基于高数据速率印刷电路板的通信插头和包括这样的插头的跳接线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般地涉及通信连接器，并且更具体地，涉及可以支持高数据速率通信的 通信插头，诸如RJ-45插头。
【背景技术】
[0002] 许多硬连线的通信系统使用插头和插孔连接器来将通信电缆连接到另一个通信 电缆或计算机设备。举例来说，高速通信系统常规地使用这样的插头和插孔连接器来将计 算机、打印机和其它装置连接到局域网和/或诸如因特网的外部网络。图1描绘了这样的 硬连线高速通信系统的高度简化的例子，该例子例示了插头和插孔连接器可以如何被用来 将计算机11互连到例如网络服务器20。
[0003] 如图1所示，计算机11通过电缆12连接到安装在壁板19中的通信插孔15。电 缆12是在跳接线的每个末端包括通信插头13、14的跳接线。通常，电缆12包括八个绝缘 的导体。如图1所示，插头14被插入到通信插孔15的前侧的腔体或"插头孔径" 16中，以 使得通信插头14的触点或"插头片"与通信插孔15的相应的触点配合。如果电缆12包括 八个导体，则通信插头14和通信插孔15通常将均具有八个触点。通信插孔15包括在其后 端的、容纳来自第二电缆18的多个（例如，八个）导体的导线连接组件17,所述多个导体被 单个地压入导线连接组件17中的槽中以通过通信插孔15建立第二电缆18的每个导体和 多个导电路径中的相应的一个导电路径之间的机械连接和电连接。第二电缆18的另一末 端连接到网络服务器20,网络服务器20可以位于例如电信格间中。通信插头13类似地被 插入到设在计算机11的背面中的第二通信插孔（图1中未绘制）的插头孔径中。因此，跳 接线12、电缆18和通信插孔15提供计算机11和网络服务器20之间的多个电路径。这些 电路径可以用于在计算机11和网络服务器20之间传送信息信号。
[0004] 当信号通过通信电缆中的导体（例如，绝缘铜线）传输时，来自外部源的电噪声可 能被该导体拾取，降低信号的质量。为了抵消这样的噪声源，上述通信系统中的信息信号通 常通过一对导体（在下文中，"差分对"或简称为"对"）、而不是单个导体，在装置之间传输。 每个差分对的两个导体一起紧紧地绞合在通信电缆和跳接线中，以使得八个导体被布置为 四个绞合差分对导体。在差分对的每个导体上传输的信号具有相等的幅值，但是具有相反 的相位，并且信息信号被嵌入作为在该对的两个导体上所传载的信号之间的电压差。当信 号通过绞合差分对导体传输时，该差分对中的每个导体通常拾取来自这些外部源的大致相 同量的噪声。因为通过获取差分对的两个导体上所传载的信号的差值来提取信息信号，所 以减法过程可以大部分抵消噪声信号，因此，信息信号通常不受干扰。
[0005] 再次参照图1，可以看出，一系列插头、插孔和电缆段将计算机11连接到服务器 20。每个插头、插孔和电缆段包括四个差分对，因此，在计算机11和服务器20之间提供可 以用于在它们之间传载双向通信的总共四个差分传输线路（例如，这些差分对中的两个可 以用于将信号从计算机11传载到服务器20,而其它两个可以用于将信号从服务器20传载 到计算机11)。图1所示的提供两个终端装置（例如，计算机11和服务器20)之间的连接 性的级联的插头、插孔和电缆段在本文中被称为"通道"。因此，在大多数高速通信系统中， "通道"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 配合）内的导体和接触结构的接近可以生成电容和/或电感耦合。连接器中的这些电容耦 合和电感耦合（以及在电缆布线中可能引起的类似耦合）引起被称为"串扰"的另一种类 型的噪声。
[0006] 具体地，"串扰"是指来自通过第二"干扰"差分对传输的信号电容和/或电感耦合 到第一"受害"差分对的导体上的无用信号能量。感应的串扰可以包括近端串扰（NEXT)和 远端串扰（FEXT)，NEXT是在输入位置处测量的与在同一位置处的源对应的串扰（即，其感 应的电压信号与不同路径中的始发的干扰信号在相反的方向上行进的串扰），FEXT是在输 出位置处测量的与在输入位置处的源对应的串扰（即，其信号与不同路径中的干扰信号在 相同的方向上行进的串扰）。两种类型的串扰都包括干扰通过受害差分对传输的信息信号 的不良噪声信号。
[0007] 虽然可以大幅降低通信电缆段内的串扰的影响的方法是可供使用的，但是多年前 采用的通信连接器配置一一其仍然在实行中以便保持向后兼容性一一一般不将接触结构 布置成最小化连接器硬件中的差分对之间的串扰。例如，根据由电信工业协会于2009年8 月11日批准的ANSI/TIA-568-C. 2标准，在其中模块化插头的触点与模块化插孔的触点配 合的连接区域（在本文中被称为"插头-插孔配合区域"）中，插孔的八个触点1-8必须按 行对齐，其中八个触点1-8如图2中所描绘的那样被布置为指定的四个差分对。如本领域技 术人员所知的，在TIA/EIA 568类型B配置下，图2中的触点4和5构成对1，触点1和2构 成对2,触点3和6构成对3,触点7和8构成对4。从图2显而易见的是，八个触点1-8的 这个布置将导致差分对之间的不等耦合，因此，在工业标准化的通信系统中，NEXT和FEXT 被引入到每个连接器中。
[0008] 当硬连线通信系统移至更高频率以便支持数据速率提高的通信，插头和插孔连接 器中的串扰变为更显著的问题。为了解决该问题，通信插孔现在常规地包括引入补偿串扰 的串扰补偿电路，补偿串扰用于抵消作为工业标准化的连接器配置的结果在插头-插孔配 合区域中引入的"攻击"（offending)串扰的大部分。通常，使用所谓的"多级"串扰补偿电 路。在Adriaenssens等人的美国专利No. 5, 997, 358中描述了这样的串扰电路，该专利的 全部内容特此通过引用并入本文，就好像在本文中被充分阐述了 一样。
[0009] 通信连接器中的另一重要参数是沿着穿过连接器的每个差分对（即，差分传输线 路）经历的回波损耗。传输线路的回波损耗是传输线路与终端装置或与沿着传输线路插入 的负载的阻抗匹配程度的度量。具体地，回波损耗是由于在传输线路中的间断（阻抗失配） 处可能发生的信号反射而损失的信号功率的度量。回波损耗通常如下被表达为以分贝（dB) 为单位的比率：
[0011] 其中，RL(dB)是以dB为单位的回波损耗，Pi是入射功率，P ^是反射功率。高回波 损耗值指示良好的阻抗匹配（即，由于反射而导致的信号损失很小），这导致插入损耗值降 低，这是期望的。
【发明内容】
[0012] 依照本发明的实施例，提供了跳接线，这些跳接线包括通信电缆和附连到通信电 缆的插头，通信电缆具有形成第一差分对的第一导体和第二导体以及形成第二差分对的第 三导体和第四导体。所述插头包括容纳通信电缆的壳体、在壳体内的第一插头触点至第四 插头触点以及印刷电路板。印刷电路板包括第一导电路径至第四导电路径，这些导电路径 将相应的第一导体至第四导体连接到第一插头触点至第四插头触点中的相应的插头触点。 插头还包括第一导电屏蔽，其在印刷电路板的顶表面上方延伸，并且被设置在第一差分对 和第二差分对之间。
[0013] 在一些实施例中，通信电缆还包括形成第三差分对的第五导体和第六导体以及形 成第四差分对的第七导体和第八导体。在这样的实施例中，插头还可以包括第二导电屏蔽， 其在印刷电路板的底表面下方延伸，并且被设置在第三差分对和第四差分对之间。在这样 的实施例中，第一导体至第四导体可以端接于印刷电路板的顶侧，并且第五导体至第八导 体可以端接于印刷电路板的底侧。
[0014] 在一些实施例中，插头还可以包括导电十字尾（crosstail)，其被安装在壳体的后 端，其中，该导电十字尾包括形成第一屏蔽的第一翅片、形成第二屏蔽的第二翅片、连同第 三翅片和第四翅片。在印刷电路板的后边缘中可以提供凹槽，并且导电十字尾可以被容纳 在该凹槽中，以使得十字尾的第一翅片形成在印刷电路板的顶表面上方延伸的第一屏蔽， 十字尾的第二翅片形成在印刷电路板的底表面下方延伸的第二屏蔽。第一翅片和第二翅片 在壳体中的向前延伸可以远于第三翅片和第四翅片的向前延伸。第三翅片和第四翅片均可 以包括与印刷电路板相邻的加宽段。
[0015] 在一些实施例中，印刷电路板的厚度可以大致等于第三翅片的厚度加上第一导体 上的绝缘层的厚度的两倍。在其它实施例中，印刷电路板的厚度可以大致等于第三翅片的 厚度加上第一导体上的绝缘层的厚度的两倍再加上围绕第一导体和第二导体的屏蔽的厚 度的两倍。
[0016] 依照本发明的实施例，提供了通信插头，这些通信插头包括第一导电路径至第四 导电路径，这些导电路径将插头的相应的第一输入至第四输入电连接到插头的相应的第一 输出至第四输出。第一导电路径和第二导电路径构成用于传输第一信息信号的第一差分对 导电路径，第三导电路径和第四导电路径构成用于传输第二信息信号的第二差分对导电路 径。第一导电路径的第一段和第二导电路径的第二段被构造为具有大体上相同的瞬时电流 方向，并且被定位为彼此既电容耦合、又电感耦合。
[0017] 在一些实施例中，电容耦合的量可以是电感耦合的量的至少一半。而且，插头还可 以包括柔性印刷电路板，而且第一导电路径的第一段可以在柔性印刷电路板的第一侧，第 二导电路径的第二段可以在柔性印刷电路板的与第一侧相对的第二侧。
[0018] 在一些实施例中，第一导电路径的第一段和第二导电路径的第二段之间的电容耦 合与第一导电路径的第一段和第二导电路径的第二段之间的电感耦合的比率可以被选为 在关于第一差分对导电路径的回波损耗谱中提供局部极大值。另外，第三导电路径的第三 段和第四导电路径的第四段可以被构造为具有大体上相同的瞬时电流方向，并且可以被定 位为彼此既电容耦合、又电感耦合。
[0019] 依照本发明的实施例，提供了通信插头，这些通信插头包括壳体、柔性印刷电路板 以及第一导电路径和第二导电路径，壳体具有插头孔径，柔性印刷电路板至少部分地安装 在壳体内，第一导电路径和第二导电路径将插头的第一输入和第二输入电连接到插头的相 应的第一输出和第二输出。第一导电路径包括在柔性印刷电路板上的第一导电迹线段和第 二导电迹线段，这些导电迹线段彼此紧邻，并且具有大体上相同的瞬时电流方向，以使得第 一导电迹线段和第二导电迹线段自耦合并且引起电感的局部增大。第一导电迹线段在柔性 印刷电路板的第一侧，第二导电迹线段在柔性印刷电路板的与第一侧相对的第二侧，第一 导电迹线段和第二导电迹线段被构造为彼此既电感耦合、又电容耦合。
[0020] 在一些实施例中，第一导电迹线段构成螺旋。该螺旋可以与第二导电迹线段至少 部分重叠。第一导电迹线段和第二导电迹线段之间的电容耦合的量可以是第一导电迹线段 和第二导电迹线段之间的电感耦合的量的至少一半。
[0021] 依照本发明的实施例，提供了 RJ-45通信插头，这些RJ-45通信插头包括壳体、在 壳体内的印刷电路板以及在印刷电路板的至少一侧和壳体之间的有损介电材料。在一些实 施例中，有损介电材料可以是载碳泡沫体。有损介电材料可以被注入在壳体内，并且可以包 括固化材料。有损介电材料可以基本上填充壳体内的开口区域。
[0022] 依照本发明的实施例，提供了跳接线，这些跳接线包括通信电缆和附连到通信电 缆的插头，通信电缆包括被布置为四个差分对导体的八个导体。插头包括容纳通信电缆的 壳体和多个狭槽，壳体具有前表面、顶表面和底表面，每个狭槽具有沿着前表面延伸的前部 部分以及沿着顶表面延伸的顶部部分。印刷电路板至少部分地安装在壳体内，并且包括八 个导电路径，这些导电路径电连接到通信电缆的相应的八个导体。八个插头片电连接到印 刷电路板上的相应的八个导电路径，每个插头片具有由狭槽中的相应的一个狭槽的前部部 分暴露的前表面以及由该相应的狭槽的顶部部分暴露的顶部部分。印刷电路板的顶表面与 由八个插头片的顶表面限定的平面限定斜角。
[0023] 在一些实施例中，插头片中的至少一些包括框架插头片。通信电缆的所有八个导 体都可以端接于印刷电路板的同一侧。在一些实施例中，印刷电路板的前部部分可以朝向 壳体的底表面成一角度，通信电缆的八个导体可以端