CN101785148B - 具有蜿蜒形接地结构的连接器 - Google Patents

Abstract

一种串扰降低的高速连接器，其利用被组装在一起的各个连接器支撑框架形成竖直设置的一组连接器单元。每个这样的单元支撑着被设置在两个相互隔开的纵列中的导电端子纵列。这些纵列具有差分信号端子对，用作接地端子的较大中间接地屏蔽将该端子对彼此隔开。所述接地屏蔽以交替的方式设置在该对纵列中，并且它们彼此间隔并靠近在一起，从而在该对纵列中形成接地屏蔽的蜿蜒式样，其中所述接地屏蔽共同用作在各对纵列中的单个“虚拟”屏蔽。

Description

具有蜿蜒形接地结构的连接器

技术领域

本发明通常涉及高速连接器，更特别地，涉及串扰减少并且性能改良的高速背板连接器。

背景技术

在许多数据传输的应用中，特别是在电信产业中，会用到高速连接器。在高速和数据传输领域中，信号完整性是一个比较重要的考虑因素，组件需要能够可靠地传输数据信号。另外，高速数据传输市场也已经朝着减小组件尺寸和增加信号密度的方向发展。

高速数据传输在电信领域中被用以传输从数据存贮器(data storagereservoir)或组件传送器中获得的数据，所述传输大多出现在路由器和服务器中。由于产业是朝着减小尺寸的方向发展，所以所述高速连接器中的信号端子必须减小尺寸，并且为了实现明显的尺寸减小，所述连接器的端子必须被靠近在一起地隔开。由于信号端子被定位成靠近在一起，所以彼此靠近且被隔开的信号端子之间的信号干扰会增加，特别是对于一组相邻的差分信号端子对之间的信号干扰。在本领域中这种干扰被称为“串扰”，当信号端子的电场彼此重叠并包括周围其它端子产生的噪音时，该“串扰”就会发生。在高速时，一个差分信号对中的信号可能与相邻的或附近的差分信号对交接。这会降低整个信号传输系统的信号完整性。在高速连接器的设计中，减少高速数据系统中的串扰是关键目标。

先前，主要通过使用内侧屏蔽件来实现串扰的减少，该内侧屏蔽件定位在相邻的差分信号端子组之间。这些屏蔽件是位于差分信号端子排或端子纵列之间的相对较大的金属板，其起到了电场屏蔽的作用。这些屏蔽件明显增加了连接器的成本，并且也增加了连接器的尺寸。所述屏蔽件同样会增加信号端子与接地的电容性连接，由此降低连接器系统的阻抗。如果该阻抗因为内屏蔽件被降低，则必须要当心以保证在连接器系统的该特定位置处该阻抗不会超过或跌落到期望值的下限。使用屏蔽件来降低连接器系统中的串扰需要系统设计者考虑阻抗上的影响以及这些内屏蔽件的连接器尺寸上的影响。

有些方法试着不使用屏蔽件而依靠单独的接地端子，该接地端子具有与它们相连的差分信号端子一样的形状和尺寸。使用与信号端子尺寸近似的接地端子需要仔细考虑在整个端子长度上将连接器系统的所有端子间隔开。在高速连接器的对接接口中，由于两组触点都存在大量金属，所以阻抗和串扰可以被控制。连接器主体内的阻抗匹配以及沿着端子主体部的阻抗匹配变得困难，因为端子主体部具有不同于端子接触部的结构和间隔。连接器的主体部以及接触(对接)部与端接(安装)部需要仔细的设计和高速工程技术，以此来提供适当的匹配阻抗。每个部分存在着不同的需求。为了改善端子几何形状和电介质性能，连接器主体部，特别是其中的端子通常必须被调节。通常为了增加尺寸和部件，对接部分(触点)必须被调节。

因此，本发明目的在于提供一种能克服上述缺陷的高速连接器，其使用了用于每个差分信号对的多个独立的屏蔽件以控制串扰，并且这些独立的屏蔽件共同作为沿着连接器的端子主体部的单一屏蔽件。

发明内容

因此，本发明的总的目的是提供一种改良的用于高速数据传输的连接器，其能够减少串扰并且不需要在信号端子对之间插入大量的金属护罩。

本发明的另一个目的是提供一种应用于背板上的高速连接器，在该连接器中，多个分离的差分信号端子对被成对地设置在端子纵列中，在相邻纵列中相关联的接地屏蔽端子位于每个差分信号对的侧面，所述接地屏蔽端子的尺寸大于所述差分信号端子中的一个端子，从而在差分信号端子对附近提供较大的参考地，以允许所述差分信号对能宽边耦合面向它的单独的接地屏蔽件。

本发明的另一个目的是提供一种高速背板连接器，该连接器利用多个差分信号端子对来影响数据传输，其中，该连接器的差分信号端子对连同一个扩大的接地端子被设置在“三合一”形式的结构中，并且所述端子被设置在单个连接器单元中的两个相邻纵列内，所述扩大的接地端子起到单独的接地屏蔽件的作用，在一个纵列中的接地屏蔽件与连接器单元内另一纵列中的差分信号端子对相互隔开并对齐，所述接地屏蔽件在两个纵列中交错排列，并且相互隔开地靠近在一起，从而这些接地屏蔽件能共同作为每个连接器单元中的单个或“伪”接地屏蔽件。

本发明的另一个目的是提供一种如上所述类型的连接器，在该连接器中，每个连接器单元内每对纵列中的接地屏蔽件都会形成蜿蜒形(serpentine)路径，该路径从连接器单元的顶部开始，穿过连接器单元的主体部直到其底部，以此增强对串扰的隔离。

本发明的另一个目的是提供一种高速连接器，该连接器了利用了一系列端子组件，该端子组件在薄片型连接器针座(wafer)中被支撑住，每个连接器针座支撑了一对导电端子纵列，在所述连接器主体中，所述端子设置在该纵列内的差分信号端子对中，并且较大的接地屏蔽端子位于所述信号端子的侧面，所述接地屏蔽件交错地设置在所述纵列中，从而一个纵列中的每个差分信号对都具有在另一纵列中面朝其的接地屏蔽件，以及在本纵列中与其邻近的接地屏蔽件，从而两个差分信号端子在本纵列中相互边缘耦合并与其相邻纵列中的接地屏蔽件宽边耦合。

本发明的另一个目的是提供一种应用于背板并能减少串扰的高速连接器，所述连接器包括背板头部(backplane header)和子卡连接器，所述子卡连接器由多个分离单元构成，每个这样的单元都包括了由两个半部构成的绝缘框架，所述绝缘框架支撑了多个导电端子，每个框架支撑了一个纵列的导电端子，从而组件单元支撑了所述支撑框架内的一对端子纵列，在所有的布置中所述端子被设置在每个纵列中，从而差分信号端子以边对边的方式成对地布置在每个单独纵列中，每个边对边的差分信号端子对在其纵列中被接地屏蔽端子支撑并与另一所述端子对隔开，该接地屏蔽端子具有大于所述边对边的差分端子对的表面区域，一个单元内每列的接地屏蔽端子面朝其邻近纵列中的差分信号端子对，所述接地屏蔽端子彼此隔开地靠近在一起以限定出一个较大的虚拟屏蔽件，该虚拟屏蔽件在纵列的各对中以蜿蜒的形式延伸通过所述框架。

本发明通过其独特的结构来实现上述这些和其它目的。在一个重要的方面中，本发明包含背板连接器，该连接器利用安装在背板上的头部连接器和安装在子卡上的直角连接器。当两个连接器接合在一起时，所述背板和所述子卡尤其在直角处接合在一起。

所述直角连接器也被称作子卡连接器，其由一系列相似的连接器单元构成。每个连接器单元具有绝缘框架，特别地，该绝缘框架可以由塑料或其它绝缘材料模塑成。该框架支撑了多个单独的连接器单元，每个连接器单元支撑了一排导电端子。每个连接器单元框架具有至少两个分开的并邻近的侧边，其中一个侧边支撑了端子尾部，另一个侧边支撑了端子阵列的端子接触部。在所述子卡连接器的主体中，所述框架支撑了纵列设置或阵列设置的端子，从而每个单元支撑了一对位于其中的端子纵列。

在每个纵列中，所述端子被设置为呈现隔离的差分信号对。在每个纵列中，所述差分信号端子对以边对边的方式设置，以提升差分信号端子对间的边缘(差分模式)耦合。所述较大的接地屏蔽端子首先被定位在邻近的纵列中，并与所述差分信号端子对直接相对。随后，该接地屏蔽端子定位在该纵列中靠近(在上方或下方)所述差分信号端子对的位置。在这种方式下，纵列内每个差分信号端子对的端子彼此之间边缘耦合并且与相邻纵列中面朝所述差分信号端子对的所述接地屏蔽端子宽边耦合。在所述差分信号端子对和相邻的所述接地屏蔽端子之间会出现一些边缘耦合。可以考虑将所述连接器主体中较大的接地屏蔽端子设置成一系列倒V型，其通过虚线相互连接包括三个接地屏蔽端子的端子组来形成。一个差分信号端子对被嵌套在这些V型端子的每个中。在此种方式中，每个差分信号对的端子都不会将电噪声耦合到其它差分信号对中，也不会让其它差分信号对将电噪声耦合到这些端子中。定位在给定的差分信号对上方和下方的纵列形式的接地屏蔽以垂直方式形成了屏蔽件，并且相邻纵列的接地屏蔽形成了针对电噪声的水平屏蔽件。

所述框架是开放式框架，其起到骨架或网络的作用，并将端子纵列保持在其优选的排列和空间中。在这点上，所述框架包括至少交叉的垂直和水平部件以及至少一条从所述交叉点伸出的平分部件，该平分部件用于将所述垂直和水平组件间的区域划分成两个部分。另外两个径向辐条将这些部分再次细分，从而形成出现在每个连接器单元半针座的外表面上的区间开放区。这些径向辐条连同所述基础的水平和垂直组件的网络支撑了一系列肋条，该肋条提供了用于较大接地屏蔽端子的机械支撑。优选的，所述辐条被设置为传输压力负荷的装置，从而在所述子卡连接器与所述子卡装配的过程中，该辐条将所述子卡连接器顶部上的压入负荷传输到顺应针脚尾部。

所述径向辐条在所述连接器单元半针座中的一个的内表面上延续，其作为支座(stand-offs)被用于在两个连接器单元半针座结合在一起时将所述的端子纵列隔离，从而在所述端子纵列之间出现空气间隔。所述信号端子和较大的接地屏蔽端子在它们通过连接器主体的长度范围内形成至少两个弯曲部，在这些弯曲的区域中，通过减少差分信号端子对以及与其相连的接地屏蔽端子中的金属量，连接器单元的阻抗被控制。通过形成较大的窗口，这些减少在接地屏蔽端子中实现，通过“颈缩(neckingdown)”或收缩信号端子主体部，这些减少在信号端子中实现，由此增加信号端子边缘之间的距离。

这种改变同样也可以在连接器单元内的其它区域中体现，在这些其它的区域中，所述半针座相互结合在一起。优选地，所述连接器单元半针座通过一个半针座上的柱与另一个半针座上的孔接合来连接在一起。上述窗口在较大的接地屏蔽端子中形成，其与支撑框架的支撑辐条相对齐，并且所述柱从这些开口中伸出。所述差分信号端子对的收缩部分同样与所述连接器单元支撑框架的支撑辐条和接地屏蔽端子的窗口相对齐。在这种方式中，所述差分信号端子在此区域中与接地屏蔽端子的宽边耦合被减少。

在端子尾部与端子主体部结合的地方设置有过渡，从而创建了统一的端子尾部安装区(mounting field)。在这点上，端子主体部的尾端从其邻接连接器单元中心线的位置处开始向外延伸，并且朝着连接器单元的侧部伸展，以此在所述两个纵列的端子尾部间获得所需的加宽的宽度，从而使两列之间的所述端子尾部具有一定的横向间距。为了在每个纵列内的端子尾部之间获得所需的深度，所述端子主体部上靠近端子尾部的一端沿着连接器单元支撑架底部横向移动，从而端子尾部以统一的间隔设置，而不是以不一致的间隔设置，使得所述尾部与所述端子主体部集中在一起。

本发明上述或其它目的、特征以及优势将通过下面的详细描述被清楚地理解。

附图说明

在详细描述的过程中，下面的附图将被经常引用，其中：

图1是根据本发明原理组成的背板连接器组件的透视图，其中所述子卡连接器与排针紧密配合以将两个电路板互联在一起；

图2所示与图1一致，但在图2中子卡连接器从背板排针上移开；

图3是图2所示子卡连接器在另一角度下的透视图，用于说明应用到单个连接器单元中的前盖或护罩；

图4是用于图3所示连接器的一个连接器单元的详细透视图，其中该连接器单元以针座组件的形式示出；

图5A是图4所示连接器单元右半部针座的内视图；

图5B是图4所示连接器单元左半部针座的内视图；

图6是用于图4所述连接器单元的每个半部的端子组件的平面图，在该图中所述端子组件被保持在金属引线框架中，并且还没有被切割成形和过模；

图7是图2或图3所示子卡连接器沿线7-7的剖视图，其揭示了端子主体部，并且大体上示出了用于每个连接器单元的差分信号对的“三个一组”的形式；

图7A是图7中被剖开的子卡连接器的一个针座的放大详细视图，其特别示出了子卡连接器单元的端子主体部的“三个一组“的形式；

图7B是图7A中详细视图的主视图；

图8A是图7所示子卡连接器截面的详细透视图，其示出了两个相邻的连接器单元或针座；

图8B是图8A的主视图；

图9是图2所示子卡连接器沿线9-9的剖视图，所述线9-9是与前垂直辐条对齐的垂线，该图示出了当端子穿过连接器单元框架的支撑框架辐条时所述端子的设置；

图10A是图2所示子卡连接器内两个差分信号通道的端子主体部的电场强度绘制图；

图10B是图2所示子卡连接器中六个一组的连接器单元的端子主体部的电场强度绘制图；

图11A是图1所示连接器的串扰针脚图，其分别通过字母和数字标识端子的横排和纵列，并标识了通过对本发明连接器的测试所获得的实际串扰；

图11B是差分信号端子对的差分阻抗绘制图，其标识了从本发明连接器的模拟中获得的阻抗，所述差分信号端子对从图11A的针脚图中选择；

图11C是通过模拟本发明的连接器所获得的连接器插入损失绘制图，其示出了所引起的最小和最大损失，以及在16.6GHZ的频率下具有-3db的损失；

图11D是连接器组件的插入损失绘制图，其示出了图1所示连接器组件在两个电路板上就位的实际测试结果，以及在大约10GHZ速度下具有-3db的插入损失；

图12是连接器的端子阵列穿过连接器单元支撑框架辐条处的区域的放大详细视图；

图13是图12所示区域的剖视图，其示出了在信号对和接地屏蔽端子与两个半针座的支撑框架结合的区域中所述信号对和接地屏蔽端子的相对位置；

图14是用于图2连接器的本发明连接器单元的透视图，为了清楚，该连接器单元被上下倒置以示出所述端子主体部的端部以及从该端部开始延伸的尾部；

图15是本发明两个连接器单元的底部的放大详细视图，其示出了所述尾部在其从所述端子主体部的端部向外延伸时的情况；

图16是图15的底部平面视图；

图17所示与图15一致，但是为了能清楚显示，图17中所述连接器单元支撑框架被移开；以及

图18是本发明连接器的所述端子主体部与尾部结合的区域的放大详细视图。

具体实施方式

图1示出了背板连接器组件100，该组件根据本发明的原理构成，其用于将辅助电路板102与另一电路板104接合，在本领域中，所述辅助电路板被称为子卡，而通常所述另一电路板被称作背板。所述组件100包括两个连接器106和108。尤其如图2所示，所述背板连接器108具有排针(pin header)的形式，该排针具有4个侧壁109，该侧壁109共同限定出中空插座110。多个导电端子以插针111的形式设置，并且被保持在相应的连接器108的端子接收腔(未示出)中。所述插针111可以通过尾部被端接至背板104上的导电迹线，并且这些尾部被装配到设置在背板中的电镀导通孔或通孔中。

如图3所示，子卡连接器106由多个分离的连接器单元112构成，该连接器单元112容纳了具有尾部113a和接触部113b(图4)的导电端子，所述尾部113a和接触部113b设置在端子的相对两端。所述端子接触部113b通过中间的主体部113c与端子尾部113a结合在一起。这些主体部113c的大部分穿过连接器单元的主体部，并从基础框架组件131附近开始延伸到附加的垂直框架组件135。所述连接器单元112具有插入到中空插座中的前端115，该中空插座在前盖或护罩114中形成(图3)。所述护罩114具有多个与背板连接器108的插针111对齐的开口116，从而当子卡连接器106插入到背板连接器108时，所述插针与子卡连接器106的端子113的接触部113b接合。所述连接器单元112可以进一步由加强筋或支撑物117固定在一起，它们可以被应用到所述连接器单元112的后表面118。

在本发明的优选实施例中，每个连接器单元112具有针座的形式，其由两个结合在一起的小片或半片121，122形成。图5A示出了呈打开状态的右半针座122，图5B示出了呈打开状态的左半针座121。每个半针座121，122容纳了一批具有特定式样的导电端子113的阵列。从对接端，也即从支撑端子接触部113b的半针座的端部来看，所述一批端子限定出了针座中的端子“纵列”。因此，当两个半针座相互接合在一起时，每个针座或连接器单元112支撑了一对端子113的纵列，该端子113的纵列在连接器单元112内横向隔开。如图8B所示，所述间隔被标注为“SP”并且通过图5A中的内辐条133’，135’，137’，139，139’和140’来提供。出于可靠性的考虑，所述端子113的接触部113b具有成对的如图所示的接触臂。这种分为两部分的方式保证了所述子卡连接器的端子即使在其略微未对准的情况下也可以与所述背板连接器的插针接触。

在本发明的一个主要方面中，所述端子113被分成分开的信号端子113-1和接地屏蔽端子113-2。所述接地屏蔽端子113-2被用于将信号端子机械地分隔成信号端子对，当本发明的连接器通电并工作时，穿过该信号端子对的差分信号将被传送。所述接地屏蔽端子113-2的尺寸大于每个单独信号端子113-1，并且其表面面积和整体尺寸同样大于一对信号端子113-1，同时每个这样的接地屏蔽端子113-2可以被当作设置在连接器单元112主体内的单独接地屏蔽。所述信号端子和接地屏蔽端子的尺寸和设置最好如图7B所示，从图中可以看到，在每个半针座中，所述接地屏蔽端子113-2通过其间的空间彼此隔开。这些空间容纳了一对信号端子113-1，其与所述接地屏蔽端子113-2对齐，从而所有端子113被基本设置在所述端子纵列中的一条线上。所述信号端子以间距Pt设置，而所述接地屏蔽端子与信号端子在中心线上间隔1.75-2.0Pt左右。

这些信号端子113-1用于传输差分信号(意指具有相同的绝对值但极性相反的电信号)。为了降低差分信号应用中的串扰，明智的做法是将差分信号端子成对形成，以此它们互相耦合或与接地端子耦合，而不是与其它差分信号端子对中的信号端子或信号端子对耦合。换而言之，人们希望将差分信号端子对“隔离”以降低在高速时的串扰。这种方式部分地通过将各个针座半部中的各端子阵列中的接地屏蔽端子113-2互相错开来实现，这样各对信号端子113-1与较大的接地端子113-2相对放置或者位于其侧面。由于接地屏蔽端子113-2的尺寸，它首先用于在针座(或连接器单元)中作为相对的差分信号对的单独的接地屏蔽。该差分信号对与该接地屏蔽端子113-2宽边耦合。两连接器单元半部121、122的端子列以较小间隔(如图8A和图8B所示的SP)隔开，这样在它们穿过连接器单元的大部分范围内，介电常数为1的空气将连接器单元的一列端子与连接器单元的另一列端子分隔开。其次，所述接地屏蔽端子113-2也作为用于各个差分信号对113-1中的端子的接地屏蔽，其中这些差分信号端子对的端子在端子列中位于屏蔽端子113-2的上方和下方(如图7B所示)。这些差分信号端子对中最近的端子与接地屏蔽端子113-2边缘耦合。所述两条端子列是密集在一起地隔开，并且它们被内辐条的厚度隔开，这一厚度大约是0.25-0.35mm，与其它已知的背板连接器相比，在尺寸上有明显减小。

这样密集间隔的结构引起了三类在子卡连接器主体中的各个差分信号通道中的耦合：(a)在端子对中的边缘耦合，即端子对的差分信号端子互相耦合；(b)差分信号端子与在同一针座半部中的纵列内最近的接地屏蔽端子的边缘耦合；以及(c)差分信号端子对和在其对面的针座半部中的接地屏蔽端子之间的宽边耦合。这提供了局部的(localized)接地回路，如图7B中所示，当绘制经过面朝差分信号对的接地屏蔽端子的中心的虚线，并与位于该差分信号对边缘的相邻接地屏蔽端子相交时，此时所述接地回路在单个信号通道的范围上可被认为大致具有V形。通过这种结构，本发明将各个差分信号端子对体现成宽边耦合和边缘耦合的结合，并且将差分信号端子对限制成该信号对中更好的差分模式耦合。

从更大、更全面的程度上来说，在所述连接器的主体中，这些单独的接地屏蔽端子还共同限定出了各针座中纵列对内蜿蜒的虚拟接地屏蔽。使用“虚拟”一词是指，尽管接地屏蔽端子113-2并未机械地连接在一起，但是它们在宽度方向和边缘方向上都是密集地相互间隔，从而在电学上，其仿佛是在针座或连接器单元中的一个屏蔽。该屏蔽基本延伸穿过了整个针座，即从底面开始延伸到垂直支撑面，在所述针座中所述接地屏蔽端子113-2比信号端子113-1更大。所谓的“更大”同时指在表面面积和端子宽度方面。图7B所示的这种设置是最佳的。接地屏蔽端子的相对边缘可沿着共同的基准线相互对准或如图7B所示，在相邻接地(端子)的边缘之间可以设置有间隙GSTG，该间隙的距离优选地为接地屏蔽端子的宽度GW的7％或更少。可选择地，所述一个端子纵列中的接地屏蔽端子的边缘可以与另一相邻端子纵列中的接地屏蔽端子的边缘对齐，即不存在间隙GSTG。

所述接地屏蔽端子113-1应比与其相连的差分信号对至少大15-40％左右，优选地大34-35％左右。例如，一对差分信号端子可具有0.5mm的宽度，并且被0.3mm的间隔隔开，以形成1.3mm的组合宽度SPW，同时与信号对相连的接地屏蔽端子113-2可具有1.75mm的宽度AW。在各列中的接地屏蔽端子113-2与它们相邻的信号端子113-1隔开一定的间隔S，优选地，该间隔等于信号端子113-1之间的间隔，或者换句话说，各针座半部的各列中的所有端子均以统一的间隔S互相隔开并形成最佳的耦合模式。

较大的接地屏蔽端子用于提供一种能促使差分信号端子对进行差分模式耦合(在本发明中为在端子对中的边缘耦合)的装置，并且该装置还用于将与其它信号端子的任何耦合减小到绝对最小值时将其维持在该模式中。在图10A和图10B中清楚地显示了这一关系，这两张图分别是端子主体部的电能强度和电场强度的示意图。图10A是上述三合一结构的电能强度的示意图。这些图通过使用ANSOFT HFSS软件对本发明连接器单元的一段主体建模而获得，该连接器单元如图7B所示的那样进行设置，其具有四个差分信号端子对113-1和四个相对的接地屏蔽端子133-2，其中给端子对的两信号端子113-1配置了差分电压并产生电场和电能强度。

这些模型表示了将出现在本发明的连接器中的耦合的范围。如图10A所示，发生在各差分信号对中的两端子边缘之间的能量场强度的幅值在1.6×10^-4J/m³至1.44×10^-4J/m³范围内变化，而在纵列之间的信号端子对的两倾斜边缘之间的能量强度的幅值减小到1.6×10^-5J/m³并且接近于零，这就说明本发明可获得隔离效果。类似地，图10B以V/m显示了电场强度。其显示出耦合的差分信号对的边缘之间的场强度从8.00×10³V/m开始变化，同时在将相邻两差分信号端子对的边缘互相连接的倾斜路径上，场强度减小到2.40至0.00V/m。

图11C和11D示出了本发明连接器的模拟插入损失和测量插入损失。图11C是连接器的插入损失示意图，该连接器如图1所示并且不包括两块电路板，该示意图标注了用ANSOFT HFSS从BC排和OP排(对应于图11A的插针图)中的差分信号对中所获得的最大和最小损失值。它表示连接器在大约16.6GHz频率处，即约等于33.2千兆/秒的数据传输速率时，应当具有-3db的损失。图11D是通过对图1中包括电路板的连接器的早期实施例进行测试而获得的插入损失示意图。再一次，对L9M9和K8L8处的差分信号对标注最大和最小损失，并且插入损失在大约10GHz频率处是-3db，该频率能够支持20千兆/秒或更大的数据传输速率。

图11A是串扰插针图谱(crosstalk pin map)，其描绘了根据本发明的原理制造的并且如图1所示的连接器的插针布置。为了辨识连接器的相关端子，端子横排具有沿着图谱左侧延伸的字母标记，同时各列被沿着图谱顶侧的数字标记。通过这种方法，任何插针都可以被给定的字母和数字标记。例如，“D5”表示在第“5”列第“D”排的端子。通过使信号穿过在图12中标示为“干扰源(aggressor)”的四对相邻的差分信号对，可对被干扰(victim)的差分信号对进行测试。周围相邻的六对信号对中的两对相同，或者是它们对应部分的镜像，这样六对干扰源信号对中只有四对得到测试，就像本领域通常情况一样。配对的子卡和安装就位在电路板上的背板连接器在上升时间为33微微秒(20-80％)情况下测试完成，其中该时间等于以大约10千兆/秒的数据传输速率通过端子。如在下表中所示，在被干扰信号对上累积的近端串扰(NEXT)是2.87％，远端串扰(FEXT)是1.59％，两个值都小于3％。图11B是通过沿着图11A中的差分信号端子对H1-J1和G2-H2并使用33微微秒上升时间(20-80％)的信号对连接器进行模拟而获得的差分阻抗(TDR)示意图。

所获得的阻抗大约是以33微微秒的上升时间通过连接器组件和电路板的100欧姆预期基础阻抗的+/-10％。在示意图上显示了连接器组件的各个部分的阻抗。在子卡连接器106的过渡区域中阻抗仅上升了大约5欧姆(到达大约103-104欧姆)，在该区域中端子尾部扩展以形成端子主体部。并且，位于较大接地屏蔽端子113-2与它们的差分信号端子对相关联之处的成对端子主体部的阻抗下降大约6-8欧姆(到达大约96-97欧姆)，并且在整个连接器单元支撑框架的范围内大致保持恒定。当子卡连接器端子接触部113b与背板连接器108的端子111接触时，阻抗上升大约6-8欧姆(到达大约103-104欧姆)，然后通过背板连接器(排针)108的阻抗朝着100欧姆的基础阻抗值减小。因此，可以发现本发明的连接器在将阻抗维持在可接受的+/-10％的范围内的同时，将具有较低的串扰。

再看图4，各个针座半部都具有支撑导电端子纵列的绝缘支撑框架130。框架130包括具有一个或多个支座132的基础部131，该支座呈现柱状或凸耳状，并且在与子卡连接器连接的位置处与子卡的表面接触。该框架130还具有竖直前部133。这些部分在本文中可很好地被描述为“辐条”，并且前侧辐条133和基础辐条131一起配合以限定出连接器单元的两个相邻且偏移(offset)的表面，并且也大致限定出端子113的主体部113c的边界。也就是说，在接地屏蔽端子113-2宽于且大于它们相关联的差分信号端子对的区域内，端子113的主体部113c在基础辐条131和前侧辐条133之间延伸。

底部辐条131和前侧辐条133在它们的端部“O”点处连接在一起，该“O”点位于连接器单元112的底部边缘的前方。径向辐条137从此连接点开始向上延伸，如图所示将基础辐条和竖直辐条135之间的区域分为两部分，根据需要这两部分可以相等或不相等。该径向辐条137延伸至连接器单元112中超过最外侧端子的位置。附加的辐条标示为138、139和140。这些辐条中的两个138和139在它们的范围中部分地呈现径向，因为它们在连接点“O”之前的位置终止并在之后沿着不同的方向延伸，以此与竖直前辐条135或者基础辐条131相连。如果它们的纵向中心线延伸，可以看到这两个径向辐条都源自于连接点“O”。这两个部分径向的辐条138、140的各个末端出现在与接地屏蔽肋部142的交叉点处，其结构和作用将在下面进行说明。径向辐条也优选地以如图4所示的方式设置，当连接器单元被压进到子卡102上的位置时，该径向辐条均匀地将施加在连接器单元上的负载转移给顺应式插针端子尾部的顶部。

支撑框架的肋部142不仅为接地屏蔽端子提供了支撑，它们还用作模具中的通道，以输送制造连接器单元支撑框架的注入塑料或任何其它材料。这些肋部142显然是支撑框架模具中的开口区域，其用于给辐条和连接在支撑框架上的端子的连接点供给注入熔融液。肋部142优选地具有如图8B所示的宽度RW，其小于接地屏蔽端子的宽度GW。尽管已经发现肋部142的边缘可被制成与接地屏蔽端子113-2的边缘一致，人们希望肋部142的宽度小于接地屏蔽端子113-2的宽度，从而差分信号端子对中面朝接地屏蔽端子113-2边缘的这侧边缘能与其肋部142进行耦合，以此限制电场在接地端子边缘处的集中。然而，将肋部142的边缘保持为远离接地屏蔽端子113-2的边缘有助于连接器单元的模制，因为其消除了模具溢料沿着接地屏蔽端子的边缘成形并影响其电性能的可能性。接地屏蔽端子也提供了基准表面，模制工具可在支撑框架的模制过程中抵住该基准表面。如图8A所示，以及如本发明一个使用的商业实施例，支撑肋部142的宽度在接地屏蔽端子113-2宽度的大约60-75％之间变化，并且优选地，为接地屏蔽端子宽度的大约65％。

图4进一步显示了附加的竖直辐条135，其在前侧辐条133的前方并与前侧辐条133间隔开，并且其通过延伸部134与连接器单元122相连。这一附加的竖直辐条在端子从主体部过渡到触头部113b的区域中围绕住端子。在这一过渡区域中，较大的接地屏蔽端子的尺寸被减小以形成二分式的端子接触部113b，如图6和9中清楚所示。

如图5A中所示，所述径向辐条133、135、137、138、139和140可被认为是在连接器单元针座半部122之一的内表面150上部分连续。这些元件用作支座，以当两连接器单元针座半部121、122被结合在一起从而形成连接器单元112时将两端子113的纵列彼此隔开。在图5A中内表面150显示了六个这样的辐条元件。一个是与前竖直内辐条133在连接点“O”相交的基础内辐条131’。另一个内辐条137’在对角线路径上作为一分为二的元件延伸，该对角线路径基本在连接器单元针座半部122的两相对角之间。另两个径向内辐条138’和140’在一分为二的内辐条137’和基础内辐条131’、前内辐条133’之间延伸。在所示优选实施方式中，径向内辐条138’、140’位于径向内辐条137’和基础内辐条131’、前内辐条133’之间，从而形成两个V形区域，在该V形区域中空气可自由循环。薄片形的连接器单元针座半部122优选地具有用于接合其它半部的装置，并且在优选实施方式中显示为多个柱形部154。柱形部154形成在差分信号端子变窄的区域中，并且对着接地屏蔽端子窗口170。各个辐条元件包含容纳柱形部154的对应凹槽155。内辐条也用于在连接器单元112中的端子113的纵列之间提供所希望的间隔SP。在此方面，内辐条也用于形成在图5A中用箭头160、161标示的两个V形的空气通道。这两个V形空气通道穿过槽163而向连接器单元的外部开口，其中槽163限定了任一个连接器单元针座半部中最顶端的端子的边界。

在图5B中显示了相对的薄片形的连接器单元针座半部121，其包括多个凹槽或开口155，它们被设计成能容纳另一个针座半部122的柱形部154并且将两连接器单元针座半部121、122保持在一起作为单个连接器单元112。在两连接器半部121、122被连接在一起的区域中，连接器单元112的阻抗通过减少出现在信号端子113-1和接地端子113-2中的金属的量来控制。在接地屏蔽端子113-2中，这一减少通过在端子主体部113c中形成较大的优选为矩形的窗口170来实现，其中所述窗口同时容纳了柱形部154和连接器单元支撑框架半部的塑料。优选地，这些窗口具有1.2的长宽比，即一边是另一边(1.0)的1.2倍。前述减少在信号端子中通过将信号端子主体部113c“颈缩”来完成，这样在差分信号端子对之间以及在该端子对中的端子113-1和接地屏蔽端子113-2之间分别产生两类扩张或开口171、172。端子主体部在这一区域的变窄增加了在差分信号端子对间(两端子)边缘到边缘的距离，由此如下文所解释的那样影响了耦合。

窗口170形成在接地屏蔽端子113-2的边缘中，并且通过两侧条174使该端子范围(extent)在整个窗口区域中连续，其中最好如图13所示，所述侧条174也被颈缩。优选地，窗170具有1.2的长宽比(高度/宽度)。在接地屏蔽端子113-2和相邻的差分信号端子113-1之间，颈缩通过形成在信号端子113-1和接地屏蔽端子113-2的边缘中的两相对缺口而形成。如在图13的横截面视图中所示，缺口175形成在窗口170区域中的接地屏蔽端子113-2的相对两边缘中，并且可稍微延伸超过窗口170的侧边缘170a。其它缺口176形成在信号端子113-1的边缘中，这样信号端子113-1的宽度从它们标准的主体部宽度SW减小至在窗口处的减小宽度RSW。在差分信号对的两端子之间的颈缩开口宽度NW(如图12所示)优选地等于或大于信号端子宽度SW，并且优选地颈缩宽度大于信号端子宽度不超过10％。

这一结构性变化的影响在于将因为绝缘体突变(由空气变为塑料)而发生的任何不连续的阻抗最小化。信号端子113-1变窄，同时矩形窗口170切穿接地屏蔽端子113-2。这些变化增加了边缘耦合的物理距离并减小了宽边耦合的影响，以补偿由空气变为塑料的绝缘体变化。在窗口的区域中，较大的接地屏蔽端子的一部分金属在窗口区域中被介电塑料代替，并且在此区域中，信号端子113-1的宽度被减小以使它们的边缘移动得更加分开，从而阻碍与接地屏蔽端子的宽边耦合，并且促进在差分信号端子113-1之间的边缘耦合。沿着敞开的窗口170路径的信号端子113-1的边缘间隙的增加导致差分信号端子对的电性能表现得就像它们与在其通常宽度部分一样分开了相同的距离。在变窄的两信号端子之间的间隙用塑料填充(filed)，该塑料具有比空气更高的介电常数。塑料填充将易于增加在通常信号端子对边缘间隙处的信号端子对之间的耦合，但是通过在这一区域将它们移动得更加分开，在电性能上(electrically)，信号端子对运行得就像它们与在其通常宽度部分一样分开了相同的距离，由此将它们之间的耦合维持在相同的水平，并且将在安装区域的任何不连续的阻抗最小化。

虽然已经显示并描述了本发明的优选实施方式，但是显示本领域技术人员能够在其中做各种变化和修改，而不会偏离本发明的精神。本发明的范围将由所附权利要求来确定。

Claims (18)

1.一种用于高速应用的直角连接器组件，包括：

绝缘壳体，其具有前对接面和后开口面，所述壳体包括多个端子容纳通道，所述通道以纵列和横排的形式设置；

至少一个连接器单元，其被容纳在所述壳体中，所述连接器单元包括绝缘支撑框架，所述支撑框架支撑了一对相互隔开的导电端子纵列，所述支撑框架包括基础元件和前侧元件，所述基础元件沿着所述连接器单元的安装面延伸，所述前侧元件以一定角度相对于所述基础元件延伸并沿着所述壳体的后侧延伸；

所述端子包括尾部、接触部和主体部，所述尾部用于安装到电路板，所述接触部用于与相对的连接器对接，所述主体部将所述端子的尾部和接触部互相连接在一起，所述端子被分为两组不同的信号端子和接地屏蔽端子，所述信号端子边对边地对准以在两个端子纵列的每一纵列中的端子主体部范围内形成差分信号端子对，一个纵列中的所述差分信号端子对由单个接地屏蔽端子彼此隔开，在两列端子的一列中的各个接地屏蔽端子与在两列端子的另一列端子中的差分信号端子对隔开并且面朝该另一列中的差分信号端子对，并且在两列端子的另一列中的各个接地屏蔽端子与所述一列端子中的差分信号端子对隔开并且朝向该列中的差分信号端子对，沿着在所述连接器单元中的所述接地屏蔽端子的长度，即从支撑框架基础元件到所述支撑框架前侧元件，每个所述接地屏蔽端子宽于其所面对的所述差分信号端子对，这样所述接地屏蔽端子在所述端子的纵列中共同在电学性能上用作单个的、蜿蜒的接地屏蔽；

所述支撑框架进一步被形为两个半部，并与容纳所述连接器单元的壳体隔开，所述端子的一列被各个支撑框架半部支撑，所述支撑框架的两个半部在各个所述连接器单元中沿宽度方向将所述端子的两列互相间隔开。

2.如权利要求1所述的直角连接器组件，其特征在于，所述接地屏蔽端子的边到边宽度至少比所述差分信号端子对的对应的边到边宽度大15-40％。

3.如权利要求2所述的直角连接器组件，其特征在于，所述接地屏蔽端子的边到边宽度至少比所述差分信号端子对的对应的边到边宽度大35％。

4.如权利要求1所述的直角连接器组件，其特征在于，各个所述端子的接触部包括一对接触臂。

5.如权利要求1所述的直角连接器组件，其特征在于，在所述连接器单元中的所述连接器的差分信号端子对之间的串扰在33微微秒上升时间的条件下不超过3％。

6.如权利要求1所述的直角连接器组件，其特征在于，所述支撑框架包括多个绝缘肋部，其靠近各个接地屏蔽端子并在所述接地屏蔽端子后方从所述支撑框架基础元件延伸到所述支撑框架前侧元件。

7.如权利要求6所述的直角连接器组件，其特征在于，所述支撑框架的肋部的宽度不超过所述接地端子的对应宽度。

8.如权利要求6所述的直角连接器组件，其特征在于，所述支撑框架的肋部的宽度是对应接地端子宽度的60-75％。

9.如权利要求6所述的直角连接器组件，其特征在于，所述支撑框架的肋部的宽度是所述接地端子宽度的65％。

10.如权利要求1所述的直角连接器组件，其特征在于，所述框架包括多个径向辐条，该径向辐条在所述连接器单元中支撑所述端子。

11.如权利要求10所述的直角连接器组件，其特征在于，所述径向辐条被设置为将连接器单元的负载压力转移到沿着所述连接器的安装面延伸的所述端子的尾部。

12.如权利要求10所述的直角连接器组件，其特征在于，所述径向辐条包括内侧部分，该内侧部分延伸通过在一个所述连接器单元半部中的所述端子，所述径向辐条的内侧部分限定出了在所述端子的纵列中将所述端子相互隔开的内部间隔。

13.如权利要求12所述的直角连接器组件，其特征在于，所述径向辐条的内侧部分限定了两个在所述端子的纵列之间的V型通道。

14.如权利要求13所述的直角连接器组件，其特征在于，所述支撑框架包括多个槽，该槽沿着所述端子的纵列中的最上端的端子延伸，并限定了所述V型通道的通路。

15.一种高速连接器，包括：绝缘框架，所述框架支撑多个导电端子，所述端子在所述框架中被设置成两个纵列，两列端子中的一列包括至少两个接地屏蔽端子和一对差分信号端子，所述差分信号端子被互相边对边对准并且被插置于所述两个接地屏蔽端子之间，并且两列端子中的另一列包括至少两个差分信号端子对和一个接地屏蔽端子，所述另一列端子的接地屏蔽端子被插置于所述两个差分信号端子对之间，在所述列中的各个所述接地屏蔽端子相对朝向所述差分信号端子对，所述接地屏蔽端子在宽度和表面积上大于其所面对的所述差分信号端子对。

16.如权利要求15所述的高速连接器，其特征在于，每个所述接地屏蔽端子的宽度比相邻的差分信号端子对的宽度大15％-40％。

17.如权利要求15所述的高速连接器，其特征在于，一个纵列的所述接地屏蔽端子的端部与另一相邻的端子纵列的接地屏蔽端子对准。

18.如权利要求15所述的高速连接器，其特征在于，相邻端子纵列中的接地屏蔽端子的相对边缘被一间隙隔开，该间隙等于或小于所述接地屏蔽端子的宽度的7％。

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