CN101189763B - 具有屏蔽的差动触点对的电接插件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种接插件(100)，其包括壳体(110、210)，该壳体具有配合端(120、220)、线安装端(122、222)和穿过其的纵向轴。该壳体保持以差动对形式分组并且绕轴布置的多个触点(128、228)。至少一个屏蔽件(142)位于壳体内。该屏蔽件使每个差动触点对与邻近的差动触点对隔离。

Description

具有屏蔽的差动触点对的电接插件
技术领域
本发明一般涉及电接插件，更特别地涉及一种接插件，其最小化接插件内信号导线中的串扰，最小化接插件内一对信号导线中的回程损耗，并且最小化来自相邻接插件内的信号导线中的外来串扰。
背景技术
在电系统中，随着信号速度和带宽的增加，越来越关注保存信号的完整性。信号衰减的一个来源是多个信号通道之间的串扰。在电接插件传输多个信号的情况下，当越过第一信号通道传导的信号通过电感或电容耦合而传输到第二信号通道时，串扰就产生了。被传输的信号在第二通道产生串扰，其衰减了通过第二通道的信号。
例如，典型的工业标准类型RJ-45通讯接插件包括四对限定不同信号通道的导线。RJ-45插头设计被工业标准所规定，并且固有地易受串扰影响。在传统RJ-45插头和插座接插件中，所有的四对导线密集而彼此平行地延伸越过接插件主体的长度。接插件中的一对还被分开围绕另外的导线对。因而，在不同的接插件导线对之间可能导致信号串扰。串扰的幅度或信号衰减的程度一般随着频率的增加而增加。通过插座内的触点与插头内的触点连接，可引起更多的串扰。随着信号速度和密度的增加，外来串扰或相邻接插件之间的串扰也必须被记录下来，以保存信号的完整性。
至少一些RJ-45插座包括试图抑制或补偿串扰的特征。随着系统要求持续地增加，诸如RJ-45的插座内固有的缺陷可能变得更加严重。因而期望开发一种接插件，其被设计成在一开始就最小化内在串扰和外来串扰，而不是在串扰之后修正。
信号衰减的另一来源是信号沿导线的反射导致的回程损耗。回程损耗可来源于多个源头，例如接插件内以及沿信号通道各种元件之间的阻抗的变化。改善回程损耗性能已被证明比较困难。
发明内容
解决方案可由在此公开的电接插件完成。接插件包括具有配合端的壳体、线安装端和穿过其中的纵向轴。壳体保持以差动对形式分组并且绕轴布置的多个触点。至少一个屏蔽件位于壳体内。屏蔽件使每个差动触点对与邻近的差动触点对绝缘。屏蔽件可以能与配合接插件中相应屏蔽件电连接的方式在壳体内定位。
附图说明
本发明将参考附图通过例子而进行描述，其中：
图1是根据本发明的示例性的实施例制成的接插件组件的透视图；
图2是图1中所示的插头接插件的分解视图；
图3是图2中所示的插头壳体的后透视图；
图4是图1中所示的插座接插件的分解视图；
图5是图4中所示的插座壳体的后透视图；
图6是根据本发明的示例性的实施例制成的针式触点的透视图；
图7是根据本发明的示例性的实施例制成的插孔式触点的透视图；
图8是用于壁式安装的如图1所示的接插件组件的透视图；
图9是根据本发明的示例性的实施例制成的包括接口适配器的接插件组件的透视图；
图10是如图9所示的插座和适配器的前分解视图；
图11是如图10所示的插座和适配器的后分解视图。
具体实施方式
图1是根据本发明的示例性的实施例制成的接插件组件100的透视图。该组件包括被配置成彼此配合的插头102和插座104。插座104可安装在墙或面板上，或者，其可安装在具有通讯端口的电设备或装置内，穿过该通讯端口设备可与其它的外部网络设备通讯。组件100将按照传输四个差动信号对的组件进行描述。然而，应理解这里描述的优点还可应用于可选实施例中传输更少或更多信号对的其它接插件。因此随后的描述仅出于示例的目的而给出，并且其仅是在此的发明构思中的一个潜在的应用。
图2示出了插头102的分解视图。插头102包括壳体110、接头盒114和盖116。壳体110具有主体118，其包括配合端120和线安装端122。主体118由绝缘体材料制成，并且包括保持多个电触点128的基座124。每个触点128延伸穿过基座124，并且具有紧接主体118的配合端120的配合端130，以及紧接主体118的线安装端122的线终接端132。触点128配置成差动对，每个差动对的配合端130由屏蔽罩136围绕。
接插件组件100设计成具有穿过接插件组件100的特征阻抗。阻抗，或更具体地，沿穿过接插件组件100的信号通道的阻抗的变化，是接插件组件100的回程损耗的因素。接插件100的阻抗以及其内的回程损耗由多种因素决定，例如壳体材料特别是信号对触点之间的材料的介电性能、差动对触点之间的间距、触点的诸如直径或横截面的几何尺寸，和其中的屏蔽接近度。已知的绝缘材料包括泡沫聚乙烯、天然聚乙烯、天然聚丙烯、泡沫氟聚物、天然氟聚物、天然橡胶、陶瓷、玻璃、FR-4印刷电路板材料和空气，以及其它。在示例性的实施例中，接插件组件100具有100欧姆的特征阻抗，并且在绝缘材料内包括天然聚乙烯和空气的混合物，信号对的触点之间的间距为0.135英寸，标称触点直径为0.07英寸，以及从信号触点对到屏蔽的标称间距为0.145英寸。如同本领域的技术人员所已知，不同因素的其它组合也可满足需求。在其它的实施例中，可采用不同的阻抗值。对于特定的设计目标，已知的模拟软件可用于优化设计变量。
一对横断槽140在基座124内形成并且延伸越过该基座124。在图示的实施例中，槽140将主体分成四部分，其中每一部分保持互为差动信号对的一对触点128。屏蔽件142设置在槽140内，以将差动触点对彼此绝缘，从而减少差动对之间的串扰。屏蔽件142由导电材料制成，例如金属或镀金属塑料等。在示例性的实施例中，屏蔽件142是金属板。插销臂146，在图2中仅有两个可见，其从主体118向后朝向主体118的线安装端122延伸。插销单元148在每个插销臂146的末端形成。插销臂146用于将壳体110和接头盒114锁定在一起。接插件插销杆150设置成包括如下面将描述的将插头102栓锁到插座104的插销件152。
接头盒114包括衬板160和多个从其延伸的导线板162。在一个实施例中，导线板162与衬板160一体形成。导线板162成对配置，并且绕衬板160内的中心开口166分布。中心开口166容纳用于终接触点128的线终接端132的信号线168。信号线承载在电缆170内。每个导线板162包括孔174，其中心定位并且朝向衬板160向下延伸。线布置槽176延伸穿过每个孔174。线布置槽176延伸的深度小于孔174的深度。每个线布置槽176容纳信号线168中的一条。每对导线168在电缆170内按一定节距绞合。接头盒114设计成最小化信号线168的松散，以最小化插头102内导入的任何不期望的电特性。
导线板162组织且布置信号线168径向地绕中心开口166，为终接触点128做准备。在示例性的实施例中，触点128对称地绕纵向轴A(图3)布置在壳体内，该纵向轴是壳体100的对称轴。例如，在一个实施例中，触点128绕轴A圆周布置。然而，如同本领域技术人员所已知的，触点128可用于任何数量的配置。衬板内的中心开口166具有中心(未示出)，其大致上位于壳体110的轴A上，使得每个导线板162定位成与触点128中的一个对齐。信号线168因接头盒114而布置成径向样式，其中差动信号对被集中在一起并且间隔开或分开。间距选为可增强回程损耗性能。当信号线168在壳体110内终接时，其也展现出大致相等的长度，以等于插头102内信号通道的长度，以防止在插头102内歪斜。当接头盒114与壳体110连接时，信号线168被终接到触点128。
衬板160包括开口180，其从插销臂146容纳插销元件148。在如图2所示的实施例中，衬板160大致上方形的，并且包括紧接每个角落的开口180。在图2中，仅开口180中的一个可见。当壳体110和接头盒114连接时，触点128的线终接端132被容纳在导线板162的孔174内，而且插销元件148穿过开口180被容纳，并用卡扣配合顶着衬板160的后侧184，以将壳体110和接头盒114锁定在一起。盖116包括容纳电缆170的卡圈186。盖116上的片188摩擦配合衬板160的侧边缘190和主体118的侧192，以将电缆170固定到接头盒114。盖116由金属或镀金属材料制成。片188还配合屏蔽件142的边缘，以电连接到屏蔽件142。电缆170还包括电缆屏蔽层(未示出)，当电缆插入到接头盒内时，其越过电缆向后折叠。卡圈186处形成有压接连接，以提供电缆屏蔽层和盖116之间的电连接。盖116还设置用于插头102的后面的屏蔽，以减少接插件与其它电装置之间的外来串扰。当插座104(图1)和插头配合时，盖116还将插头屏蔽件142电连接到插座屏蔽214(图4)。
图3示出了插头壳体110的后透视图。横断腹板200从基座124的后侧202向后延伸。槽140延伸穿过基座124而进入腹板200。槽140不完全延伸穿过腹板200，使得屏蔽板142(图2)保持在腹板200内。壳体110具有纵向轴A，其是对称穿过壳体110的中心204的轴(没有插销杆150时)。触点128的终接端132绕轴A布置，并且腹板200将差动触点对彼此隔开。在示例性的实施例中，触点128的终接端132绕轴A圆周布置。此外，当屏蔽件142(图2)处于槽140内，差动触点对彼此屏蔽，以减小或消除差动触点对之间的串扰。
图4示出了插座104的分解视图。插座104包括壳体210、接头盒212和外部屏蔽214。壳体210具有主体218，其包括配合端220和线安装端222。主体218由一种或多种绝缘体材料制成，并且包括具有多个触点凹槽226的基座224，每个凹槽保持一对电触点228。每个触点228延伸穿过基座224，并且具有紧接主体218的配合端220的配合端230，和紧接主体218的线安装端222的线终接端232。触点228配置成差动对。凹槽226外形上充足直到插头壳体110(图2)上的屏蔽罩136，并且配置成当插头102和插座104彼此配合时容纳屏蔽罩136。一对横断槽240在基座224内形成并且延伸越过该基座224。在所示实施例中，槽240将主体分成四部分，其中每一部分保持互为差动对的一对触点228。屏蔽件(未示出)设置在槽240内，以将差动触点对彼此绝缘，从而减少差动对之间的串扰。屏蔽件由导电材料制成，例如金属或镀金属塑料等。
壳体主体218包括柱244，其从基座224向前延伸。柱244充当容纳插头102的导引件，以对齐用于与插座104配合的插头102(图1)。安装插销250可枢转地连接到两邻近柱244的前端。安装插销250被设置以便于将插座104安装到面板、花盘、底盘或电盒等。主体218还包括多个插销臂254，其从主体218朝向主体218的线安装端222向后延伸。在图4中仅一个插销臂254可见。插销件256在每个插销臂254的末端形成。插销臂254被设置以将壳体210和接头盒212锁定在一起。接头盒212与接头盒114一样，因而不再单独描述。
如图1所示，设置了外部屏蔽214以封入装配的壳体210和接头盒212。当插头102(图1)和插座104配合时，外部屏蔽214使其隔离来自相邻接插件(未示出)、电缆或其它外部来源的噪声。外部屏蔽设置了电通道，例如用于插头102和插座104内的屏蔽的接地通道。外部屏蔽214与由插头102和插座104内的屏蔽件设置的内部屏蔽协作，以最小化由于外来串扰和其它外部来源的噪声导致的信号衰减。在示例性的实施例中，外部屏蔽由导电金属材料制成。诸如镀金属塑料的其它材料可用于其它实施例中。此外，如上所述，在一些实施例中，还采用屏蔽电缆。
外部屏蔽214包括通常是盒形状的中空主体260。主体260具有上表面262，其与插座壳体210上的安装插销250对齐，以将插座壳体210沿外部屏蔽214定向。上表面262包括凸起的通道266，其配置成容纳插头壳体110(图2)上的插销杆150。以此方式，当插头102和插座104配合时，插头102(图1)与插座104对齐。通道266包括开口268，其容纳插销杆150上的插销件152，一旦配合后防止插头102从插座104分离。当期望分开插头102和插座104时，可压下插销杆150，以从开口268松开插销件152，之后即可将插销杆150从通道266撤回，同时可将插头102脱离插座104。
图5示出了插座壳体210的后透视图。横断腹板280从基座224的后侧282向后延伸。槽240在腹板280内形成。槽240不完全延伸穿过腹板280，使得屏蔽板保持在腹板280内。壳体210具有纵向轴B，若不考虑安装插销250，其是对称穿过壳体210的中心284的轴。触点228绕轴B布置，并且腹板280将差动触点对彼此隔开。在示例性的实施例中，触点228的终接端232绕轴B圆周布置。然而，在其它实施例中，可采用终接端232的其它配置。此外，当屏蔽件(未示出)处于槽240内，差动触点对彼此屏蔽，以减小或消除差动触点对之间的串扰。
图6示出了用于插头102(图2)的触点128的透视图。触点128的配合端130是针式触点。相对的线终接端132是筒形绝缘移动触点(IDC)。线终接端132包括线容纳槽300，其在绝缘切削边缘302之间形成。线切削边缘306在线终接端132的开口端形成。当接头盒114与插头壳体110连接时，触点128的线终接端132容纳在导线板162内的孔174(图2)中。绝缘切削边缘302切削穿过将导线终接到触点128的信号线168(图2)上的绝缘材料，以建立两者之间的电连接。同时，线切削边缘306切除信号线168多余的长度。
图7示出了用于插座104(图4)的触点228的透视图。触点228的配合端230是插孔式触点，其被配置成容纳插头触点128的针部或配合端130。另一方面，触点228与上述的触点128一样具有同样的线终接端特征。插头102(图2)和插座104之间的针与插孔连接，提供了比诸如已知的标准RJ-45接插件中的刀片和弹簧连接更可靠的连接。
图8示出了接插件组件100的壁式安装。在图8中，插座104如电信连接中常用的方式安装在壁(未示出)内。穿过面板350可以进入插座104。通过如上所述的插销杆150的操作，插头102和插座104可配合和脱离。
图9示出了包括插座104、适配器404和插头接插件408的接插件组件400的透视图。适配器404设置有接口，其允许不同于插头102的插头与插座104配合。在示例性的实施例中，插头接插件408是标准的RJ-45插头。在其它的实施例中，适配器404可配置成容纳具有不同于RJ-45的结构的其它插头接插件。适配器404被容纳在插座104的配合端220内。适配器404包括壳体420，其自身包括容纳插头接插件408的接口端422。
图10示出了适配器404从插座104分开的前分解视图。适配器404的壳体420包括在接口端422反面的配合端426。配合端426容纳在插座104的配合端220内。适配器404包括触点430，其是插头接插件108(图9)内的补充触点(未示出)。在示例性的实施例中，触点430是弹簧触点，其配置成与RJ-45插头配合。
图11示出了适配器404从插座104分开的后分解视图。终端触点434在配合端426处从后壁438延伸，并且配置成与插座104内的触点228(图10)配合。在示例性的实施例中，后壁438可以是印刷电路板。在适配器404的接口端422处的触点430(图10)电连接到适配器404内的终端触点434。触点430和终端触点434可整体形成或可分开形成，并且通过印刷电路板内的电迹线或其它已知的方法与彼此电连接。此外，适配器404可包括可改变电信号的有源元件，例如电源装置、处理器、电容装置、电感装置、LED等。
终端触点434定位在补充插座104内的接触样式的布置或样式中，由此使插头接插件408(图9)与插座104连接。终端触点的布置可相应于或不同于在适配器壳体420的接口端422的触点430的布置。在一实施例中，终端触点绕穿过适配器404的中心线D布置。适配器404的多个实施例可预期包括触点之间的不同样式，例如在适配器404的接口端422的触点430，以及在适配器404的配合端426处的补充不同接插件的接触样式的终端触点434。此外，虽然适配器被描述为具有接口端和配合端，或者每一侧均为接口，但在替换的实施例中，适配器可在一侧上具有接口，在另一侧上则具有诸如显示器、无线访问点、或传感器等的终端设备。
因而描述的实施例提供了一种增强的接插件组件100，其包括插头102和配合插座104，用于以最小化诸如串话的噪声并且最小化信号衰减来传输差动信号。插头102和插座104每个包括接头盒，其用于将差动对彼此分开，并且提供内部和外部屏蔽以减小串扰。插头102和插座104相对于穿过接插件组件100的信号通道的长度对称。该接插件组件提供增强的传输性能，包括增强的回程损耗性能、减少串扰、减少外来串扰以及减少歪斜。
虽然本发明以各种具体实施例的形式进行了描述，但是本领域的技术人员将意识到用权利要求的精神和范围内的修改可实施本发明。

Claims (10)

1.一种电接插件(100)，包括：
壳体(110、210)，所述壳体具有配合端(120、220)、线安装端(122、222)和穿过所述壳体的纵向轴；所述壳体保持以差动对形式分组绕所述轴布置的多个触点(128、228)；
位于所述壳体内的至少一个屏蔽件，所述至少一个屏蔽件使每个差动对的触点与邻近的触点隔离；以及
配置成用于附着于所述壳体的所述线安装端的接头盒，所述接头盒限定容纳多个传输差动信号的信号线的中心开口，所述接头盒包括绕所述中心开口布置并且在所述壳体内与各自的触点对齐的多个导线板。
2.如权利要求1所述的接插件，其中所述至少一个屏蔽件(142)定位在所述壳体中，使得所述至少一个屏蔽件电接合配合接插件中的相应的屏蔽件。
3.如权利要求1所述的接插件，其中信号线在所述接头盒附着于所述壳体时被终接到各自的触点。
4.如权利要求1所述的接插件，其中每个所述导线板包括容纳所述信号线中的一个的线布置槽(176)，并且其中每个所述触点包括容纳在各自的导线板中的线终接端，以在所述接头盒附着于所述壳体时终接导线到所述触点。
5.如权利要求1所述的接插件，其中每个所述触点(128、228)包括配合端(130、230)和线终接端(132、232)。
6.如权利要求5所述的接插件，其中所述线终接端(132、232)包括绝缘移动触点(IDC)，并且所述配合端(130、230)包括针式触点和插孔式触点中的一个。
7.如权利要求1所述的接插件，其中所述壳体(110、210)包括具有插销件(148、256)的插销臂(146、254)，所述插销件配合所述接头盒，使得所述接头盒用卡扣安装与所述壳体连接。
8.如权利要求1所述的接插件，其中所述壳体(110、210)包括多个凹槽(226)，并且其中每个凹槽包括一对差动触点，并且其中每个所述凹槽配置成容纳配合接插件的一个屏蔽罩(136)。
9.如权利要求1所述的接插件，其中所述壳体(110、210)包括多个不同于屏蔽件的屏蔽罩(136)，每个所述屏蔽罩围绕由屏蔽件隔离的一对差动触点，并且其中每个所述屏蔽罩配置成被容纳在配合接插件中的凹槽(226)内。
10.如权利要求1所述的接插件，其中所述接插件(100)还包括容纳所述壳体(110、210)的外部屏蔽(116、214)，所述外部屏蔽包括凸起的通道，所述凸起的通道容纳配合接插件上的插销杆的一部分，以将所述接插件与所述配合接插件定向。
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