专利名称：用于补偿多个导体之间串扰的电连接器以及有关方法
技术领域：
本发明涉及一种排列有许多导体的电连接器，其排列方式可以补偿导体之间的串扰。
许多电连接器都包括多个细长的导体，用来互连连接器上的有关输入和输出端。正如本领域的技术人员熟知的那样，如果一个细长导体邻近或是比较靠近另一个细长导体，通常就会出现串扰。总地来说，串扰是电信号从一对导线到邻近的另一对导线的一种有害的耦合或是传输。串扰是由电感(磁场)耦合或是电容(电场)耦合产生的。另外，在例如许多电连接器的细长导体以平行或是接近平行的关系延伸的导体之间产生的串扰程度会有所增加。
从整体上来说，不希望出现串扰，并且相互作用的耦合信号会使通过导体进行传输的信号的清晰度降低。不仅如此，通过各个导体传输的信号强度通常也会由于串扰的能量扩散或是浪费而下降，特别是在频率比较高的情况下。因此，为了降低或是补偿这种串扰，特别是在包括许多细长导体的电连接器中，已经采用了各种各样的方法。
在美国专利US5186647号中描述了一种用来减少串扰的高频电连接器，这种连接器包括许多安装在一个绝缘表面上的导体，并且在其长度上至少有一部分是以基本上平行的关系延伸的。至少有一个细长导体跨过另一个导体的路径，但在二者之间没有电接触，从而减少了导体之间的串扰。
随着技术的不断进步，通信系统的工作频率越来越高，这样就会增加串扰。尽管那种使导体具有交叉路径的电连接器可以有效地减少串扰，为了满足一定的性能指标，工作频率越高，对减少串扰的要求也会更高。为了进一步减少串扰，本发明提供了一种具有新式的导体布置方式的连接器。
本发明要解决的问题是提供一种用来补偿许多导体对之间的串扰的电连接器。
解决这种问题的最理想方式是提供一种易于制造，装配，成本高效，并且便于使用的连接器；并且使这种连接器具有便于接线和重新接线的特征。
解决这种问题的办法是提供这样一种电连接器，它包括确定了一个内部空腔的外壳，以及多个细长的导体，细长的导体至少有一部分位于空腔之内，并且包括以重叠且垂直隔开的关系定位的一对导体，以便补偿导体之间的串扰。按照一个实施例，导体上还包括第一和第二细长导体，它们以基本上平行且横向隔开的关系从各自的第一端延伸到预定的交叉位置。在交叉位置上，第一和第二导体横向交叉，但是在二者之间并不构成电接触。这一交叉位置与该对导体以重叠且垂直隔开的关系定位的位置是分开的。由于第一和第二细长导体是横向交叉的，并且以重叠且垂直隔开的关系定位至少一对导体，本发明的电连接器可以补偿多个导体之间的串扰。
以下要参照附图来解释本发明，在附图中
图1是本发明的一个电连接器的放大的分解透视图；图2是本发明的电连接器的放大透视图，用来表示装配的外壳；图3是本发明的电连接器的一个放大的截面图，用来表示细长的导体和沿着图2中的线3-3提取的向后延伸的筒；图4是本发明的电连接器的一个放大的分解图，用来表示第一和第二支撑件以及夹在其中间的细长导体之间的关系；图5是本发明的一个引线框架部件的顶视图，用来表示多个对齐的引线框架；图6是图5的引线框架部件的一个侧视图，图中表示了上，中，下的引线框架；图7是沿着图5中的线7-7提取的引线框架的一个放大的截面图；图8是图5的引线框架部件的一个放大的分离顶视图，用来表示补偿段的重叠关系；图9是本发明的电连接器的一个放大的分离截面图，用来表示如何用一个压接工具将导体插入一个绝缘位移槽；图10是图5中所示的引线框架部件的上引线框架的平面图；图11是图10的上引线框架的一个侧截面图；图12是图5所示的引线框架部件的中引线框架的平面图；图13是图10的中引线框架的一个侧截面图；图14是图5所示的引线框架部件的下引线框架的平面图；以及图15是图10的下引线框架的一个侧截面图。
以下参见图1-3来说明本发明的电连接器10的一个实施例。具体地说，图中所示实施例的电连接器是一个组合式插座，例如一个组合式电话插座，其作用是在一条多导体电缆的各个导体之间提供电连接，例如电信电缆与诸如电话，计算机，传真机等等各种电信设备的电连接。具体地说，多导体的电缆通常是一种从电信节点盒或是交叉连接点延伸到出口的分配电缆。尽管在本文中所说的是一种组合式电话插座，在不脱离本发明精神和范围的条件下，本发明的电连接器还可以用其他类型的连接器来体现。
如图2和3中所示，电连接器10主要包括限定了一个内部空腔14的外壳12，多个细长导体16至少部分被定位在这一空腔内。每个导体的第一端上有一个弹性接触部分18，而在与第一端相反的第二端上有一个绝缘位移接触部分20。从更详细的图1中可见，每个绝缘位移接触部分最好包括一对相对的叶片部分，在叶片部分之间限定了一个绝缘位移槽22。
外壳12通常是由聚酯树脂一类的塑性材料构成的，具有比较坚固、耐用的结构，并且比较便宜。然而，在不脱离本发明精神和范围的条件下，外壳也可以由其他材料制成。
从图1中可以清楚地看到，外壳12主要包括多个部件，可以将它们固定在一起构成装配的外壳。具体地说，本实施例的外壳包括一个壳体24，它限定了一个从外壳的前表面26开口的内部空腔14。如图中所示，内部空腔14的尺寸和形状以及外壳前表面的开口最好是设计成能够接纳一个标准的电话插头。如下文所述，外壳最好还应该包括插入壳体的第一和第二支撑部件28，用来支撑和横向隔开细长的导体16。最后，外壳最好还应该包括一个构成外壳的后表面34的出口帽(strain relief cap)30。如图所示，出口帽30限定了多个从其中穿过的孔32。
多个细长导体16大体上被定位在第一和第二支撑部件28之间，使得细长导体上各自的第一端从第一和第二支撑部件的第一侧36延伸，并且使细长导体上各自的第二端从第一和第二支撑部件的第二侧38延伸，如图4所示，第二侧与各自的第一侧是相对的。至少有一个支撑部件上最好包括在相对的第一和第二支撑部件之间向内延伸的多个肋40。如图1中所示，第一支撑部件包括多个向内延伸的肋，然而，在不脱离本发明精神和范围的条件下，第二支撑部件上也可以包括这种肋。向内延伸的肋限定了多个用来安置细长导体的通道42。这种肋可以将细长的导体横向隔开，并且在导体之间提供一个绝缘层，避免导体之间的电接触。
如图4所示，细长导体16的第一端大体上绕着第一支撑部件28的第一侧36折叠，构成各自的弹性接触部分18，例如图中所示的弹簧触点。从图1中可见，第一支撑部件可以包括一个向前斜削的部分29，以便使细长的导体绕着它折叠。
此外，多个细长导体的第二端是按照预定的图形在第一和第二支撑部件的第二侧38上弯曲的。从图1和3中可见，许多细长导体是弯曲的，导体基本上是向上延伸的，而将导体上剩余的部分弯曲成基本上是向下延伸的。按照图示的实施例，一半导体是大致向上弯曲的，而另一半导体是大致向下弯曲的。多个细长导体的绝缘位移接触部分20的相对的叶片部分也最好是弯曲并且纵向向后延伸。如图所示，第一和第二支撑部件各自包括一个直立的壁部44，提供一个用来支撑细长导体的弯曲部分的表面。
在细长导体被成形或是弯曲之后，可以将多个细长导体和第一及第二支撑部件28插入壳体24中，使多个细长导体的第一端至少有一部分伸入由壳体所限定的内部空腔14。最好是将第一和第二支撑部件以及夹在其中间的多个导体与壳体互锁。例如图示的实施例，第一和第二支撑部件包括斜削的肩部，它偏移并锁定在壳体上伸出的互补接头的后面。然而，在不脱离本发明精神和范围的条件下，也可以采用其他装置将在壳体内部的第一和第二支撑部件互相锁定。
然后，多个向后延伸的绝缘位移接触部分20可以插入出口帽30所限定的各个孔32内。出口帽也最好可以和壳体24连锁，构成一个整体的外壳12。如上所述，出口帽上相对的侧面也可以分别包括斜削的肩部，它可以偏移并锁定在壳体上伸出的一对互补接头的后面。
由于细长导体16的折叠构造和外壳12的尺寸和形状，本发明的电连接器10在结构上比较紧凑。这种电连接器可以安装在仅仅为连接器提供了有限空间的壁板或是其他固定物的内部。
本发明的电连接器10的多个细长导体16是按照相邻且横向隔开的关系来定位的。如图1和5所示，多个细长导体是大体平行延伸的。正如本领域的技术人员所知，相邻的导体，特别是按照基本上平行的关系延伸的相邻导体之间必然会出现串扰。
从图5-8中可以更清楚地看到，引线框架部件46包括多个细长的导体16，多个细长导体中间最好包括一对导体，它们的位置呈重叠且垂直隔开的关系，以便补偿导体之间的串扰。各个细长导体的第一端18，特别是其弹性接触部分应该具有预定的宽度。导体的重叠部分最好比导体端部的预定宽度更宽，从而限定了一个比较宽的补偿段48。
一对细长导体16的位置按照预定的距离形成重叠且垂直隔开的关系。此外，它们各自的补偿段48仅有一个预定的部分形成重叠且垂直隔开的关系，从而在二者之间产生电容性耦合。例如，在图8中用交叉的阴影示意性地表示了补偿段的重叠部分。具体地说，补偿段的长度以及按照垂直隔开的关系重叠的那部分补偿段的宽度是可以选择的，由此来优化二者之间的耦合电容，从而补偿导体之间的串扰。例如，按照垂直隔开的关系重叠的那部分补偿段的宽度的增加或是补偿段长度的增加可以增大补偿段之间的电容耦合，并且增加对导体之间的串扰的补偿。
正如本领域的技术人员所知，与最外侧的细长导体相比，多个横向隔开的细长导体16中最靠内侧的那些导体上的串扰程度是比较大的。因此，包括位置上呈重叠且垂直隔开关系的补偿段48的那一对导体最好是处于内侧的一对导体。在一个实施例中，第一和第二对细长导体是按照重叠且垂直隔开的关系分别定位的。如图5，7和8中所示，第一和第二对细长导体最好是在横向上处于最内侧的导体，这些导体上的串扰程度比较高，并且需要额外的补偿。
如图5-8中所示，多个细长导体还可以包括第一和第二细长导体，它们按照基本上平行且横向隔开的关系从各自的第一端延伸到预定的交叉位置49。在该交叉位置上，第一和第二导体横向交叉，但是二者之间并不形成电连接。这样，横向交叉的第一和第二导体就可以为导体之间的串扰提供额外的补偿。具体地说，横向交叉的导体可以转变导体之间串扰的极性，这样，即使不能完全消除，也可以减少串扰的累加作用。
在一个实施例中，每个细长导体16在交叉位置49处与另一个细长导体交叉。在这一实施例中，电连接器10最好包括多对细长的导体，它们按照基本上平行且横向隔开的关系从各自的第一端延伸到预定的交叉位置，每个导体对中的一个导体在交叉位置上与该导体对中的另一个导体横向交叉，但是在二者之间并不形成电接触。多对细长导体的交叉位置最好是横向对齐的，例如可以形成并排的关系。
交叉位置49的位置在细长导体16的长度方向上最好是可以选择的，以便在交叉位置和各个导体的第二端之间为比如出现在细长导体上各自的第一端与交叉位置之间的串扰提供充分的补偿。在一个较佳实施例中，由各个导体在交叉位置与其各自的第一和第二端50和52之间限定的距离15是相等的。
如上所述，所示实施例的第一支撑部件28的向内延伸的肋40是横向隔开并且与细长导体16对齐的，它还能防止相邻导体之间的电接触。此外，在一个实施例中，第一和第二导体上在预定的交叉位置49处横向交叉的部分上覆盖着一种绝缘涂层。这样就能使导体比较靠近，而不会在导体之间形成电接触。这种绝缘涂层可以采用聚乙烯醇缩甲醛或是聚酰胺/聚酰亚胺。此外，按照垂直隔开的关系重叠的一对导体上的补偿段48上也可以覆盖诸如聚乙烯醇缩甲醛或是聚酰胺/聚酰亚胺的绝缘涂层。这样就能使补偿段之间的垂直间隔比较小，而不会在导体之间形成电接触。或者是，在本发明的电连接器10的实施例中，补偿段以及第一和第二导体上横向交叉的部分并没有覆盖一种绝缘涂层，为了避免导体之间的电压击穿，包括补偿段在内的导体最好被隔开一个足够的距离。
如图9中所示，诸如本实施例中的组合式电话插座一类的电连接器10适合被安装在一个壁板或是面板54内，然后再将壁板或面板装入墙壁或是其他支撑构造中以完成绝缘。尽管在图中没有表示，在电连接器的外壳12前表面26所限定的开口14中可以插入一个组合式的插头，从而通过这一电连接器在电信设备(未示出)与多导体的电缆之间形成电连接。
正如本领域的技术人员所知，组合式插头通常包括按照预定顺序排列的多个导电元件，并且适合与多导体电缆上预定的导体实现电连接。因此，本发明的电连接器10的多个细长导体16上各自的第一端最好按照第一预定顺序来排列，以便使组合式插头的各个导电元件偏移，从而与一个预定导体上的弹性接触部分18形成电接触。
另外，电连接器10的多个细长导体16上的第二端最好按照第二预定顺序来排列。正如本领域的技术人员所知，诸如电信电缆一类的多导体电缆中的导体通常是成对排列的，并且相互绞合，以便减少导体之间的串扰。因此，细长导体上各自的第二端的第二预定顺序最好是这样排列，即使多导体电缆的导体对中的各个导体能够插入一个相邻的绝缘位移槽22。这样，多导体电缆中绞合的导体对就能在非常接近绝缘位移接触部分20的位置上保持其绞合状态，从而进一步减少了多导体电缆的导体之间的串扰。此外，通过将绞合导体对中的各个导体端接在相邻的绝缘位移槽中，技术人员在安装电连接器并且将多导体电缆的导体插入各自的绝缘位移槽时很容易将导体插入。另外，导体和外壳12上围绕各个孔32的部位最好采用彩色编码，以便进一步方便电连接器10的接线工作。
如图5中所示，多个细长导体16中至少有一个在交叉位置49与至少一个连接器的第二端之间的一个位置与该多个导体中的另一个横向交叉。导体在交叉位置与其各自的第二端之间横向交叉，从而使多个连接器上各自的第二端按照第二预定顺序进行排列。
如图5-7中所示，多个细长导体16最好是由一个引线框架组件46的多个引线框架56构成。每个引线框架最好包括至少一个细长导体，它从连接到引线框架的第一侧58的第一端延伸到连接到该引线框架上与第一侧相对的第二侧60的第二端。另外，该引线框架组件包括一种对准装置，例如由各个引线框架所限定的多个对齐的孔，用来将多个引线框架对齐。引线框架最好是这样对齐的，使得多个引线框架的导体中包括至少一对在预定交叉位置49上横向交叉的导体，并且至少有一对导体上包括按照上述重叠且垂直隔开的关系排列的补偿段48。
如图10～15所示，图示实施例的引线框架组件46包括三个引线框架56，它们各自包括多个细长导体16。从图6和7中可见，三个引线框架是层叠的，这样就包括了上、中、和下引线框架。在图10，12和14的顶视图以及图11，13和15的截面侧视图中分别更清楚地表示了上、中、和下引线框架。然而，这种引线框架组件显然还可以包括任何数量的引线框架，这种情况并没有脱离本发明的精神和范围。
按照本发明的一个实施例，电连接器10的细长导体16是用磷青铜的铜合金材料(phosphorous bronze copper alloy material)制成的。具体地说，包括多个细长导体在内的多个引线框架56可以由覆盖着一层磷的青铜材料的板材冲压成形。多个引线框架上还可以覆盖一种绝缘涂层，例如聚乙烯醇缩甲醛或是聚酰胺/聚酰亚胺的绝缘涂层，用来进一步防止多个细长导体之间的电接触。然后使各个引线框架所限定的孔62对齐，从而将引线框架对齐，并且可以将第一和第二支撑部件28定位在多个引线框架的相对一侧。然后可以去掉多个引线框架上的框架部分，并且如这里所述以及如图4所示使剩下的细长导体绕着第一和第二支撑部件折叠。
如图1-4中所示，外壳12的出口帽30最好包括多个向外突出的筒64。这种筒从外壳的后表面34横向地向后延伸，其位置从其内部所限定的多个孔32之间的后表面部分向外突出。由于筒是向后突出的，通过外壳的后表面中所限定的各个窗口32延伸的多个细长导体16上各自的绝缘位移接触部分20在一对相邻的筒之间延伸。这样，如果对导线施加一个指向前方的力，就能将多导体电缆的一个导体插入绝缘位移槽22，如图9中所示，力的方向大体上就是从外壳的后表面指向外壳前表面的方向。在每个筒上可以采用彩色编码，使其符合多导体电缆上的彩色编码，从而进一步简化电连接器的安装和接线工作。
所需的插入力通常是用一种压接工具66来提供的，例如由AT&T和Krone制造和销售的工具，其产品代码分别是Harris-Dracon D-814和LSA-PLUS#64172055-01。正如本领域的技术人员所知，压接工具不仅能提供所需的力将一个导体16插入由绝缘位移接触部分22所限定的绝缘位移槽22，同时还可以端接插入的导体。筒64的尺寸和形状最好能容纳AT&T或是Krone制造的任何一种压接工具。另外，每个筒最好向后延伸超过绝缘位移接触部分，以便分隔和保护绝缘位移接触部分。向后延伸的筒上超过绝缘位移接触部分的那一部分提供了一个可以放置压接工具的表面，从而进一步保护了绝缘位移接触部分。
如果借助于指向前方的力将导体16插入相应的绝缘位移槽22，在按照图9所示将电连接器10安装到一个壁板54上之后，就可以插入导体13。这样，由于在导体被插入绝缘位移槽之后不再需要操作电连接器，电连接器的安装工作就更加简便了。此外，在许多场合需要重新接线或是改变一个特定出口上的接线图形，以便提供不同或是附加的电信性能。按照本发明，壁板连同安装在其内的电连接器是可以从墙上移开和抽出。然后可以根据需要分别将导体连接到电连接器的绝缘位移槽中，而不用从壁板上拆下电连接器。因此，本发明的方法和装置可以简化电连接器的接线和重新接线工作。
如图2和3中所示，每个筒64上最好包括至少一个从筒的各个侧面向外横向突出的肋68。这种肋的作用是将导体16导入由绝缘位移接触部分20的相对的叶片部分所限定的绝缘位移槽22。在一个实施例中，第一和第二肋是从筒上被绝缘位移接触部分分开的侧面部位向外横向突出的。例如在图示的实施例中，第一肋从筒上位于绝缘位移接触部分上方的侧面部位向外横向突出，而第二肋从筒上位于绝缘位移接触部分下方的侧面部位向外横向突出。也可以使向外突出的肋的尺寸与导体形成摩擦啮合。导体的摩擦啮合可以限制其在连接器内部的移动，并且(如果不是消除的话)至少能够减少导体上的张力，从而提高导体的性能和使用寿命。
在附图和说明书中已经说明了本发明的较佳实施例，尽管采用了特定的形式，其用意仅仅是为了说明，而并非对本发明的限制。
权利要求
1.一种电连接器，包括一个外壳(24，30)以及多个细长的导体(16)，细长的导体至少有一部分位于由上述外壳的内部所限定的一个空腔(14)之内，在每个上述导体的第一端上有一个接触部分(18)，并且在其第二端上有一个导体端接部分(22)，上述多个导体中包括按照基本上平行且横向隔开的关系延伸的第一和第二细长导体，其特征是一对上述导体的至少一部分按照重叠且横向隔开的关系被定位在离开交叉位置的一个预定的位置(48)，用来补偿上述多个导体之间的串扰。
2.按照权利要求1的电连接器，其特征是上述多个导体上在各自的第一端和交叉位置之间延伸的那些部分具有预定的宽度，并且一对导体中在位置上形成重叠且垂直隔开关系的那些部分比上述多个导体的预定宽度要宽，由此限定了各自的补偿段。
3.按照权利要求2的电连接器，其特征是一对导体上各自的补偿段上仅有一个预定的部分是按照垂直隔开的关系在预定距离上重叠的，从而在二者之间形成电容性耦合。
4.按照前述任意一项权利要求的电连接器，其特征是上述第一和第二导体具有一个预定的交叉位置(49)，第一和第二导体在该位置上横向交叉，但是在二者之间并不形成电接触，并且由各个上述导体在该交叉位置与其相应的第一和第二端之间所限定的距离分别相等。
5.按照权利要求4的电连接器，其特征是上述多个细长导体按照基本上平行且横向隔开的关系从各自的第一端延伸到各自的交叉位置，各个导体在这一交叉位置上与相邻的导体交叉，但在二者之间并不形成电接触。
6.按照权利要求5的电连接器，其特征是第一和第二对上述导体各自按照重叠且垂直隔开的关系被定位在该交叉位置与相应导体的第二端之间的一个预定位置上，并且上述第一和第二对上述导体是横向上处于最内侧的导体。
7.按照权利要求4-6之一的电连接器，其特征是在上述第一和第二导体上的预定交叉位置的那一部分覆盖着一个绝缘涂层。
8.按照前述任意一项权利要求的电连接器，其特征是一对所述导体上按照重叠且垂直隔开的关系定位的那一部分覆盖着一个绝缘涂层，以便尽量缩小二者之间的垂直间隔。
9.按照权利要求4-8之一的电连接器，其特征是上述多个导体上各自的第一端是按照第一预定顺序排列的，在上述多个导体中至少有一个是与上述多个导体中的另一个横向交叉的，其位置处在该交叉位置与上述至少一个导体的第二端之间，这样，上述多个导体上各自的第二端是按照第二预定顺序排列的。
10.按照前述任意一项权利要求的电连接器，其特征是上述外壳还包括多个从后表面(34)向后延伸向外突出的筒(64)，定位上述多个筒从其内部所限定的多个孔(32)之间的后表面部分向外突出，上述多个导体上各自的上述绝缘位移接触部分(22)—分别通过上述外壳的后表面中所限定的各个孔并在一对相邻筒之间延伸—包括一对相对的叶片部分，在叶片之间限定了一个绝缘位移槽，通过对导线施加一个指向前方的力，就可以将导线插入上述绝缘位移槽内。
全文摘要
一种可以提供串扰补偿的电连接器,它包括至少有一部分位于由外壳限定的内腔之内的许多导体。细长的导体基本上是平行且横向隔开的,并且包括设在第一端的弹性接触部分和设在第二端的绝缘位移接触部分。细长的导体包括一对导体,它们至少有一部分形成重叠且垂直隔开的关系。一对导体上重叠的那部分总的来说比导体上基本平行且横向隔开的部分明显地展宽,由此限定了各自的补偿段。补偿段的长度和重叠的补偿段部分的宽度是可以选择的,用来在补偿段之间形成电容耦合,从而补偿导体之间的串扰。细长的导体还可以包括第一和第二导体,它们以基本上平行且横向隔开的关系从各自的第一端延伸到一个预定的交叉位置。在该交叉位置上,第一和第二导体横向交叉,但是在二者之间并不构成电接触。
文档编号H01R13/658GK1198264SQ96197312
公开日1998年11月4日 申请日期1996年4月4日 优先权日1995年5月19日
发明者G·H·弗斯特, D·L·梅茨格尔 申请人:惠特克公司