CN102957029B - 向后兼容的非接触插座连接器及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电连接第一相应插头连接器和用于电容性连接第二相应插头连接器的插座连接器和插座连接器系统。进一步，本发明涉及用于电容性连接相应插座连接器的插头连接器。为了允许电连接或者电容性连接，本发明提出提供一种连接元件，其安置在插座连接器的壳体内，包括用于接触第一插头连接器的连接区域的接触部分和安置为以使得在配合状态下其表面覆盖第二插头连接器的连接区域的至少一部分的非接触部分。

Description

向后兼容的非接触插座连接器及其系统

技术领域

本发明涉及用于电连接第一相应插头连接器以及用于电容性地连接第二相应插头连接器的插座连接器。特别地，本发明提供一种插座连接器和包括至少一个连接元件的插座连接器系统。

总的来说，本发明涉及用于信号传送的插座连接器。本发明的插座连接器可例如符合已知的连接接口标准，例如，以太网,USB,CAN,IO-link,RS485,DVI,HDMI,miniDISPLAYPORT,microUSB3.0MHL和Thunderbolt。更详细地，本发明的插座连接器可以用于便携式数据处理装置，例如移动电话、移动存储单元、移动音乐播放器、移动视频显示装置，即，允许在恶劣环境影响下的连接。

背景技术

便携式数据处理装置在过去已经从固定的个人电脑发展为允许在室内和户外使用的移动装置。由于可携带性，移动装置被携带，并因此暴露到恶劣的环境影响，例如灰尘、污垢、湿气、雨水、酸性液体、热、冷、冲击和机械应力。在这方面，移动装置的连接器(特别地，插座连接器)，其定位在移动装置的外部和内部之间的边界处，需要适应新的多样化的操作环境。

在过去，插座连接器实现为其中电连接建立在插头连接器和相应的插座连接器即，阴连接器，之间的电连接器。但是，电连接要求在两个电触头之间的直接连接，并且关于触头之间的错位的容忍度并不非常高。灰尘、污垢、冲击和机械应力会不利地影响插头连接器和插座连接器之间的电连接的建立。电连接还对湿气例如雨水敏感。具体地，水会使得插头连接器或者插座连接器内的电触头以不期望的方式短路。进一步地，环境影响还会使得接触表面劣化，从而降低在配合状态下电连接的传导性。

相应地，电连接器，尽管对于室内的操作环境适用，对于可在恶劣环境影响下操作的便携装置是不利的。

在这方面，已经提出替代的连接构思，作为对传统的电连接器系统的替换。例如，光连接器被认为是对恶劣环境更具有耐性；湿气、雨水、酸性液体、热和冷并不影响光的传播。

但是，对于现有的产品种类，变换到新的连接器构思是很难的。装置制造者通常希望保证与尽可能多的现有可连接产品的兼容性。

例如，传统的尖-环-套(TRS)插头连接器，即，音频插孔，已经在例如盒式播放器、便携CD播放器以及其它媒体播放器的音频/视频装置的产品种类中使用了数十年。在更最近，TRS连接器已经升级为尖-环-环-套(TRRS)插头连接器以包括第四连接区域。

特别地，TRRS连接器应用在便携媒体播放器或者移动电话中，用于实现额外的功能而不会丧失与传统的TRS插头连接器的兼容性。在TRRS连接器中，传统的TRS插头连接器可以无障碍地使用。可以认识到一个广泛认可的事实：具有TRS插头连接器的许多附件存在于市场中，并且TRRS连接器确保与这些现有附件的向后兼容。

因此，向后兼容在新的连接构思的发展中呈现重要的特征，用于用作已知的产品种类的插座连接器。

TRRS插头连接器示例性示出在图5中。TRRS连接器5200示出为处于与插座连接器5100配合的状态。特别地，插座连接器5100包括四个电连接元件5120，所述电连接元件电连接到TRRS连接器5200的相应的四个连接区域5210。电连接表示为插座连接器5100和插头连接器5200的各连接区域5210之间的箭头。

发明内容

本发明的目的是提出一种向后兼容的插座连接器，其降低对环境影响的敏感性，同时允许小的且成本有效的插座连接器结构。

本发明的另一目的是提出一种向后兼容的插座连接器，其提高连接的可靠性和故障安全性，即，允许即便在配合状态下在插座连接器和插头连接器之间存在相当量的错位的情形下进行操作。

本发明的再一目的是提出一种插头连接器，其允许与相应的插座连接器电容性连接，并且耐受恶劣的环境影响。

本发明的第一方面是插座连接器的连接元件(例如电连接元件)用于与第二类型的插头连接器(例如，电容性类型的插头连接器)进行电容性地连接。在插座连接器中，向后兼容由电连接第一类型的插头连接器的连接元件获得。连接元件另外用于与第二类型的插头连接器进行电容性连接不需要插座连接器中的另外的收发模块。结果，取决于插头连接器的类型而允许电连接和电容性连接的单一连接元件使得能够形成成本有效的插座连接器结构。

而且，电容性的连接具有对恶劣环境影响低的敏感性。因为插座连接器的连接元件和第二类型的插头连接器可以间隔开预定距离，所以与电连接相比，电容耦合对灰尘、污垢、湿气、雨水、酸性液体、热、冷、冲击或者机械应力更具有耐性。光学和无线电波连接同样被认为比电连接更具有对恶劣环境的耐性。但是，对于光学或者无线电波连接，在插头连接器以及插座连接器中需要专门的收发模块，从而需要更大的壳体以结合电连接元件以及额外的收发模块。

在这方面，如同在本发明的第一方面中的利用相同的用于电连接以及用于电容性连接(取决于插头连接器的类型)的连接元件的插座连接器对恶劣环境具有耐性，从而最小化插座连接器的空间要求并降低其生产成本。

本发明的第二方面是适应插座连接器中的连接元件(例如电连接元件)的形状以使得连接元件同样覆盖插头连接器的连接区域的实质性部分。

为了该目的，插座连接器的至少一个连接元件可以构造为接触部分和非接触部分。连接元件的接触部分允许向后兼容，因为在与第一类型的插头连接器的配合状态中，它电接触第一类型的插头连接器的各连接区域。非接触部分可以被认为相对于提供插座连接器和第一类型插头连接器之间的电连接为多余的。

但是，在与第二类型的插头连接器(电容性类型插头连接器)配合的状态中，连接元件的非接触部分使得能够在插座连接器和第二类型插头连接器之间进行电容耦合。非接触部分的表面安置为以使得它至少部分地覆盖第二类型插头连接器的连接区域。优选地，非接触部分的表面圆周地安置到插头连接器的连接区域，而在非接触部分和连接区域之间具有相等间距。

例如，在第二类型插头连接器的连接区域以环形状设置的情形中，插座连接器的连接元件的非接触部分的表面优选地安置为具有圆形横截面以使得从外侧围绕连接区域。或者，在第二类型插头连接器的连接区域以立方体的形状设置的情形中，连接元件的非接触部分的表面优选地安置为具有矩形横截面以使得从外部围绕连接区域。

总的来说，连接构件的非接触部分在配合状态下覆盖第二类型插头连接器的连接区域的表面越大，在插头连接器的连接区域和连接构件之间的电容耦合越高。相应地，通过连接构件的非接触部分的表面在配合状态覆盖插头连接器的连接区域的相当大部分，电容性的连接对于插座连接器和第二类型插头连接器之间的错位具有耐性。例如，在第二类型插头连接器并未完全插入插座连接器的情形下，连接元件的非接触部分的表面仍大部分地覆盖相应的连接区域以使得错位并不会防止插座连接器和第二类型插头连接器之间的电容性连接。

结果，如同在本发明的第二方面，插座连接器允许向后兼容，同时提高连接的可靠性和故障安全性，即，使得能够即便在配合状态下在插座连接器和插头连接器之间具有相当大的错位也能进行操作。

而且，如同在本发明的第二方面中，连接元件的非接触部分的结构同样不是由传统的插座连接器所建议的。传统的电连接元件在插座连接器中实现三个主要目标，即，它们提供电连接性，它们保证接触的结构稳定性，以及它们优化材料成本。全部的三个目标与根据本发明的第二方面的接触单元的非接触部分的结构相悖，即，扩大连接元件的非接触部分的表面以使得它覆盖插头连接器的连接区域的相当大部分。特别地，延长连接元件会导致更高的电阻。连接元件的纵向和/或侧向延伸并不有利于更高的结构稳定性。进一步地，增加的材料增大制造插座连接器的成本。这样，根据本发明的第二方面的连接元件的结构并不认为适用于传统的插座连接器。

本发明的第三方面是修改具有传统尺寸的径向插头连接器，其是通过用介电材料覆盖它的电连接区域以防止在与相应的插座连接器的配合状态下在插头连接器和插座连接器之间建立电连接。

径向插头连接器被证明能够容易地与相应的插座连接器配合。具体地，具有传统的形状的径向插头连接器已经被广泛接收并可以成本有效地制造。虽然如此，传统的径向插头连接器在恶劣环境方面是不利的，因为通过向外暴露的电连接区域，灰尘、污垢、冲击和机械应力可不利地影响插头连接器和相应的插座连接器之间的电连接的建立。

在这方面，根据本发明的示例性实施例，具有传统尺寸的径向插头连接器被提供用于电容性地连接相应的配合插座连接器，所述插头连接器包括：至少一个环形的连接区域；连接到至少一个环形的连接区域的传输和/或接收电路；其中连接区域外部由介电材料完全覆盖，并且传输和/或接收电路适于通过电容耦合经由连接区域传输数据信号到插座连接器和/或从插座连接器接收调制数据信号。

根据更详细的实施例，所述实施例的径向插头连接器具有传统的尖-环-环-套(TRRS)插头连接器的尺寸，并且径向插头连接器的至少一个连接区域具有与传统的TRRS插头连接器的各连接区域大致相同的宽度和相同的间隔。

本发明的第一和第二方面可以易于在向后兼容的插座连接器中彼此组合，如从详细描述中变得明显的。

根据本发明的示例性实施例，用于电连接第一相应配合插头连接器和用于电容性连接第二相应配合插头连接器的插座连接器被提供。插座连接器包括：具有用于接收第一和第二插头连接器之任一的腔的壳体；和至少一个连接元件，其安置在壳体内并包括用于接触第一插头连接器的连接区域的接触部分和安置为以使得在配合状态下其表面覆盖第二插头连接器的连接区域的至少一部分的非接触部分。

根据更详细的实施例，连接元件的接触部分和非接触部分由相同的导电材料提供。

由于连接元件的接触部分和非接触部分由相同的导电材料实现，连接元件可以以相同的制造步骤进行制造，从而可以降低制造成本。金属可以用于导电材料，即，钢或者铜。或者，作为导电材料，可以使用高度掺杂的导电的半导体材料。

在另一更详细的实施例中，在配合状态，盖住第二插头连接器的连接区域的非接触部分的表面设置成距离第二插头连接器的连接区域为预定距离。

借助于插头连接器的连接区域的表面和连接元件的非接触部分之间的预定距离，电容耦合得以改善。特别地，以预定的距离，连接元件的非接触部分的覆盖区域相等地有利于插座连接器和插头连接器之间的电容耦合。

根据其它实施例，至少一个连接元件安置在壳体内以使得至少部分地围绕其腔。

对于环形的连接区域，连接元件可以被提供以便至少部分地围绕相应的连接区域。从而，连接元件可以被提供以便拥抱连接区域或者围绕连接区域以改善插座连接器和插头连接器之间的电容耦合。

根据另一实施例，至少一个连接元件安置在壳体之内以在垂直于由与第一或者第二插头连接器的配合运动限定的纵轴的方向围绕腔。

提供在垂直于纵轴的方向围绕腔的连接元件允许并排配置多个连接元件。多个连接元件可以被结合，其中，每一连接元件具有与插头连接器的各连接区域相似的电容耦合值。连接元件的这样的几何布置省去了在经由多个连接元件并行接收/传输不同的信号时的均衡步骤。

在又更详细的实施例中，插座连接器进一步包括：设置在至少一个连接元件的非接触部分的表面上的介电材料以使得在配合状态下安置在第二插头连接器的连接区域和连接元件的非接触部分之间。

设置在连接元件的非接触部分和插头连接器的连接区域之间的介电材料允许通过利用具有高介电常数值的介电材料而增大电容耦合。进一步，介电材料可允许插头连接器和插座连接器的连接元件的非接触部分之间的相等间隔。

在另一更详细的实施例中，对于圆形/矩形/椭圆形的第二插头连接器，至少一个连接元件安置为具有圆形/矩形/椭圆截面。

与插头连接器的表面相比，通过为连接元件的非接触部分选择相同的横截面，插头连接器的表面和插座连接器的非接触部分之间的距离可以最小化，从而有利于高的电容耦合。

在又更详细的实施例中，插座连接器进一步包括连接到至少一个连接元件的传输和/或接收电路，用于经由电连接传输和/或接收数据或者电力，以及用于经由电容性连接传输数据到配合的第一或者第二插头连接器和/或从配合的第一或者第二插头连接器接收。

根据一实施例，插座连接器进一步包括：设置在壳体的后壁部分中以安置在配合的第一或者第二插头连接器的梢部分附近的天线元件，其中天线元件连接到用于经由电磁连接从各第一或者第二插头连接器接收数据的传输和/或接收电路。

天线元件允许使得能够进一步增大数据通信速率的第二并行连接路径。

根据替代实施例，插座连接器进一步包括：设置在壳体的后壁部分中以安置在配合的第一或者第二插头连接器的梢部分附近的电容性的板，其中所述电容性的板连接到用于从各第一或者第二插头连接器接收数据的传输和/或接收电路。

导电板允许使得能够进一步增大数据通信速率的第二并行连接路径。

在另一实施例中，无线电波传播元件设置在壳体的后壁部分中以允许无线电波的传播作为在配合的第一或者第二插头连接器内的天线元件和设置在插座连接器后面的天线元件之间的电磁连接。

在更大尺寸的天线元件和/或大量的数据输入和数据输出端子的情形下，在插座连接器内的集成将需要大体积的插座连接器尺寸。在这方面，当无线电波传播元件使得无线电波能够以低的衰减传播时，可以优选允许单独配置插座连接器和天线元件。

在进一步的实施例中，插座连接器进一步包括：设置在壳体内在腔的缘边部分处的电感耦合元件；其中电感耦合元件安置为以在配合状态下形成与第一或者第二插头连接器的相应的电感耦合元件的感应环。

对于双向通信电路和输电能力，该实施例的插座连接器可以容易地用于已知的连接接口标准，例如，以太网,USB,CAN,IO-link,RS485,DVI,HDMI,miniDISPLAYPORT,microUSB3.0MHL和Thunderbolt。

根据另一实施例，壳体适于接收3极的尖-环-套(TRS)类型的第一插头连接器，至少一个连接元件的第一个与第一插头连接器的横向的尖连接区域对准，至少一个连接元件的第二个与第一插头连接器的环连接区域对准，至少一个连接元件的第三个与第一插头连接器的套连接区域对准。

根据进一步的实施例，壳体适于接收4极的尖-环-环-套(TRRS类型的第一插头连接器，至少一个连接元件的第一个与第一插头连接器的横向尖连接区域对准，至少一个连接元件的第二个与第一插头连接器的环连接区域对准，至少一个连接元件的第三个与第一插头连接器的另一环连接区域对准，至少一个连接元件的第四个与第一插头连接器的套连接区域对准。

在又更详细的实施例中，壳体密封以防止水的侵入。通过嵌入在被密封以防止水侵入的壳体中，插座连接器可以在恶劣的环境影响下使用而不会将非接触插头连接器的线路置于短路的危险中。

在另更详细的实施例中，插座连接器的壳体安置为接收径向第一或者第二插头连接器，从而允许插头连接器在配合状态下旋转。

作为径向连接器，非接触插头连接器可以更易于应用于相应的配合连接器。

根据本发明的另一示例性实施例，提供一种插座连接器系统，其包括：插座连接器和相应的3极的尖-环-套(TRS)类型第一插头连接器或者相应的4极的尖-环-环-套(TRRS)类型的第一插头连接器。

在本发明的另一示例性实施例中，提供一种插座连接器系统，其包括：插座连接器和相应的第二插头连接器，至少一个连接区域在外面用介电材料进行覆盖，其中，在配合状态，在插座连接器的至少一个连接元件和相应的第二插头连接器的至少一个连接区域的相应的一个之间建立电容性连接。

附图说明

附图并入到说明书中并作为说明书的一部分以示出本发明的若干实施例。这些附图以及说明书用于解释本发明的原理。附图仅仅是为了示出本发明如何形成和利用的优选的替代的例子，不应解释为限制本发明到仅示出和描述的实施例。而且，实施例的若干方面可以单独地形成，或者以不同组成形成，根据本发明的技术方案。其它的特征和优点将从下面的对本发明的示出在附图中的各个实施例的更具体的描述变得明显，在附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1a示意性地示出在与第一类型的插头连接器配合的状态中的插座连接器，所述插座连接器是根据本发明的示例性实施例插头连接器的；

图1b示意性地示出在与第二类型的插头连接器配合的状态中的插座连接器，所述插座连接器是根据本发明的示例性实施例的；

图2a示意性地示出在与插头连接器配合的状态中的插座连接器，插座连接器是根据本发明的第二示例性实施例的；

图2b示意性地示出在与插头连接器配合的状态中的插座连接器，所述插座连接器是根据本发明的第二示例性实施例的；

图3示意性地示出在与插头连接器配合的状态中的插座连接器，所述插座连接器是根据本发明的第三示例性实施例的；

图4示意性地示出在与插头连接器配合的状态中的插座连接器沿着图3的线A-A的横截面，所述插座连接器是根据本发明的第三实施例的；和

图5示意性地示出在与TRRS插头连接器配合的状态中的插座连接器。

具体实施方式

参照图1a和1b，根据本发明的第一示例性实施例的插座连接器1100的示意图被示出。该第一实施例的插座连接器1100示出为与如图1a所示的相应的第一类型插头连接器1200或者与如图1b所示的第二类型插头连接器配合的状态中。

插座连接器1100包括具有用于接收第一类型或者第二类型插头连接器1200的任一个的腔的壳体。第一实施例的插座连接器1100可以用于电连接第一类型插头连接器1200或者用于电容性连接第二类型插头连接器。相应地，插座连接器1100使得能够用于其中需要向后兼容的装置中。

如图1a所示，示例性的第一类型插头连接器可以为尖-环-环-套(TRRS)类型插头连接器1200。TRRS类型插头连接器1200是圆形连接器，具有由导电材料，例如金属，形成的四个环形连接区域1210。连接区域1210通过介电材料间隔开以使得能够在TRRS类型插头连接器1200和相应插座连接器1100之间形成四个分别的(fourseparate)电连接。

第一实施例的插座连接器1100包括至少一个连接元件1120，其安置在插座连接器1100的壳体中。连接元件1120允许在插座连接器1100和相应的第一类型插头连接器1200之间的电连接。特别地，连接元件1120的接触部分在配合状态下接触第一类型插头连接器1200的相应的连接区域1210。

在插座连接器1100的连接元件1120的接触部分和第一类型插头连接器1200之间的电连接通过从连接元件1120指向第一类型插头连接器1200的相应连接区域的箭头示出在图1中。

如图1a所示，第一实施例的示例性插座连接器1100包括四个连接元件1120。四个连接元件的每一个与第一类型的插头连接器1200的各连接区域1210对准。

特别地，第一连接元件1120安置在壳体之内以在配合状态下接触第一类型插头连接器1200的横向尖连接区域1210。第二连接元件1120安置在壳体之内以在配合状态下接触第一类型插头连接器1200的第一环连接区域1210。第三连接元件1120安置在壳体之内以在配合状态下接触第一类型插头连接器1200的第二环连接区域1210。第四连接元件1120安置在壳体之内以在配合状态下接触第一类型插头连接器1200的套连接区域1210。

如图1b所示，示例性的第二类型插头连接器可以为插头连接器1200，其具有壳体外部(enclosure/outside)，该壳体外部由介电材料1212例如塑料形成。特别地，图1b的插头连接器1200示出为配合部分完全由介电材料1212覆盖。图1b的插头连接器1200类似于如图1a所示的TRRS类型插头连接器之处在于，它同样包括四个环形连接区域1210。但是，图1b的插头连接器1200的环形连接区域1210并不暴露在外面，并且因此并不允许电连接到传统的TRRS类型插座连接器(未示出)。

相应地，在配合状态，插座连接器1100的至少一个连接元件1120并不建立与第二类型插头连接器1200的相应连接区域1210的电连接。相反，插座连接器1100的连接元件1120允许与第二类型插头连接器1200的相应连接区域1210的电容性连接。

特别地，连接元件1120的接触部分接触在第二类型插头连接器1200外部的介电材料1212。换句话说，在第二类型插头连接器1200的外部的介电材料1212防止在配合状态下在插座连接器1100的连接元件1120和第二类型插头连接器1200的连接区域1210之间建立电连接。

至少一个连接元件1120的每一个额外地包括非接触部分，该非接触部分安置为以使得其表面在配合状态下覆盖第二类型插头连接器1200的连接区域1210的至少一部分。换句话说，连接元件1120的非接触部分形状适合以使得它覆盖第二类型插头连接器1200的相应连接区域1210的至少一部分。

由于非接触部分1120的表面区域覆盖第二类型插头连接器1200的至少部分覆盖的连接区域1210和/或安置为紧邻所述至少部分覆盖连接区域1210，在配合状态下在插座连接器1100和第二类型插头连接器1200之间建立电容性的连接。换句话说，第二类型插头连接器1200的相应连接区域1210的表面被连接元件1120的非接触部分覆盖得越多，在插座连接器1100的连接元件1120和第二类型插头连接器1200的连接区域1210之间的电容耦合更高。

在图1b中，每一连接元件的非接触部分的表面横向对准第二类型插头连接器1200的相应连接区域1210。特别地，因为第二类型插头连接器1200包括环形连接区域1210，每一连接元件1120的非接触部分安置在插座连接器的壳体中以从至少两个侧面拥抱各连接区域1210。

进一步，至少一个连接元件1120的非接触部分可以安置在壳体中以距离第二类型插头连接器1200的各连接区域1210预定距离。具体地，如图1b所示的在第二类型插头连接器1200的连接区域1210上方和下方的非接触部分属于相同的连接元件1120并且与各连接区域1210的表面以预定距离间隔开。

在连接元件1120和相应连接区域1210之间的电容耦合允许在插座连接器1100和第二类型插头连接器1200之间的电容性的连接。

如关于图1a和1b描述的，插座连接器1100允许与第一类型插头连接器1200的电连接和与第二类型插头连接器1200的电容性的连接。相应地(accordingly)，取决于使用的插头连接器1200的类型，插座连接器使得能够经由两不同的连接，即电连接或者电容性的连接，来传送和/或接收数据。

或者，与第一类型插头连接器1200的电连接还可用于插座连接器1100和插头连接器1200之间的电力传输。取决于由插头连接器或者附连设备的电力需求，插座连接器可例如利用电连接以从插座连接器1100传输电力到插头连接器1100。

根据又更详细的实施例，插座连接器1100包括检测电路，用于使得插座连接器1100能够检测与第一类型插头连接器1200或者第二类型插头连接器的配合。特别地，检测电路连接到至少两个连接元件1120。当检测例如在两个连接元件1120之间的预定电阻时，检测电路可确定第一类型插头连接器与插座连接器1100连接。当检测例如两个连接元件1120之间的预定电容时，检测电路可确定第二类型插头连接器与插座连接器1100配合。

任选地，检测电路可以适于检测用于插座连接器的不同的预定电阻或者不同的预定电容值(或者范围)以执行相关的功能。例如，在插座连接器1100的检测电路检测两个连接元件1120之间的第一预定电阻值(或者范围)时，插座连接器可以配置为使得能够经由连接元件1120与配合的插头连接器传输数据。在插座连接器1100的检测电路检测第二预定电阻值(或者范围)时，插座连接器可以配置为使得能够经由连接元件1120与配合的插头连接器传输电力。类似地，不同的预定电容值(或者范围)的检测可以触发插座连接器的功能性的再配置。

根据更详细的实施例，插座连接器1100的至少一个连接元件1120连接到传输和/或接收电路。传输和/或接收电路配置为处理来自输入端子的数据输入信号以允许电传输或者电容性的传输，和/或配置为接收来自插头连接器的电传输信号或电容性传输信号，用于提供给输出端子。

对于经由电容性的连接的传输，传输和/或接收电路可适配数据输入信号的频率特征以避免在低频下的传输。特别地，传输和/或接收电路可以执行调制和/或解调操作，其中基带数据输入信号被调制和/或接收的数据信号通过预定载频解调。

用于插座连接器1100和插头连接器1200之间的传输的载频被确定以使得电容性的连接不会影响传输特性。特别地，电容性的连接具有对信号传输高通滤波的特征。这样，调制和/或解调操作可使得信号谱偏移到插座连接器1100和相应插头连接器1200之间的电容性的连接的传递函数的通带或使得信号谱从其偏移。

根据进一步的更详细的实施例，传输和/或接收电路可包括检测电路以检测第一类型插头连接器1200或者第二类型插头连接器1200是否与插座连接器配合。在检测第一类型插头连接器1200的配合时，插座连接器中的传输和/或接收电路可以配置为传输基带数据信号到第一类型插头连接器和/或从第一类型插头连接器接收基带数据信号。进一步，在检测第二类型插头连接器1200的配合时，插座连接器中的传输和/或接收电路可以配置为通过来自第二类型插头连接器的预定载频传输和/或接收调制数据信号。相应地，插座连接器1100的传输和/或接收电路对于第一和第二类型插头连接器1200的操作不同。

插座连接器1100可以用于符合已知的传输标准的数据连接，例如，以太网,USB,CAN,IO-link和RS485以及DVI,HDMI,miniDISPLAYPORT,microUSB3.0MHL和Thunderbolt。

现参照图2a和2b，根据本发明的第二实施例的向后兼容插座连接器的两个示例性实施例被示出。图2a和2b的插座连接器2100是基于图1a和1b的插座连接器1100。对应部件被给予对应的附图标记和术语，并且在相应的实施例的描述中省略。

在本发明的第二示例性实施例中，图1a和1b的插座连接器1100通过额外地使得能够在插头连接器和插座连接器之间进行电磁连接而得以提高。从而，在插座连接器2100和各插头连接器2200之间提供两个并行通信路径，从而允许高数据速率。为简单起见，电/电容性的连接被称作独立于其它的电磁连接。但是，电磁传输可以与电容性的连接干涉以使得会要求适配各传输，用于降低干扰(interference)(例如，通过选择预定的不同的载频、通过调节电磁连接的传输功率、或者通过使用调节后的数据速率)。

在图2a和2b中，根据第二示例性实施例的插座连接器2100包括至少一个连接元件1120，其允许与第一类型插头连接器2200电连接以及与第二类型插头连接器2200电容性连接。此外，插座连接器2100允许经由能够传输和/或接收电磁无线电波的天线元件2140或者2300电磁连接到插头连接器。图2a和2b的插座连接器2100的两示例性实施例在实现插座连接器2100和插头连接器2200之间的电磁连接的方式方面不同。

如图2a所示，根据第二实施例的插座连接器的第一示例性实施例，插座连接器2100的壳体包括天线元件2140。天线元件2140可以经由微同轴电缆连接到传输和/或接收电路。传输和/或接收电路可以包括在利用MID/LDS技术的插座连接器2100的壳体内，或者可以集成在结合在壳体中的收发模块中。

总的来说，优选最小化天线元件和收发电路之间的微同轴电缆的长度。

在如图2a所示的示例性实施例中，天线元件2140安置在接收插头连接器2200的壳体的腔的后壁部分中。相应地，关于配合插头连接器，天线元件2140定位在壳体内以使得天线元件2140安置在配合插头连接器的配合末端附近，也就是它的尖部分附近。

在图2a中，插头连接器示出为第一类型插头连接器2200，其包括安置在第一类型插头连接器2200的配合末端的天线元件2220。如图2a所示的插座连接器还允许与包括安置在其配合末端的天线元件的第二类型插头连接器1200配合。

不管插头连接器的类型如何，安置在插头连接器的配合末端的天线元件2220在配合状态下使得能够与位于插座连接器2100的后壁附近的天线元件2220电磁连接。

为了改善稳定性，天线元件2200覆盖有介电材料2240，从而同时允许减小衰减效果。进一步，介电材料2240还可用作保持罩在插座连接器2100中的天线元件2140距离插头连接器2200的天线元件2220预定距离的间隔物。

在如图2b所示的示例性实施例中，插座连接器2100包括安置在接收插头连接器2200的壳体的腔的后壁部分中的无线电波传播元件2150。相应地，关于配合插头连接器，无线电波传播元件2150定位在壳体内以使得无线电波传播元件2150安置在配合插头连接器的配合末端，即它的尖部分附近。无线电波传播元件2150能使在插座连接器2100和插头连接器2200之间的电磁连接的无线电波低衰减地传播。

例如，无线电波传播元件2150可以形成为圆筒形开口，从而允许在插头连接器和插座连接器之间的电磁连接的优选地无失真的无线电波传播。圆筒形开口可以安置在插头连接器的用于传输/接收无线电波的部分(例如天线元件)和天线元件的在插座连接器2100内或旁的位置之间的直线(也就是视线)处。

在图2b中，天线元件2300设置在插座连接器2100后面。该配置是优选的，在插座连接器的尺寸情形下，天线元件的尺寸和/或数据输入和数据输出端子的数量并不允许集成在插座连接器内。在这种情况中，天线元件2300可以安置在插座连接器附近的印刷电路板(PCB)上，具体地在插座连接器的壳体的相对于插座连接器的开口的后侧处。天线元件2300安置为与插头连接器的配合部分对准。

或者，天线元件2300可以安置在插座连接器附近、在插座连接器的壳体相对于插座连接器的开口的旁边的PCB上。在这种情况中，天线元件2300并不对准插头连接器的配合部分。为了该目的，插座连接器2100的无线电波传播元件2150可以安置为L形状，其中无线电波传播元件2150的弯曲部向着天线元件2300引导电磁传输。

对于插座连接器2100的机械地更稳定的实施例，无线电波传播元件2150可以由介电材料形成，从而允许低衰减地传播无线电波。对于介电材料，例如可以使用例如树脂、塑料或者橡胶。将介电材料用于无线电波传播元件2150，座元件2100受到保护防止进入液体并且屏蔽装置内部免遭其它的环境影响、连接污垢和灰尘。

在图2b中，插头连接器示出为包括天线元件2220和波导管2250的第一类型插头连接器2200，波导管2250安置为在第一类型插头连接器2200的配合末端和天线元件2220之间传送无线电波。如图2b所示的插座连接器2100同样允许与包括天线元件以及波导管的第二类型插头连接器1200配合。

不管插头连接器的类型如何，天线元件2220与插头连接器的波导管2250的组合在配合状态下使得能够与位于插座连接器2100的后壁附近的天线元件2300电磁连接。

虽然第一和第二实施例的插头连接器和插座连接器的描述假定在插头连接器和插座连接器之间的双向数据连接，但是，插座连接器和插头连接器也可以配置为仅提供单向数据连接。在这方面以及根据本发明的另一实施例，插头连接器配置为仅具有传输电路，而插座连接器配置为仅具有接收电路。鉴于时间重要的传输、高故障安全的设备以及成本最优化的理由，这样的插头连接器和插座连接器可以是有利的。

现参照图3，根据本发明的向后兼容插座连接器的第三示例性实施例被示出。图3的插座连接器3100是基于图2a和2b的插座连接器2100以及图1a和图1b的插座连接器1100。对应部件被给予对应的附图标记和术语，并且从相应实施例的描述中省略。

在图3中，插座连接器3100包括至少一个连接元件3120，其允许与第一类型插头连接器3200的电连接以及与第二类型插头连接器3200的电容性连接。

连接元件3120基本上对应连接元件1210。连接元件3120还包括用于接触第一类型插头连接器的连接区域(在图3中由箭头表示)的接触部分和安置为覆盖第二类型插头连接器的连接区域3210的至少一部分的非接触部分。连接元件3120不同于连接元件1210之处在于，它灵活地安装在插座连接器3100的壳体内。

参照图4详细描述连接元件3120，图4示出沿着线A-A的连接元件3120的横截面视图。

第三示例性实施例的插座连接器3100进一步包括安置在用于接收插头连接器3200在壳体之内的腔的后壁部分中的天线元件2140。相应地，关于配合插头连接器，天线元件2140定位在壳体中以使得天线元件2140安置在配合插头连接器的配合末端附近，其中，例如，插头连接器包括在它的尖部分中的相应的天线元件2240。

在图3中，插头连接器示出为包括安置在第一类型插头连接器2200的配合末端中的天线元件2220的第一类型插头连接器2200。但是，第三实施例的插座连接器3200还允许与包括安置为在其配合末端发射/接收无线电波的天线元件的第二类型插头连接器1200配合。

不管插头连接器的类型如何，天线元件2220安置在插头连接器中以使得在配合状态下天线元件2220在插座连接器3100的后壁的方向发射无线电波或从插座连接器3100的后壁的方向接收无线电波。

进一步，第三示例性实施例的插座连接器3100允许在插座连接器3100和插头连接器3200之间传输电力。为了该目的，插座连接器3100和插头连接器3200包括电感耦合元件3180，3280。

相应地，根据图3的第三示例性实施例的插座连接器3100和插头连接器3200的系统实现了全特征数据和电连接并且与已知的传输标准兼容，例如，以太网,USB,CANIO-link和RS485以及DVI,HDMI,miniDISPLAYPORT,microUSB3.0MHL和Thunderbolt。

对于传输电力，图3的插座连接器3100包括电感耦合元件3180，电感耦合元件3180在壳体内设置在用于接收插头连接器3100的腔的缘边部分处。换句话说，电感耦合元件3180安置在壳体内，围绕用于接收插头连接器3200的腔的开口。电感耦合元件3180位于距离至少一个连接元件3120预定距离以减小干涉以及其它不利影响。

在图3中，配合插头连接器3200同样包括电感耦合元件3280，其中电感耦合元件3280安置为以允许在配合状态下通过电感耦合元件3180具有大功率的传输速率。

虽然未示出，但是插座连接器3100可额外地包括连接到电感耦合元件3180的中间调压器。中间调压器可将供给的电压电平转换到预定的电压电平，这对于经由电感耦合元件3180进行传输是有利的。此外，或者替代地，中间调压器可包括DC/AC转换器，用于将来自电力端子的直流输入电压转换为交流输出电压以允许经由电感耦合元件3180进行传输。

类似地，相应插头连接器3200还可包括连接到电感耦合元件3280的中间调压器。相应配合连接器3280的调压器配置为与插座连接器3100的调压器相反。

为了降低第三实施例的插座连接器3100和相应插头连接器3200之间的传输损失，插座连接器3100的电感耦合元件3180和插头连接器3200的相应电感耦合元件3280彼此对准地结合在各壳体中。特别地，电感耦合元件3180安置在插座连接器3100的壳体中以使得它在配合状态下形成与插头连接器3200的相应电感耦合元件3280谐振的环。

现参照图4，本发明的第三示例性实施例的向后兼容插座连接器以横截面视图示出。图4的插座连接器3100示出图3的插座连接器3100的横截面视图，即，沿着图3所示的线A-A剖开的视图。

相应地，图4的插座连接器3100是基于图2a和2b的插座连接器2100以及图1a和1b的插座连接器1100。相应部件被给予相应的附图标记以及术语，并且从相应实施例的描述中省略。

在图4中，根据第三示例性实施例的连接元件3120以横截面视图示出。连接元件3120安置在插座连接器3100的壳体之内。连接元件3120包括用于接触第一类型插头连接器的连接区域的接触部分3121。

连接元件3120进一步包括非接触部分3122，该非接触部分3122安置为以使得其表面覆盖第二类型插头连接器的连接区域的至少一部分。换句话说，连接元件3120的非接触部分3122形成一形状以使得它覆盖第二类型插头连接器的连接区域的至少一部分。

根据第三示例性实施例的连接元件3120实现为具有圆形截面并在图4中示出为非弯折状态的弹簧。连接元件3120的圆形截面具有比第一类型和第二类型插头连接器的圆形配合末端的直径稍微更大的直径。

更详细地，第三示例性实施例的连接元件3120的接触部分3121和非接触部分3122由相同的导电材料，例如金属，即铜或钢，形成。

第三示例性实施例的连接元件3120通过接触部分3121接触配合插头连接器，并且在与第一类型插头连接器配合的情形下从而实现了连接元件3120的接触部分3121和第一类型插头连接器的相应连接区域之间的电连接。相应地，在与第一类型插头连接器配合时，电流可以从第一类型插头连接器，经由连接元件3120的接触部分3121，以及经由连接元件3120的非接触部分3122流到插座连接器3100，反之亦然。

换句话说，非接触部分3122用作用于提供电流到连接元件3120的接触部分3121或从连接元件3120的接触部分3121提供电流的电连接。连接元件3120的在插座连接器3100内的非接触部分3122可以被认为是与第一类型插头连接器组合的无源元件。

当与第二类型插头连接器配合时，连接元件3120的接触部分3121仍接触配合第二类型插头连接器的外部，但是，没有实现电连接。由于覆盖第二类型插头连接器的连接区域的介电材料，连接元件3120的接触部分3121不允许插座连接器3100和第二类型插头连接器3200之间的电连接。

进一步，在与第二类型插头连接器配合的状态中，根据第三示例性实施例的连接元件3120的非接触部分3122提供插座连接器3100和插头连接器之间的电容性的连接。特别地，根据第三示例性实施例的连接元件3120的非接触部分3122安置为以使得它至少部分地围绕用于接收插头连接器的腔。特别地，在与第二类型插头连接器的配合状态中，连接元件3120的非接触部分3122围绕第二类型插头连接器4200的连接区域3210。

由于覆盖并安置在紧邻第二类型插头连接器4200的至少部分围绕的连接区域4210处的非接触部分3120的表面区域，电容性的连接在配合状态下在插座连接器3100和第二类型插头连接器4200之间建立。图4的第二类型插头连接器4200包括在外面覆盖连接区域4210的介电材料4212。

连接元件3120进一步包括用于连接到传输和/或接收电路的端子部分3123。端子部分3123由与第三示例性实施例的连接元件3120的接触部分3121和非接触部分3122相同的导电材料形成。

第三示例性实施例的插座连接器3100进一步包括设置于在连接元件3120的非接触部分3122和配合第二类型插头连接器4200的连接区域4210之间的连接元件3120的非接触部分3122的表面上的介电材料3124。通过提供具有高介电常数的介电材料3124，连接元件3120的非接触部分3122第二类型插头连接器4200的连接区域4210之间的电容耦合得以改善。

此外，介电材料可以安置为允许在第二类型插头连接器的配合末端的表面和连接元件3120的非接触部分3122之间的相等间距，从而同样允许插座连接器3100的连接元件3120和第二类型插头连接器4200之间的电容耦合。

进一步，因为第一类型插头连接器1200和第二类型插头连接器1200将大致相同的横向部分用于连接区域(也就是，在相应连接区域之间的大致相同宽度以及大致相同距离)，非接触部分3122横向对准各连接区域4210。

附图标记

附图标记	描述
		1100,2100,3100,5100	插座连接器
1120,3120,5120	连接元件
		3121	接触部分
3122	非接触部分
		3123	端子部分
3124	介电材料
		2140	天线元件
2150	无线电波传播元件
		2160	微同轴电缆
3180	电感耦合元件
		1200,2200,3200,5200	插头连接器
1210,2210,3210,4210,5210	连接区域
		4212	介电材料
2220,2300	天线元件
		2240	介电材料
2250	波导
		2260	微同轴电缆
3280	电感耦合元件

Claims (15)

1.一种用于电连接相应配合的第一插头连接器和用于电容性连接相应配合的第二插头连接器的插座连接器，该插座连接器(1100；2100；3100)包括：

具有用于接收第一和第二插头连接器的任何一个的腔的壳体；和

至少一个连接元件(1120；3120)，该至少一个连接元件安置在所述壳体之内，并包括用于电接触所述第一插头连接器的连接区域的接触部分(3121)和安置为以使得在配合状态下其表面覆盖所述第二插头连接器的连接区域的至少一部分的非接触部分(3122)。

2.如权利要求1所述的插座连接器，其中，所述连接元件的接触部分和非接触部分由相同的导电材料形成。

3.如权利要求1或者2所述的插座连接器，其中，在配合状态下，所述非接触部分的覆盖所述第二插头连接器的连接区域的表面设置为距离所述第二插头连接器的连接区域为预定距离。

4.如权利要求1或者2所述的插座连接器，其中，所述至少一个连接元件安置在所述壳体之内以至少部分地围绕其腔。

5.如权利要求1或者2所述的插座连接器，其中，所述至少一个连接元件安置在所述壳体之内以在垂直于由与所述第一或者第二插头连接器的配合运动限定的纵轴的方向围绕所述腔。

6.如权利要求1或者2所述的插座连接器，进一步包括：介电材料(3124)，该介电材料设置在所述至少一个连接元件的非接触部分的表面上以使得在配合状态下安置在所述连接元件的非接触部分和所述第二插头连接器的连接区域之间。

7.如权利要求1或者2所述的插座连接器，其中，对于圆形/矩形/椭圆形的第二插头连接器，所述至少一个连接元件安置为具有圆形/矩形/椭圆形的横截面。

8.如权利要求1或者2所述的插座连接器，进一步包括连接到所述至少一个连接元件的传输和/或接收电路，用于经由电连接传输和/或接收数据或者电力以及用于经由电容性连接传输数据到配合的第一或者第二插头连接器和/或从配合的第一或者第二插头连接器接收数据。

9.如权利要求8所述的插座连接器，进一步包括：天线元件(2140)，该天线元件设置在所述壳体的后壁部分内以安置在配合的第一或者第二插头连接器的尖部分附近，其中所述天线元件连接到传输和/或接收电路，用于经由电磁连接从各第一或者第二插头连接器接收数据；或者

电容性板，该电容性板设置在所述壳体的后壁部分中以安置在配合的第一或者第二插头连接器的尖部分附近，其中所述电容性板连接到传输和/或接收电路，用于从各第一或第二插头连接器接收数据。

10.如权利要求1或者2所述的插座连接器，进一步包括：无线电波传播元件(2150)，该无线电波传播元件设置在所述壳体的后壁部分中以允许无线电波的传播作为在配合的第一或者第二插头连接器中的天线元件和设置在所述插座连接器后面的天线元件之间的电磁连接。

11.如权利要求1或者2所述的插座连接器，进一步包括：在所述壳体内设置在所述腔的缘边部分处的电感耦合元件(3180)；其中

所述电感耦合元件安置为以使得在配合状态下通过第一或者第二插头连接器的相应电感耦合元件形成感应环。

12.如权利要求1或者2所述的插座连接器，其中，所述壳体适于接收3极的尖-环-套(TRS)类型的第一插头连接器，以使得所述至少一个连接元件的第一个对准所述第一插头连接器的横向尖连接区域，所述至少一个连接元件的第二个对准所述第一插头连接器的环连接区域，以及所述至少一个连接元件的第三个对准所述第一插头连接器的套连接区域；或

其中所述壳体适于接收4极的尖-环-环-套(TRRS)类型的第一插头连接器，所述至少一个连接元件的第一个与所述第一插头连接器的横向尖连接区域对准，所述至少一个连接元件的第二个与所述第一插头连接器的环连接区域对准，所述至少一个连接元件的第三个与所述第一插头连接器的另一环连接区域对准，以及所述至少一个连接元件的第四个与所述第一插头连接器的套连接区域对准。

13.如权利要求1或者2所述的插座连接器，其中，所述壳体密封防水进入，和/或

其中所述插座连接器的壳体安置为接收径向的第一或者第二插头连接器，从而允许所述第一或者第二插头连接器在配合状态下旋转。

14.一种插座连接器系统，包括：如权利要求1-13之一所述的插座连接器(1100，2100；3100)，和相应的3极的尖-环-套(TRS)类型的第一插头连接器或者相应的4极的尖-环-环-套(TRRS)类型的第一插头连接器。

15.一种插座连接器系统，包括：如权利要求1-13之一所述的插座连接器(1100；2100；3100)，和相应的第二插头连接器(1200；2200；3200)，该相应的第二插头连接器具有在外面覆盖有介电材料的至少一个连接区域，其中，在配合状态下，电容性连接建立在所述插座连接器的至少一个连接元件和相应的第二插头连接器的至少一个连接区域之间。