在一起形成第三双绞线对，以及第七导体和第八导体绞合在一起形成第四双绞线对。插头附接至通信电缆。插头包括容纳通信电缆的壳体以及第一至第八插头触点，该插头触点包括以数字顺序基本上成排对准的插头接触区域。插头还包括印刷电路板，该印刷电路板具有将第一至第八导体连接至相应的第一至第八插头触点的第一至第八导电通路。第一导电通路的第一部分和第二导电通路的第一部分被路由为传输线路，以及在其间路由第六导电通路的第一部分。
[0012]在一些实施例中，第一导电通路的第一部分、第二导电通路的第一部分和第六导电通路的第一部分全部在印刷电路板的相同侧上。在其它实施例中，第一导电通路的第一部分和第二导电通路的第一部分在印刷电路板的第一层上，以及第六导电通路的第一部分在不同于第一层的印刷电路板的第二层上。第七导电通路的第一部分和第八导电通路的第一部分还可以以并排方式路由为传输线路，以及在其间可以路由第三导电通路的第一部分。第三和第六导电通路可以彼此交叉至少两次和/或可以在印刷电路板上形成扩展回路。
[0013]在一些实施例中，第六导电通路的第一部分可以配置为当信号入射在第六导电通路上时将基本上相等量的能量耦合到第一和第二导电通路的第一部分上。在第一导电通路的第一部分与第二导电通路的第一部分之间路由的第六导电通路的第一部分可以包括差分-共模串扰抵消电路，该差分-共模串扰抵消电路至少部分地抵消从第三插头触点注入到第一和第二插头触点上的共模串扰。差分-共模串扰抵消电路的至少一部分可以位于容纳第一至第八插头插片的印刷电路板的前半部上。
[0014]根据本发明另外的实施例，提供了包括具有第一至第八导体的通信电缆的接插线。第四导体和第五导体绞合在一起形成第一双绞线对，第一导体和第二导体绞合在一起形成第二双绞线对，第三导体和第六导体绞合在一起形成第三双绞线对，以及第七导体和第八导体绞合在一起形成第四双绞线对。插头附接至通信电缆。该插头包括容纳通信电缆的壳体以及第一至第八插头触点，该插头触点包括以数字顺序基本上成排对准的插头接触区域。插头还包括印刷电路板，该印刷电路板具有将第一至第八导体连接至相应的第一至第八插头触点的第一至第八导电通路。在印刷电路板上，第二导电通路的第一部分比第六导电通路的第一部分更靠近第七和第八导电通路，以及第七导电通路的第一部分比第三导电通路的第一部分更靠近第一和第二导电通路。
[0015]在一些实施例中，在第一和第二导电通路的基本上平行的第一部分之间路由第六导电通路的第一部分。第六导电通路的第一部分可以与第一和第二导电通路的第一部分基本上等距离。第六导电通路的第一部分可以配置为将基本上相等量的能量耦合到第一和第二导电通路的第一部分上。第一和第二导电通路的第一部分可以大致并排地路由为差分传输线路，以及可以在第一和第二导电通路的第一部分之间路由第六导电通路的第一部分。
[0016]根据本发明另外的实施例，提供了包括具有第一至第四导体的通信电缆的接插线。第一和第二导体形成第一差分对，以及第三和第四导体形成第二差分对。插头附接至通信电缆。该插头包括容纳通信电缆的壳体以及第一至第四插头触点。插头还包括印刷电路板，该印刷电路板具有将第一至第四导体连接至相应第一至第四插头触点的第一至第四导电通路。第三插头触点将共模串扰注入到第一和第二插头触点上，以及第四导电通路包括与第一和第二导电通路耦合的区段以至少部分地抵消该共模串扰。
[0017]在一些实施例中，第一至第四插头触点包括以数字顺序基本上成排对准的插头接触区域，和/或第三和第四导电通路在印刷电路板上形成扩展回路。第一和第二导电通路的第一部分可以以并排方式路由为传输线路，以及可以在其间路由第四导电通路的第一部分。第一、第二和第四导电通路的第一部分可以全部在印刷电路板的相同侧上。第三和第四导电通路可以彼此交叉至少两次。第四导电通路的第一部分可以配置为将基本上相等量的能量耦合到第一和第二导电通路的第一部分上。
[0018]根据本发明另外的实施例，提供了包括通信电缆的接插线，该通信电缆具有第一至第八导体，其中第四和第五导体绞合在一起形成第一双绞线对，第一和第二导体绞合在一起形成第二双绞线对，第三和第六导体绞合在一起形成第三双绞线对，以及第七和第八导体绞合在一起形成第四双绞线对。插头附接至通信电缆。插头具有容纳通信电缆的壳体、包括以数字顺序基本上成排对准的插头接触区域的第一至第八插头触点以及至少部分地在壳体内的印刷电路板。印刷电路板包括将第一至第八导体连接至相应第一至第八插头触点的第一至第八导电通路。第六导电通路的第一部分被路由为使得当由信号激励时，该部分将基本上相等量的信号能量耦合到第一导电通路的第一部分和第二导电通路的第一部分上。
[0019]在一些实施例中，第六导电通路的第一部分包括邻近第一导电通路的第一部分安置的第一电流承载通路以及邻近第二导电通路的第一部分安置的第二电流承载通路。在这种实施例中，第一导电通路的第一部分、第二导电通路的第一部分以及第六导电通路的第一部分可以全部在印刷电路板的相同层上。在一些实施例中，第一导电通路的第一部分和第二导电通路的第一部分可以在第六导电通路的第一部分的第一电流承载通路与第六导电通路的第一部分的第二电流承载通路之间。在其它实施例中，第六导电通路的第一部分的第一电流承载通路可以与第一导电通路的第一部分垂直地堆叠以及第六导电通路的第一部分的第二电流承载通路可以与第二导电通路的第一部分垂直地堆叠。
[0020]在一些实施例中，第一导电通路的第一部分和第二导电通路的第一部分可以在印刷电路板的第一层上，以及第六导电通路的第一部分可以是在不同于第一层的印刷电路板的第二层上的加宽迹线。在一些实施例中，第六导电通路的第一部分可以与第一导电通路的第一部分和第二导电通路的第一部分重叠。印刷电路板可以是柔性印刷电路板。可以在第一导电通路的第一部分与第二导电通路的第一部分之间路由第六导电通路的第一部分。
[0021]根据本发明另外的实施例，提供了包括具有第一至第八导体的通信电缆的接插线。第四导体和第五导体绞合在一起形成第一双绞线对，第一导体和第二导体绞合在一起形成第二双绞线对，第三导体和第六导体绞合在一起形成第三双绞线对，以及第七导体和第八导体绞合在一起形成第四双绞线对。插头附接至通信电缆。该插头包括容纳通信电缆的壳体以及第一至第八插头触点。插头还包括印刷电路板，该印刷电路板具有将第一至第八导体连接至相应第一至第八插头触点的第一至第八导电通路。在第二导电通路与第六导电通路之间设置第一串扰注入电路以及在第一导电通路与第六导电通路之间设置第二串扰注入电路。
[0022]在一些实施例中，当差分地激励第三双绞线对时，第一和第二串扰注入电路基本上抵消从第三双绞线对注入到第二双绞线对上的共模串扰。插头还可以包括第二导电通路与第三导电通路之间的第三串扰注入电路。在这种实施例中，当差分地激励第三双绞线对时，第一、第二和第三串扰注入电路可以基本上抵消从第三双绞线对注入到第二双绞线对上的共模串扰。在其它实施例中，插头包括设置在第一导电通路与第三导电通路之间的第三串扰注入电路。
[0023]在一些实施例中，第一串扰注入电路包括第二导电通路与第六导电通路之间的印刷电路板上的第一电容器。同样地，第二串扰注入电路可以是第一导电通路与第六导电通路之间的印刷电路板上的第二电容器。第一电容器可以直接邻近第二插头触点地连