CN102349201A - 具有多层pcb的电信插座 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种电信插座(1)，其包括：壳体(2)，其限定用于容纳插头的端口；触点(7)，其用于与电缆线进行电连接；接口触点(4)，其用于与插头的触点进行电连接；以及多层印刷电路板(PCB)(5)，其用于电连接触点(7)和接口触点(4)。多层PCB包括由多层PCB的两个外层形成的自由浮动接地平面结构和设置有多个电子装置(16)、(17)的多个内层(15B)、(15C)、(15D)、(15E)。多层PCB的两个外层(15)包括由导电材料形成的连续涂层(19)，其至少覆盖PCB的包括电子装置的那些部分，并且其中PCB的两个外层彼此电连接且与PCB的内层电绝缘。
Description
技术领域
本发明涉及电信插座，该电信插座被构造为补偿近端和远端串扰。
背景技术
在电信工业中，随着数据传输率稳定增长，由于在插座和/或插头内用作导体的紧密间隔和/或平行的触点之间的电容性和电感性耦合造成的串扰效应已经成为一个问题。已经设计了具有改进的抗串扰性能的模块化连接器来满足提高的标准。
US 7,384,315 B2公开了一种电连接器，其具有用于与电缆线进行电连接的触点和用于与插头的触点进行电连接的接口触点。这两种类型的触点在导电路线上连接。插座具有补偿结构，该补偿结构包括提供串扰补偿特性的电感器-电容器组合。
US 6,089,923B公开了一种电连接器，其具有用于与电缆线进行电连接的触点和用于与插头的触点进行电连接的接口触点。这两种类型的触点在印刷电路板(PCB)上连接。PCB包括诸如电容器的多个补偿器件。US 2007/0238365 A1、US 2007/0238366 A1和US 2007/0238367 A1还公开了一种电连接器，其具有PCB，PCB包括多个补偿器件以克服串扰效应。
US 5,940,959B公开了一种电容器标签，其将一个触点对的第一触点电容性地耦合至第二触点对的第二触点，以减小相邻触点之间的近端串扰。
这需要一种电连接器，该电连接器具有用于与电缆线进行电连接的触点和用于与插头的触点进行电连接的接口触点，从而具有改进的串扰补偿属性。
发明内容
本发明提供一种电信插座，其包括：壳体，该壳体限定用于容纳插头的端口；触点，该触点用于与电缆线进行电连接；接口触点，该接口触点用于与插头的触点进行电连接；以及多层印刷电路板(PCB)，该多层印刷电路板用于电连接触点和接口触点。多层PCB包括由多层PCB的两个外层形成的自由浮动接地平面结构和设置有多个电子装置的多个内层。多层PCB的两个外层包括由导电材料形成的连续涂层，其至少覆盖PCB的包括电子装置的那些部分，并且其中PCB的两个外层彼此电连接且与PCB的内层电绝缘。
电信插座提供了将电缆线与插头的触点连接的可能性。因此，插座的一侧上设置有用于与电缆线进行电连接的触点。这样的触点可以是绝缘位移触点(IDC)或其它等同形式的触点，例如绕线触点。在另一侧上，插座设置有用于与插头的触点进行电连接的接口触点。接口触点与插头的触点的形状匹配，并且被设计成使得能够将插头的触点与插座的接口触点多次连接、断开和重新连接。
插座的壳体可以由诸如塑料的非导电材料或绝缘材料制成。壳体还能够包括由导电材料形成的部分，该导电材料例如金属(如铜、钢等，如形状为金属片)、导电聚合物等，以保护或屏蔽位于插头内的部分不受环境影响。
根据本发明，插座还包括PCB，该PCB将线材触点与插头接口触点电连接。因此，PCB包括从一种类型的触点通向另一种类型的触点的多个导电路径。在PCB上的导电路径或电路中布置有电子装置。这些装置可以具有用于补偿在插头和/或插座自身中出现的串扰效应的补偿特征。导电路径或电路以及电子装置可以由铜或诸如银或导电性油墨的其它合适材料制成。PCB可以是多层PCB，这意味着PCB设置有以平行方式布置的多个不同的层。各层可以包括承载上述导电路径和电子装置的非导电性支撑基板，并且可以彼此电连接。PCB的层或非导电性支撑基板可以由例如纤维增强的环氧树脂(例如FR4或FR408)制成。通过设置这样的多层PCB，能够以节省空间的方式布置电子装置，例如以增加电子装置在插座中的密度。
根据本发明，PCB的两个外层设置有由诸如铜、银或导电性油墨的导电材料形成的连续涂层。这些连续涂层至少覆盖PCB的电子装置布置在PCB的内层上的那些部分。连续涂层可以涂覆到上述非导电性支撑基板上。连续涂层还可以以任何其它合适的方式涂覆到PCB的两个外侧上，只要它们与PCB的内层的导电路径和电子装置电绝缘。
此外，两个外层的连续涂层彼此电连接。在示例性方面中，涂层可以由铜制成。通过设置由导电材料形成的彼此电连接的两个外层，PCB的内层上的内部电路被屏蔽。换句话讲，PCB上的电子装置和导电路径被保护而不受环境影响，环境影响例如来自于其它电缆或由其它电路或导电部分产生的辐射电场。这具有的优点在于，PCB上的电子工艺具有高质量，并且使得它们被任何外部影响干扰的风险最小化。
外层上的连续涂层形成一对自由浮动接地平面，该自由浮动接地平面不与PCB中的任何其它元件连接，由此与PCB上的其它元件绝缘。另外，这个自由浮动接地平面结构不需要插座中的外部接地连接以增强插座的抗串扰性能。这样，PCB可以为屏蔽和非屏蔽插座构造提供增强的抗串扰性能。这个自由浮动接地平面结构可以用作围绕PCB内层的法拉第笼，以增强屏蔽效能。
根据本发明，电信插座可以是RJ 45插座。还可以将本发明整合到其它类型的插座中，例如RJ 11或类似物。
PCB的两个外层的连续涂层可以设置有开口或者切口，该开口或切口围绕用作连接区域的区域，该连接区域用于容纳线材和电信插座的接口触点。这些连接区域可以是PCB中的孔，并且提供导电区，以用于在触点和PCB的内层上的相应导电路径之间建立电连接。在示例性方面中，孔可以穿过多层PCB的所有层。它们可以被诸如铜、银和/或锡的导电材料完全地或部分地覆盖。触点可以例如经由压配合或焊接连接到孔。可以使用锡、铅-锡或其它焊接工艺。在外层的连续涂层中围绕开口或切口可以设置非导电缓冲区，以确保两个外层不与用于线材和接口触点的连接区域电连接。
PCB的两个外层的连续涂层还可以设置有开口或者切口，该开口或切口围绕垂直导电路径，该垂直导电路径穿过PCB的所有层，并且将两个连续涂层彼此连接。连续涂层和垂直导电路径可以经由外层上的至少一个导电路径连接。还可能的是，连续涂层不设置围绕这些垂直导电路径或通路的切口，而是正好到达路径或通路的导电连续涂层的边缘。
如上已经解释的，电信插座可以包括由电子装置形成的补偿电路。PCB的电子装置可以是电路元件，例如电容器、电感器和/或耦合器。电路元件可以转换为能够传递补偿特性的样式。此外，电路元件可以在多于一个的层上整合到PCB中。这样的样式可以是例如两个平行的基本为矩形的结构，两个结构布置在PCB的相邻层中。这样的结构可以用作电容器。这样的样式的另一个实例是形成电感器的螺旋结构。这样的结构中的两个结构可以用作耦合器或电感器，其中每个结构都布置PCB的一个层中。
附图说明
现在将参考以下示例了本发明特定实施例的附图更详细地来描述本发明：
图1是根据本发明的电信插座的分解等轴视图；
图2是能够用在根据本发明的电信插座中的具有不同电子装置的多层印刷电路板(PCB)的内层的视图；
图3是图2中所示的多层印刷电路板的外层的视图，该外层具有由导电材料形成的连续涂层；
图4A-4F示出了图3中所示的PCB的示例性的层；以及
图5是示出根据本发明另一个方面的对称化原理的示意图。
具体实施方式
本发明的各种实施例在本文下面有所描述并在所述图中示出，其中类似的元件具有相同的附图标记。
图1示出了根据本发明的电信插座1的分解等轴视图，插头(未示出)可以插入到该电信插座1中。插头可以端接一定长度的双绞通信电缆，同时插座1可以连接到另一段双绞通信电缆(也未示出)。如从左到右所示，插座1包括主壳体2和支撑构件3，该支撑构件3布置在主壳体2中，以支撑八个插头接口触点4。插头接口触点4从印刷电路板(PCB)5的前侧经由PCB 5中的通孔6接合PCB 5。八个绝缘位移触点(IDC)7从PCB的后侧经由附加通孔8接合PCB 5，IDC上的引脚7a插入到该附加通孔8中。通孔8和引脚7a可以一起形成为压配合，或者引脚可以被焊接到通孔8中。具有用于IDC 7的通道11的后壳体9，以及导向块12用来提供对双绞通信电缆的接口。主壳体2还包括用于将整个组件(主壳体2、具有插头接口触点4和IDC 7的支撑构件3、PCB 5、后壳体9和导向块12)保持在一起的两个翼部13，和用于密封主壳体2的开口或端口的粉尘护罩14，插头可以插入到该开口或端口中。翼部13和粉尘护罩14可枢转地附接到主壳体2。
图2示出了具有为电信插座1的一部分的不同电子装置16、17(如，分别为电容器和电感器/耦合器)的PCB 5的顶部视图。根据本发明的示例性实施例，PCB可以具有多个层15。多层PCB 5经由电路在插头接口触点4和IDC 7之间进行电连接，由此补偿可能出现的任何串扰效应。插座1可以具有附加补偿器件，例如欧洲专利No.1 753 093中所述的插头接口触点4的区域中的电容器。PCB 5在其层15上设置有均由诸如铜的导电材料形成的导电路径和电子装置。图2中所示的PCB5的侧面可以是PCB 5的前侧或后侧。可以看到用于插头接口触点4的通孔6以及用于IDC 7的通孔8。这可以是插座1的不同设计。因此，图2的通孔6、8可以被定向在不同位置中。这样的设计差别对所述发明的原理没有任何影响。通孔6、8的内侧涂覆有导电材料，例如铜，以在插头接口触点4和IDC 7与PCB 5上的电路之间建立电连接。PCB5还包括垂直导电路径18。垂直导电路径或通路18是将PCB 5的不同层15彼此电连接的导电路径或者是PCB 5的不同层15上的导电路径。
从图1中可以看出，PCB 5可以在支撑构件3处固定在主壳体2内侧，具有半圆形的切口21，该切口21与支撑构件3处的引脚一起起作用。可代替切口21的是，PCB 5可以设置孔、槽口或其它对准特征，这些特征与插座的壳体的支撑构件3上的引脚一起起作用。或者，PCB可以粘接到支撑构件上或者以任何其它合适的方式固定。
如已经描述的且将参考图4A-4F更加详细地描述的，PCB 5包括多个层15和多个电子装置16、17，该多个层15具体是如图4A-4F中所示的层15A-15F。通过为PCB 5设置多个层15A-15F，能够以节省空间的方式布置电子装置16、17，例如以增加电子装置16、17的密度，并且增大可用PCB空间的利用。在这样的多层PCB中，相邻部件或电子装置16、17之间的相互作用可以被有利地用在电路中，以产生额外的耦合效应。定位在PCB 5中的电子装置16、17为例如电容器16、电感器和/或耦合器17。它们可以由铜或诸如银或导电性油墨的任何其它合适的材料制成。相似地，导电路径和被涂覆的通孔6、8可以由铜或诸如银或导电性油墨的任何其它合适的材料制成。电子装置16、17具有的形状和/或尺寸使得它们传递用于补偿串扰效应的补偿特性。在图2的右下侧可以看到由铜制成的用作电容器的结构16。从电容器结构16的左侧可以看到用作电感器或耦合器的螺旋结构17。那些结构与其它相邻层15上的对应结构相互作用，由此以全尺寸使用PCB 5，其中该对应结构在图2中可能看不到，但是将结合图4A-4F进行描述。在图2和4A-4F所示的示例性方面中，电容器结构包括：第一电容器板部分，其由单引号(prime notation)表示，例如“第一电容器板部分16’”；和第二电容器板部分，其由双引号表示，例如“第二电容器板部分16””。在图2和4A-4F所示的示例性方面中，电感器结构17包括：第一电感器线圈，其由单引号表示，例如“第一电感器线圈17’”；和第二电感器线圈，其由双引号表示，例如“第二电感器线圈17””。
为了保护PCB 5上的电路不受环境影响，PCB 5的外层15A(图3和4A中所示)和15F(图4F中所示)设置有由诸如铜的导电材料形成的连续涂层19或连续板层，从而至少覆盖PCB 5的包括设置在PCB的内层上的电子装置16、17的那些部分。在图3中，可以看到PCB 5的一侧(如，层15A)的连续涂层19。如结合图4F将要描述的，在PCB 5的另一侧上还有连续的被涂覆的层15F。层15A和15F的连续涂层19在垂直导电路径18上均彼此电连接，该垂直导电路径18穿过PCB5的所有的内层15B-15E。导电外层15A、15F不与PCB 5的任何内层15B-15E电连接。从而，层15A、15F上的连续涂层19形成一对自由浮动接地平面，其不与PCB 5中的任何其它元件连接，并且因此与PCB上的其它元件绝缘。另外，这个自由浮动接地平面结构不需要插座中的外部接地连接以增强插座的抗串扰性能。这样，PCB 5可以为屏蔽和非屏蔽插座构造提供增强的抗串扰性能。这个自由浮动接地平面结构用作围绕PCB 5的内层15B-15E的法拉第笼，以增强屏蔽效能。
相比之下，常规插座中的屏蔽板连接至通用接地，该通用接地将任何破坏性的感应电流引入屏蔽板并且穿过屏蔽板到达地面。
图3中所示实施例的连续涂层19覆盖了PCB 5的所有部分，其中电子装置和/或导电路径被设置成具有两种例外：其不覆盖通孔6、8和垂直导电路径18。通孔6、8不与涂层电连接，而垂直导电路径18经由例如小路径与涂层19电连接。根据本发明的另一个实施例，连续涂层8可以到达垂直导电路径18的边缘并且可以与垂直导电路径18电连接。
在图4A-4F中，可以看到图2和图3中所示的PCB 5的不同的层15A-15F。顶层15A(图4A)和底层15F(图4F)设置有上述由导电材料形成的连续涂层19。连续涂层19在PCB 5的顶层15A和底层15F的主要部分上延伸，除了通孔6、8和垂直导电路径18之外。在层15B(图4B)中可以看到两个螺旋结构，第一电感器线圈17a’、17b’，该第一电感器线圈17a’、17b’与对应的类似螺旋结构即层15C(图4C)上的第二电感器线圈17a”、17b”相互作用，并且电感器线圈17a’、17a”和17b’、17b”中的每一对都用作耦合器/电感器17。层15B的电感器线圈结构17a’、17b’和层15C的电感器线圈结构17a”、17b”设置在彼此的附近，使得它们的形状布置成彼此平行。层15B还可以看到表示第一电容器板16a’的设计方形结构，该设计方形结构与对应的类似成形的设计结构即层15C上的第二电容器板16a”成对并且相互作用。该对电容器板16a’和16a”用作电容器16。层15B上的第一电容器板结构16a’和层15C上的第二电容器板结构16a”设置在彼此的附近，使得它们彼此平行地布置。层15C还设置有具有多个边缘的两个附加第一电容器板结构16b’、16c’，这两个附加第一电容器板结构16b’、16c’与层15D上的类似成形的第二电容器板结构16b”、16c”(图4D)相互作用，它们一起用作电容器。层15D还设置有：两个第一电容器板结构16d’、16e’，这两个第一电容器板结构16d’、16e’与层15E上的类似成形的结构16d”、16e”(图4E)相互作用；以及两个螺旋结构17c’、17d’，这两个螺旋结构17c’、17d’与层15E上的类似成形的结构17c”、17d”相互作用。
虽然本公开的多层PCB描述了六层PCB，但是普通技术人员将会理解，具有不同数量的层的宽泛设计也是可能的。这些设计差别对所述发明的原理没有任何影响。本发明的多层PCB可以具有多于3层(即，两个外层和至少一个内层)的任意数量的层。
由于插座1设置有不同类型的触点—在其前侧上设置有插头接口触点4—并且在其后侧上设置有IDC 7—所以由不同触点引起的串扰效应也是不同的。由插座1的后侧触点7产生的串扰非常小，导致从插座的前侧测量的串扰值与从插座的后侧测量的串扰值不同。图5中示出了这种关系。视图的左侧涉及插座1的具有插头接口触点4的前侧，并且视图的右侧涉及插座1的具有IDC 7的后侧。视图中间的虚线表示插座1的对称平面。第一方块100示出了由插座1的前侧(或插头接口)触点4产生的串扰。最后一个方块101示出了由插座1的后侧(或IDC)触点7产生的串扰。如从图5中可以看到，方块100和101表示产生的串扰的不同水平。为了得到来自串扰的最小干扰的插座，这些差异必须被平衡和补偿。
为了克服这种状态，本发明提出首先使得对称平面两侧在其串扰效应方面相等。这是通过在插座的后侧设置额外的串扰产生器件或者所谓的对称元件来实现的，其在该示意图中通过方块102示出。通过在PCB中的导体之间增加电容性或电感性耦合，额外的串扰产生器件可以整合到PCB中。还可以在插座中的其它位置增加额外的串扰产生器件。既然两侧在其串扰产生的大小方面相等，那么能够通过增加使插座中产生的串扰反向平衡的通用补偿元件来补偿串扰。在图5中通过方块103示出了这种反向平衡。补偿元件可以设置在插座内，以补偿由插座元件产生的所有串扰效应，即指的是由插头接口触点4、IDC7产生的串扰效应以及由补偿前侧触点串扰的补偿元件产生的串扰效应。诸如电容器或电感器的通用补偿元件可以整合到PCB中。还能够将它们布置在插座中别的地方。在这样的设定中，一个通用补偿元件能够补偿由前端产生的串扰和由后端产生的串扰，使得从前侧和从后侧的测量结果相等。
附图标记列表
1插座
2主壳体
3支撑构件
4插头接口触点
5印刷电路板
6通孔
7绝缘位移触点
7a引脚
8通孔
9后壳体
11通道
12导向块
13翼部
14粉尘护罩
15层
16用作电容器的结构
17用作电感器的结构
18垂直导电路径
19连续涂层
21切口
Claims (11)
1.一种电信插座(1)，其包括：
壳体(2)，限定用于容纳插头的端口；
触点(7)，用于与电缆线进行电连接；
接口触点(4)，用于与所述插头的触点进行电连接；和
多层印刷电路板(PCB)(5)，用于电连接所述触点(7)和所述接口触点(4)；其中，所述多层PCB包括由所述多层PCB的两个外层(15A、15F)形成的自由浮动接地平面结构和设置有多个电子装置(16、17)的多个内层(15B、15C、15D、15E)；所述多层PCB的两个外层中的每个包括由导电材料形成的连续涂层(19)，所述连续涂层至少覆盖所述PCB的包括所述电子装置的那些部分，并且所述PCB的两个外层的所述连续涂层彼此电连接且与所述PCB的所述内层电绝缘。
2.根据权利要求1所述的电信插座，其中自由浮动接地平面结构形成围绕所述PCB的所述内层的法拉第笼。
3.根据权利要求1或2所述的电信插座，其中所述插座(1)是RJ 45插座。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电信插座，其中所述PCB(5)的两个外层(15)的所述连续涂层(19)的导电材料是铜。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电信插座，其中所述PCB(5)的两个外层(15A、15F)的所述连续涂层(19)设置有开口，所述开口围绕用于容纳所述电信插座的所述触点(7)和所述接口触点(4)的连接区域(6、8)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电信插座，其中所述PCB(5)的两个外层(15A、15F)的所述连续涂层(19)设置有开口，所述开口围绕将所述连续涂层彼此连接的垂直导电路径(18)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电信插座，其中所述连续涂层(19)通过小路径与所述垂直导电路径(18)电连接。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电信插座，其中所述PCB(5)包括由所述电子装置(16、17)形成的补偿电路。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电信插座，其中所述PCB(5)的所述电子装置(16、17)是诸如电容器(16)和/或电感器(17)的电路元件。
10.根据权利要求9所述的电信插座，其中所述电路元件(16、17)被转换为能够传递补偿特性的样式。
11.根据权利要求9所述的电信插座，其中所述电路元件(16、17)在多于一个的层(15)上布置在所述PCB(5)中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120208 |