具有模式转换控制电路的通信插头和接插线的制作方法_4

文档序号:9332939阅读:来源:国知局
为了减小段166'中的电流密度,段166'可以比段16P和162'宽。
[0082]紧接着转至图9C,图示了在柔性印刷电路板150-3上实现的耦合区域203的另一个实现203-3。图9C是印刷电路板150-3的一部分的示意性平面图。在图9C的实施例中,以并排方式在印刷电路板150-3的第一层上(例如,在顶层上)再次路由段161'和162'。在印刷电路板150-3的不同层(诸如中间层或者底层)上路由段166'。在图9C的实施例中,段166'在第一接合点206-1处分成两个分开的电流通路。段166'随后在第二接合点206-2处重新组合成单个电流通路。如图所示,在接合点206-1、206-2之间设置的段166'的两个电流通路被路由以与相应段16P、162'重叠。因此,段161'可以与段166'的两个电流通路中的一个大体上垂直地堆叠以及段162'可以与段166'的两个电流通路中的另一个电流通路大体上垂直地堆叠。段166^的两个电流通路可以与段16P和162'等距离。如图所示,通过将段166'上的电流沿着两个电流通路分开,可以使用更薄的迹线段。
[0083]紧接着转至图9D,图示了在柔性印刷电路板150-4上实现的耦合区域203的另一个实现203-4。图9D是印刷电路板150-4的一部分的示意性平面图。在图9D的实施例中,以并排方式在印刷电路板150-4的第一层上(例如,在顶层上)再次路由段161'和162'。段166'再次分成两个分开的电流通路。具体地,在图9D的左手侧开始,能够看出,段166'最初在印刷电路板150-4的较低层(例如,中间层或者底层)上,而段16P和162 ^在顶层上。导电通孔207-1充当将段166^分成两个电流通路166-P和166-2'的第一接合点。段166-P在印刷电路板150-4的较低层上从第一通孔207-1延伸到第二通孔207-2,在第二通孔207-2处段166-1'转换到顶层。区段166-1'随后在顶层上平行于并且紧邻于段16P地延伸到第三导电通孔207-3。在通孔207-3的底部处,段166-广随后连接至第四导电通孔207-4,在207-4处段166-P与段166-2^重新组合。段166-2^从第一通孔207-1延伸到第四通孔207-4并且平行于并且紧邻于段162'地在顶层上延伸。电流通路166-P与段16P的距离可以与电流通路166-2^与段162'的距离相同。
[0084]图9和9B-9D的实施例没有在段161'与162'之间插入任何导电段。这可以提高传输线路172的性能。另外,图9C和9D的实施例可以呈现段166'与段16。和162'之间减小的电容耦合,这也可以提高性能。
[0085]第三和第四不平衡耦合区域203和204可以设计为分别地在差分传输线路173与差分传输线路172和差分传输线路173与差分传输线路174之间注入足以基本上抵消在插头116的插头插片区域中由差分传输线路173注入到差分传输线路172和174上的差分-共模串扰。如果预期可以在匹配插座的引线框中由差分传输线路173将另外的差分-共模串扰注入到差分传输线路172和174上,则可以增大由差分传输线路173注入到差分传输线路172和174上的差分-共模串扰量,使得该另外的差分-共模串扰也由在第三和第四不平衡耦合区域203和204中注入的差分-共模串扰基本上抵消。可以以各种方式调节在第三和第四不平衡耦合区域203和204中引入的差分-共模串扰量,包括,例如,调节耦合段16P /162' /166'和166' /167' /168'的长度,调节这些段的厚度,调节这些段的间隔等等。
[0086]如上所述,插头插片141-148可以包括“薄断面”插头插片,其具有小得多的面向表面面积。这可以显著地减少在插头116中的多种差分对组合之间生成的侵入串扰量。导体101-108端接至印刷电路板150上以及导电通路161-168的路由还可以设计为减少或者最小化在差分对171-174之间生成的侵入串扰量。因此,插头116中生成的侵入串扰量可以显著地少于相关行业标准文件中规定的侵入串扰水平。因此,如有必要,可以在插头116中设置多个侵入串扰电路,该侵入串扰电路在对之间注入另外的侵入串扰以使插头116符合这些行业标准文件。
[0087]使用薄断面插头插片和侵入串扰电路可以是有益的,例如,因为如果其它一切保持相等,则如果在时间上彼此非常靠近地注入侵入串扰和补偿串扰,则通常可以实现更有效的串扰抵消(由于这使注入侵入串扰的一个或者多个点与注入补偿串扰的一个或者多个点之间发生的相移最小化)。插头116可以设计为在插头的后面部分中(S卩,在与插头插片141-148的插头-插座匹配区域较长的电气延迟处的插头116的部分中)生成低水平的侵入串扰,以及侵入串扰电路被设置为在与插头插片141-148的插头-插座匹配区域的非常短的延迟处注入大量侵入串扰。这可以允许更有效地抵消匹配插座中的侵入串扰。
[0088]如图10的电路图所示,可以邻近插头插片141-148设置四个侵入串扰电容器181-184(可以在其它实施例中设置不同数量的电容器)。电容器181在插头插片142与143之间(S卩,在差分传输线路172与173之间)注入侵入串扰,电容器182在插头插片143与144之间(即,在差分传输线路171与173之间)注入另外的侵入串扰,电容器183在插头插片145与146之间(即,在差分传输线路171与173之间)注入侵入串扰,以及电容器184在插头插片146与147之间(即,在差分传输线路173与174之间)注入侵入串扰。四个侵入串扰电容器181-184中的每一个配置为在非常接近每个插头插片142-147的插头-插座匹配区域的位置处注入侵入串扰。具体地,每个串扰电容器181-184的电极连接至导电通孔132-137的顶部边缘(注意,在图10中仅对通孔131和138进行了编号,但是在图10中对每个通孔都进行了清楚的描绘)。因此,在插头插片142-147的下侧处(与相应插头插片的插头-插座匹配区域直接相对)注入由每个侵入串扰电容器181-184生成的侵入串扰。
[0089]图1OA是图8的印刷电路板150的修订版本15(V的一部分的示意电路图。如图1OA所示,印刷电路板15(V包括图10的实施例中设置的侵入串扰电容器182和183,但是用侵入串扰电容器18。和18^替换侵入串扰电容器181和184。电容器18”在插头插片141与146之间(S卩,在差分传输线路172与173之间)注入侵入串扰,以及电容器184'在插头插片143与148之间(即,在差分传输线路173与174之间)注入另外的侵入串扰。因此,电容器181'在与图10的电容器181相同的两个传输线路之间注入具有与由图10的电容器181注入的串扰完全相同极性的串扰,以及电容器18V在与图10的电容器184相同的两个传输线路之间注入具有由图10的电容器184注入的串扰完全相同极性的串扰。然而,通过设置分别地在插头插片141与146之间以及在插头插片143与148之间親合的电容器181'和184',还可以减少模式转换。如同图10的实施例一样,侵入串扰电容器181'和184'配置为在非常靠近插头-插座匹配区域的位置处注入侵入串扰。
[0090]根据本发明另外的实施例,提供了可以基本上抵消通过该插头在多种差分传输线路之间注入的差分-共模串扰的通信插头(和相关接插线),然而该插头同时在这些差分传输线路之间维持预定量的差分-差分串扰。这些插头可以是符合行业标准的插头,其在生成显著较低水平的差分-共模串扰的同时呈现所需量的差分-差分串扰,从而减少抵消匹配插座中的大量差分-共模串扰的任何需要。在描述这些通信插头之前,简短地讨论用于抵消差分-差分串扰和差分-共模串扰的多种已知方案很有帮助。
[0091]具体地,图11是已知串扰补偿方案的示意图,该串扰补偿方案补偿遵照TIA/EIAT568-B布线惯例的四对模块化匹配插头/插座组合中的对2与3之间的差分-差分串扰。参照图11,如果差分驱动对3,则可以借助于对2的交叉基本上抵消(忽略延迟的影响)耦合到对2上的差分信号能量。然而,可惜的是,由于导体T3(对3的尖端)将比导体R3(对3的环)耦合更多的信号能量到对2上,因此图11的补偿方案并没有解决对2上耦合的共模信号。
[0092]图12是补偿差分-共模串扰的已知串扰补偿方案的示意图。如图12所示,为对3的导体(T3,R3)添加交叉,以使得在“串扰区域”中注入到对2上的差分-共模串扰可以由在“补偿区域”中从对3注入到对2上的相反极性的差分-共模串扰基本上抵消。尽管图12的补偿方案可以有效地抵消任何耦合的共模信号,但是可惜的是,该补偿方案不解决差分-差分串扰。
[0093]图13A-13C是根据本发明实施例用于通信插头的串扰补偿方案的示意图。在图13A-13C中,为了简化附图,仅图示了对2和对3的导电通路和插头插片(S卩,导电通路261-263和266以及插头插片241-243和246)。例如,插头插片241-243和246可以与上面讨论的插头116中包括的插头插片141-143和146相同。
[0094]如上所述,减少通信插头中出现的差分-共模串扰量以减少或者消除补偿匹配插座中的该串扰的任何需要可以是有利的。然而,不同于匹配的插头-插座组合,要求许多通信插头(诸如符合ANSI/TIA-568-C.2标准的插头)在通过插头的多种传输线路之间呈现规定水平的侵入差分-差分串扰。根据本发明的实施例,提供了可以在每个对组合之间提供必要水平的差分-差分串扰的同时在多种对组合之间呈现很少或者没有差分-共模串扰的通信插头。根据本发明实施例的插头包括在通过插头的多种导电通路之间注入串扰的多个串扰注入电路,其中由这些电路注入的串扰的幅度被选择为在提供必要水平的侵入差分-差分串扰的同时抵消差分-共模串扰。
[0095]现在将参考图13A讨论所提供的串扰注入电路和用于为这些串扰注入电路选择值的方法。图13A图示了用于四对通信插头中的对2和对3的串扰补偿方案,例如该方案可以用于具有注入比相关行业标准文件要求的差分-差分串扰多的差分-差分串扰的插头插片的插头。
[0096]如从图13A显而易见的,串扰将固有地出现在插头插片241-243与246之间。该串扰将通常包括电容耦合和电感耦合两者(其中电容耦合比电感耦合多)。该固有串扰在图13A-13C中表示为四个串扰耦合Csl、Cs2、Cs3和Cs4。耦合Csl表示插头插片241与插头插片243之间親合的串扰,親合Cs2表不插头插片242与插头插片246之间親合的串扰,親合Cs3表不插头插片241与插头插片246之间親合的串扰,以及親合Cs4表不插头插片242与插头插片243之间耦合的串扰。尽管这些耦合Csl、Cs2、Cs3和Cs4示出为本质上是电容性的,但是应当理解,它们还将通常包括电感分量。耦合Csl、Cs2、Cs3和Cs4的值由插头插片的几何结构和介质材料的电气性质(以及电连接至插头插片的导电迹线的几何结构)确定,并且可以直接测量或者从实际串扰水平的测量值推断。
[0097]如图13A所示,还在对2与对3的导体之间耦合多个串扰注入电路。在图13A实施例中,这些串扰注入电路包括连接在导电通路261 (对2的尖端线)与导电通路263 (对3的尖端线)之间的第一串扰注入电路Cd,连接在导电通路262(对2的环形线)与导电通路266 (对3的环形线)之间的第二串扰注入电路Cc2以及连接在导电通路261与导电通路266之间的第三串扰注入电路Cc3。如图13A所示,在一个示例实现中,串扰注入电路Cd、Cc2和Cc3可以实现为连接在插头插片241-243和246处或者直接邻近插头插片241-243和246的电容器以在“侵入”串扰Csl、Cs2、Cs3和Cs4的注入点处或者非常接近该注入点注入由电路Ccl、Cc2和Cc3提供的“补偿”串扰。如果正确地选择由串扰注入电路Ccl、Cc2和Cc3注入的串扰的幅度,则可以在仍然在对2与对3之间提供必要水平的侵入差分-差分串扰的同时基本上抵消对2与对3之间的差分共模耦合(无论两个对中的哪个对被驱动以及哪个对空闲)。
[0098]下列分析示出了如何计算为了在对2与对3之间实现必要量的差分-差分串扰的同时基本上抵消差分-共模串扰,使用串扰注入电路Ce 1、Cc2和Cc3在对2与对3之间注入的串扰量。串扰区域中的差分-差分耦合和差分-共模串扰耦合效应可以由等式(1)-(3)表示如下:
[0099]Csu = Cs3+Cs4 - Csl - Cs2(I)
[0100]Csb23 = Cs2+Cs4 - Csl - Cs3(2)
[0101]Csb32 = Csl+Cs4 - Cs2 - Cs3(3)
[0102]其中:
[0103]Csu是串扰区域中的不平衡耦合(电容和电感两者),负责对2与对3之间的差分-差分串扰;
[0104]Csb23是串扰区域中的平衡耦合(电容和电感两者),负责当对2被驱动以及对3空闲时的差分-共模串扰;以及
[0105]Csb32是串扰区域中的平衡耦合(电容和电感两者),负责当对3被驱动以及对2空闲时的差分-共模串扰。
[0106]术语“不平衡耦合”描述了有助于差分-差分串扰的两个对之间的总耦合,以及术语“平衡耦合”描述了有助于差分-共模串扰的两个对之间的总耦合。对于在对2与对3之间提供行业标准化的差分-差分串扰量的同时的总差分-共模串扰抵消,三个串扰注入电路Ccl、Cc2和Cc3应当选择为在产生与减去行业标准化侵入串扰量的串扰区域中的那些耦合的极性相同和相反的不平衡耦合的同时产生与串扰区域中的耦合的极性相同和相反的平衡耦合。因此,三个串扰注入电路Ccl、Cc2、和Cc3应当注入具有以等式(4)-?)表示的幅度的串扰,等式(4)-(6)如下:
[0107]-Csu = Cc3-Ccl-Cc2-K(4)
[0108]-Csb23 = Cc2 - Ccl - Cc3(5)
[0109]-Csb32 = Ccl - Cc2 - Cc3(6)
[0110]其中:
[0111]K是根据行业标准应当在对2与对3之间注入的侵入差分-差分串扰的幅度。
[0112]对Ccl、Cc2和Cc3求解等式(4)-(6)产生等式(7)-(9)如下:
[0113]Ccl = (Csu+Csb23 -K)/2(7)
[0114]Cc2 = (Csu+Csb32 -K)/2(8)
[0115]Cc3 = (Csb23+Csb32)/2(9)
[0116]将来自等式(1)-(3)的Csu、Csb23和Csb32替换到等式(7)-(9)中产生等式
(10)-(12)如下:
[0117]Ccl = Cs4-Csl-K/2(10)
[0118]Cc2 = Cs4 - Cs2 - K/2(11)
[0119]Cc3 = Cs4 - Cs3(12)
[0120]如由等式(10)-(
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