CN103579798A - 电连接器及其导电端子组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电连接器的导电端子组件，包括：四对差分信号端子，每个端子都包括焊接部、接触部和主体部；端子板，其由电介质材料形成并用于支撑差分信号端子；四对差分信号端子按阵列布设于端子板上，其中，阵列的同一纵列上来自不同差分信号端子对的且纵向相邻的两个端子的主体部横向错开，且阵列的同一纵列上来自不同差分信号端子对的且纵向相对远离的两个端子的主体部具有增大的正对面积，使得两个不同差分信号端子对中具有相反极性的端子之间的单端耦合与具有相同极性的端子之间的单端耦合相当从而相互抵消来降低差分串扰。

Description

电连接器及其导电端子组件

技术领域

本发明涉及高速电连接器，更具体地涉及一种低串扰的高速电连接器及具有电气补偿设计的用于电连接器的导电端子组件。

背景技术

高速数据传输技术领域对电连接器的电气性能要求越来越高，电连接器必须能够可靠地传输数据信号并保证信号的完整性，而且其尺寸也日趋小型化，这就使电连接器的多个端子的排列密度更高。由于信号端子之间的间隔更小，信号端子对之间尤其是相邻的差分信号端子对之间就会发生信号干扰(本领域称为“串扰”)，这就会影响到整个信号传输系统的信号完整性。

图1示出了一种现有电连接器的一部分。在该电连接器中，信号传输是要先通过前部端子100’，然后由前部端子100’传输到内部PCB板200’上，信号经PCB板200’上的线路优化补偿后，再通过压接端子300’传送到客户端PCB板(图未示)上。

在图1所示电连接器的整个信号传输过程中，信号传输转化步骤太多，非常不利于信号完整性(如插入损耗，回路损耗，还有近端串扰等)。另外，由于电连接器中整合了两块PCB板，通过PCB板来补偿信号，使得该电连接器的结构比较复杂，体积庞大，成本相对高昂。

发明内容

因此，取消现有技术中的PCB板并将前部端子和压接端子合二为一、提供一种具有电气补偿功能的导电端子组件是有利的，这种导电端子组件既解决了信号完整性的问题，又避免了产品体积太大、太占用客户端空间的问题。

为此，根据本发明的一个方面，提供一种用于电连接器的导电端子组件，包括：四对差分信号端子，每个所述端子都包括连接至电路板的焊接部、与相对的连接器对接的接触部和在所述焊接部和接触部之间延伸的主体部；端子板，其由电介质材料形成并用于支撑所述差分信号端子；所述四对差分信号端子按阵列布设于所述端子板上，其中，所述阵列的同一纵列上来自不同差分信号端子对的且纵向相邻的两个端子的所述主体部横向错开以消除其正对面积从而减小相反极性的所述两个端子之间的单端耦合，且所述阵列的同一纵列上来自不同差分信号端子对的且纵向相对远离的两个端子的所述主体部具有增大的正对面积从而增加相同极性的所述两个端子之间的单端耦合，使得两个所述不同差分信号端子对中具有相反极性的端子之间的单端耦合与具有相同极性的端子之间的单端耦合相当从而相互抵消来降低差分串扰。

优选地，需要增加所述正对面积的所述两个端子的所述主体部具有水平展宽的翼部。

优选地，分别来自所述阵列的同一纵列的不同差分信号端子对中且在横向上靠近另一列差分信号端子的两个端子的所述焊接部的正对面积被增加。

优选地，需要增加所述正对面积的所述两个端子的所述焊接部具有垂直展宽的翼部。

优选地，分别来自所述阵列的同一横排的两个差分信号端子对中且在横向上彼此靠近的两个端子的所述主体部的正对面积被增加以增大所述两个端子之间的单端耦合，从而使所述单端耦合与所述两个差分信号端子对之间的边对边耦合相平衡以降低差分串扰。

优选地，分别来自所述阵列的对角线上不同差分信号端子对的且纵向上彼此相邻的两个端子的所述主体部的正对面积被增加以增大所述两个端子之间的单端耦合，从而使所述单端耦合与所述两个差分信号端子对之间的边对边耦合相平衡以降低差分串扰。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于电连接器的导电端子组件，其包括：四对差分信号端子，每个所述端子都包括连接至电路板的焊接部、与相对的连接器对接的接触部和在所述焊接部和接触部之间延伸的主体部；端子板，其由电介质材料形成并用于支撑所述差分信号端子；所述四对差分信号端子按阵列布设于所述端子板上，其中，所述阵列的同一列上来自不同差分信号端子对的且纵向相邻的两个端子的所述主体部横向错开以消除其正对面积从而减小相反极性的所述两个端子之间的单端耦合来降低差分串扰。

优选地，所述阵列的同一纵列上来自不同差分信号端子对的且纵向相对远离的两个端子的所述主体部具有增大的正对面积从而增加相同极性的所述两个端子之间的单端耦合，使得两个所述不同差分信号端子对中具有相反极性的端子之间的单端耦合与具有相同极性的端子之间的单端耦合相当从而相互抵消来降低差分串扰。

根据本发明的又一个方面，提供一种电连接器，其包括屏蔽壳体、绝缘本体和容置于所述绝缘本体内的两个如上所述的用于电连接器的导电端子组件。

本发明通过改进插座连接器中导电端子组件的构造和/或布局，加强了端子间期望的单端耦合和/或减小了端子间不想要的单端耦合，使得差分信号端子对在电气上更加“平衡”，从而在不改变对接插头连接器端以及插头连接器和插座连接器的端子对接区域的结构并保持连接器小尺寸的情况下，能够抵消对接插头连接器端以及插头连接器和插座连接器对接区域引入的差分串扰。

附图说明

本发明的结构和操作方式以及进一步的目的和优点将通过下面结合附图的描述得到更好地理解，其中，相同的参考标记标识相同的元件：

图1示出了现有电连接器的一部分；

图2是根据本发明的一优选实施方式的导电端子组件的透视图，为了清楚显示导电端子的构造和布置已将端子板移除；

图3是图2所示导电端子组件的另一角度透视图；

图4是图2所示导电端子组件的俯视图；

图5是图2所示导电端子组件的侧视图；

图6为图2所示导电端子组件沿水平方向的主体部的截面图；

图7为图2所示导电端子组件沿垂直方向的焊接部的截面图；

图8为根据本发明一优选实施方式的电连接器的透视图；

图9为图8所示电连接器的分解图，其包括两组图2所示导电端子组件；

图10A是通过模拟图8-9所示电连接器获得的电连接器插入损耗图；

图10B是通过模拟图8-9所示电连接器获得的电连接器回波损耗图；

图10C是通过模拟图8-9所示电连接器获得的电连接器近端串扰图；

图10D是通过模拟图8-9所示电连接器获得的电连接器远端串扰图；

图11为根据本发明的另一实施方式的导电端子组件的透视图。

具体实施方式

根据要求，这里将披露本发明的具体实施方式。然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本发明的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本发明的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。

图2示出了根据本发明的一个实施方式的导电端子组件10的透视图，只是为了清楚显现导电端子的构造和布置已将端子板移除。该导电端子组件包括四个差分信号端子对A-D共八个端子1-8，每个端子都包括连接至电路板的尾部即焊接部11、与相对的连接器(图未示)对接的接触部12和在所述焊接部11和接触部12之间延伸的主体部13。该四个差分信号端子对A-D按阵列布设于一端子板9(见图8)上，该端子板9由电介质材料形成并用于支撑差分信号端子1-8。

如图2所示，并结合图3至图7，端子阵列共有两个纵列，一个纵列上有差分信号端子对A和B，另一个纵列上有差分信号端子对C和D，其中，差分信号端子对A和C位于同一行，差分信号端子对B和D位于同一行。由于串扰主要由插头侧(Plug side)的结构引入(但这部分端子形状不能修改)，因此只能修改插座侧(Jack side)端子，来增强单端耦合，以作电气“补偿”。在本实施方式中，通过增加正对面积来增强单端耦合的端子有：端子1-3、2-4、5-7、6-8；端子2-5、4-7；端子2-7。其中，端子1-3、6-8、2-5、4-7、2-7是通过对这些端子的主体部13进行水平方向展宽来实现正对面积的增加，而端子2-4、5-7则是通过对这些端子的主体部13在水平方向进行展宽同时对这些端子的焊接部11在垂直方向上进行展宽来实现正对面积的增加。

另外，为了减少不想要的单端耦合，在本实施方式中，将各个纵列中纵向相邻且具有相反极性的端子2-3、6-7的主体部13横向错开，以消除其正对面积从而减小相反极性的所述两个端子之间的单端耦合，进一步完善差分信号端子对的电气“平衡”。

下面分别以同一纵列的差分信号端子对A和差分信号端子对B之间的近端串扰、同一横行的差分信号端子对A和差分信号端子对C之间的近端串扰、以及对角线方向主要的是差分对A和差分对D之间的近端串扰举例说明。

首先，以差分信号端子对A和差分信号端子对B之间的近端串扰(Near End Cross Talk，简称NEXT)为例，NEXT_AB＝1→3+2→4-2→3-1→4。通过上述对端子1、3的水平主体部展宽和端子2、4的水平主体部和竖直焊接部的同时展宽以及将端子2和3横向错开这些措施，使得期望的单端耦合加强，而不期望的单端耦合减弱，也就是说，通过将端子2、3横向错开，消除正对面积；通过在水平方向展宽端子1、3，在水平与竖直方向同时展宽端子2、4，一方面增大了1→3，2→4的单端串扰，另一方面减小了2→3的单端串扰，使得差分信号端子对之间的串扰减小。

当然，在本实施方式中，之所以要使端子2和4既在水平方向又在垂直方向展宽，主要是配合有限的空间，避免位于内侧的端子2和4在水平方向占用太大空间。

再以位于差分信号端子对A和差分信号端子对C之间的近端串扰为例，NEXT_AC＝1→5+2→6-2→5-1→6。由于端子1→5以及端子2→6之间都是边对边耦合，因此单端串扰比较小。由于端子1和6的距离远，所以端子1→6之间的单端串扰很小，不足以抵消1→5与2→6这两个单端串扰的和；而且1→6之间的耦合已经无法有效的增大了(它们隔得远，没法增大正对面积)。所以为了减小NEXT_AC，就需要适当增大2→5的单端耦合，使得2→5能够抵消掉1→5与2→6这两个单端串扰的和。这就是为什么要增大端子2和5的单端串扰进而要增大它们的正对面积的原因。

在本实施方式改进了纵列方向的差分端子对的情况上(纵列方向上差分对之间的串扰是主要因素)，由于端子2的加宽，使得端子2和5之间的耦合对于端子对A和C而言太大，因此对于端子对A和C而言要适当地减小端子2和5之间的正对面积，来达到适当减小2→5之间单端耦合的目的，使得1→5和2→6之间的边对边耦合足以抵消2→5之间的单端耦合。当然，端子2和5之间的正对面积又不能无限度地减小，否则2→5之间的串扰过小，又会使得差分信号端子对A和差分信号端子对C之间的近端串扰无法平衡。

需要注意的是，在没有做出本实施方式的改进之前，来自差分信号端子对A的端子2和来自差分信号端子对C的端子5是没有正对面积的，为了平衡掉端子1和5以及端子2和6的边对边耦合，总体需要使得端子2和5具有正对面积以使它们产生单端耦合，从而抵消上述边对边耦合。当然，既然如上所述“纵列方向上差分对之间的串扰是主要因素”，自然在设计上优先对端子2和4、5和7做过水平主体部13和垂直焊接部11上的展宽，所以，总地来说，在考虑横排的差分信号端子对A和C之间的电气平衡时，则要使端子2和5的正对面积保持在一个合理的水平上，如果原来因为水平和垂直的展宽过大，则需要适当减小端子2和5的水平展宽；如果原来因为水平和垂直的展宽使得端子2和5的正对面积还不够，则再适当增加展宽。

同理适用于差分信号端子对B、D之间的情况(NEXT_BD＝3→7+4→8-3→8-4→7)，要增大端子4和7之间的单端串扰，进而要增大4-7的正对面积。

再以对角线方向主要的是差分信号端子对A和差分信号端子对D之间的近端串扰(差分信号端子对B、C之间的近端串扰很小可以不考虑)，NEXT_AD＝1→7+2→8-2→7-1→8。由于端子1和7以及端子2和8离得较远，1→7和2→8之间的单端串扰比较小；端子1和8离得很远，1→8的单端串扰很小；为了端子对B和C之间的近端串扰达到平衡，需要提高端子2和7之间的单端串扰，因而需要使得端子2和7之间有一定的正对面积，以足以抵消1→7和2→8之间的单端串扰。

由于上述纵列(即端子对A和B，以及端子对C和D)上的电气平衡考虑，端子2和7之间具有水平和垂直两个方向上的加宽(端子2的加宽是为了增加与端子4的耦合，端子7的加宽是为了增加与端子5的耦合)从而减少端子对A和B之间的串扰以及端子对C和D之间的串扰。如果由于对纵列端子对的电气考虑而使得对角线方向上的端子2和7在两个方向上的加宽造成其正对面积过大，就会引起对角线方向上的差分端子对A和D之间的串扰不平衡，则要相应地减小端子2和7之间的正对面积，从而减小2→7之间的串扰，但又不能无限度地减小端子2和7之间的正对面积，否则2→7之间的串扰过小，不足以抵消1→7和2→8之间的单端串扰。

总的来说，在本实施方式中，根据上述差分串扰的计算公式，结合端子的定义和几何结构，差分串扰的减小可以通过适当地平衡单端串扰来实现：一方面对一些端子进行错开(减小正对面积)来减小不想要的单端串扰，另一方面通过对端子的主体部、焊接部进行展宽(增大正对面积)来增大期望的单端串扰。之所以一些端子(比如端子2和4、端子5和7)不仅在水平方向上展宽还要在垂直方向上展宽，即不仅对主体部展宽还要对焊接部展宽，则主要是满足空间上紧凑的需求。需要注意的是，如果空间足够，可以只在水平方向上展宽。

通过上述安排，本实施方式不需要整合PCB，在更小的体积下能满足客户要求的电性能。而且低成本且结构简单，可以大幅提高生产效率和减少不良率。另外，产品更小更省空间。

根据本发明的另一方面，提供一种如图8-9所示的电连接器，其包括屏蔽壳体30、绝缘本体20和容置于所述绝缘本体20内的两个如上所述的用于电连接器的导电端子组件10。

图10A是通过模拟根据本发明一个实施例的具有上述导电端子组件10的电连接器获得的连接器插入损耗图，其中图中左下方的粗实线表示的是TIA-568-C.2 Cat 5e连接器的插入损耗，右上方的几条线表示的是模拟根据本发明的具有上述导电端子组件10的电连接器获得的连接器插入损耗，根据本发明的连接器的插入损耗显然远远低于TIA-568-C.2 Cat 5e标准的插入损耗值；图10B是通过模拟获得的连接器回波损耗图，其中图中最上面的那条粗实线表示的是TIA-568-C.2 Cat 5e连接器的回波损耗，粗实线下方的几条线表示的是模拟根据本发明的具有上述导电端子组件10的电连接器获得的连接器回波损耗，根据本发明的连接器的回波损耗显然远远低于TIA-568-C.2 Cat 5e标准的回波损耗值；图10C是通过模拟获得的连接器近端串扰图，其中图中最上面的那条粗实线表示的是TIA-568-C.2 Cat 5e连接器的近端串扰，粗实线下方的几条线表示的是模拟根据本发明的具有上述导电端子组件10的电连接器获得的连接器近端串扰，根据本发明的连接器的近端串扰显然远远低于TIA-568-C.2 Cat 5e标准的近端串扰值，且有至少4dB的裕度；图10D是通过模拟获得的连接器远端串扰图，其中图中最上面的那条粗实线表示的是TIA-568-C.2 Cat 5e连接器的远端串扰，粗实线下方的几条线表示的是模拟根据本发明的具有上述导电端子组件10的电连接器获得的连接器远端串扰，根据本发明的连接器的远端串扰显然远远低于TIA-568-C.2 Cat 5e标准的远端串扰值。从图10A-D可以看出，根据本发明的具有上述导电端子组件10的电连接器完全满足美国电信工业协会标准(Balanced Twisted-Pair Telecommunications Cablingand Components Standards，编号为TIA-568-C.2)中有关CAT 5e的要求，并具有足够的裕度(4dB)。

尽管上述实施方式(见图2-7)采取的电气平衡措施是又加宽又错开，但应当理解的是，如果空间足够大，也可以只采取将不期望增加单端耦合的端子直接错开的方式来降低不想要的单端耦合，从而降低差分串扰；或者如果空间比较小，但还不像上述实施方式所用的那么小，可以只对想要增加单端耦合的端子进行主体部13的加宽而不必同时错开不想要增加单端耦合的端子(见图11)，因为这些端子由于空间还可以所以其正对面积在可控范围内。上述这些措施，只要能够满足CAT 5e的要求即可。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述形状和布置作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本发明所涉及的技术领域内，并落入本发明权利要求的保护范围。需要注意的是，按照惯例，权利要求中使用单个元件意在包括一个或多个这样的元件。此外，不应该将权利要求书中的任何参考标记构造为限制本发明的范围。

Claims (9)

1.一种用于电连接器的导电端子组件，包括：

四对差分信号端子，每个所述端子都包括焊接部、接触部和在所述焊接部和接触部之间延伸的主体部；及

端子板，其由电介质材料形成并用于支撑所述差分信号端子；

其中，所述四对差分信号端子按阵列布设于所述端子板上，所述阵列的同一纵列上来自不同差分信号端子对的且纵向相邻的两个端子的所述主体部横向错开以消除其正对面积从而减小相反极性的所述两个端子之间的单端耦合，且所述阵列的同一纵列上来自不同差分信号端子对的且纵向相对远离的两个端子的所述主体部具有增大的正对面积从而增加相同极性的所述两个端子之间的单端耦合，使得两个所述不同差分信号端子对中具有相反极性的端子之间的单端耦合与具有相同极性的端子之间的单端耦合相当从而相互抵消来降低差分串扰。

2.如权利要求1所述的用于电连接器的导电端子组件，其特征在于，需要增加所述正对面积的所述两个端子的所述主体部具有水平展宽的翼部。

3.如权利要求1或2所述的用于电连接器的导电端子组件，其特征在于，分别来自所述阵列的同一纵列的不同差分信号端子对中且在横向上靠近另一列差分信号端子的两个端子的所述焊接部的正对面积被增加。

4.如权利要求3所述的用于电连接器的导电端子组件，其特征在于，需要增加所述正对面积的所述两个端子的所述焊接部具有垂直展宽的翼部。

5.如权利要求1至4任一项所述的用于电连接器的导电端子组件，其特征在于，分别来自所述阵列的同一横排的两个差分信号端子对中且在横向上彼此靠近的两个端子的所述主体部的正对面积被减小以减小所述两个端子之间的单端耦合，从而使所述两个差分信号端子对之间的边对边耦合足以抵消所述单端耦合以降低差分串扰。

6.如权利要求1至5任一项所述的用于电连接器的导电端子组件，其特征在于，分别来自所述阵列的对角线上不同差分信号端子对的且纵向上彼此相邻的两个端子的所述主体部的正对面积被减小以减小所述两个端子之间的单端耦合，从而使所述单端耦合与所述两个差分信号端子对之间的边对边耦合相平衡以降低差分串扰。

7.一种用于电连接器的导电端子组件，包括：

四对差分信号端子，每个所述端子都包括焊接部、接触部和在所述焊接部和接触部之间延伸的主体部；及

端子板，其由电介质材料形成并用于支撑所述差分信号端子；

其中，所述四对差分信号端子按阵列布设于所述端子板上，所述阵列的同一列上来自不同差分信号端子对的且纵向相邻的两个端子的所述主体部横向错开以消除其正对面积从而减小相反极性的所述两个端子之间的单端耦合来降低差分串扰。

8.如权利要求7所述的用于电连接器的导电端子组件，其特征在于，所述阵列的同一纵列上来自不同差分信号端子对的且纵向相对远离的两个端子的所述主体部具有增大的正对面积从而增加相同极性的所述两个端子之间的单端耦合，使得两个所述不同差分信号端子对中具有相反极性的端子之间的单端耦合与具有相同极性的端子之间的单端耦合相当从而相互抵消来降低差分串扰。

9.一种电连接器，其包括绝缘本体和容置于所述绝缘本体内的两个如权利要求1-8任一项所述的用于电连接器的导电端子组件。

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