CN104297864A - 一种usb3.0型光纤连接器连接组件 - Google Patents

一种usb3.0型光纤连接器连接组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种USB3.0型光纤连接器连接组件，包括有连接器封装壳，连接器封装壳的一端安设连接接头，连接接头与抗拉高速光纤数据传输光缆相连，其特征在于所述的连接器封装壳包括上下叠合连接的上壳盖、中间壳体和底座，在上壳盖、中间壳体和底座之间设置有芯片固定位，在连接器封装壳的另一端安设电缆接头。本发明抗拉抗压性能强，能耐较恶劣使用环境，光纤和光电转换芯片固定在连接器壳体中，都有相应的位置准确固定，并且方便安装，可实现200米以内的USB3.0高传输速率要求，实现两端USB3.0热插拔；本发明结构设置简单合理，体积小，强度高，制作方便，易于装配和使用，适用范围广，USB3.0铜线缆可设计多种连接器适用于不同客户的需要。

Description

一种USB3.0型光纤连接器连接组件
技术领域
本发明涉及一种USB 3.0型光纤连接器连接组件，属于光纤电子与通信技术领域。
背景技术
随着新世纪信息时代的来临，信息技术影响和改变着人们生产方式和生活方式，成为现代经济发展的重要推动力量。通信已渗透到人们的工作生活和社会经济的方方面面。在这个大背景下，更快，更便捷，更实用的通信连接器产品是目前通信连接器产品的发展方向。
光纤连接器与传统电连接器相比的优点在于，它具有抗电磁干扰好，传输效率高，体积小等独特的优点，因此被广泛的应用于光纤通信领域。光纤连接器的主要用途是用以实现光纤的接续。而AOC光纤连接器与现有的光纤连接器的区别在于，可与现有的集成电路配套整合使用，光电转换模块集成电路安设在连接器中而不需要单独使用设备进行光电转换，节省了数据中心，大型机房等空间，同时能与现有的电脑等终端设备兼容，从而拥有广泛的市场前景。在光纤连接器领域，连接接头用于光缆的夹持固定和光纤的连接，现有的连接接头受结构的限制，接头承受力和夹持力较小，易受力变形，接头拉动受力时会使光纤受力，这将影响光纤的连接性能，甚至使光纤受损而影响其传输性能。因此，现有的光纤连接器还难以适应需要经常插拔和拉扯的使用环境要求。USB3.0最新标准要求实现5Gbps-10Gbps的传输速率，以及通信电子产品对光缆的抗拉、抗弯折、抗挤压能力的需求，对数据传输光缆提出了更高的要求。与此同时，由于USB 3.0协议的通用性，客户可以根据自身需求，对USB 3.0接口进行开发扩展，拼接使用或并联使用，以达到更多的应用之目的。这一需求给了USB 3.0光纤型连接器更大更广阔的开发空间，同时又对现有的USB 光纤连接器提出了更高的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足提供一种USB 3.0型光纤连接器连接组件，它不仅结构简单，设置合理，易于装配、可满足扩展性需求，而且抗拉性能强，可靠性高，耐受能力强。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有连接器封装壳，连接器封装壳的一端安设连接接头，连接接头与抗拉高速光纤数据传输光缆相连，其特征在于所述的连接器封装壳包括上下叠合连接的上壳盖、中间壳体和底座，在上壳盖、中间壳体和底座之间设置有芯片固定位，在连接器封装壳的另一端安设电缆接头。
按上述方案，所述的底座为狭长扁平形，底座内开设有向上敞开的空腔并设置下芯片固定位，底座的上端与中间壳体相配接，所述的中间壳体也呈狭长形，壳体内开设上下贯穿的空腔，在壳体的下端对应底座的下芯片固定位设置对合的下芯片固定位，在壳体的上端设置上芯片固定位，中间壳体的前端设置有空缺向下的台阶，台阶上设置有光缆连接接头的对半连接孔，中间壳体的后端设置有电缆接头穿接孔或连接螺孔，所述的上盖壳与中间壳体的上端面相配接，上盖壳内开设有向下敞开的空腔并设置与中间壳体上芯片固定位相对应的上芯片固定位，上盖壳的前端设置与中间壳体前端台阶相配置的凸台，凸台上对应开设对半连接孔。
按上述方案，所述的上壳盖、中间壳体和底座呈长方形，在中间壳体的上下端对应壳体外周壁设置有凸缘，在上壳盖的下端面和底座的上端面分别设置止口与中间壳体上下端的凸缘相配置；所述的对半连接孔设置有止挡卡槽与光缆连接接头的管状接头体压接座相卡接。
按上述方案，所述的连接接头包括管状接头体和压接锥套，管状接头体前端设置压接座，压接座与压接锥套相配置，管状接头体的后端套接尾保护套。
按上述方案，所述的抗拉高速光纤数据传输光缆包括有外护套和包覆在外护套内的光纤，在外护套内还包覆有金属加强芯和填充增强层，所述的金属加强芯由多股柔性金属丝构成，所述的填充增强层由芳纶纤维丝填充组成。
按上述方案，所述的管状接头体前端设有压接座，后端外周设置有止挡凸缘或螺纹，用于与尾保护套相连接，所述的压接座具有较大的外径和压接内孔，通过压接内孔与压接锥套相配置；所述的压接锥套外周面呈圆锥台形，前端设置直径较大的轴肩，压接锥套通过圆锥台形的外周面与压接内孔相配置；压接锥套的外周面圆锥角为15～30°。
按上述方案，所述的上壳盖、中间壳体和底座以及管状接头体和压接锥套均由金属材料制成。
按上述方案，所述的尾保护套的内孔分为两段，前段孔径较大并设置有弹性卡扣或螺纹，与管状接头体后端的止挡凸缘或螺纹相配置，后段孔径缩小与连接光缆的外径相配置；所述的尾保护套由塑料制成。
按上述方案，所述的光纤为紧套光纤或树脂涂覆光纤。
按上述方案，所述的紧套光纤是在树脂涂覆光纤外包覆紧套层，紧套光纤外直径为0.45mm～0.95mm；所述的树脂涂覆光纤是在裸光纤外涂覆树脂涂覆层，涂覆层外直径为0.23mm～0.26mm；光缆中所包含的光纤为2～6根。
按上述方案，所述的光纤为单模光纤或多模光纤，光纤性能满足USB3.0提出的传输速率和长距离传输衰减性能要求，850nm窗口传输带宽大于200MHz*Km，850nm窗口传输衰减小于5dB/Km。
按上述方案，所述的金属加强芯的多股柔性金属丝为柔性防锈镀锌绞合钢丝束，单股钢丝直径为0.1mm～0.3mm，每根金属加强芯的钢丝束所包含的钢丝为5～15股，光缆中所包含的金属加强芯为1～3根；金属加强芯在光缆中的布放方式为绞合或平铺。
按上述方案，所述的填充增强层由芳纶纤维绳组成，芳纶纤维绳设置有3～8根，在外护套内的铺设方式为直放或绞合。
按上述方案，所述的外护套由柔性阻燃耐磨高分子材料制成，如TPU、ETFE等材料，该材料具有耐腐蚀、耐高低温、阻燃、阻水、阻油、耐磨等优良性能，外护套的单边厚度为0.5mm～0.8mm，外护套的外径为2.5mm-3.5mm，外护套的厚度取决于光缆使用环境整体要求需求，需满足抗外界踩踏，抗长期弯折，耐高低温，阻燃阻水阻油等要求。
本发明使用时将光缆穿入尾保护套和管状接头体内孔，光缆外护套端头至压接座内孔底端，光缆的金属加强芯及芳纶纱从光缆外护套端头留出一部分从压接锥套与压接座之间的缝隙穿过，而缆中光纤则从压接锥套的内孔穿出，通过气动冲击锤冲击压接锥套，将压接锥套压入压接座内孔，使两者紧密压接，由此挤压夹持住金属加强芯及芳纶纱，达到牢固夹持住整个光缆避免缆中光纤受力的目的。压接完成后将尾保护套推入管状接头体后端通过卡扣或螺纹使尾保护套与接头体紧密相连，由于尾保护套后段与连接光缆的紧密套接，使得光缆与接头的连接进一步增强。将压接好的连接接头装入封装壳，通过封装壳的对半连接孔设置的止挡卡槽与光缆连接接头的管状接头体压接座相卡接将连接接头及光缆固定，能将光缆紧密与封装壳相连，将光纤有效的固定在壳内，光纤与光电转换模块（芯片）进行耦合，而后将电缆穿入壳体，电缆固定头的螺纹与连接螺孔相连，将电缆的芯线分别与芯片针脚相焊接，即模块对应针脚与USB3.0线缆焊接，然后接上USB 3.0接口或客户定制接口，最后将上壳盖、中间壳体和底座安装连接为一个整体，即构成新型的Multi USB 3.0型光纤连接器连接组件。
本发明的有益效果在于：1、将光缆中金属加强件侧压于接头体内，由于压接锥套侧压力大，因此压接非常紧密，使得本发明不仅具有压接简单、连接可靠性、对光纤无损等特性，而且抗拉抗压性能强，能耐较恶劣使用环境，确保连接接头的长期稳定使用效果；2、光纤和两块光电转换芯片（PCB）固定在连接器壳体中，每块芯片在外壳中都有相应的位置准确固定，并且方便安装，而且两块芯片之间也可再焊接信号线，连接器封装壳还可充当焊接工装的功能；3、可实现200米以内的USB3.0高传输速率要求，以及两端USB3.0热插拔；4、本发明结构设置简单合理，体积小，强度高，制作方便，易于装配和使用；5、适用范围广，不仅适用于光纤连接器，也适用于各种其他类型连接器，抗拉强度高，尤其适用于需要多次插拔同时受拉力较大的连接器；6、USB 3.0 铜线缆可根据目前USB 3.0协议设计多种连接器，既可采用目前通用的A口，B口或Micro口，又可根据需求设计扩展接口，适用于不同客户的需要。
附图说明
图1为本发明一个实施例的装配爆炸立体图。
图2为本发明一个实施例的正视图。
图3为本发明一个实施例中底座的立体图。
图4为本发明一个实施例中中间壳体的俯视立体图。
图5为本发明一个实施例中中间壳体的仰视立体图。
图6为本发明一个实施例中上壳盖的立体图。
图7为本发明使用状态立体图。
图8为本发明一个实施例的中连接接头的正剖视图。
图9为图8中压接锥套的正剖视图。
图10为图8中管状接头体的正剖视图。
图11为图8中尾保护套的正剖视图。
图12为本发明一个实施例中光缆的径向剖面图。
图13为本发明一个实施例的连接接头与光缆连接时的使用状态图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述和说明。
包括有连接器封装壳，连接器封装壳包括上下叠合连接的上壳盖4、中间壳体2和底座1，整个封装壳呈长方形，所述的底座为狭长扁平形，底座内开设有向上敞开的空腔7，空腔的中间上端设置下芯片固定位8，底座的上端面沿周边设置有止口，底座的上端与中间壳体相配接，所述的中间壳体2也呈狭长形，壳体内开设上下贯穿的空腔，该空腔与底座的空腔相对应，在壳体的下端对应底座的下芯片固定位设置对合的下芯片固定位5a，可用以固定一块光电转换芯片26，在壳体的上端对称设置上芯片固定位5，在中间壳体的前端设置有空缺向下的台阶11，台阶上设置有光缆连接接头的对半连接孔9，中间壳体的后端设置有电缆接头穿接孔或连接螺孔10；所述的上盖壳与中间壳体的上端面相配接，上盖壳内开设有向下敞开的空腔13并设置与中间壳体上芯片固定位相对应的上芯片固定位12，上盖壳的前端设置与中间壳体前端台阶相配置的凸台14，凸台上对应开设对半连接孔15，所述的对半连接孔设置有止挡卡槽与光缆连接接头的管状接头体压接座相卡接，在上壳盖的下端面设置止口。在中间壳体的上下端对应壳体外周壁设置有凸缘，在上壳盖的下端面和底座的上端面分别设置止口与中间壳体上下端的凸缘相配置，这样可使上壳盖、中间壳体和底座上下准确定位和叠合。上壳盖、中间壳体和底座通过四角设置的螺孔相紧固。所述的上壳盖、中间壳体和底座均由锌合金加工而成，表面为磨砂珍珠镍或磨砂珍珠铬。
连接器封装壳的一端安设光缆连接接头6，所述的光缆连接接头包括有管状接头体17和压接锥套16，管状接头体前端设置压接座，所述的压接座具有较大的外径和压接内孔，通过压接内孔与压接锥套相配置，管状接头体后端外周设置有止挡凸缘20，止挡凸缘为锥台形，前大后小，用于与尾保护套18相连接；所述的压接锥套外周面呈圆锥台形，外周面圆锥角为18°，压接锥套前端设置直径较大的轴肩，起止挡和与管状接头体前端面压合的作用，压接锥套通过圆锥台形的外周面19与压接座的压接内孔相配置，压接座的压接内孔可为直孔或圆锥角较小的锥孔。所述的管状接头体和压接锥套均由金属材料制成，金属材料可选择高强度钢，或锌、铝、镁等合金。管状接头体的后端套接尾保护套，所述的尾保护套的内孔分为两段，前段孔径较大并设置有弹性卡扣21，弹性卡扣与管状接头体后端的止挡凸缘相配置，后段孔径缩小与连接光缆的外径相配置，与光缆的外护套紧密套接，所述的尾保护套由塑料制成。
连接接头与抗拉高速光纤数据传输光缆相连，所述的抗拉高速光纤数据传输光缆包括有外护套25，外护套采用阻燃TPU材料，单边厚度0.64mm，外护套外径为2.98mm；外护套内包覆4根着色光纤23，所述的光纤为紧套光纤，在树脂涂覆光纤外包覆紧套层，紧套材料选用丙烯酸树脂，紧套层外径为0.5mm；树脂涂覆光纤外径0.248mm，为GI62.5/125多模光纤，850nm窗口传输带宽为380MHz*Km，850nm窗口衰减2.93dB/Km；外护套内还包覆有金属加强芯24和填充增强层22，所述的金属加强芯为2根，金属加强芯由柔性防锈镀锌绞合钢丝束构成，每根金属加强芯的钢丝束所包含的钢丝为14股，单股钢丝直径为0.11mm；所述的填充增强层由5根芳纶纤维（芳香族聚酰胺纤维）绳填充组成，在外护套内的铺设方式为直放。在连接器封装壳中间壳体的后端设置有电缆接头连接螺孔10，安设带螺纹的电缆接头3，电缆接头与USB 3.0铜缆相联，USB 3.0铜缆与2个光电转换芯片相连。
将压接好的连接接头装入封装壳，通过封装壳对半连接孔和止挡卡槽将连接接头及光缆固定，能将光缆紧密与封装壳相连，将光纤有效的固定在壳内，光纤通过塑料模组与光电转换模块进行耦合，即构成Multi USB 3.0型光纤连接器光电转换组件。同时，在转换模块另一端，USB 3.0 铜缆的铜线与转换器对应针脚焊接，铜缆通过电缆接头紧固件拧紧咬合住封装壳，在铜缆另一端可接常规USB 3.0接头或客户定制接头，用以与设备插口的插接。 

Claims (10)

1.一种USB 3.0型光纤连接器连接组件，包括有连接器封装壳，连接器封装壳的一端安设连接接头，连接接头与抗拉高速光纤数据传输光缆相连，其特征在于所述的连接器封装壳包括上下叠合连接的上壳盖、中间壳体和底座，在上壳盖、中间壳体和底座之间设置有芯片固定位，在连接器封装壳的另一端安设电缆接头。
2.按权利要求1所述的USB 3.0型光纤连接器连接组件，其特征在于所述的底座为狭长扁平形，底座内开设有向上敞开的空腔并设置下芯片固定位，底座的上端与中间壳体相配接，所述的中间壳体也呈狭长形，壳体内开设上下贯穿的空腔，在壳体的下端对应底座的下芯片固定位设置对合的下芯片固定位，在壳体的上端设置上芯片固定位，中间壳体的前端设置有空缺向下的台阶，台阶上设置有光缆连接接头的对半连接孔，中间壳体的后端设置有电缆接头穿接孔或连接螺孔，所述的上盖壳与中间壳体的上端面相配接，上盖壳内开设有向下敞开的空腔并设置与中间壳体上芯片固定位相对应的上芯片固定位，上盖壳的前端设置与中间壳体前端台阶相配置的凸台，凸台上对应开设对半连接孔。
3.按权利要求2所述的USB 3.0型光纤连接器连接接头，其特征在于所述的上壳盖、中间壳体和底座呈长方形，在中间壳体的上下端对应壳体外周壁设置有凸缘，在上壳盖的下端面和底座的上端面分别设置止口与中间壳体上下端的凸缘相配置；所述的对半连接孔设置有止挡卡槽与光缆连接接头的管状接头体压接座相卡接。
4.按权利要求1或2所述的USB 3.0型光纤连接器连接接头，其特征在于所述的连接接头包括管状接头体和压接锥套，管状接头体前端设置压接座，压接座与压接锥套相配置，管状接头体的后端套接尾保护套。
5.按权利要求1或2所述的USB 3.0型光纤连接器连接接头，其特征在于所述的抗拉高速光纤数据传输光缆包括有外护套和包覆在外护套内的光纤，在外护套内还包覆有金属加强芯和填充增强层，所述的金属加强芯由多股柔性金属丝构成，所述的填充增强层由芳纶纤维丝填充组成。
6.按权利要求1或2所述的USB 3.0型光纤连接器连接接头，其特征在于所述的管状接头体前端设有压接座，后端外周设置有止挡凸缘或螺纹，用于与尾保护套相连接，所述的压接座具有较大的外径和压接内孔，通过压接内孔与压接锥套相配置；所述的压接锥套外周面呈圆锥台形，前端设置直径较大的轴肩，压接锥套通过圆锥台形的外周面与压接内孔相配置；压接锥套的外周面圆锥角为15～30°。
7.按权利要求4所述的USB 3.0型光纤连接器连接接头，其特征在于所述的上壳盖、中间壳体和底座以及管状接头体和压接锥套均由金属材料制成。
8.按权利要求4所述的USB 3.0型光纤连接器连接接头，其特征在于所述的尾保护套的内孔分为两段，前段孔径较大并设置有弹性卡扣或螺纹，与管状接头体后端的止挡凸缘或螺纹相配置，后段孔径缩小与连接光缆的外径相配置；所述的尾保护套由塑料制成。
9.按权利要求5所述的USB 3.0型光纤连接器连接接头，其特征在于所述的光纤为单模光纤或多模光纤，光纤性能满足USB3.0提出的传输速率和长距离传输衰减性能要求，850nm窗口传输带宽大于200MHz*Km，850nm窗口传输衰减小于5dB/Km。
10.按权利要求5所述的USB 3.0型光纤连接器连接组件，其特征在于所述的金属加强芯的多股柔性金属丝为柔性防锈镀锌绞合钢丝束，单股钢丝直径为0.1mm～0.3mm，每根金属加强芯的钢丝束所包含的钢丝为5～15股，光缆中所包含的金属加强芯为1～3根；金属加强芯在光缆中的布放方式为绞合或平铺；所述的填充增强层由芳纶纤维绳组成，芳纶纤维绳设置有3～8根，在外护套内的铺设方式为直放或绞合。
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