专利名称：用于数据终端设备、功率插入及数据收集的带电路分离的中跨接线板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种接线板替换装置，其包括用于与所附连网络装置相结合地提供功率及数据收集的先进特征、同时根据需要提供等级至少为3、5、5e、6及/或更高(例如6e或7)及等效的性能水平。更具体而言，本发明涉及一种接线板印刷电路板，其包括用于提供先进特征的模块式或固定式电气组件并进一步包括电路分离技术以使为提供此类先进特征所需的电子设备的有害影响最小化。
背景技术：
远程通信与数据通信技术的趋同现象以及网络的系统侧与电缆系统之间的模糊区别正在推动结构化布缆的持续进化。用户对局域网(LAN)性能的期望及依赖正产生如下期望除运行速度及可靠性以外进一步包括装置跟踪及系统管理。当前，由于所提出的改进会对运行速度产生影响，因而在这些领域中所取得的进展有限。当集线器及交换机处理逻辑位址及网络映射时，资源位置及连接管理可通过电缆系统得到最佳定址。对改良技术的开发必须解决若干进化系统特征及要求，例如检测所连接装置，包括添加、删除及/或移动对系统进行访问的此类装置及为所连接装置提供功率。
对系统进行访问的装置的移动是在改进开发期间所考虑的若干因素之一。如于2002年2月26日颁予Batolutti等人的第6,350,148号美国专利一其标的物以引用方式并入本文中-中所述，许多企业具有专用远程通信系统，这些专用远程通信系统使计算机、电话、传真机及类似装置能够通过一专有网络彼此通信并通过一远程通信服务提供商与远程位置进行通信。在大多数建筑物中，专用远程通信系统使用耦接至整个建筑物中各个服务端口的远程电缆进行硬接线。来自专用服务端口的导线通常遍及整个建筑物并终接于一用于互连各种远程通信线路的接线系统处。所述接线系统通常位于一远程通信壁橱内且最常位于一包括若干机架或接线板的安装框架上，每一远程通信线路均终结于所述机架或接线板上。所述接线板包括若干端口组合件，例如RJ-45远程通信连接器端口，且每一远程通信线路均以一有组织的方式终接至所述接线板。
在Batolutti之专利中所揭示的装置移动考虑因素的一实例包括为一个或多个雇员指配其自己的计算机网络访问号码交换机，以便雇员能够介接一公司主机计算机或计算机网络。当雇员或设备变换位置时，会对一典型远程通信壁橱中的插入线进行重新布置并使用基于纸张或计算机的录记对新位置进行人工记录。然而，每当进行变换时，技术人员往往会忽略对布置登记进行更新。为了纠正此现象，必须对插入线实施人工追查，而此可能既耗费时间又易于出现其它错误。
检测所连接装置是在进行改进开发期间所考虑的另一因素，其通常是在许多应用中为确保安全所必需的。此种检测问题的若干实例的细节阐述于1995年4月11日颁与Cummings等人的第5,406,260号美国专利中，该专利的标的物以引用方式并入本文中。为了防止对电子设备进行未经授权的移动，已开发出多种装置检测方法，包括其中需要将一安全线实际地以实体形式附接至每一件受保护设备上或将不可移开的标签贴至所述设备上的方法。然而，这些方法需要相当昂贵的传感装置且并非在所有情况下均非常可行。在Cummings的专利中所揭示的装置检测方法中，使用一隔离电源来向每一通信链路提供一低电流DC功率信号并在此后监控一在所述通信链路与一远程装置之间经由一DC电阻性端接所形成的电路回路。所述通信链路与所述远程装置之间的任何中断(例如自所述通信链路移除所述装置)均会使所述电路回路断开并触发一报警。
其它电路回路装置检测方法还包括感测一在实体上耦接至受保护设备的电路回路。一种这样的方法揭示于1987年3月31日颁与Carll等人的第4,654,640号美国专利中，该专利的标的物以引用方式并入本文中。Carll的专利揭示一种用于数字信号PBX电话系统的防盗报警系统，其包括若干个连接至各个受保护设备的电子绳索，每一绳索均包括一对导体，该对导体通过一串联电阻器及以胶粘方式结合至所述设备的导电箔片连接形成一闭合的电流回路。在装配之后，所形成的电路回路便可用于检测装置移动，然而，结合至所述设备的导电箔片可能会被仔细地移除而不会备检测到。
上文同样提及的Batolutti专利揭示再一种对接线板连接器本身的检测方法。使用一上面安装有多个机械传感器的接线板来检测所述面板上的一连接器端口中是否存在一插入线连接器，且随后可使用一连接至所述多个传感器的计算机控制器来监控接线板连接的变化，例如当一连接器自一连接器端口移除时。然而，所述检测仅限于在一连接器端口中是否存在一连接器。
为所连接装置提供功率是在改进开发期间所考虑的再一因素，此通常可包括如上文所述的装置检测的各个方面。施加功率(例如在以太网供电技术中所见)会使IP电话、无线LAN接入点及其它器具能够接收功率，同时还能够通过现有LAN布缆来接收数据而无需对以太网基础架构进行修改。此种技术阐述于IEEE802.3af中-其也称作Power Over Ethernet(以太网供电)，其概述了以太网供电设备及受电终端的设计。
各种用于向远程装置提供功率的方法还揭示于2001年4月17日颁与Katzenberg等人的第6,218,930号美国专利中，该专利的标的物以引用方式并入本文中。在一功率施加技术的一实例中，在一功率施加步骤之前使用一初始检测步骤。在将外部功率施加至一装置之前，通过向网络接口传送一低电平电流并在回流路径中测量电压降来实现对所连接设备的自动检测。所述测量可具有三种状态，包括无压降、有一固定电平的压降或一变化电平的压降。如在Katzenberg的专利中所揭示，如果未检测到压降，则远程设备不包含一DC电阻性终端且将此设备标识为不能支持远程馈电。如果检测到一固定电压电平，则远程设备包含一DC电阻性终端，例如一“bob smith”终端且也将此设备标识为不能支持远程馈电。而如果检测到一变化的电压电平，则此检测指示在所述远程设备中存在一DC-DC转换电源且将此设备标识为能够支持远程馈电并随后提供远程馈电。
为解决装置移动及检测所作的努力以及为解决向所连接装置提供功率所作的努力通常不会考虑到此类解决方案可造成的通信性能的降低。当已作出校正性能降低的努力时，这些解决方案通常仅限于对信号迹线的重新定位及操纵。此类解决方案的实例揭示于1998年8月25日颁与Coulombe等人的第5,797,764号美国专利及1997年9月30日颁与Klas等人的第5,673,009号美国专利中，每一专利的标的物均以引用方式并入本文中。Coulombe的专利揭示一种在一接线板内电耦接一连接器块与插孔组合件的印刷电路板。为板上的每一信号迹线提供一补偿迹线，所述补偿迹线在相应信号迹线的上面或下面对齐以在这些迹线之间得到一足以减小串扰的电磁连接。迹线操纵还揭示于Klas的专利中，Klas的专利阐述一种通过对各毗邻迹线进行重新定位来消除串扰的印刷电路板。将同等及相反的信号源迹线彼此毗邻布置以便消除累积串扰。令人遗憾的是，迹线操纵并非在所有情形下均足以提供等级为3、5、5e、6的性能及/或更高及等效的性能水平。
此类解决方案的再一实例揭示于2002年9月3日颁与McCurdy等人的第6,443,777号美国专利及2002年10月15日颁与Hashim等人的第6,464,541号美国专利中，每一专利的标的物均以引用方式并入本文中。McCurdy的专利揭示一种并入一通信连接器(即模块插孔)中的电感性及电容性串扰补偿技术，其包括对接触导线进行重新定位并添加一用于电容性耦合的印刷导线板。所述接触导线分开一所设定距离以获得一适当水平的电感补偿耦合，且在接触导线出现位移时由位于插头本体中的一个或多个印刷电路板提供电容性耦合。此类印刷导线板的应用也揭示于Hashim的专利中，Hashim的专利揭示一种两级串扰补偿技术。在一第一级中，提供一印刷导线板以在接触导线出现位移时进行电容性耦合，且在一第二级中，提供一具有若干电感性回路及经仔细定位的梳状迹线的印刷导线板。虽然McCurdy及Hashim的这两个专利均解决了连接器位置处的串扰减小问题，但其均未能解决连接器以外的性能降低问题，包括可能因在提供先进特征时所涉及的附加有源电路元件而造成的性能降低。
因此，需要一种知晓资源的接线板，其可包括用于资源管理及安全的先进特征，并且可提供对在实现这些及其它先进特征时所用的有源电子设备的补偿。
发明内容
本发明的一目的是提供一种用于知晓资源的接线板电路的系统及方法，所述知晓资源的接线板电路可包括用于资源管理及安全功能(包括用于为远程连接的装置提供功率及检测的功能)的先进特征组件。
本发明的另一目的是提供一种用于一知晓资源的接线板电路的系统及方法，所述知晓资源的接线板电路可提供先进特征组件作为可抽换的模块式电子组件或作为直接位于一接线板印刷电路板上的固定式电子组件。
本发明的另一目的是提供一种用于一知晓资源的接线板电路的系统及方法，所述知晓资源的接线板电路可在一PD/用户端处的绝缘置换连接器(IDC)与一交换机端(即远程通信设备端)处的任何使用双纽线电缆的标准接口类型(例如一RJ45连接器)之间提供通信。
本发明的再一目的是提供一种用于一知晓资源的接线板电路的系统及方法，所述知晓资源的接线板电路可使由可抽换模块式或固定式电子先进特征组件对通信产生的有害性能影响最小化并根据需要提供至少等级为3、5、5e、6的性能及/或更高(例如6e或7)及等效的性能水平。
本发明的再一目的是提供一种用于一构造为3U面板的知晓资源的接线板电路的系统及方法，所述3U面板在布置于电缆管理及有源电路的上面与下面的通信电路之间包括用于电缆管理及有源电路的空间，其中每一单元包括1至120个端口以保持密度。
本发明的这些及其它目的是通过提供一知晓资源的接线板电路来实现，所述知晓资源的接线板电路可包括可抽换的模块式电子组件或直接位于一接线板印刷电路板上的固定式电子组件，这些组件单独或组合用于提供先进特征。所述先进特征可包括检测一远程装置的连接是否存在并在可行时向所连接的远程装置(包括VOIP电话、远程无线以太网装置及其它网络装置)提供一电源。所述接线板电路包括一具有复数层的多层接线板印刷电路板、一设置于一第一层上并电耦接于一PD/用户端处的一绝缘置换连接器(IDC)与一交换机端处的一RJ45连接器之间的通信电路、及一与所述通信电路电耦接的可抽换模块式或固定式电子组件。所述组件可包括一设置于一第二层上以用于提供一先进特征的有源电路。所述电路进一步包括一补偿分离机构，所述补偿分离机构包括至少一设置于所述第一层与第二层之间的第三层，以使所述有源电路与所述通信电路隔离从而使因所述有源电路而产生的有害影响基本最小化。通过提供所述有源电路作为可抽换模块式组件(例如一双列直插式存储模块(DIMM)或类似装置)，可进一步确保对所述有源电路的隔离。
所述接线板电路及所包含的固定式及/或可抽换式组件可支持采用类似于IEEE802.3af及TIA-568B系列(包括例如TIA568B.1-6等升级的技术)的技术的装置。所述接线板电路及所包含的组件还足够灵活地向需要类似功率水平的其它专有装置构造、应用程序或开发标准提供功率。
所述接线板电路还可对包括装置连接、位置及各连接端口处的功率状态情况在内的各种系统参数实施数据收集功能。在所有情况下，所述接线板电路均通过下述方式提供等级至少为3、5、5e、6及/或更高(例如6e或7)及等效的性能水平通过使用电路组件分离技术对先进特征电子设备进行补偿，使在提供先进特征时所用的有源固定式及/或可抽换式电子设备的有害影响最小化。
通过下文详细说明将易知本发明的其它目的、优点及显著特征，下文详细说明结合附图揭示了本发明的一较佳实施例。
参见构成本揭示内容的一部分的图式图1为一图解说明一根据本发明一实施例的数据终端设备功率插入及数据收集接线板电路的方块图；图2为一图解说明一根据本发明一实施例的安装面板自一第一角度的透视图；图3为一图解说明一根据本发明一实施例的安装面板自一第二角度的透视图；图4为一图解说明一根据本发明一实施例包括先进特征电子设备的接线板组合件的侧面正视图；图5为一图解说明一根据本发明一实施例的接线板组合件的侧面正视图，所述接线板组合件包括先进特征插入式模块作为一平行安装的功能选项板；图6为一图解说明一根据本发明一实施例的接线板组合件的侧面正视图，所述接线板组合件包括先进特征插入式模块作为一垂直安装的功能选项板；图7为一根据本发明一实施例的分层式接线板印刷电路板的平面图；图8为一图解说明一根据本发明一实施例的有源电路元件的实例的示意图，所述有源电路元件可设置于所述接线板印刷电路板上以用于提供检测及功率插入；图9为一图解说明根据本发明一实施例设置于所述接线板印刷电路板上的图8所示电路的一迹线布置示意图；图10为一图解说明一根据本发明一实施例的影响最小化电路的迹线布置示意图，所述影响最小化电路设置于所述接线板印刷电路板上以与图8所示电路一起使用；图11为一图解说明根据本发明一实施例在所述接线板印刷电路板上处于一实例性位置的图10所示影响最小化电路及图9所示电路的迹线布置示意图；及图12为一根据本发明一实施例的数据终端设备功率插入及数据收集接线板的分解透视图。
具体实施例方式
本发明包括一用作一接线板、同时提供附加先进特征的电气装置。当提供此类特征时，本发明还用来通过下述方式减小或消除由附加特征电子设备所产生的有害影响对电路元件进行定位及分离，及/或提供影响最小化元件或补偿元件以提高性能水平。
本发明可包括一个或多个先进特征组件单独或相组合地作为模块式插入单元(例如一双列直插式存储器(DIMM))或直接设置于接线板电路板上的电路。如下文所更详细阐述，所述先进特征组件可用于检测附接至接线板布缆的装置-既为了确保安全也为了根据功率要求来确定所述装置类型，并在可行时进一步向所附接装置提供DC功率。可通过类似于在IEEE802.3af及TIA-568B系列(包括例如TIA568B.1-6等升级的技术)及其它开发标准中所概述的技术来提供功率。
本发明的模块式特征使此类组件能够以任一数量的组合来添加及移除，以向接线板提供各式各样的所需先进特征，甚至超出上文所概述的先进特征。例如，存在数种不同于IEEE802.3af的需要施加功率的标准及应用，例如建筑物自动化系统、安全系统、VOIP等等，且上文对IEEE802.3af的引用仅是作为本发明应用的一个实例。此外，本发明的模块式特征考虑到了尚在开发的标准，例如与TIA及IEEE相关的标准。另外，可使用单独的模块来提供不同功能。例如，可为功率施加功能及资源管理功能分别提供单独的模块。
然而，所述先进特征组件并不仅限于模块式单元而是也可包括直接设置于接线板或接线板印刷电路板上的固定式电路或电路组件。在所有情况下且尤其在有额外的特征电路组件直接设置于接线板印刷电路板上的情况下，所述组件可能会产生有害影响，如果要使接线板达到所需性能级，需要对所述有害影响进行补偿。此类补偿可通过诸如对先进特征组件及电路进行分离及选择性定位等技术及通过向接线板印刷电路板添加有源电路组件来实现。
图1为一图解说明一根据本发明一实施例的数据终端设备功率插入及数据收集接线板电路12的方块图10，数据终端设备功率插入及数据收集接线板电路12可包括一可选的装置检测特征14、一功率插入特征16、一端口组合件18及一数据管理特征20。还显示一包括一通信链路24的远程装置网络22的一实例，通信链路24用来将若干个远程连接的装置22(a)至22(d)与接线板电路12耦接。如所属领域的技术人员所知，接线板电路通常充当此类装置与一网络文件服务器或交换机26之间的链路或连接。
每一远程定位的装置22(a)至22(d)均通过接线板12连接至网络26，以便对一网络提供广泛的远程用户访问。通知显示远程定位的装置22(a)至22(d)(例如个人计算机)通过一数据通信链路24连接至端口组合件18，数据通信链路24包括复数根传输及接收通信线以在每一远程定位的装置与一最终目的地(例如网络文件服务器26)之间传送信息。
在图1所示的本发明实施例中，如下文所更详细阐述，接线板12可用于如下文所更详细说明使用(例如)一由装置检测特征14所提供的电流回路连续性电路来监控每一远程定位的电子装置22(a)至22(d)。装置检测特征14可作为一可抽换模块式电子组件、或作为一直接位于接线板电路12的一接线板印刷电路板上的固定式电路来提供。在这两种情况下，装置检测特征14均可用于监控数据通信链路24并检测网络22上任何装置的存在及移除。然而，添加此种先进特征可能会对接线板电路12的通信性能产生有害影响。
接线板电路12也可用于使用(例如)数据通信链路24来为每一远程定位的电子装置22(a)至22(d)提供功率插入。如下文所更详细阐述，通信链路24使接线板电路12的功率插入特征16能够提供设备功率插入。关于装置检测及功率插入的其他细节揭示于上文所引用的Cummings等人的第5,406,260号美国专利中。
图1所示接线板电路12可进一步包括一数据管理特征组件20，其设置成监控、控制及收集来自远程装置网络22、装置检测特征组件14、功率插入特征组件16及可包括的任何其他特征组件的数据。可对所述信息进行远程存取、周期性轮询或提供至一网络服务器以用于系统管理之目的。如同装置检测特征14一样，功率插入特征16及数据管理特征20也可作为单独的、可抽换的模块式电子组件(例如DIMM或类似装置)、或作为直接位于一接线板印刷电路板上的固定式电路提供，并且可能会对接线板电路12的通信性能产生有害影响。
图1所示接线板电路12可构造成一包括一配接器面板、若干接线端口组合件及一个或多个印刷电路板的通信机架。每一接线板印刷电路板均可以机械方式安装至一配接器面板从而为接线板电子组件及其他功能组件提供一平台或安装表面。
图2及3为图解说明一根据本发明一实施例的安装面板自一第一及第二角度的透视图。图2显示一面板30的正面，面板30的正面固定有一系列电缆管理机构34，所述电缆管理机构34在一系列端口孔32之间自面板表面伸出。在电缆管理机构之间且靠近每一端口孔处，提供一系列开口38。图3显示一面板30的背面，面板30的背面固定有一系列安装机构36，所述安装机构36自所述面板表面伸出。下文将结合一装配好的接线板印刷电路板及组件更详细地阐述图2及3中所示面板的每一特征。
如上所述，面板30包括一系列电缆管理机构、端口孔、开口及上面可装配及安装如图4、5及6所示的接线板印刷电路板及相关联组件的安装机构。图4、5及6为图解说明根据本发明的接线板电路12的一装配好的远程通信机架的侧面正视图。如图4至6中所示，配接器面板30的正面包括一系列电缆管理机构34，电缆管理机构34在机械上毗邻所述的一系列端口孔32固定并可用于为与接线板电路12相关联的各种电缆提供支撑、控制及保护。在所示实施列中，所述电缆管理机构可构造成具有一封闭圆周及至少一个供用于插入电缆的入口的环。图4至6所示的电缆管理机构仅作为一实例，且可根据应用的需要以本发明的其它形式构造成不同的布置。配接器面板30还包括一系列位于配接器面板30正面与背面之间的开口38，从而允许进入这些表面之间以用于进行电缆敷设及模块式插头安装，如下文所更详细说明。
配接器面板30的背面可包括一个或多个通过一系列自所述配接器面板的背面伸出的安装柱36以机械方式安装的印刷电路板40。所述安装柱可构造成具有一带螺纹的内径以通过一个或多个位于印刷电路板或电路模块上的安装孔接纳一带螺纹的连接器。亦可使用一个或多个安装柱36作为一所附装印刷电路板的接地平面与所述配接器面板之间的电气接地连接。在本发明再一形式中，安装柱36可由一个或多个在每一端上均具有一如所属领域的技术人员所已知的卡扣配合机构或类似机构的塑料支撑部件取代。
上文所述的每一安装机构均可用于将一个或多个印刷电路板固定至配接器面板30的背面，信号路由组件及先进特征组件二者可在配接器面板30的背面上如图4至6所示来定位。
在图4中，显示一接线板印刷电路板40平行于配接器面板30的背面安装，从而为诸如装置检测特征14、功率插入特征16及数据管理特征20等其他特征组件及/或模块提供一外露且可接近的安装表面。所述其他特征组件及/或模块可直接设置于印刷电路板40上，或作为模块电耦接，包括DIMM或类似装置(未显示)、图5中所示平行模块式印刷电路板、或图6中所示垂直模块式印刷电路板。在图5中，显示一附加特征或附加功能选项板48平行于接线板印刷电路板40的表面安装，而在图6中，显示一附加特征印刷电路板50垂直于接线板印刷电路板40安装，每一者均使用直接模块式或挠性连接45来电耦接每一印刷电路板40、48及50。
若干耦接装置(例如接线端口组合件44)也可定位于印刷电路板40的表面上，以介接各种沿配接器面板的正面敷设的布缆。耦接装置-图中显示通过端口孔32延伸于印刷电路板40与配接器面板30的正面之间-可用于终接通过电缆管理机构34敷设的电缆而无需直接接入印刷电路板40、48或50，并在一绝缘置换连接器(IDC)与一模块式RJ45连接器之间提供一电路，如下文所更详细说明。
重新参见图4，印刷电路板40可容纳直接位于接线板印刷电路板40的表面区域上的先进特征电路所需的电子电路46，或如图5及6所示，先进特征组件可为模块式并以任一数量的组合形式与印刷电路板40相耦接。除可具有任一数量的附加先进特征之外，图4至6所示的这些先进特征电路、组件46、48及50还分别可包括图1所示的装置检测、功率插入及管理特征。可根据所需功能的所需水平来添加、升级、移除或替换每一先进特征电路，而无需替换整个接线板12或接线板印刷电路板40且不会产生额外的重新布线费用。例如，如上所述，可使用单独的模块来提供不同的功能，例如功率施加功能及资源管理功能。
虽然图中显示印刷电路板40的先进特征电路与图4至6中的接线端口组合件44相对地定位，但在本发明的再一实施例中，印刷电路板40的先进特征电路可定位于与接线端口组合件44相同的一侧上，并可如下文将参照图12所更详细显示及阐述，进一步穿过附加开口延伸至配接面板30的正面。然后，可提供一能打开及合上的盖或罩以允许接近先进特征电路(例如电子模块)以便于服务、升级及替换。
在装配之后，接线板印刷电路板40便可用于在(例如)一PD/用户端处的一绝缘置换连接器与一交换机端处的使用非屏蔽式双扭线电缆(例如RJ45连接器)的任一标准接口类型之间提供一通信电路。在构造而成之后，本发明可包括一3U面板，所述3U面板在布置于电缆管理及有源电路的上面及下面的远程通信电路之间具有用于电缆管理及有源电路的空间，并每单元包括1至120个端口以保持密度。
如所属领域的技术人员所知，先进特征电路46、48及50所需的电子电路通常包括某一数量的有源电路。当这些电路作为插入式模块(例如DIMM或类似装置)提供或位于印刷电路板40上时，可能会因所涉及的有源电路元件而造成一定程度的接线板性能降低。然而，本发明的印刷电路板40构造成对此种降低进行补偿并根据需要提供等级为3、5、5e、6及/或更高(例如6e或7)及等效的性能水平。具体而言，本发明包括一接线板电路，其使用多种技术来使此种性能降低的影响明显地最小化。
一根据本发明所使用的第一补偿技术是通过接线板印刷电路板设计及层分离来实现。如图7中所示，本发明将印刷电路板40构造成一有序的多层式面板以使诸如传统的远程通信信号及类似信号(例如以太网信号)等信号层与有源电路分离。图7为一分层式接线板印刷电路板组合件的平面图，其图解说明根据本发明的接线板印刷电路板40的各个层的视图。
接线板电路12的有源电路通常包括任一检测电路、运算放大器及为在接线板网络中进行逻辑运算及功率插入所需的其它组件。关于此种电路的其他细节揭示于上文所引用的Cummings等人的第5,406,260号美国专利中。在本发明中，此有源电路(包括功能逻辑电路)通过插入式模块(例如DIMM或类似装置)或通过直接布置于印刷电路板40的一层或多层上来加以定位，然后，如下文所述将所述一层或多层与其余层分离。
在图7所示实例中，接线板12的印刷电路板面板40由至少8层构成，并包括层52至66，在这些层上可将组件、特征及信号迹线分离，且仍根据本发明的一实施例在一IDC与一RJ45连接器之间提供一电路。在图7所示多层式接线板中，信号层占据前两层或更多层，其下面是提供隔离的接地及功率层。其余一层或多层包含有源电路的组件及路由，这些有源电路通过布置于由接地及/或功率平面进行隔离的层中而与信号或远程通信电路分离。印刷电路板40的层布置的一实例界定于下表1中。
表1
当相组合时，印刷电路板40的各层会提供一用于将现场布线与系统布线及先进特征介接的电路。此时，印刷电路板40的每一层的电路参与可阐述如下。
在层52上，分别具有信号载送迹线及补偿电路的各远程通信电路53用于在一用户端与交换机端之间提供通信。而且，如下文将就一第二补偿技术来更详细阐述，将一系列补偿电路元件68定位于信号层的跨度中。层52与54之间为若干预浸材料层中的第一层。
在第一预浸材料层下面，包括一路由层54(例如一以太网信号迹线层)，随后是若干核心层或传统绝缘薄片中的第一层，且路由层54提供一带有有限数量信号载送迹线的远程通信电路。在第一核心层下面是层56及58，层56及58为通过一第二预浸材料层隔开的电气接地平面且随后是一第二核心层。第二核心层下面是一电压平面层60及62，其通过一第三预浸材料层分隔且下面是一第三核心层。第三核心层下面是层64，其包括有源电路次级路由65，随后是一第四预浸材料层。第四预浸材料层下面是层66，其包括有源组件67、有源电路的主路由及IDC连接。
位于层64及66上或与层64及66耦接的先进特征的有源电路可造成通信层上的接线板性能降低，为提供所需性能水平，应对此加以校正。如上文所述，此有源电路65及67通常包括检测电路、运算放大器及对于逻辑运算及所提供的其他特征(例如上文所引用的颁予Cummings等人的第5,406,260号美国专利中所揭示的可视连接指示灯及功率插入电路)所必需的其它组件。通过消除噪声相互作用并将通信层与在有源电路层上工作的电路元件屏蔽开，图7中所示各层的分离会在层52及54的通信电路及有源电路层64及66两者中实现性能改进。
在本发明中，有源电路层通过多个电气接地层、核心层及预浸材料层与通信电路层分离。电压平面(层60及62)毗邻有源电路层布置，而电气接地平面56及58则毗邻通信电路层布置，因为此类接地平面通常产生较低的噪声。通过在通信与有源电路层之间提供一大于通常所见的分隔距离，组合层56、58、60及62会更进一步地促进性能的改进。另外，如下文将结合第二补偿技术所更详细阐述，可在层52及54上定位多个补偿电路元件68，以在添加或移除先进特征电子设备时进一步提高接线板电路板40的性能水平。
一根据本发明所使用的第二种补偿技术是通过在接线板印刷电路板上提供补偿电路元件来实现。本发明的印刷电路板40的补偿电路元件更清楚地显示于图8、9及11中，且与图8、9及11所示的其他电路元件相关地发挥作用。图8为一图解说明其他特征组件(例如那些所提供的用来将通信电路在信号层上划分成单独的输入及输出电路以用于插入装置检测及功率特征的其他特征)的一实例的示意图80。图9为一图解说明图8所示电路位于接线板印刷电路板上的布局示意图，且图10为一图解说明根据本发明一实施例用于与图8所示电路一起使用的补偿电路元件的布局示意图。图11为一图解说明根据第二补偿技术在接线板印刷电路板40上位于一实例性位置上的图10所示的补偿电路元件及图9所示电路二者的布局示意图。
在图8中，显示一示意图80，其图解说明包括数个用于提供其他特征的组件的接线板印刷电路板40的一局部电气示意图。另外，还显示与先进特征电子设备的耦接点。如图8中所示，接线板印刷电路板40的示意图80包括若干固定式有源组件、信号路径及桥接电路72，桥接电路72可用于任意数量先进特征组件的信号路由及耦接点，所述任意数量先进特征组件通过装置与网络系统之间的多导体链路在接线板处提供装置检测及功率插入。接线板电路板40所提供的装置与网络系统之间的一个多导体链路的实例包括复数条传输及接收通信线或信号迹线(例如线路82-1至82-8)，以在装置(例如图1所示的装置22(a)至22(d))与一服务器或交换机之间传送信息。
在图8所示实例中，通信线路82-1至82-8可沿接线板印刷电路板40的第一层52及第二层54通过接线板路由并终接于一PD/用户端84处的IDC及一交换机端86处任何使用双扭线电缆的标准接口类型(例如一RJ45连接器)处。所述双扭线电缆通常由非屏蔽式双扭线(UTP)、屏蔽式双扭线(STP)、及称作屏蔽双扭线(ScTP)及箔片双扭线(FTP)的STP变化形式组成。因下文所更详细阐述的一系列DC阻塞电容器，RJ45连接器变得与IDC触点独立。RJ45直流回路代表一交换机/服务器/有源网络设备侧，而IDC直流回路则代表一终端设备/功率装置侧。
当提供先进特征的组件位于印刷电路板40上时，所述组件将构成位于多层式印刷电路板40的层64及66上的有源电路的一部分。如图8中所示，先进特征组件可与信号迹线耦接，因此数个电路组件桥接通信与有源电路层。
在图8中，一功率插入模块(例如DIMM或类似装置)或电子设备(未显示)可与示意图80中的引线87耦接，且此时可将功率插入到差动传输链路对82-4及82-5、及对82-7及82-8上。远程功率可使用连接于每一导体对的两个引脚之间的各自带中心抽头的变压器91及92来插入，并向耦接至所述传输链路的远程装置提供DC功率。然而，每一对中的信号流均不会因此种功率插入而中断，从而允许运行需要所有四个导体对的应用，例如吉比特以太网。
由一检测模块(例如DIMM或类似装置)或电子设备(未显示)提供的功能逻辑也可与电路的引线88及多导体链路耦接。在导体对上所实施的检测及功率插入二者均通过在IEEE802.3af及TIA-568B(包括升级的标准，例如TIA-568B.1-6)中所界定的技术来实现。通过此种方式，可通过检测模块或电子设备来实现检测，例如当通过一经过导体对的电流回路连续性电路检测到网络上任一装置的存在及移除时。如果使用导体82-1、82-2、82-3及82-4，检测模块可证实一装置存在于布缆设备的末端而且使用这些导体对能够检测到仅利用这些对(其在10 Base-T及100 Base-T应用中通常称作“信号对”)的装置。
如图8中所示，对上文所述先进特征组件的路由及耦接点使用多个固定式有源组件、信号路径及桥接电路72。当此类先进特征模块或电子设备与该电路耦接时，通常将使通信电路的电特性及性能降低。可通过使用上文所述的第一种补偿技术的设计及分层来使性能降低最小化，不过，也可使用下文所更详细阐述的第二种补偿技术通过补偿电路元件来使性能降低最小化。
因此，根据本发明一实施例所使用的第二种补偿技术包括提供一系列补偿电路元件并将每一补偿电路元件相对于上文所述先进特征有源电路电子设备定位于印刷电路板40上。如图8中所示，有源电路72包括中心抽头变压器91及92、及一系列DC阻塞电容器101至108，DC阻塞电容器101至108在接线板印刷电路板上布置于信号层跨度中以将电路划分成单独的输入及输出段。所述阻塞电容器用于阻塞DC信号并使终端或装置侧与服务器侧分离。通过使用所述阻塞电容器，只允许向终端侧传送DC功率而不允许向服务器侧传送功率。由此，所述电路为面板的电缆终端段及模块式插头连接提供单独的DC回路。因此，无法在IDC与RJ45终端之间获得DC连续性，但仍保持AC及RF连续性。
选择恰当的阻塞电容器规格对于确保对通信电路性能的影响最小而言非常重要。所述电路中存在的电容器值的一实例界定于下表2中。
表2
印刷电路板40的有源电路元件72还包括在通信电路中形成一DC插入路径的中心抽头变压器91及92。这些变压器桥接有源与通信电路并允许DC电流通过，但不影响通常在相同导体对上运行的差动信号的更高频率性能。如同电容器101至108一样，变压器91及92也经选择并布置于接线板印刷电路板上以确保对接线板电路板40的性能水平的影响最小化。
然而，不管如何选择，位于层64及66上的先进特征的有源电路72仍可造成通信层上的接线板性能降低。为了使这些影响最小化，将一系列补偿电路元件定位于信号层的跨度中并且在信号层上亦提供一定程度的电感耦合。如图8及9中所更清楚显示，有源电路72设置于接线板印刷电路板40的层64及66上并部分地由定位于标记为74的点处的电容器101至108构成。图9图解说明一接线板印刷电路板层表面的一部分的至少一层，其上面与在层64及66上延伸并显示标记为76的电路迹线串联地提供有电容器101至108。图9中所示布局仅提供作为一实例，并可根据应用的需要以本发明的其它形式提供其他布局。
在图10中，显示一系列补偿电路元件定位于接线板印刷电路板40的信号层52与54的跨度中。图10图解说明一接线板印刷电路板层表面的一部分的至少另一层，其上面提供有显示于标记为78的点处的补偿电路元件。这些补偿电路元件包括用来补偿设置于层64及66上的有源电路元件的有害影响的电感性、电容性及电抗性元件。如所属领域的技术人员所知，印刷电路板迹线通常由箔片或敷铜箔片材料构成并与相同或不同层上的毗邻迹线形成电容及电感性耦合。通常，此类迹线具有大约三倍于迹线宽度的间隙，以使此电容及电感性耦合最小化，不过，也可通过替代布局来实现对此类寄生效应的有利利用。在图10所示实例中，补偿电路元件在印刷电路板40的至少一层上构造成交叉指式梳状迹线，不过，每一元件(即电感性、电容性及电抗性元件)均可根据需要提供于任一层上。例如，在包括信号迹线的层上提供电感性耦合。
如图10中所示，在显示于标记为78的点处的补偿电路元件中提供一系列此类迹线。在图10所示实例中，所述一系列迹线提供于信号层52及54上，并与接线板印刷电路板的层64及66上显示于标记为74及76的点处的电容器及电容器迹线相对定位。在图10所示各实例中，元件68的定位仅作为一实例，并可根据需要在有不同电容器定位于有源电路层上的情况下重新加以配置。
在图11中，显示一根据本发明一实施例的完整组合件的一实例，其中图解说明图9所示层64及66上的电容器及电容器迹线与图10所示信号层52及54上的补偿电路元件之间的定位。具体而言，信号层上的补偿电路元件(即电容器或任何电感性耦合或其它补偿方法)定位成耦合于通信电路的各迹线之间或在通信电路的各迹线之间进行补偿。此种耦合/补偿能恢复电路的平衡(即回波耗损及阻抗)并减少或消除因不平衡而造成的任何噪声，包括近端串扰(NEXT)、远端串扰(FEXT)等。在此一配置中，补偿电路元件的有益的寄生效应可用于在添加先进特征电子设备时进一步提高接线板电路板40的性能水平。
因此，除上文所述的印刷电路板层分离外，本发明可在接线板印刷电路板40上进一步包括补偿电路68的电感性、电容性及电抗性元件，以补偿布置于板40上或与板40耦接的附加先进特征电子设备72的影响，并使其对信号路径的影响最小化。通过使用高阻抗连接及阻塞技术来使剩余影响最小化。具体而言，与本发明耦接的先进特征有源电路以两种方法介接用于连接硬件信号接线的布缆。第一种方法是，通过用于“分接”通信电路的高阻抗连接，或通过“阻塞”，或位于网络跨度内的串联装置。高阻抗连接也会使先进特征电子设备对信号路径性能的影响最小化。另外，通过选择表2中所示阻塞电容器值会使对组件可产生的回波耗损及衰减的影响最小化。
在图12所示的本发明再一实施例中，可对图4至6中所示各实施例的布置进行修改。图12为一根据本发明另一实施例的数据终端设备功率插入及数据收集接线板的一分解图。
如图12中所示，所述接线板包括一后罩132、一印刷电路板组合件140、复数个接线端口组合件144、复数个安装机构136、一配接器面板130及覆盖面板131、及一罩138。每一个的功能均与图4至6中对应组件的功能基本相同，因此不再对其加以详细说明。图中进一步显示两个独立模块或先进特征电路151及152与电路板组合件140耦接。
如图4至6中的实施例所示，印刷电路板40的先进特征电路与接线端口组合件44相对置地定位。在图12所示的本发明实施例中，印刷电路板140的先进特征电路151及152可定位于与接线端口组合件144相同的一侧上并可穿过附加开口160延伸至配接器面板130的正面。然而，此仅为可能的先进特征电路定位的一实例，且本发明的其它应用可包括任一数量的先进特征电路定位配置，例如包含90度连接器(未显示)的配置。
然后，可提供一能打开及合上的可移开的盖或罩138，以允许接近单独的先进特征电路151及152(例如资源管理、功率插入或任何其它所需的PCB组合件)以便于服务、升级及替换。在所示实例性实施例中，由于容易接近可抽换式先进特征电路，因而能够以各种组合形式使用成品电路或定制电路来提供所述先进特征。通过将每一电路作为可抽换式模块提供，所述实施例可配置及重新配置成具有数种功能选项中的任一种，包括功率插入、资源管理、二者兼具或二者均不存在。此一配置进一步允许得到与传统接线板大致相同的安装及外形。
本发明可配置成一具有全部或部分功能的单个单元或一包括如图4至6所示的附加功能选项板及连接器的多重单元。本发明可为一单端口或多端口装置，包括每单元1至120个端口，此超过当前可用的每单元24至48个端口的水平并为模块式连接器提供一连接点。所述接线板印刷电路板的尺寸可占据大约三个机架单元(即3U或大约3×1.75英寸)并保持最终面板中端口的密度，因为电缆管理此时可为同一接线板的一部分。在构造而成之后，本发明可包括一3U面板，所述3U面板在布置于电缆管理及有源电路上面及下面的远程通信电路之间具有用于电缆管理及有源电路的空间，包括复数个端口从而使密度得到保持。本发明还提供至少一个介接一模块式插头的模块式连接器(通常为一RJ45连接器)作为一输出端。上述组合使得能够在一3U面板尺寸内构造一包括电缆管理及有源电路的接线板，且特别是能够在一3U面板尺寸中获得至少48个端口及相关联的电缆管理。
上文所述的本发明提供了通信硬件，所述通信硬件能够根据需要具有等级至少为3、5、5e、6及/或更高(例如6e或7)及等效的性能水平、并还保持IEEE802.3及TIA-568B传输要求中所界定的等级传输性能。本发明可硬接线至布缆设备且因此也可用于通过一数据管理特征来收集和提供关于所附连装置的位置的信息。此对于其中确定主叫方的位置至关重要(尤其当处于一VoIP网络上时)的服务(例如突发事件911应用)而言尤为重要。
虽然上文是选择一实施例来说明本发明，但所属领域的技术人员将了解，可在不背离随附权利要求书中所界定的本发明范围的情况下对其作出各种改动及修改。
权利要求
1.一种补偿性的先进特征接线板，其可包括可抽换模块式或固定式电子组件，其中所述接线板提供经改进的性能水平，所述接线板包括一包括复数个层的多层式接线板印刷电路板；一通信电路，其设置于所述复数个层中的至少一第一层上并电耦接于一PD/用户端处的一绝缘置换连接器(IDC)与一远程通信设备端处的一RJ45连接器之间；与所述通信电路电耦接的一可抽换模块式或固定式电子组件中的至少一者，所述组件由设置于所述复数个层中至少一第二层上的至少一个有源电路构成以提供一先进特征；及一补偿性分离机构，其由所述复数个层中的至少一第三层构成并设置于所述第一与第二层之间，以将所述有源电路与所述通信电路隔离并使因所述有源电路造成的至少一种有害影响基本最小化，并从而提供经改进的性能水平。
2.如权利要求1所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其中所述通信电路包括一信号载送迹线或一通信路由电路中的至少一者。
3.如权利要求1所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其中所述先进特征包括一装置检测特征、逻辑运算特征及功率插入特征中的至少一者。
4.如权利要求1所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其中所述可抽换模块式电子组件包括至少一个双列直插式存储模块(DIMM)。
5.如权利要求4所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其进一步包括一用于覆盖所述至少一个DIMM的可移开的罩。
6.如权利要求4所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其中所述多层式接线板印刷电路板进一步包括一可由用户进入的第一侧，所述至少一个DIMM及所述RJ45连接器自所述可由用户进入的第一侧伸出。
7.如权利要求1所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其中所述有源电路包括一有源电路次级路由层、有源电路组件、IDC组件、插入式模块连接器及有源电路主路由中的至少一者。
8.如权利要求7所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其中所述有源电路组件包括至少一个DC阻塞电容器。
9.如权利要求7所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其中所述有源电路组件包括至少一个中心抽头变压器。
10.如权利要求7所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其中所述有源电路组件包括至少一个运算放大器。
11.如权利要求1所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其中所述第三层包括一核心层、预浸材料层、接地平面层及电压平面层中的至少一者。
12.如权利要求1所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其中所述有害影响包括一升高的噪声水平、反射、有害的电感性耦合及有害的电容性耦合中的至少一者，且其中所述经改进的性能水平包括一等级为3、5、5e、6、6e及7的性能水平及更高性能水平中的至少一者。
13.如权利要求1所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其中所述多层式接线板印刷电路板进一步包括一具有至少48个端口的3U板尺寸。
14.如权利要求1所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其中所述多层式接线板印刷电路板进一步由一具有至少48个端口及一高度尺寸为1U、2U及3U中至少一者的板组成。
15.如权利要求1所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其中所述多层式接线板印刷电路板进一步包括一电缆管理机构。
16.如权利要求1所述的可包括可抽换模块式或固定式电子组件的补偿性先进特征接线板，其中所述多层式接线板印刷电路板进一步在所述接线板印刷电路板的一表面上包括毗邻于所述通信电路设置并设置于所述通信电路之间的所述有源电路及电缆管理机构。
17.一种用以制作一先进特征接线板的方法，所述先进特征接线板可包括能够单独或相组合地提供诸如装置检测及功率插入等先进特征的可抽换模块式或固定式电子组件，其中所述接线板提供经改进的性能水平，所述方法包括如下步骤组装一具有复数个层的多层式接线板印刷电路板；在所述复数个层中的至少一第一层上设置一通信电路，所述通信电路电耦接于一PD/用户端处的一绝缘置换连接器(IDC)与一远程通信设备端处的一RJ45连接器之间；在所述复数个层中的至少一第二层上设置一与所述通信电路电耦接的可抽换模块式及固定式电子组件中的至少一者，所述组件由至少一个用于提供一先进特征的有源电路构成；及通过一补偿分离机构将所述第一层与所述第二层隔离，所述补偿分离机构由所述复数个层中设置于所述第一与第二层之间的至少一第三层构成以将所述有源电路与所述通信电路隔离并使因所述有源电路所造成的至少一种有害影响基本最小化，从而提供经改进的性能水平。
18.如权利要求17所述的用以制作一先进特征接线板的方法，其进一步包括如下步骤在所述复数个层中的所述第一层上设置一包括一信号载送迹线或一通信路由电路中至少一者的通信电路。
19.如权利要求17所述的用以制作一先进特征接线板的方法，其进一步包括如下步骤在所述复数个层中的所述第二层上设置一可抽换模块式或固定式电子组件中的至少一者，所述可抽换模块式或固定式电子组件包括一有源电路次级路由层、有源电路组件、IDC组件、插入式模块连接器及有源电路主路由中的至少一者。
20.如权利要求19所述的用以制作一先进特征接线板的方法，其中所述有源电路组件包括至少一个DC阻塞电容器。
21.如权利要求19所述的用以制作一先进特征接线板的方法，其中所述有源电路组件包括至少一个中心抽头变压器。
22.如权利要求19所述的用以制作一先进特征接线板的方法，其中所述有源电路组件包括至少一个运算放大器。
23.如权利要求17所述的用以制作一先进特征接线板的方法，其中所述第三层包括一核心层、预浸材料层、接地平面层及电压平面层中的至少一者。
24.如权利要求23所述的用以制作一先进特征接线板的方法，其中所述将所述第一层与所述第二层隔离进一步包括如下步骤在所述多层式接线板印刷电路板组合件中毗邻所述第二层定位至少一个电压平面层；在所述多层式接线板印刷电路板组合件中毗邻所述第一层定位至少一个接地平面层；及通过一预浸材料层及一核心层中的至少一者来分离所述复数个层中的每一所述层。
25.如权利要求23所述的用以制作一先进特征接线板的方法，其中所述将所述第一层与所述第二层隔离进一步包括如下步骤在所述多层式接线板印刷电路板组合件中毗邻所述第二层定位至少一个接地平面层；在所述多层式接线板印刷电路板组合件中毗邻所述第一层定位至少一个接地平面层；及通过一预浸材料层及一核心层中的至少一者来分离所述复数个层中的每一所述层。
26.如权利要求17所述的用以制作一先进特征接线板的方法，其中所述有害影响包括一升高的噪声水平、反射、有害的电感性耦合及有害的电容性耦合中的至少一者，且其中所述经改进的性能水平包括一等级为3、5、5e、6、6e及7的性能水平及更高的性能水平中的至少一者。
全文摘要
本发明提供一种补偿性的先进特征接线板(12)，其可包括可抽换模块式电子组件(50)或直接位于所述接线板上的固定式电子组件(46)，这些组件能够单独或相组合地提供诸如装置检测及功率插入等先进特征。通过对在提供先进特征中所用的有源电子设备进行补偿，所述接线板以等级至少为3、5、5e、6及/或更高(例如6e或7)及等效的性能水平在一PD/用户端(84)处的一绝缘置换连接器(IDC)与一交换机端(86)处的任何使用非屏蔽式双扭线电缆的标准接口类型(例如一RJ45连接器)之间提供通信。补偿是部分地通过对有源与通信电路元件进行分离及隔离来实现的。
文档编号H05K7/06GK101023565SQ200580012598
公开日2007年8月22日 申请日期2005年3月3日 优先权日2004年3月3日
发明者沙迪·阿布加扎利, 罗伯特·巴克斯特, 艾伦·米勒, 迈克尔·奥康纳 申请人:豪倍公司