CN101841107A - 具改良的阻抗控制及高频特性的接地套管 - Google Patents

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Abstract

一种双芯同轴电缆晶片连接器，该连接器包括引脚框、接地套管、双芯同轴电缆及模塑在连接器上的应力消除接头，引脚框上通过模塑固定有信号引脚和接地引脚；引脚框后端设置有供电缆各信号线连接至信号引脚的接线区；接地套管包括两总体上呈H型的结构；各H型结构具有弯曲的支脚，每个支脚都安装在双芯同轴电缆的一信号线上；接地套管的两侧翼被焊接到接地引脚上，电缆的排扰线则被焊接到接地套管上至一接地参考；接地套管控制电缆接线区的阻抗，该区域金属箔被去掉以便与引脚连接。将接地套管安装于连接器外壳内时，可以屏蔽电缆以减少多个晶片之间的串扰；套管上的导电板与信号电缆的金属箔形成电容耦合。

Description

具改良的阻抗控制及高频特性的接地套管
技术领域
本发明涉及一种接地套管(ground sleeve)。特别是一种用于参考地线(reference ground)的套管，其供控制双芯同轴电缆组件中的电线在接线区中的阻抗以及提供一信号回路。
背景技术
电缆用于在电气元件之间传输信号，通常终接于电气连接器上。其中有一种被称为双芯同轴电缆，它能提供符合屏蔽要求的一对平衡的(balanced)信号线。差分信号(differential signal)在这两根信号线之间传输，一致的横截面规定了阻抗控制传输线。双芯同轴电缆被屏蔽且“平衡”(也就是“对称的”)以允许差分信号通过。双芯同轴电缆也可以有排扰线(drain wire)，用于连接双芯同轴电缆的金属箔或编织层，形成接地参考。每根信号线都各自被绝缘保护层包裹。该对绝缘线和未绝缘排扰线一起包裹于导电箔中，比如镀铝聚酯薄膜(aluminized Mylar)，用于控制各电线之间的阻抗。导电箔外有一塑料保护层。
屏蔽该双芯同轴电缆不仅影响电线的特征阻抗，也可防止分散的双芯同轴电缆对之间的串扰(crosstalk)并形成电缆接地参考。要使差分信号能有效地传输并与系统特征阻抗匹配，阻抗控制是必要的。排扰线用于将双芯同轴电缆屏蔽接地参考与连接器或电气元件的接地参考导体连接起来。每根信号线各自被绝缘介质层包裹，而排扰线通常则无。导电箔用作双芯同轴电缆的接地参考。电缆中电线的空间位置、绝缘材料介电性能、以及导电箔的形状控制双芯同轴电缆传输线的特征阻抗。导电箔外有一塑料保护层。
然而，为将电缆的信号线和地线端接至连接器或电气元件，传输线的几何形状必定在接线区(termination region)打乱，接线区即指电缆端接并连接至连接器或电气元件处的区域。也就是说，为了连接电缆线和连接器，必须去掉用于控制电缆线之间电缆阻抗的导电箔。导电箔被去掉的区域通常被称为接线区，该区域内阻抗失配(disturbed)。
发明内容
相应地，本发明的目的是控制电缆接线区的阻抗。进一步，本发明的目的是为了使差分信号电线接线区内的阻抗相匹配。另一个目标是使双芯同轴电缆接线区的阻抗相匹配。由于双芯同轴电缆与电气连接器的引脚相连接，还有一个目的是为控制双芯同轴电缆接线区的阻抗。
出于上述以及其它目标，本发明公开一端接于一根或多根双芯同轴电缆的连接器。该连接器包括一内嵌的塑料引线框(lead frame)、接地套管、双芯同轴电缆以及模压于其上的集成塑料应力消除接头(strain relief)。所述引脚框设有差分信号管脚以及地线管脚。引脚框后端的配合部用于将电缆的每根信号线与各自的信号引脚连接。所述接地套管有通过一中央支撑件连接在一起的两个H型结构。每个H型结构都有弯曲的支脚(curved legs)，每个支脚都安装在双芯同轴电缆的一信号线上。接地套管的两侧翼被焊接到接地引脚上，而电缆的排扰线则被焊接到接地套管上以将排扰线端接至一接地参考。所述接地套管控制电缆接线区的阻抗，该区域金属箔被去掉以便与引脚连接。将接地套管安装于连接器外壳内时，可以屏蔽电缆以减少多个晶片(wafer)之间的串扰。
本发明的上述及其它目标，以及由此预期的许多优点，本发明参考以下描述以及附图将变得更清晰。
附图说明
图1为本发明一优选实施例的具有接地套管的连接器的结构示意图；
图2为图1中的连接器移除了接地套管以显示端接于引脚框的双芯同轴电缆的结构示意图；
图3(a)为图1中的连接器移除了接地套管和电缆以显示有管脚和接线区的引脚框的结构示意图；
图3(b)为模压有应力消除接头的连接器的示意图；
图4(a)为接地套管的外观结构示意图；
图4(b)-(f)显示了本发明实现的奇模和偶模(odd and even mode)传输上的改进；
图5为图1中有多个晶片连接器的连接系统的外观结构示意图；
图6-9显示了本发明中接地套管有一侧插口(side pocket)用于连接两根单线同轴电缆的可选实施例；
图10-11显示了图6-9中的可选实施例中的相应的接地套管；
图12-14显示了采用接地套管的导电板(conductive slab)。
具体实施方式
在描述附图中阐述的本发明的一优选实施例时，为使表达更清楚，可借助具体的技术。然而本发明并不局限于所选专用名词，而应理解为每个专用名词包含了所有可用类似方式实现类似目的的等同技术。
参照附图，图1显示了本发明的连接器晶片10用电缆20组成接线板组件。连接器10包括一内嵌并成型的塑料引脚框100、接地套管200、以及管脚300。所述引脚框100保持固定管脚300且容纳电缆20的每根电线以连接电缆20与各接线区130、132、134、136(图3(a))。接地套管200安装在电缆20上用于控制电缆20的接线区的阻抗。接地套管200同时屏蔽电缆20以减少各个晶片10之间的串扰。另外，接地套管端接电缆20的排扰线24以保持一接地参考。
图2更详细地显示了电缆20。所示实施例提供两根双芯同轴电缆(twin-axial，or twinax)。每根电缆20有两根形成差分线对(differential pair)的信号线22，以及一根与电缆导电箔28保持接地参考的排扰线24。信号线22外部各自被一绝缘保护层26包裹。绝缘线对22和未绝缘排扰线24被一导电箔28包裹在一起，比如镀铝聚酯薄膜，用于屏蔽电线22使之免受周围电缆20和其它外部元件的影响。导电箔28同时通过将截面的电磁场配置与空间区域结合来控制电缆20的阻抗。因此，双芯同轴电缆20在共形磁场屏蔽(conformal shield)中提供一屏蔽信号对。导电箔28外围有一塑料保护层30用于保护较薄、易碎的电线22使之免受损坏。
图3(a)很好地给出了引脚框100的结构。引脚框100有两个接线区110。每个接线区110都配置为将双芯同轴电缆20之一端接至各自的区域130、132、134、136。相应地，每个接线区110有一个由两个大体平行的脚114、116形成的H型中央分配器(center divider)112以及一与脚114、116大致垂直的中间连接件(center bridge)以在其中提供一横向支撑件。在脚114和116之间，中央分配器的底部以及顶部形成有气穴(air cavities)120。
气穴为控制接线区的传输线特征阻抗提供一定的灵活性。若使用较小线规的双芯同轴线，阻抗会增大。另外可增加塑性材料来填充气穴以降低阻抗。H型的结构特征用于协调可控性差的排扰线的空间属性(dimensional properties)(比如机械特性，包括像排扰线弯曲半径之类的尺寸公差、聚酯薄膜外层变形和褶皱、以及电气性质如高频电磁短截调节棒(stub)共振以及天线效应)，当阻抗过高或过低时，气体可用来调节阻抗。相应地，这种配置用于更大特征阻抗的控制。气穴提供紧密耦合的传输线导线之间的混合介电性能。
接线区110同样有两个端部元件122、124。端部元件122和124的内侧壁是笔直的，这样信号线22容易在接收部131、133被接收并被引导至接收部131、133的底部使之与管脚300的区域连接。端部元件122和124的外表面为与绝缘保护层26的形状一致的弯曲形状。因此，当信号线22置于接收部131、133内时，接线区110的形状与电缆20中某些部分的形状大体相似。这样，接地套管200均匀地安装于整个长度的电缆20上，即从信号线22一端到塑料保护层30一端，如图1中所示。
图3(a)也更详细地显示了管脚300。在优选实施例中，有7个管脚300，包括信号引脚304、306、310、312，以及接地引脚302、308、314。管脚300的每个在一端都有一配合部(mating portion)301，在另一端都有接线区或附属部分103。配合部301与另一连接器的导线或引脚衔接，如图5所示。信号引脚304、306、310、312的接线区103与电缆20的信号线22接合。接地引脚302、308、314的接线区103与接地套管200接合。周围的信号引脚130、132、134、136各自形成差分线对并与电缆20的线22相连。
管脚300呈线状排列，以便信号引脚304、306、310、312与接地引脚302、308、314在同一平面内。因此，信号引脚304、306、310、312与接地引脚302、308、314形成一条直线。在优选实施例中，信号引脚304、306、310、312具有几何形状决定的阻抗，且所有的管脚300由铜合金制成。
管脚300贯穿整个引脚框100。引脚框100可以围绕管脚300成型，或者管脚300可在引脚框成型后穿过引脚框中的孔。因此，管脚300的配合部301从引脚框100的前端延伸出来，接线区103从引脚框100的后端表面延伸出来。管脚也将配合部301和端接部位103连接起来的中间部位。中间部位至少部分嵌入引脚框100中。
接地引脚302、308、314比信号引脚304、306、310、312长，这样接地引脚302、308、314比信号引脚304、306、310、312从引脚框100的前端伸出更长。通过在连接器连接时确保首先接地来提供“热插入性”(“hot-plugability”)，而且套管端接变得方便和稳定。接地引脚302、308、314从后端伸出与接地套管200同样的长度。相应地，接地套管200两侧翼的整个长度可连接至接地引脚114、146、148。两侧翼通过钎焊、多次焊接、导电胶或者机械配合连接起来。
进一步如图3(a)所示，中央分配器112以及端部元件122、124限定了两个接收部131、133。接收部131、133由中央分配器112的引脚114、116之一以及端部元件122、124之一形成。信号引脚312、310、306、304中每一个的引脚端130、132、134、136各自延伸至每个接线区中，且位于端部元件122、124以及各自的引脚114、116之间。信号引脚312、310、306、304的引脚端130、132、134、136与端部元件122、124的背面以及引脚114、116的背面齐平。接地端130、132、134、136位于接线区的底部，在接收部形成一端接平台。
引脚框100为嵌入成型的，由绝缘材料比如液晶聚合物(LCP)制成。当用玻纤增强时，LCP具有良好的成型特性和高强度。相对于聚合物来说，玻纤填充物具有相对高的介电常数以及更好的混合绝缘阻抗调节性能。引脚框100的顶部形成一通道140以与图3(b)所示的外部模塑壳体18形成一机械互锁。
阻挡结构142形成在接线区110处。(图1中所示的)开口在制造过程中冲压形成，以移除桥接构件，该桥接构件用于使管脚300在模制引脚框100的过程中不被移动。引脚框100一侧的突出部分或突耳(tab)150成为在连接器外壳或外壳14(图5)中用于晶片固定的关键，并确保合适的接插件。在另一申请中，外壳14的闩得到进一步描述，该申请的内容构成本文件的组成部分。在申请号为12/245,382，标题为“LATCHING SYSTEM WITH SINGLE-HANDEDOPERATION FOR CONNECTOR ASSEMBLY”的美国申请中，外壳14的闩得到进一步描述，该申请的内容构成本文件的组成部分。突耳150与以连接器外壳14为特征的组织者(organizer)连接，以保证板连接器晶片以及半电缆晶片(cable wafer halves)之间的配合部对齐。
参照图2，电缆为引脚103和引脚框100作准备。通过使用激光剪断保护层30，电缆20上的塑料保护层30被去除。激光同时剪除导电箔28，将绝缘保护层26暴露在外。将导电箔28从电缆20的端接部分32移除，这样电缆20在引脚框100处可与管脚300连接。导电箔28一路全被剪除直到露出排扰线24并避免导电箔和信号线之间的短路。绝缘层被剥除以暴露电缆20的电线末端34。排扰线24被缩短至绝缘层26的终止的部位。排扰线24被缩短是为了防止排扰线到暴露的信号线22之间任何可能的短路。
电缆20在引脚框100处与引脚103端接。电缆20引入引脚框100的位置。裸露的信号线末端34位于信号引脚304、306、308、312的接线区130、132、134、136顶端的相应接收部内。因此，引脚框100的接线区完全接收信号线末端34的长度。裸线22与信号引脚304、306、308、312的接线区130、132、134、136焊接或钎焊在一起实现电气连接。排扰线24紧靠中央分配器116、118。
引脚框100以及套管200用于保持电线22和排扰线24的空间构型。双芯同轴电缆20按几何图形排列，这样电线22彼此之间有一定间隔。沿排扰线、导电箔以及绝缘介质的距离保持了在电缆20的长度上各电线22之间特有及相同的阻抗。分配器将电线22分开至离大约与电线绝缘部分26的厚度相当的距离。这样一来，当位于接收部131、133时，各电线22之间的距离保持一致，就如同其位于电缆20时一样。因此，引脚框100协同套管200一起保持电线22之间的几何形状，而电线22之间的几何形状反过来保持电线22的阻抗和平衡。另外，套管200在屏蔽双芯同轴电缆和开放式差分共面波导(open differentialcoplanar waveguide)或任何其他波导连接器之间的接线区内具有平稳、可控的过渡。
此外，通过在区域144、146和148之间的传导连接，接地套管200用来连接分开的接地引脚302、308和314(图3(a))或使之接公共地。同样地，通过减少接地引脚的非公共接地部分的纵向跨度，套管200用于增加与该部分相关的最低谐振频率。出于同样的目的，与接地套管200相似的传导元件可用于附在一板上的连接器的该部分上。
参照图4(a)，该图显示了接地套管200的详细结构。接地套管200为单个元件，用于接收所述双芯同轴电缆20。接地套管200有两个通过中央支座224连接在一起的H型接收部210。接地套管200、接地引脚302、308、314的附属部分103一边以及双轴电线构成了几何形状，产生的电磁场结构为100欧姆，或任何其它阻抗。H型几何形状在两根具有不同几何形状的100欧姆的传输线之间提供一平稳的过渡，从而在横截面有不同的电磁场结构，即被屏蔽双芯同轴线至开放式差分共面波导。接地套管200的H型几何形状同样使双芯同轴线的排扰/导电箔参考地与差分共面波导连接器的参考地之间电气连接。差分共面波导为由连接区/管脚形成的传输线接头。套管可用于其他连接器的几何形状。相对于裸线仅靠减少排扰线的影响，H型接地套管200的几何形状使传输线部分(接线区)的特征阻抗能得到更精确的控制。
接收部210的每一接收双芯同轴电缆20并包括两个引脚或被中央支座构件形成的槽216分开的弯曲部分212、214。弯曲部分212、214每个都有一大约四分之一周(也就是45度)的横截面及与导电箔28相同的曲率半径。槽216与为引导排扰线目的的弯曲部分212、214朝相反方向弯曲。一侧翼222形成于接地套管200的每一端。两侧翼222以及中央支撑构件224为平坦的且大体彼此相互平行排列。
槽216未延伸至弯曲部分212、214的整个长度，以便槽216的两侧形成开口218、220。回到图1，尾端开口218允许排扰线24引至套管200的顶面上并支托于槽216内。槽216向下弯曲以方便排扰线24被接收于槽216内。另外，槽216向下弯曲的部分用于保持排扰线24和信号线22之间的几何形状，排扰线24和信号线22之间的几何形状反过来又保持接线区的阻抗以及对称性。虽然开口218在图4(a)的实施例中表现为一长槽，但是开口218优选为一排扰线24可延伸的圆形洞。相应地，接地套管200的后端优选为闭合的，以便消除电路短截(electrical stubbing)。
引脚开口220使接地套管200能够与中央分配器212的顶部相合，这样排扰线24可邻接中央分配器212(虽未要求排扰线24邻接中央分配器212)。通过使排扰线24与中央分配器212的顶部相连，排扰线与参考地系统电气连接从而共用地端。排扰线24通过焊接固定于槽216内，也可采用任何其它合适的连接方法。接地套管200同时使排扰线24远离信号线22，这样信号线22就不会被短路。排扰线24使接地套管200接地，反过来又使接地引脚302、308、314接地。这就定义了一恒定的局部参考地，能使双芯同轴电缆和差分共面波导配即连接区域之间的特征阻抗相匹。接地套管200的被控的几何形体确保了具有不同几何的传输线的特征阻抗可匹配。也就是说，引脚框100协同接地套管200保持电线22之间的几何形状，电线22之间的几何形状反过来保持电线22的阻抗和平衡。
电磁场配置不同，就可能导致TEM(横电磁模)模式细微结果的不匹配。TEM波传播通常为电场和磁场矢量都垂直于传播方向矢量。电缆20和管脚300用于承载TEM波传播的信号。电缆20和管脚300的横截面几何形状不同，因此电缆20和管脚300各自的TEM场配置也不一样。因此，电磁场配置并非精确地全等，从而场配置会有失配。然而如果电缆20和管脚300有同样的特征阻抗，且由于它们在数值上相似，接地套管200提供一中等的特征阻抗步长，该步长在两个不相似的电磁场配置间有个平缓的(几何式分等级)过渡。与无套管、仅有接地线的端接相比，在更广范围的频率上，所述呈等级式的过渡保证了在每个差分线对上的偶数和奇数模传播具有更高的匹配度。
连接器10通常设计为TEM运作模式，或者更具体地为准TEM(quasi-TEM)传输线波导。TEM描述了行波在传输线中如何具有电场矢量、磁场矢量、以及空间中彼此正交的传播方向矢量。因此，电场和磁场矢量将被严格限制在均匀横截面传输线的横截面上，与沿传输线的传播方向正交。这是为理想传输线沿其长度的具有均匀横截面考虑。“准”(quasi)产生于沿电线的为方便工艺制造的某些缺陷，比如屏蔽洞以及突然的导体宽度不连续。
TEM传输线可具有不同的几何形状，但其特征阻抗相同。当两个不相似的传输线连接起来形成一过渡时，横截面内的场力线无法相配。用于特殊传输线几何形状的电磁场配置的场力线定义了一振型(mode shape，or mode)。所以当传输发生于不相似的TEM模之间时，当几何形状相似或形式相似且物理比例或顺序相同时(即双芯同轴线20和连接器管脚300之间)，会在某种程度上存在传输效率低的问题。未被传送至不连续的第二传输线的能量可被发射至空间、被反射至产生该能量的传输线，或被转换为对邻近传输线的串扰。该TEM模失配是由所有传输线的不连续性的特性所导致，因为部分入射(incident)传播能量不会到达目标传输线，即使它们具有相同的特征阻抗。
过渡区/接线区的设计是为减小失配的影响，因为只有极少量的入射信号能量被反射、发射、或者变为串扰的形式。通过不相似传输线之间过渡的合适的配置，可最大程度地提高效率。所述配置由接地套管200的几何尺寸自定义，在电缆和管脚之间产生充分的(目前，大约为110～85欧姆)阻抗匹配。在信号沿两根具有相同特征阻抗但具有不相似的传输线几何行状的过渡区域传播过程中，大部分或者全部能量被传送至第二传输线，即，从电缆20传送至管脚300，以便实现较高的效率。高效率通常指的是高的信号传输速率，也就意味着低反射率(可通过充分的阻抗匹配来解决)。
重新参照图1，在电缆20被连接至引脚框100之后，接地套管200位于电缆20上。接地套管200可紧靠引脚框100的阻挡结构142。两侧翼222与引脚框100相接触，且两侧翼222被焊接至外部接地引脚302、314。接地套管200的接收部210包围了接线区110以及电缆20。虽然此处采用焊接来连接不同的引脚和电线，但是仍然可采用任何合适的连接方式。
接地套管200位于电缆20上，两侧翼222的每一与地144、148对齐，并与之电气连接。此外，接地套管200中央支撑构件224接触，并与引脚框100的地146电气连接。接地管脚302、308、314借助与接地套管200相连而接地，接地套管200通过与排扰线24相连而接地。
接地套管200用来控制接线区32内信号线20的阻抗。接地套管200将接线区内的电磁场配置限定于某个空间区域内。也就是说，接地套管200的相邻使阻抗匹配可被调节至期望的阻抗。在应用接地套管200之前，由于缺少导电箔28，配置中的裸露的信号线端部元件34及整个接线区32都有一失配的阻抗。
此外，引脚框100以及接地套管200使信号线22和排扰线24保持一预定的配置。也就是，引脚框100保持信号线22之间的距离，以及信号线22和排扰线24之间的几何形状。该几何形状使串扰最小化并使传输效率和信号线22之间的阻抗匹配最大化。这是通过接线区域内电线之间的屏蔽以及将电磁场配置限定至空间一区域来实现的。套管导体配备了屏蔽层，可减少接线区内的高频串扰。
参照图5，该图显示了在具有第一连接器7和第二连接器9的连接系统5中的晶片10。第一连接器7与第二连接器9联合在一起，这样第一连接器7中每个晶片10的管脚300与第二连接器9中各自相应的接点配合。每个晶片10都被包含在晶片外壳14内，外壳包围着晶片10以保护其免受破坏并将各晶片配置成连接器组件。
每个晶片10彼此并行排列与连接器外壳14中。这种布置中，接地套管200起屏蔽层的作用。套管200使信号线22远离由周围电缆中信号产生的串扰。这在接线区内的导电箔被移除的情况下尤为重要。套管200减少了接线区内信号线之间的串扰。没有套管200时，则特定应用中的串扰可超过10％，而有套管200就可以将其减少至少于1％。套管200同时允许通过限定电磁场配置至一区域内来优化阻抗匹配。
仅显示连接器外壳14的底部以解释包含于连接器外壳14内的晶片10。连接器外壳14有一顶部(未显示)，完全包裹了晶片10。由于连接器外壳14内有多个晶片10，许多电缆20以屏蔽编织层16的形式进入连接器外壳14内。电缆20进入连接器外壳14后，每一对电缆20进入一晶片10，每一对的每根双芯同轴电缆20与引脚框100端接。
接地套管200优选为由铜合金制成，这样就可导电且能屏蔽信号线免受相邻晶片的串扰。接地套管200大约0.004英寸厚，这样套管不会透过外部模塑壳体18。如图3(b)中所示，外部模塑壳体18采用注塑成型制成以包裹所有连接晶片10和部分电缆20特征。外部模塑壳体与通道140连结成沿双芯同轴电缆20的一固体片。外部模塑壳体18预防可能以不良的、不受控制的方式影响阻抗的电缆的移动。通道140为外部模塑壳体18提供一刚性栓系点。外部模塑壳体18为一热朔性材料，比如低温聚丙烯(polypropylene)，形成于设备上，优选为从通道140经过接地套管200。外部模塑壳体18保护电缆20与引脚框100连接并提供应力消除接头。外部模塑壳体18从顶部和底部包住通道140并进入通道140内的开口以与自身捆绑。当外部模塑壳体18通常防止移动时，通道140特征能提供额外的保护以防止移动。
对于一含有直径大约1.34毫米的绝缘信号线的电缆，套管的长度和宽度分别为大约0.23英寸和大约0.27英寸。接地套管200为电缆端接提供改进的奇模和偶模匹配。作为一例证，并非限制该发明或者权利要求，奇模和偶模阻抗匹配的改进分别从图4(b)和图4(c)中增加的或者奇模和偶模传输、或者分别从图4(d)和图4(e)中减少的奇模和偶模反射可以看出。从图4(b)和图4(c)中可明显看出，当使用接地套管200时，奇模和偶模传输效率都显著提高。类似地分别在图4(d)和图4(e)中的奇模和偶模反射，接地套管200的使用导致由接线区引起的反射的重要性大幅度减少。如图4(f)所示，固有的几何对称对接地套管200的进一步的有益效果是被传输信号能量的大幅度减少，所述被传输信号能量从优选模式(奇模)转变为次优选传播模式(偶模)至部分有用信号能量被丢失。当然，根据具体的应用可实现其他范围。
尽管双芯同轴电缆20在本发明的作为说明目的的实施例中进行了披露，每根电缆具有两个信号线22，任何适合线规的电缆20和电线22均可以使用。例如，配备具有一单根电线22的单线电缆20，其将作为信号端配置。单端电缆传输线是指配有接地导体(更明确说，称为返回路径)的信号线。这样的接地导体可以采用单根电线、同轴编织层、带漏电引出线的金属箔等。该传输线有自身的接地导体或者跟其它单端信号线共用接地导体。如果使用一芯电缆例如同轴电缆，该传输线的外部屏蔽层被固定(captivated)并且在其与单端连接头的接地/回路/参考导体之间进行电气连接。双扭传输线固有一用作信号线的一芯电线并且与地线缠绕成螺旋形(也就是说，它们相互缠绕形成双扭线)。除了同轴电缆和双扭线，还有其它的一芯线或单端(single-ended)类型的传输线，例如Gore QUADTM成品线是一个外国产的高性能布线的例子。或者，单线电缆20可以为具有形成了两个差分线对的四根电线22的电缆。
如图1至图5中所示，该优选实施例将电缆20连接至引脚框100上的导线300上。但是，套管200适合与连接在印刷电路板(PCB)上而不是电缆20上的引脚框一起使用，这一点是很明显的。在该实施例中，没有电缆20，而是更换为来自印刷电路板上的导线由接地套管。因此，接地套管与引脚框的接地管脚连接。接地套管通过连接至套管或与套管集成一体的导线与电路板之间形成直接的或间接的传导路径。
本发明的另一实施例如图6至图11所示。本实施例用来讲两根单线同轴电缆410连接至引脚框420上的导线430上。连接头400的特征与前面实施例中相同的特征结合图1至图5进行讨论。转到图6至图11，连接头块400将两单根同轴电缆连接到引脚框420上的导线420上。接地套管440遮盖住电缆410的端部区域。图8中显示得最清楚，每根电缆410具有一信号导体和一由导体金属箔和绝缘层包裹的接地线或排扰线412。
回到图6和图7，排扰线412沿着接地套管440向上延伸并终止停留在位于接地套管440弧线部分的侧插口442中，侧插口沿着接地套管440的侧部延伸。参照图9，其显示了引脚框420。因为每根电缆410具有一单线信号线，每个配合部分仅有一接收区450，而没有中央分配器。
接地套管440在图10和图11中显示的更加详细。接地套管440具有两弧线部446。个弧线部446接收一根电缆410，并且充分覆盖被接收的电缆的上半部。不采用图4(a)中的沟槽216，接地套管440具有一侧插口442，其通过冲压并从各弧线部446的一边向上弯折而形成。侧插口442用来接收排扰线412并且将排扰线412通过接地套管440的侧翼和中央支撑部连接至接地导线430上。另外，弧线部446的侧边部444被切除。该切除部分444为排扰线412通过接地套管440提供了一个窗口。
转到图12至图14，其显示了本发明的一变型特征。在本实施例中，配置可一导电的弹性导电板500。导电板500本质上包括一相对较平的零件，该零件形成于套管200和电缆20的上部。导电板500具有两个矩形的支脚502，两支脚的一端有由中央支撑部504连接一体形成一总体上拉长了的U型。导电板500可以是导电的弹性体、环氧树脂或者其它聚合物，其可以适应电缆的外形轮廓。尽管在图12至图14的实施例中，电解极500表现出比较平坦，但其可以稍微呈弧线型来适应电缆20的轮廓。弹性体、环氧树脂或聚合物中填入了很高比例的导电微粒。导电板500也可以是金属材料的，例如铜箔，由于优选应当能适应电缆的轮廓或紧紧包裹在电缆20的周围。导电板500粘附在接地套管200和电缆20的顶部，例如使用环氧树脂、导电胶、钎焊或电焊等。
中央支撑部或连接零件504一般延伸超过接地套管200，并且支脚502从接地套管延伸到电缆上方。由于导电板500为一个零件，连接零件504使其操纵起来方便容易。连接零件504起着屏蔽层的作用(参见图12)，其用于屏蔽在小孔或在开孔218(图4(a))与漏电电线24(图2)之间的间隙处的微小漏电流电场。
导电板500与电缆20的排扰线412接触并且可导电，其通过电缆的绝缘外层来保护电缆20和排扰线412的连续性。绝缘外层提供了一在导电板500电器与金属箔28的表面之间的电容器电介质基层(capacitor dielectric substrate)。在导电板支脚502(其形成电容器的一极)与电缆金属箔28(其形成电容器的另外一极)之间形成一电容耦合。在高频(即频率大于500MHz)处的增强了的电容耦合共同占用(common)电缆金属箔28，该处物理上电器接触是不可能的或不切实际的。绝缘保护层保持不变来保护该易碎的电缆金属箔28的机械完整性。为了电气连接暴露该非常薄的电缆金属箔28是不可行的，因为其需要足够多地进行自身加强，或者如果电缆金属箔28为位于保护性绝缘外层内的一溅射金属膜层(sputtered metal layer)，由于电缆金属箔28太薄太易碎，以致其与导电板接触是不可能的。
参照图14，由于导电板500反射性能较好，其期望得到具有一低阻抗来提高屏蔽性能。通过增大电容和/或介电常数可以获得较低的阻抗。但是，电容受到应用时电缆20上的可用表面面积大小的限制。导电板500的导电性能应当尽可能好(金属导率)。例如，支脚502与电缆外层的金属箔28之间的一系列电容的阻抗在频率500MHz以上时应当小于0.5欧姆。假定电容值保持常数的话，阻抗仅能在工作频率增加的情况下才能变小。并且，介电常数也受到所采用的材料的限制，电容值可以通过使用高介电常数的材料来提高。
导电板500或导电板支脚502的尺寸可以改变以便达到调整电容器面积的目的，并且达到改变电容值的目的。一般来讲，由于导电板500和导电板支脚502构成电容器的一极，其导电性应当尽可能好。电容值依赖于实际使用的尺寸、制造电缆保护外层的材料的电容率属性以及应用的工作频率。总的说来，在预期的工作频率或以上时的接地回路的阻抗应该小于1欧姆。简易平行板电容器具有的电容值为：
C = ϵ r ϵ 0 A d 其中
C代表支脚502与金属箔28之间的电容值，ε0为真空中的电容率，εr为电容器电介质的相对电容率，A为平行板电容器的表面面积(即支脚502的面积)，且d为电容器两极板间分开的距离。
平行板电容器(支脚502与金属箔28之间)阻抗的幅值(|Z|)为：
| Z | = 1 2 π · f · C 其中f为频率(单位赫兹)，C为电容值
0063举例说明，在频率500MHz，导电板支脚502长度为0.2英寸且宽度为0.1英寸时(电容面积0.02平方英寸)。通常的电缆保护外层的厚度d为0.0025英寸并且通常的介电常数εr为4。该特定元件的电容大约是730pF。在500MHz，该元件的阻抗幅值为：
| Z | = 1 2 π · 500 · 10 6 Hz · 730 pF = 0.43 Ω 当频率高于500MHz时，阻抗减小。
当信号的工作频率增加时，理想的电容器具有较小的电路阻抗。因此，增加交流电流信号(或本例中，接地回路电流)的电容，电路回路使得金属表面之间产生电气短路。尽管尺寸和电容值能较大变化，要注意的是如果电缆上方的接地套管200的横截面的几何参数保持恒定并且长度变成两倍，电容值将大约变成两倍且元件的阻抗将大约减为原来的一半。由于电容耦合程度增大，因此当还能提供充分低的回路阻抗时(导体可以用薄绝缘隔膜隔开)，使屏蔽层500与电缆金属箔28接触是没有必要的。事实上，绝缘隔膜越薄，电容将越大且接地回路的回路阻抗越低。
由于在接线端处屏蔽得较好，导电板500也改善了串扰方面的性能，其中增加的电容耦合使高频信号连续，并且漏电流从信号电缆屏蔽导体的外层上的传输中得到抑制。由于改善的电容提供了一低阻抗短路阻抗回路，回路电流难以变成金属箔28外层上的漏电电流，而是变成电磁辐射并干扰与其相邻的电子设备。屏蔽层也从结构上消除了因为共用金属屏蔽层所引起的声音共鸣。导电板500提供了一个抑制接地套管200上的几何结构之间共鸣的捷径(在某些频率下可能还是存在共鸣)。使用导电板500的最终结果是得出用几种材料组成的电气性能统一的导体这一发明创造(导电导电板和接地套管200)。
如图13中所示，当需要电缆20具有较大的柔性(比刚性元件)时，导电板500可以为柔性的弹性体，其具有保持电传导能力的优点。该柔性是指机械弹性，其使得在模塑之前，如电缆20需要在接地套管200及电缆20连接处弯折(由于某些原因或特定需求)时整个连接处有一定程度的操作性。由于导电弹性体/环氧树脂是在塑性或液体状下涂敷应用，其与电缆保护绝缘外层的轮廓有良好的接触来提供与接地套管200较好的连接，这一点采用金属箔是很难达到的。金属箔不能完全像导电弹性体/环氧树脂一样符合接地套管200的表面轮廓，并且金属箔得到了相对弹性体/环氧树脂而言过大的电容值。
尽管以上描述及附图显示出导电板500为由单片材料形成的相对较薄的平坦U型零件，但是其可以为其它适于实际应用的适宜尺寸和形状。例如，导电板500可以是一个或多个矩形板片(类似支脚502，但是没有连接零件504)，其中的一个或多个均定位在电缆20的每根信号线的上方。
导电板500优选与接地套管200一起使用。接地套管200提供了一与导电板500一体式(without becoming detached)地连接的刚性表面。另外，接地套管200为一在接线端处控制传输线特性阻抗的刚性导体。接地套管200还提供在连接头地线管脚144、146、148、漏电电线24以及金属箔28之间进行电气连接。另外，尽管要求其与电缆20表面接触贴合性非常好，导电板500与接地套管200还是可以合为一个零件。通过单独配置导电板500和接地套管200，导电板500和接地套管200能更好地与电缆20的表面贴合在一起。但是，在没有接地套管200的情况下也可使用导电板500，只要使用导电板500处具有充分的刚性，或者导电板500具有充分的柔性，以使得导电板500不移动。
还要注意的是，为了增加电容，接地套管200可以沿着电缆20往回延伸更长一些。换而言之，接地套管200可以具有由冲压成的金属支脚(leg)来形成接地套管200的一部分，其类似支脚502。但电容比使用带支脚502的导电板500的效果要差一些(支脚502更柔软且能更好地贴合在绝缘外层30的表面区域，并尽可能地与金属箔28贴近)。因此，串联电容C比具有延长的接地套管200的实施例的电容更高。
支脚502进一步增强了与电缆20的金属化聚脂薄膜外层(metalized mylarjacket)的电气连接。导电板500优选使用H型结构的接地套管200。导电板500用来将接地套管200的两弧形部位212、214短路以防止电路短截。H型结构的接地套管200跟如开口218那样的圆孔相比要容易制造和装配一些。
上述的描述及附图仅仅作为本发明的原理的解释说明。本发明也能配置成多种形状和尺寸的变型，并且不限制于以上优选实施例。对本领域的技术人员而言，本发明的许多应用都是能获得的。因此，期望本发明并不限制于所披露和描述的特别实施例或其精确的结构和实施。更确切地说，落在本发明的保护范围之内的所有适宜的篡改和等同方案均得到保护。

Claims (40)

1.一种套管，配有一第一电线和一第二电线，该第一、二电线均至少有一部分被封闭在一绝缘体中从而形成一裸露区段和一被绝缘区段，该套管包括：
第一细长件，其与所述第一电线上的被绝缘区段具有一致的横截面形状，使该第一细长件覆盖于所述第一电线的裸露区段和第一电线上的被绝缘的区段的至少一部分；
第二细长件，其与所述第二电线上的被绝缘区段具有一致的横截面形状，使该第二细长件覆盖于所述第二电线的裸露区段和第二电线上的被绝缘区段的至少一部分，该第二细长件与所述第一细长件平行；和
连接所述第一细长件和所述第二细长件的横向连接件，其中所述第一细长件、第二细长件及横向连接件为一个零件。
2.根据权利要求1所述的套管，特征在于还包括一与第一细长件连接的第一侧翼以及一与第二细长件连接的第二侧翼。
3.根据权利要求2所述的套管，特征在于所述的第一、二细长件布置在第一、二侧翼之间。
4.根据权利要求1所述的套管，特征在于所述的套管与接地线一同使用，并且所述横向连接件的上表面能连接至该接地线。
5.根据权利要求1所述的套管，特征在于所述第一、二细长件的形状均为弧线形且所述横向连接件与所述第一、二细长件的形状成相反的弧线形。
6.根据权利要求1所述的套管，特征在于所述第一、二细长件的形状均大约为四分之一圆周。
7.根据权利要求1所述的套管，特征在于覆盖于第一电线上的裸露区段的第一细长件遮盖住第一电线的裸露区段，且覆盖于第二电线上的裸露区段的第二细长件遮盖住第二电线的裸露区段。
8.根据权利要求1所述的套管，特征在于第一、二电线上的被绝缘区段有一部分被封闭在导电箔内，从而限定出一被屏蔽的被绝缘区段和一未被屏蔽的绝缘区段；并且所述套管控制所述第一、二电线在其裸露区段和被绝缘区段的阻抗。
9.根据权利要求1所述的套管，特征在于所述套管包括一套管表面且所述具绝缘层的电线区段包括一电线绝缘区段表面，并且还包括一形成于该套管表面和电线绝缘区段表面的导电零件。
10.根据权利要求9所述的套管，特征在于各第一、二电线与绝缘体之间形成有一导电箔，所述导电零件与导电箔形成电容耦合。
11.根据权利要求9所述的套管，特征在于所述导电零件包括第一针脚、第二针脚以及连接第一、二针脚的支撑部。
12.根据权利要求9所述的套管，特征在于所述导电零件包括弹性体、环氧树脂体或聚合体。
13.根据权利要求12所述的套管，特征在于所述的弹性体、环氧树脂体或聚合体包含有内嵌的导电微粒。
14.根据权利要求1所述的套管，特征在于所述套管是能够导电的。
15.根据权利要求1所述的套管，特征在于所述第一、二侧翼相对较平整并且位于同一平面内。
16.一种连接器组件，包括：
引脚框，包括多个细长管脚，其中包含一对差动信号管脚及接地管脚；
多根电线，其包括一对差动信号线和一接地线；
具有前端和后端的被绝缘引脚框，绝缘部分固定所述多个细长管脚使该细长管脚伸出所述绝缘部分的前端和后端，该对差动信号线端接于所述接线框的后端的那对差动信号管脚；和
导电套管，其覆盖在所述那对差动信号线的至少一部分上，该导电套管连接至所述的接地线，并且该导电套管连接至引脚框后端的接地管脚。
17.根据权利要求16所述的连接器组件，特征在于所述的多个细长管脚、多根电线、引脚框及导电套管形成一晶片，并且该连接器组件包括位于连接器外壳内的、相互靠近对齐的多个该种晶片。
18.根据权利要求17所述的连接器组件，特征在于所述导电套管供屏蔽所述电线，防止电线之间或相邻的晶片之间串扰。
19.根据权利要求17所述的连接器组件，特征在于所述导电套管供屏蔽本晶片内的串扰。
20.根据权利要求16所述的连接器组件，特征在于所述导电套管具有一上表面并且所述接地线连接至该导电套管的该上表面上。
21.根据权利要求16所述的连接器组件，特征在于所述的差动信号线包括第一信号线和第二信号线，其中各信号线有一部分封闭在一绝缘体中形成裸露区段和被绝缘区段。
22.根据权利要求21所述的连接器组件，特征在于所述导电套管还包括：
第一细长部，其具有与第一信号线的被绝缘区段的断面形状相应的横截面，该第一细长部覆盖住所述第一信号线的至少一部分；
第二细长部，其具有与第二信号线的被绝缘区段的断面形状相应的横截面，该第二细长部覆盖住所述第二信号线的至少一部分，第二细长部与第一细长部平行；和
横向连接件，其连接所述第一细长部和第二细长部。
23.根据权利要求22所述的连接器组件，特征在于第一、二电线的被绝缘区段有一部分被封闭在导电箔内，从而限定出一被屏蔽的被绝缘区段和一未被屏蔽的绝缘区段；并且所述套管控制所述第一、二电线在其裸露区段和被绝缘区段的阻抗。
24.根据权利要求22所述的连接器组件，特征在于还包括一与第一细长部连接的第一侧翼以及一与第二细长部连接的第二侧翼；第一、二侧翼相对较平整并且位于同一平面内；第一、二侧翼的其中一侧翼连接至所述引脚框后端的接地管脚上。
25.根据权利要求16所述的连接器组件，特征在于还包括一位于引脚框后端的接线区，接线区包括两个接受位，每个接受位接纳一对差动信号线和一根差动信号线，接线区的外部表面具有与导电套管形状相应的横截面；所述导电套管覆盖住该接线区的外部表面。
26.根据权利要求16所述的连接器组件，特征在于所述导电套管具有一套管面并且各电线具有电线面，所述连接器组件还包括设于该套管面和电线面上方的导电零件。
27.根据权利要求26所述的连接器组件，特征在于各电线的上方设有导电箔，所述导电零件与该导电箔形成一电容耦合。
28.根据权利要求26所述的连接器组件，特征在于所述导电零件包括一第一管脚、一第二管脚和一连接该第一管脚和第二管脚的支持部。
29.一种连接器组件，包括：
多个包含有第一、二对差动信号管脚及第一、第二和接地管脚的细长管脚；
第一、二电缆，其各包括一对差动信号线和接地线；
具有前端和后端的被绝缘引脚框，绝缘部分固定所述多个细长管脚使该细长管脚伸出引脚框的前端和后端，第一、第二电缆中的各对差动信号线分别连接至所述接线框后端的第一、二差动信号管脚；和
导电套管，其覆盖在第一、第二电缆中的所述各对差动信号线的至少一部分上，该导电套管连接至第一、第二电缆中的接地线，并且该导电套管连接至引脚框后端的所述第一、二管脚和接地管脚。
30.根据权利要求29所述的连接器组件，特征在于所述第一、二电缆中的差动线对各包括一第一信号线和第二信号线，各信号线有一部分包在绝缘体中，从而形成一裸露区段和一被绝缘区段。
31.根据权利要求30所述的连接器组件，特征在于所述导电套管还包括：
第一、二接受位，各接受位包括：
第一细长部，其具有与第一信号线的被绝缘区段的断面形状相应的横截面，该第一细长部覆盖住所述第一信号线的至少一部分；
第二细长部，其具有与第二信号线的被绝缘区段的断面形状相应的横截面，该第二细长部覆盖住所述第二信号线的至少一部分，第二细长部与第一细长部平行；和
横向连接件，其连接所述第一细长部和第二细长部。
连接第一接受位和第二接受位的中央支撑部，该枞阳支撑部连接至引脚框后端处的第一接地管脚；和
连接至第一细长部的第一侧翼及连接至第二细长部的第二侧翼，第一、二侧翼相对较平整并且位于同一平面内；所述的第一、二侧翼分别连接至引脚框后部的第二个及第三个接地管脚上。
32.一种连接器组件，包括：
一信号引脚和一接地一脚；
一信号线和一接地线；
一被绝缘的引脚框，其具有一前端和一后端；该引脚框固定所述的信号引脚和接地引脚，使信号引脚和接地引脚伸出引脚框的前端和后端；所述信号线和接地线分别与引脚框后端的信号引脚及接地引脚连接；和
一导电套管，其覆盖住所述信号线的至少一部分，该导电套管与所述接地线连接，并且该导电套管与引脚框后端的的接地引线连接。
33.根据权利要求32所述的连接器组件，特征在于所述接地引线包括一第一引线和一第二引线，且其中所述导电套管包括一覆盖在所述信号线被导电套管覆盖的那一部分上的中央连接部；该中央连接部一侧的第一侧翼与第一个接线引线连接，中央连接部的第二侧翼与第二个接线引脚连接，其中中央连接部设置在第一侧翼和第二侧翼之间。
34.一种应用于电缆上的套管，其包括一接地线和有一部分封闭在绝缘体中的一信号线，信号线上形成一裸露区段和一被绝缘区段；该套管包括一细长部，该细长部具有与信号线的被绝缘区段端面形状相应的横截面，使所述细长部能覆盖信号线的裸露区段及被绝缘区段的一部分，其中接地线与该细长部连接。
35.一种连接器组件，包括：
至少有一部分封闭在一绝缘体中的信号线，其包括一设置在信号线和该绝缘体之间的导电箔，其中该绝缘体包括一表面；和
设置在绝缘体的表面上的导电零件，该导电零件与导电箔形成电容耦合。
36.根据权利要求35所述的连接器组件，特征在于所述导电箔构成一电容电极，且所述导电零件构成另一电极。
37.根据权利要求35所述的连接器组件，特征在于所述导电零件包括一第一支脚、第二支脚及连接第一、二支脚的支撑部。
38.根据权利要求35所述的连接器组件，特征在于所述导电零件包括一弹性体、环氧树脂体或聚合体。
39.根据权利要求38所述的连接器组件，特征在于所述弹性体、环氧树脂体或聚合体中嵌入有导电微粒。
40.根据权利要求35所述的连接器组件，特征在于所述导电零件设置在信号线与连接器连接处的接线区内。
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