具有模式转换控制电路的通信插头和跳线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般而言涉及通信连接器，并且更具体而言，涉及诸如RJ-45插头的通信插头，这种插头在与通信插孔配对以形成配对的插头-插孔连接时可以呈现改进的串扰性會K。
【背景技术】
[0002]许多硬连线通信系统使用插头和插孔连接器来把通信缆线连接到另一通信缆线或计算机装备。作为例子，高速通信系统通常使用这种插头和插孔连接器来把计算机、打印机和其它设备连接到局域网和/或诸如因特网的外部网络。图1绘出了这种硬连线高速通信系统的高度简化的例子，说明了插头和插孔连接器可以如何被用来把计算机11互连到例如网络服务器20。
[0003]如图1中所示，计算机11通过缆线12连接到安装在壁板19中的通信插孔15。缆线12是在其每一端包括通信插头13、14的跳线。通常，缆线12包括八个绝缘导体。如图1中所示，插头14被插入在通信插孔15的前侧的腔体或“插头孔”16中，使得通信插头14的接触件或“插头片”与通信插孔15的相应接触件配对。如果缆线12包括八个导体，则通信插头14和通信插孔15将通常每个都具有八个接触件。通信插孔15在其后端包括导线连接组件17，导线连接组件17容纳来自第二缆线18的多个导体(例如，八个)，这些导体被单独压入导线连接组件17中的槽中，以便通过通信插孔15在第二缆线18的每个导体与多条导电路径当中相应的一条路径之间建立机械和电连接。第二缆线18的另一端连接到可以位于例如电信柜中的网络服务器20。通信插头13类似地插入在计算机11的背部提供的第二通信插孔(图1中未示出)的插头孔中。因此，跳线12、缆线18和通信插孔15提供了计算机11与网络服务器20之间的多条电气路径。这些电气路径可以被用来在计算机11与网络服务器20之间传送信息信号。
[0004]当信号经通信缆线中的导体(例如，绝缘铜线)传输时，来自外部源的电气噪声会被导体拾取，从而使信号的质量劣化。为了抵消这种噪声源，上述通信系统中的信息信号通常经一对导体(在下文中被称为“差分对”或者简单地被称为“对”)而不是经单个导体在设备之间传输。每个差分对的两个导体在通信缆线和跳线中被紧紧地拧到一起，使得八个导体被布置为四个差分双绞线导体。在差分对的每个导体上传输的信号具有相等的幅度但是相反的相位，并且信息信号作为在该对的两个导体上输送的信号之间的电压差被嵌入。当信号经差分双绞线导体传输时，差分对中的每个导体通常从这些外部源拾取大致相同的噪声量。因为信息信号是通过对在差分对的两个导体上输送的信号求差来提取的，所以减法处理可以基本上抵消噪声信号，并且因此信息信号通常不被打扰。
[0005]再次参考图1，可以看到，一系列插头、插孔和缆线片段把计算机11连接到服务器20。每个插头、插孔和缆线片段包括四个差分对，并且从而在计算机11与服务器20之间提供了总共四条差分传输线，这些传输线可以被用来输送计算机11与服务器20之间的双向通信(例如，所述差分对中的两个可以被用来把信号从计算机11输送到服务器20，而另两个可以被用来把信号从服务器20输送到计算机11)。图1中所示在两个端设备(例如，计算机11和服务器20)之间提供连接性的级联的插头、插孔和缆线片段在本文被称为“信道”。因此，在大部分高速通信系统中，“信道”包括四个差分对。不幸的是，每个插头-插孔连接(例如，其中插头14与插孔15配对)中导体和接触结构的接近会产生电容式和/或电感式耦合。连接器中的这些电容式和电感式耦合(以及可以在成缆过程中发生的类似耦合)造成被称为“串扰”的另一种类型的噪声。
[0006]特别地，“串扰”指从经第二“打扰”差分对传输的信号以电容式和/或电感式耦合到第一“受害者”差分对的导体的不想要的信号能量。感应出的串扰可以包括近端串扰(NEXT)和远端串扰(FEXT)两者，近端串扰是在与处于相同位置的源对应的输入位置测出的串扰(即，其感应出的电压信号沿与不同路径中的起源的打扰信号的方向相反的方向行进的串扰)，远端串扰是在与处于输入位置的源对应的输出位置测出的串扰(即，其信号与不同路径中的打扰信号沿相同的方向行进的串扰)。这两种类型的串扰都包括干扰经受害者差分对传输的信息信号的不期望的噪声信号。
[0007]虽然可找到能够显著减小通信缆线片段内串扰的影响的方法，但是多年前被采用的通信连接器配置(为了维持向后兼容而仍然在使用)通常没有布置接触结构，从而最小化连接器硬件中差分对之间的串扰。例如，根据在2009年8月11日由电信行业协会批准的ANSI/TIA-568-C.2标准，在模块化插头的接触件与模块化插孔的接触件配对的连接区域中(在本文被称为“插头-插孔配对区域”)，插孔的八个接触件1-8需要在一行中对齐，八个接触件1-8被布置为如图2中所绘出的那样规定的四个差分对。如本领域技术人员已知的，根据TIA/EIA 568类型B配置，图2中的接触件4和5构成对1，接触件I和2构成对2、接触件3和6构成对3，并且接触件7和8构成对4。接触件1、3、5和7是所谓的“尖端”接触件，而接触件2、4、6和8是“环”接触件。如根据图2清楚的是，八个接触件1-8的这种布置将导致差分对之间的不均匀耦合，并且因此NEXT和FEXT都在行业标准化的通信系统中的每个连接器中引入。由于行业标准化RJ-45插头-插孔接口而发生的不均匀耦合通常被称为“有害”串扰(“offending” crosstalk)。
[0008]当硬连线的通信系统移到更高频率以便支持增长的数据速率的通信时，插头和插孔连接器中的串扰变成更显著的问题。为了解决这个问题，通信插孔现在通常包括引入“补偿”串扰的串扰补偿电路，“补偿”串扰被用来抵消大部分由于行业标准化连接器配置在插头-插孔配对区域引入的“有害”串扰。为了确保由不同厂家制造的插头和插孔将良好地一起工作，为了让插头符合行业标准，行业标准规定需要在RJ-45插头中的各种差分对组合之间生成的有害串扰量。因此，虽然现在可以制造呈现低得多的有害串扰水平的RJ-45插头，但是仍然有必要确保RJ-45插头在差分对之间注入行业标准化的有害串扰量，使得将与所安装的RJ-45插头与插孔的基座维持向后兼容。通常，使用所谓的“多级”串扰补偿电路。这种串扰电路在授予Adriaenssens等人的美国专利第5997358号中描述了，该专利的全部内容通过引用被结合于此，就好像在本文完全阐述了一样。
[0009]串扰可以被归类为差分串扰(differential crosstalk)或者共模串扰(commonmode crosstalk)。差分串扰指作为受害者差分对的两个导体之间的电压差出现的串扰信号。这种类型的串扰使在受害者差分对上输送的任何信息信号劣化，因为当在受害者差分对上输送的信息信号通过对由在受害者差分对上的导体输送的电压求差来提取时，电压差没有减去。共模串扰指在差分对的两个导体上都出现的串扰信号。共模串扰通常不打扰受害者差分对上的信息信号，因为打扰共模信号通过被用来恢复受害者差分对上的信息信号的减法处理抵消了。
[0010]但是，共模串扰会生成另一种类型的串扰，被称为“外来”串扰。外来串扰(aliencrosstalk)指在两个通信信道之间发生的串扰。外来串扰可以例如在密集的连接器(例如，接线板)中或者在绑到一起的通信缆线中发生。例如，第一通信缆线中的差分对会与紧邻的第二通信缆线中的差分对串扰。可以在差分对上输送的共模信号特别有可能产生外来串扰，因为共模信号一般不以差分信号所采用的方式自我抵消。很显然，连接器与缆线之间的物理分离可以被用来减小外来串扰。但是，这通常是不实际的，因为由于“占用面积”约束和/或导线管理的容易性，所以缆线和跳线的捆绑以及在接线板上紧靠着定位通信连接器是习惯作法。
【发明内容】
[0011]根据本发明的实施例，提供了一种包括具有第一至第八导体的通信缆线的跳线。第四和第五导体拧到一起以形成第一双绞线，第一和第二导体拧到一起以形成第二双绞线，第三和第六导体拧到一起以形成第三双绞线，并且第七和第八导体拧到一起以形成第四双绞线。插头附连到通信缆线。这种插头包括容纳通信缆线的外壳和第一至第八插头接触件，这些插头接触件包括按数字次序基本上在一排中对齐的插头接触区域。插头还包括具有第一至第八导电路径的印刷电路板，这些路径把第一至第八导体连接到相应的第一至第八插头接触件。第一导电路径的第一部分和第二导电路径的第一部分作为传输线被路由，并且第六导电路径的第一部分在其间被路由。
[0012]在一些实施例中，第一导电路径的第一部分、第二导电路径的第一部分和第六导电路径的第一部分全都在印刷电路板的同一侧上。在其它实施例中，第一导电路径的第一部分和第二导电路径的第一部分在印刷电路板的第一层上，而第六导电路径的第一部分在印刷电路板的第二层上，第二层与第一层不同。第七导电路径的第一部分和第八导电路径的第一部分也作为传输线按并排方式被路由，并且第三导电路径的第一部分可以在其间被路由。第三和第六导电路径可以彼此交叉至少两次并且/或者在印刷电路板上构成扩张的回路。
[0013]在一些实施例中，当信号入射到第六导电路径上时，第六导电路径的第一部分可被配置为把基本上等量的能量耦合到第一和第二导电路径的第一部分上。在第一和第二导电路径的第一部分之间被路由的第六导电路径的第一部分可以包括差分到共模串扰抵消电路，该电路至少部分地抵消从第三插头接触件注入到第一和第二插头接触件上的共模串扰。差分到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片的印刷电路板的前半部。
[0014]根据本发明的进一步实施例，提供了包括具有第一至第八导体的通信缆线的跳线。第四和第五导体拧到一起以形成第一双绞线，第一和第二导体拧到一起以形成第二双绞线，第三和第六导体拧到一起以形成第三双绞线，并且第七和第八导体拧到一起以形成第四双绞线。插头附连到通信缆线。这种插头包括容纳通信缆线的外壳和第一至第八插头接触件，这些插头接触件包括按数字次序基本上在一排中对齐的插头接触区域。插头还包括具有第一至第八导电路径的印刷电路板，这些路径把第一至第八导体连接到相应的第一至第八插头接触件。在印刷电路板上，第二导电路径的第一部分比第六导电路径的第一部分更靠近第七和第八导电路径，并且第七导电路径的第一部分比第三导电路径的第一部分更靠近第一和第二导电路径。
[0015]在一些实施例中，第六导电路径的第一部分在第一和第二导电路径的基本上平行的第一部分之间被路由。第六导电路径的第一部分可以离第一和第二导电路径的第一部分基本上等距。第六导电路径的第一部分可被配置为把基本上等量的能量耦合到第一和第二导电路径的第一部分上。第一和第二导电路径的第一部分一般可以作为差分传输线被并排路由，并且第六导电路径的第一部分可以在第一和第二导电路径的第一部分之间被路由。
[0016]根据本发明的进一步实施例，提供了包括具有第一至第四导体的通信缆线的跳线。第一和第二导体形成第一差分对，并且第三和第四导体形成第二差分对。插头附连到通信缆线。这种插头包括容纳通信缆线的外壳和第一至第四插头接触件。插头还包括具有第一至第四导电路径的印刷电路板，这些路径把第一至第四导体连接到相应的第一至第四插头接触件。第三插头接触件把共模串扰注入到第一和第二插头接触件上，并且第四导电路径包括与第一和第二导电路径耦合以便至少部分地抵消这种共模串扰的部分。
[0017]在一些实施例中，第一至第四插头接触件包括按数字次序基本上在一排中对齐的插头接触区域、和/或在印刷电路板上形成扩张的回路的第三和第四导电路径。第一和第二导电路径的第一部分可以作为传输线以并排方式被路由，并且第四导电路径的第一部分可以在其间被路由。第一、第二和第四导电路径的第一部分可以全都在印刷电路板的同一侧上。第三和第四导电路径可以彼此交叉至少两次。第四导电路径的第一部分可被配置为把基本上等量的能量耦合到第一和第二导电路径的第一部分上。
[0018]根据本发明的进一步实施例，提供了包括具有第一至第八导体的通信缆线的跳线，其中第四和第五导体拧到一起以形成第一双绞线，第一和第二导体拧到一起以形成第二双绞线，第三和第六导体拧到一起以形成第三双绞线，并且第七和第八导体拧到一起以形成第四双绞线。插头附连到通信缆线。插头具有容纳通信缆线的外壳、包括按数字次序基本上在一排中对齐的插头接触区域的第一至第八插头接触件、和至少部分地在外壳内的印刷电路板。印刷电路板包括把第一至第八导体连接到相应的第一至第八插头接触件的第一至第八导电路径。第六导电路径的第一部分被路由为使得当被信号激励时它将把基本上等量的信号能量耦合到第一导电路径的第一部分和第二导电路径的第一部分上。
[0019]在一些实施例中，第六导电路径的第一部分包括与第一导电路径的第一部分相邻定位的第一电流输送路径、和与第二导电路径的第一部分相邻定位的第二电流输送路径。在这个实施例中，第一导电路径的第一部分、第二导电路径的第一部分和第六导电路径的第一部分可以全部位于印刷电路板的同一层上。在一些实施例中，第一导电路径的第一部分和第二导电路径的第一部分可以在第六导电路径的第一部分的第一电流输送路径与第六导电路径的第一部分的第二电流输送路径之间。在其它实施例中，第六导电路径的第一部分的第一电流输送路径可以与第一导电路径的第一部分垂直堆叠，并且第六导电路径的第一部分的第二电流输送路径可以与第二导电路径的第一部分垂直堆叠。
[0020]在一些实施例中，第一导电路径的第一部分和第二导电路径的第一部分可以在印刷电路板的第一层上，而第六导电路径的第一部分可以是在印刷电路板的第二层上的加宽迹线，第二层与第一层不同。在一些实施例中，第六导电路径的第一部分可以重叠第一导电路径的第一部分和第二导电路径的第一部分。印刷电路板可以是柔性印刷电路板。第六导电路径的第一部分可以在第一导电路径的第一部分与第二导电路径的第一部分之间被路由。
[0021]根据本发明的另外的实施例，提供了包括具有第一至第八导体的通信缆线的跳线。第四和第五导体拧到一起以形成第一双绞线，第一和第二导体拧到一起以形成第二双绞线，第三和第六导体拧到一起以形成第三双绞线，并且第七和第八导体拧到一起以形成第四双绞线。插头附连到通信缆线。这种插头包括容纳通