CN104701655B - 电连接系统 - Google Patents

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Abstract

一种构造成使电连接件终止并传输具有5千兆每秒(Gb/s)或更高数据传输率的数字电子信号的电连接系统。系统包括具有平坦的连接部(164,166)的成对的第一平行镜像端子(160,162)以及具有悬臂梁部(136,140)和构造成接触第一端子(160,162)的接触点(138,142)的成对的第二平行的镜像端子(132,134)。悬臂梁部(136,140)大致垂直于平坦的连接部(164,166)。端子(132,134和160,162)协同提供一致的特性阻抗。连接系统进一步包括纵向包围端子(132,134和160,162)的电磁屏蔽罩(172,174)。连接系统适于端接传输使用诸如通用串行总线(USB)3.0和高清晰度多媒体接口(HDMI)1.3的数据传输协议的数字信号的电缆(100)。

Description

电连接系统
技术领域
本发明总地涉及一种电连接系统，并具体涉及一种设计成连接传输具有5千兆每秒(Gb/s)或更高数据传输率的数字电子信号的电缆的电连接系统。
背景技术数字数据处理器速度的提高可使数据传输速度提高。用来使电子元件连接到数字数据处理器的传输介质须构造成在各个部件之间有效地传输高速数字信号。有线媒介，例如光缆、同轴电缆或者双绞线电缆可适用于其中所连接的部件在固定位置并相对紧密靠近(例如相隔不到一百米)的应用。光纤电缆提供了一种可支持高达100Gb/s的数据传输率并且几乎不受电磁干扰的传输介质。同轴电缆通常支持高达100兆位每秒(Mb/s)的数据传输率并且对电磁干扰有良好的抵抗力。双绞线电缆能提供高达约5Gb/s的数据传输率，尽管这些电缆在用于传输和接收线路的电缆内通常需要多对双绞线。双绞线电缆的导体有良好的抗电磁干扰，可通过使电缆内包括用于双绞线的屏蔽套增强对电磁干扰的抵抗。
例如通用串行总线(USB)3.0和高清晰度多媒体接口(HDMI)1.3的数据传输协议需要5Gb/s或以上的数据传输率。现有的同轴电缆不能支持接近这个速度的数据传输率。光纤和双绞线电缆两者都能以这些传输率传输数据，然而光纤电缆比双绞线电缆明显贵很多，使得它们对那些不需要高数据传输率和抗电磁干扰的易受成本影响的应用不太有吸引力。
汽车和卡车中的信息娱乐系统和其他电子系统开始需要能搭载高数据率信号的电缆。汽车级电缆应该不仅能够满足环境要求(例如耐热湿性能)，它们也必须是足够挠性的以便在汽车线束中布线并具有低的质量以助满足汽车燃油经济性的要求。因此，需要一种具有低的质量并足够挠性以便封装在汽车线束内的、同时满足光纤电缆当前无法满足的成本目标的具有高数据传输率的电缆。尽管赋予该电缆的特定应用为汽车，这种电缆也可能发现其他的应用，例如航空航天、工业控制或者其他数据通信。
在背景技术部分讨论的主题不应仅仅因为是在背景技术部分提到就假定为现有技术。同样的，背景技术部分提到的或与背景技术的主题有关的问题不应假定为先前在现有技术中所公认的。背景技术的主题仅仅代表不同的方法，他们本身也可以成为发明。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种电连接系统。该电连接系统包括具有第一插头端子和第二插头端子的插头连接件，该第一插头端子包括以大致矩形截面为特征的平坦的第一连接部和构造成附连到电导体的第一附着部，而该第二插头端子包括以大致矩形截面为特征的平坦的第二连接部和构造成附连到电导体的第二附着部。第一和第二插头端子形成关于纵向轴线左右对称的第一镜像端子对。
该电连接系统还包括构造成与插头连接件匹配的插座连接件。插座连接件具有包括第三附着部和第一悬臂梁部的第一插座端子，该第三附着部构造成附连到电导体，而该第一悬臂梁部以大致矩形截面为特征并限定从第一悬臂梁部悬垂出的凸出的第一接触点。第一接触点构造成接触第一插头端子的第一连接部。插座连接件还具有包括第四附着部和第二悬臂梁部的第二插座端子，该第四附着部构造成附连到电导体，而该第二悬臂梁部以大致矩形截面为特征并限定从第二悬臂梁部悬垂出的凸出的第二接触点。第二接触点构造成接触第二插头端子的第二连接部。第一和第二插座端子形成关于纵向轴线左右对称的第二镜像端子对。
当插头连接件连接到相应的插座连接件时，第一连接部的主宽度基本上垂直于第一悬臂梁部的主宽度，而第二连接部基本上垂直于第二悬臂梁部的主宽度。第一与第二连接部基本上互相平行，并且第一与第二悬臂梁部基本上互相平行。
当插头连接件匹配到插座连接件时，限定在第一连接部与第一接触点之间的第一接触面积基本上等于限定在第二连接部与第二接触点之间的第二接触面积。当插头连接件匹配到插座连接件时，第一接触面积在第一插头端子外面，并且第二接触面积在第二插头端子外面。当插头连接件匹配到插座连接件时，第一接触面积构造成少于由第一插座端子与第一插头端子之间的第一重叠区域限定的第一重叠面积，而第二接触面积构造成少于由第二插座端子与第二插头端子之间的第二重叠区域限定的第二重叠面积。
第一与第二插头端子部分地包裹在插头端子支架内，该插头端子支架由介电材料形成并构造成保持第一与第二插头端子的横向间距。第一与第二插座端子部分地包裹在插座端子支架内，该插座端子支架由介电材料形成并构造成保持第一与第二插座端子的横向间距。插座端子支架限定成对的通道，该通道靠近第一与第二插座端子并构造成允许第一与第二插座端子的垂直挠曲。电导体可以是电线导体或导电电路板迹线。
电连接系统进一步包括插头屏蔽罩，该插头屏蔽罩与插头连接件电气绝缘并构造成附连到第一屏蔽层导体以及纵向包围插头连接件；以及插座屏蔽罩，该插座屏蔽罩与插座连接件电气绝缘并构造成附连到第二屏蔽层导体以及纵向包围插座连接件。插座屏蔽罩构造成可滑动地与插头屏蔽罩的外部接合并且其中插座屏蔽罩限定靠近电导体与附着部之间的连接位置的浮凸部，其中该浮凸部增加了附着部与插座屏蔽罩之间的距离，由此减少了电导体与插座屏蔽罩之间的电容耦合。
通过阅读以下的通过非限制示例的方式并参照附图给出的本发明的较佳实施例的详细描述可更清楚地呈现本发明的进一步特征和优势。
附图说明
现参照附图通过示例来描述本发明，其中：
图1是根据一个实施例的具有绞合导体的电缆组件的电缆的立体剖视图；
图2是根据一个实施例的图1的电缆的剖视图；
图3是示出了根据一个实施例的图1的电缆捻度的电缆的局部剖视图；
图4是根据另一实施例的具有实心导体的电缆组件的电缆的立体剖视图；
图5是根据另一实施例的图4的电缆的剖视图；
图6是根据又一实施例的具有实心排扰线的电缆组件的电缆立体剖视图；
图7是根据又一实施例的图6的电缆的剖视图；
图8是根据又一实施例的图6的电缆的剖视图；
图9是示出了一些高速数字传输标准的信号上升时间和预期电缆阻抗的图表；
图10是示出了根据一些实施例的图1-7的电缆的各种特性的图表；以及
图11是根据一些实施例的图1-7的电缆的差分插入损耗相对于信号频率的曲线图；以及
图12是根据一个实施例的电缆组件的分解立体图；
图13是根据一个实施例的图12的电缆组件的一部分元件的分解立体图；
图14是根据一个实施例的图12的电缆组件的插座和插头端子的立体图；
图15是根据一个实施例的包含在载体条中的图12的电缆组件的插座端子的立体图；
图16是根据一个实施例的包含在插座端子支架内的图15的插座端子组件的立体图；
图17是根据一个实施例的包括插座端子盖的图16的插座端子组件的立体图；
图18是根据一个实施例的图13的电缆组件的立体装配图；
图19是根据一个实施例的包含在载体条中的图12的电缆组件的插头端子的立体图；
图20是根据一个实施例的包含在插头端子支架内的图19的插头端子组件的立体图；
图21是根据一个实施例的图13的电缆组件的插头连接件屏蔽罩半部的立体图；
图22是根据一个实施例的图13的电缆组件的另一个插头连接件屏蔽罩半部的立体图；
图23是根据一个实施例的图13的电缆组件的插座连接件屏蔽罩半部的立体图；
图24是根据一个实施例的图13的电缆组件的另一个插座连接件屏蔽罩半部的立体图；
图25是根据一个实施例的图12的电缆组件的插头连接件的立体图；
图26是根据一个实施例的图12的电缆组件的插座连接件本体的剖视图；
图27是根据一个实施例的图12的电缆组件的插座连接件的立体图；
图28是根据一个实施例的图12的电缆组件的插座连接件本体的立体图；
图29是根据一个实施例的图12的电缆组件的插头连接件本体的立体图；
图30是根据一个实施例的图12的电缆组件的插头连接件的剖视图；
图31是根据一个实施例的图12的电缆组件的立体图；
图32是根据一个实施例的图12的电缆组件的替代立体图；以及
图33是根据一个实施例的图12的电缆组件的剖视图。
具体实施方式
本文提供一种能够以高达5千兆每秒(Gb/s)(50亿字节每秒)的速度传输数字信号以支持USB3.0以及HDMI 1.3性能指标的电缆组件。该电缆组件包括具有一对导体(线对)的电缆、导电层以及使线对隔离电磁干扰并确定电缆的特性阻抗的编织导体。线对包含在帮助在线对与屏蔽层之间提供一致的径向距离的介电带内。如果线对是扭转的，该介电带还可帮助保持线对之间的一致的扭转角。线对之间一致的径向距离、屏蔽层以及一致的扭转角为电缆提供了更加一致的阻抗。电缆组件还可包括电插座连接件和/或电插头连接件，电插座连接件具有连接到线对的成对镜像的插头端子，电插头连接件具有连接到构造成与插头连接件的插头端子紧密配合的线对的成对镜像的插座端子。每个插座端子和插头端子均具有大体矩形的截面，并且当第一及第二电连接件配合时，该插座端子的主宽度基本上垂直于该插头端子的主宽度，并且位于插座端子和插头端子之间的接触点在该插座端子和该插头端子的外部。插座连接件和插头连接件均包括纵向包围插座端子或插头端子并且连接到电缆的编织导体的屏蔽层。该电缆组件还可包括包含该插座端子或插头端子以及屏蔽层的绝缘连接件本体。
图1和图2示出了用于电缆组件中的电缆100a的非限制示例。电缆100a包括中心的成对导体，成对的中心导体包括第一内导体(下文称为第一导体102a)和第二内导体(下文称为第二导体104a)。该第一导体102a和第二导体104a由具有高导电率的导电材料形成，例如无镀层的铜或镀银的铜。如本文所用，铜指的是元素铜或铜基合金。并且，如本文所用，银指的是元素银或银基合金。铜导体和镀银铜导体的设计、制造和来源为本领域技术人员所熟知。在图1和图2所示的示例中，电缆100a的第一导体102a和第二导体104a可分别包含七根电线股106。第一导体102a和第二导体104a的每根电线股可描述为具有0.12毫米(mm)的直径，大致相当于28美国导线规格(AWG)的绞线。或者，第一导体102a和第二导体104a可由具有较小标准(例如30AWG或32AWG)的绞线形成。
如图2所示，该中心的成对的第一导体102a和第二导体104a以长度L(例如每8.89mm一次)纵向扭转。扭转第一导体102a和第二导体104a提供了减少由中心线成对导体传输的信号的低频电磁干扰的好处。但是，发明人已经发现，还可由其中第一导体102a和第二导体104a没有彼此扭转的电缆提供符合要求的信号传输性能。不扭转第一导体102a和第二导体104a由于剔除扭转工艺可提供降低电缆制造成本的好处。
再次参照图1和图2，第一导体102a和第二导体104a均包围在各自的第一介电绝缘体和第二介电绝缘体(下文称作第一绝缘体108和第二绝缘体110)内。第一绝缘体108和第二绝缘体110结合在一起。第一绝缘体108和第二绝缘体110在电缆100a的整个长度上延伸，为了终止电缆100a而在电缆端部去除的部分除外。第一绝缘体108和第二绝缘体110由挠性介电材料形成，例如聚丙烯。第一绝缘体108和第二绝缘体110可描述为具有约0.85mm的厚度。
将第一绝缘体108结合到第二绝缘体110有助于保持第一导体102a和104a之间的间距。当第一导体102a和第二导体104a扭转时，它还可保持第一导体102a和第二导体104a之间的扭转角Θ(见图3)的一致。制造一对具有结合的绝缘体的导体所需方法为本领域的技术人员所熟知。
第一导体102a和第二导体104a以及第一绝缘体108和第二绝缘体110完全包含在第三介电绝缘体(下文称为带112)内，为了终止电缆100a而在电缆端部去除的部分除外。第一绝缘体108和第二绝缘体110以及带112一起形成了介电结构113。
带112由挠性介电材料形成，例如聚乙烯。如图2所示，带可描述为具有2.22mm的直径D。隔离剂114，例如滑石型粉末，可涂敷到相结合的第一绝缘体108和第二绝缘体110的外表面，从而当从第一导体102a和第二导体104a除去第一绝缘体108和第二绝缘体110的端部以形成电缆100a的终端时，促进从第一绝缘体108和第二绝缘体110除去带112。
带112完全包含在导电层(下文称为内屏蔽层116)内，可在电缆端部去除从而终止电缆100a的部分除外。内屏蔽层116围绕带112纵向地包围在单层中，从而形成大致平行于第一导体102a和第二导体104a的中心线对延伸的单缝118。内屏蔽层116不会盘旋地或者螺旋地包围带112。内屏蔽层116的缝边缘可相互重叠，从而内屏蔽罩116至少覆盖带112的100％的外表面。内屏蔽层116由挠性导电材料形成，例如镀铝的双轴取向PET膜。双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜通常被称为商品名MYLAR(麦拉)，在下文双轴取向的镀铝PET膜将称为镀铝MYLAR膜。镀铝MYLAR膜具有仅涂敷到一个主表面的导电铝涂层；其他主表面没有镀铝，因此是不导电的。单面镀铝MYLAR膜的设计、制造和来源为本领域技术人员所熟知。内屏蔽层116的未镀铝表面与带112的一个外表面接触。内屏蔽层116可描述为具有小于或等于0.04mm的厚度。
带112提供了保持第一导体102a和第二导体104a与内屏蔽层116之间的一致的径向距离的好处。带112进一步提供了使第一导体102a和第二导体104a的扭转角Θ保持一致的好处。在现有技术中发现的屏蔽的扭转的成对电缆在扭转线对和屏蔽层之间仅有空气作为电介质。第一导体102a和第二导体104a与内屏蔽层116之间的距离以及第一导体102a和第二导体104a的有效扭转角Θ都会影响电缆的阻抗。因此具有更加一致的第一导体102a和第二导体104a与内屏蔽层116的径向距离的电缆提供了更加一致的阻抗。第一导体102a和第二导体104a的更加一致的扭转角Θ也提供了更加一致的阻抗。
或者，可设想电缆结合了包裹第一绝缘体和第二绝缘体的单个介电结构，以保持第一绝缘体和第二绝缘体之间一致的横向距离以及第一绝缘体、第二绝缘体和内屏蔽层之间一致的径向距离。介电结构还可保持第一导体和第二导体的扭转角Θ的一致。
如图1和图2所示，电缆100a还包括接地导体，下文称为排扰线120a，排扰线120a布置在内屏蔽层116外侧。排扰线120a大致平行于第一导体102a和第二导体104a延伸，并且与内屏蔽层116的镀铝外表面紧密接触或者至少与内屏蔽层116的镀铝外表面电气联通。在图1和图2的示例中，电缆100a的排扰线120a可包括七根电线股122。排扰线120a的每根电线股122可描述为具有0.12mm的直径，大致相当于28AWG的绞线。或者，排扰线120a可由具有较小线规(例如30AWG或32AWG)的绞线形成。排扰线120a由导线形成，例如无镀层的铜线或者镀锡的铜线。铜导体和镀锡铜导体的设计、制造和来源为本领域技术人员所熟知。
如图1和图2所示，电缆100a进一步包括包围内屏蔽罩116和排扰线120a的编织电线导体(下文称为外屏蔽层124)，可在电缆端部去除从而终止电缆100a的部分除外。外屏蔽层124由多个编织导体形成，例如铜或镀锡铜。如本文所用，锡指的是元素锡或锡基合金。用于提供这种外屏蔽层的编织导体的设计、制造和来源为本领域技术人员所熟知。外屏蔽层124与内屏蔽层116和排扰线120a两者紧密接触或者至少与它们电气联通。形成外屏蔽层124的电线可与内屏蔽层116的至少65％的外表面接触。外屏蔽层124可描述为具有小于或等于0.30mm的厚度。
图1和图2所示的电缆100a进一步包括外介电绝缘体，下文称为护套126。护套126围绕外屏蔽层124，可在电缆端部去除从而终止电缆100a的部分除外。护套126形成了外绝缘层，为电缆100a提供了电气绝缘和环境保护。护套126由挠性介电材料形成，例如交联聚乙烯。护套126可描述为具有约0.1mm的厚度。
电缆100a构造成使得内屏蔽层116紧紧围住带112，使得外屏蔽层124紧紧围住排扰线120a和内屏蔽层116，并使护套126紧紧围住外屏蔽层124，从而使这些元件之间的空气隙形成得最小或者被压制。这为电缆100a提供了改进的导磁率。
电缆100a可描述为具有95欧姆的特性阻抗。
图4和图5示出了用于传输电子数字数据信号的电缆100b的另一个非限制示例。图4和图5所示的电缆100b在制造上与图1和图2所示的电缆100a是相同的，只是第一导体102b和第二导体104b分别包括实心电线导体，例如有着约0.321平方毫米(mm2)截面的裸铜线(无镀层的)或者镀银铜线，大致相当于28AWG的实心电线。或者，第一导体102b和第二导体104b可由具有较小线规(例如30AWG或32AWG)的实心电线形成。电缆100b可描述为具有95欧姆的阻抗。
图6和图7示出了用于传输电子数字数据信号的电缆100c的又一个非限制示例。图6和图7所示的电缆100c与图4和图5所示的电缆100b在制造上是相同的，只是排扰线120b包括实心电线导体，例如有着约0.321mm2截面的无镀层的铜导体、镀锡铜导体或者镀银铜导体，大致相当于28AWG的实心电线。或者，排扰线120b可由具有较小线规(例如30AWG或32AWG)的实心电线形成。电缆100c可描述为具有95欧姆的阻抗。
图8还示出了用于传输电子数字数据信号的电缆100d的再一个非限制示例。图5所示的电缆100d在制造上与图1-7中所示的电缆100a、100b、100c相似，但是，电缆100d包括多对第一导体102b和第二导体104b。带112还消除了对现有技术中常见的用于具有多个电线对导体的电缆的保持线对分离的间隔圈的需求。图8所示的示例包括实心电线导体102b、104b和120b。但是，替代的实施例可包括绞线102a、104a和120a。
图9示出了对适于USB3.0和HDMI 1.3性能指标的信号上升时间(以皮秒(ps)为单位)和差分阻抗(以欧姆(Ω)为单位)的要求。图9也示出了对可同时符合USB3.0和HDMI 1.3标准的电缆的组合要求。电缆100a-100c有望符合图9所示的组合的USB3.0和HDMI 1.3的信号上升时间和差分阻抗的要求。
图10示出了电缆100a-100c在信号频率范围0-7500MHz(7.5GHz)所对应的差分阻抗。
图11示出了长度为7m的电缆100a-100c在信号频率范围0-7500MHz(7.5GHz)所对应的插入损耗。
因此，如图10和图11所示，具有长达7米长度的电缆100a-100c可望在高达5千兆每秒的速度以小于20dB的插入损耗传输数字数据。
如图12的非限制示例所示，电缆组件还包括电气连接件。该插接件可以是插座连接件128或者构造成接纳插座连接件128的插头连接件130。
如图13所示，插座连接件128包括两个端子，连接到电缆100的第一内导体102的第一插座端子132，连接到线缆100的第二内导体(由于绘图视角原因未示出)的第二插座端子134。如图14所示，第一插座端子132包括第一悬臂梁部136，第一悬臂梁部136具有大致矩形的截面并限定了凸起的第一接触点138，该第一接触点138在第一悬臂梁部136的自由端附近从第一悬臂梁部136悬垂出。第二插座端子134也包括类似的第二悬臂梁部140，该第二悬臂梁部140具有大致矩形的截面并限定了凸起的第二接触点142，该第二接触点142在第二悬臂梁部140自由端附近从第二悬臂梁部140悬垂出。第一插座端子132和第二插座端子134分别包括附着部144，该附着部144构造成接纳电缆100的内导体的端部并提供用于将第一内导体102和第二内导体104附连到第一插座端子132和第二插座端子134的表面。如图14所示，附着部144限定了L形状。第一插座端子132和第二插座端子134形成了镜像的端子对，该端子对关于纵向轴线A左右对称并且大体上平行于纵向轴线A并互相平行。在所示的实施例中，第一悬臂梁部136与第二悬臂梁部140中心到中心之间的距离为2.85mm。
如图15所示，通过冲压工艺由导电材料片材形成第一插座端子132和第二插座端子134，该冲压工艺剪下并弯折片材以形成第一插座端子132和第二插座端子134。该冲压工艺还形成第一插座端子132和第二插座端子134所附连到的载体条146。使用精冲工艺形成第一插座端子132和第二插座端子134，该精冲工艺提供至少80％或者更高的剪切坯料厚度。这在悬臂梁部和接触点的小边上提供了更加光滑的表面，该光滑的表面减少了插座连接件128与插头连接件130之间的连接磨损。之后附着部144在随后的成形操作中弯折成L形。
如图16所示，第一插座端子132和第二插座端子134保持附连到用于插入模制工艺的载体条146，该插入模制工艺形成部分包住第一插座端子132和第二插座端子134的插座端子支架148。在第一插座端子132和第二插座端子134从载体条146分离后，插座端子支架148保持第一插座端子132和第二插座端子134之间的空间关系。插座端子支架148还限定了成对的电线导槽150，该电线导槽有助于在第一内导体102和第二内导体104从电缆100过渡到第一插座端子132和第二插座端子134的附着部144时保持第一内导体102和第二内导体104之间一致的间隔。插座端子支架148由介电材料形成，例如液晶聚合物。对于成形、加工和电气绝缘特性，这种材料比其他工程塑料提供更大的性能优势，例如聚酰胺或聚对苯二甲酸丁二醇酯。
如图17所示，去除了载体条146的一部分，并且随后插座端子盖152附连到插座端子支架148。插座端子盖152构造成在操控插座连接件128时以及插头连接件130与插座连接件128连接或分离时保护第一插座端子132和第二插座端子134免于弯折。插座端子盖152限定了成对的凹槽154，该成对的凹槽154在插头连接件130连接到插座连接件128时允许第一悬臂梁部136和第二悬臂梁部140弯曲。插座端子盖152还可由与插座端子支架148相同的液晶聚合物材料形成，但也可替代地使用其他的介电材料。插座端子支架148限定了与插座端子支架148所限定的细长柱158相匹配的细长槽156。通过将柱158超声焊接到凹槽156内，插座端子盖152被连结到插座端子支架148。或者，可采用其他将插座端子支架148连结到插座端子盖152的方法。
从第一插座端子132和第二插座端子134去除载体条146的其余部分，之后将第一内导体102和第二导体104附连到第一插座端子132和第二插座端子134。
如图18所示，使用超声焊接工艺将第一内导体102和第二内导体104附连到第一插座端子132和第二插座端子134的附着部144。与其他连接工艺相比，将导体声焊接到端子容许更好地控制导体与端子之间的接头质量，并因此对和导体与端子之间的接头相关的电容提供了更好的控制。这也避免了因使用焊料而导致的环境问题。
再回到图13，插头连接件130也包括两个端子，连接到电缆100的第一内导体102的第一插头端子160，连接到线缆100的第二内导体(未示出)的第二插头端子162。如图14所示，第一插头端子160包括具有大致矩形截面的第一细长平坦部164。第二插头端子也包括类似的第二细长平坦部166。插头端子的平坦部构造成容纳并与第一插座端子132和第二插座端子134的第一接触点138和第二接触点142接触。平坦部的自由端具有斜切的形状，该斜切形状允许匹配第一插座端子132和第二插座端子134从而在插头连接件130和插座连接件128匹配时骑在并覆盖在第一平坦部164和第二平坦部166的自由端上。第一插头端子160和第二插头端子162分别包括与第一插座端子132和第二插座端子134的构造成接纳第一内导体102和第二内导体104的附着部144相似的附着部144，这些附着部144提供用于使第一内导体102和第二内导体104附连到第一插头端子160和第二插头端子162的平面。如图14所示，附着部144限定了L形状。第一插头端子160和第二插头端子162形成了镜像的端子对，该端子对关于纵向轴线A左右对称并且大体上平行于纵向轴线A并互相平行。在所示的实施例中，第一平坦部与第二平坦部中心到中心之间的距离为2.85mm。发明人通过从计算机模拟所得的数据已观察到，镜像平行的插座端子和插头端子对电缆组件的阻抗和插入损耗有强烈的影响。
如图19所示，由导电材料薄膜通过冲压工艺形成插头端子，该冲压工艺剪断并弯折片材以形成插头端子。该冲压工艺也形成插头端子所附连到的载体条168。之后附着部144在随后的成形操作中弯折成L形。
如图20所示，插头端子保持附连到用于插入模制工艺的载体条168，该插入模制工艺形成部分包住第一插座头端子160和第二插头端子162的插头端子支架170。在第一插头端子160和第二插头端子162从载体条168分离后，插头端子支架170保持第一插头端子160和第二插头端子162之间的空间关系。与插座端子支架148相似，插头端子支架170限定了成对电线导槽150，该电线导槽150有助于在第一内导体102和第二内导体104从电缆100过渡到第一插座端子132和第二插座端子134的附着部144时保持第一内导体102和第二内导体104之间一致的间隔。插头端子支架170由介电材料形成，例如液晶聚合物。
从插头端子去除载体条168，之后使第一内导体102和第二内导体104附连到第一插头端子160和第二插头端子162。
如图18所示，使用超声焊接工艺使电缆100的第一内导体102和第二内导体104附连到第一插头端子160和第二插头端子162的附着部144。
如图13和图14所示，第一插头端子160和第二插头端子162以及第一插座端子132和第二插座端子134在插头连接件128和插座连接件130中定向，从而当插头连接件128和插座连接件130匹配时，第一插座端子132和第二插座端子134的主宽度大致垂直于第一插头端子160和第二插头端子162的主宽度。如本文所用，大致垂直的意思是主宽度为绝对垂直±15°。发明人已经发现，第一插头端子160和第二插头端子162与第一插座端子132和第二插座端子134之间的这种定向对插入损耗具有强烈影响。并且，当插头连接件128与插座连接件130匹配时第一插座端子132和第二插座端子134与第一插头端子160和第二插头端子162重叠。插头连接件128和插座连接件130构造成仅使得第一插座端子132和第二插座端子134的第一接触点138和第二接触点142接触第一插头端子160和第二插头端子162的平坦叶片部，并且第一插座端子132和第二插座端子134与第一插头端子160和第二插头端子162之间限定的接触面积少于第一插座端子132和第二插座端子134与第一插头端子160和第二插头端子162之间的重叠面积。因此，由第一接触点138和第二接触点142的面积而非端子之间的重叠面积确定了接触面积(有时称为擦拭距离(wipe distance))。因此，插座端子和插头端子提供这样的好处，即，只要第一插座端子132和第二插座端子134的第一接触点138和第二接触点142与第一插头端子160和第二插头端子162完全接合，就提供一致的接触面积。因为插头端子和插座端子为镜像的一对，第一插座端子132和第一插头端子160之间的第一接触面积与第二插座端子134和第二插头端子162之间的第二接触面积大致相等。如本文所用，大致相等的意思是，第一接触面积与第二接触面积之间的差别小于0.1mm2。发明人已经从计算机仿真所得的数据中观察到，插头端子和插座端子之间的接触面积与第一接触面积与第二接触面积之间的差别对电缆组件的插入损耗具有强烈影响。
第一插头端子160和第二插头端子162没有接纳在第一插座端子132和第二插座端子134内，因此当插头连接件130匹配到插座连接件128时，第一接触面积在第一插头端子160的外部，而第二接触面积在第二插头端子162的外部。
第一插座端子132和第二插座端子134与第一插头端子160和第二插头端子162可由铜基材料的片材料形成。可选择性地使用铜基/镍基/银基镀层来电镀第一悬臂梁部136和第二悬臂梁部140与第一平坦部164和第二平坦部166。端子可镀至5表层厚度。第一插座端子132和第二插座端子134与第一插头端子160和第二插头端子162构造成使得插座连接件128和插头连接件130表现出约0.4牛顿(45克)的低插入法向力。低法向力在连接/分离工序期间提供了减少镀层损耗的好处。
如图13所示，插头连接件130包括附连到电缆100的外屏蔽层124的插头屏蔽件172。插头屏蔽件172与第一插头端子160和第二插头端子162以及插头端子支架170分离，并纵向围绕它们。插座连接件128还包括附连到电缆100的外屏蔽层124的插座屏蔽罩174，该插座屏蔽罩174与第一插座端子132和第二插座端子134、插座端子支架148以及插座端子盖152分离并纵向围绕它们。插座屏蔽罩174和插头屏蔽罩172构造成彼此滑动接触，并且当它们匹配时在附连的电缆100的外屏蔽层之间提供气连接并为插头连接件128和插座连接件130提供电磁屏蔽。
如图13、图21和图22所示，插头屏蔽罩172由两部分组成。图21所示的第一插头屏蔽罩172A包括两对相邻于构造成接纳电缆100的附着部180的卷边翼：导体卷边翼176和绝缘体卷边翼178。导体卷边翼176为偏置的支路型卷边翼，并且构造成在使导体卷边翼176卷曲到电缆110时包围电缆100的裸露的外屏蔽层124。由于电缆100的排扰线120a夹在电缆110的外屏蔽层124和内屏蔽层116之间，当第一插头屏蔽罩172A卷曲到外屏蔽层124时，排扰线120a电气联接到第一插头屏蔽罩172A。这提供了在不必在卷曲之前使排扰线120关于屏蔽罩定向的情况下使可使插头屏蔽罩172联接到排扰线120的好处。
附着部180和导体卷边翼176的内部可限定构造成改进第一插头屏蔽罩172A与电缆100的外屏蔽层124之间的电气连通性的多个长菱形的凹口。美国专利号8485853中描述了这些长菱形的凹口，在此通过引用包含了该专利的全部发明。
绝缘体卷边翼也为偏置的支路型翼，并且构造成在使插头屏蔽罩172卷曲到电缆110时包围电缆100的护套126。每个绝缘体卷边翼进一步包括具有构造成至少穿过电缆100的外绝缘体的尖端的叉头182。当在插头屏蔽罩172与电缆100之间施力时，叉头182阻止插头屏蔽罩172与电缆100分离。叉头182也阻止插头屏蔽罩172绕着电缆100的纵向轴线A旋转。尖头182还可穿过电缆100的外屏蔽层124、内屏蔽层116或者带112，但不应穿过第一绝缘体108和第二绝缘体110。尽管所示的示例包括两个叉头182，可以设想本发明的替代的实施例仅使用由第一插头屏蔽罩172A限定的一个叉头182。
第一插头屏蔽罩172A限定了靠近插头端子的附着部144与第一内导体102和第二内导体104之间的连接部的浮凸部184。浮凸部184增加了附着部144与第一插头屏蔽罩172A之间的距离，因此降低了它们之间的电容耦合。
第一插头屏蔽罩172A进一步限定了多个凸部218或凸块186，这些凸部218或凸夫186构造成与在图22所示的第二插头屏蔽罩172B中限定的相应的多个孔188相配合。凸块186构造成卡扣进孔188，由此将第二插头屏蔽罩172B机械地固定并且电气连接到第一插头屏蔽罩172A。
如图13、图23和图24所示，插座屏蔽罩174同样由两部分组成。图23所示的第一插座屏蔽罩174A包括两对相邻于构造成接纳电缆110的附着部180的卷边翼，导体卷边翼176和绝缘体卷边翼178。导体卷边翼176为偏置的支路型卷边翼，并且构造成在使导体卷边翼176卷曲到电缆100时包围电缆100的裸露的外屏蔽层124。附着部144和导体卷边翼176的内部可限定构造成改进第一插头屏蔽罩172A与电缆100的外屏蔽层124之间的电气连通性的多个长菱形的凹口。
绝缘体卷边翼也为偏置的支路型翼，并且构造成在使插头屏蔽罩172卷曲到电缆100时包围电缆100的护套126。绝缘体卷边翼进一步包括具有构造成至少穿过电缆100的外绝缘体的尖端的叉头182。尖头182也可穿过电缆100的外屏蔽层124、内屏蔽层116或带。尽管所示的示例包括两个叉头182，可以设想本发明的替代的实施例仅使用一个叉头182。
第一插座屏蔽罩174A限定了多个凸部218或凸块186，这些凸部或凸块构造成与限定在第二插座屏蔽罩174B中的相应的多个孔188相配合，使第二插座屏蔽罩174固定到第一插座屏蔽罩174A。第一插座屏蔽罩174A可能不会限定靠近第一插座端子132和第二插座端子134的附着部144与第一内导体102和第二内导体104之间的连接部的浮凸部，因为该连接部与插座屏蔽罩174之间的距离对于供插头屏蔽罩172插入到插座屏蔽罩174内来说是大的。
尽管所示示例的插头屏蔽罩172的外部构造成滑动接合插座屏蔽罩174的内部，可以设想其中插座屏蔽罩174的外部与插头屏蔽罩172的内部可滑动地配合的替代实施例。
插座屏蔽罩174和插头屏蔽罩172可由铜基材料的片材形成。可使用铜基、镍基、银基或锡基镀层来电镀插座屏蔽罩174和插头屏蔽罩172。本领域技术人员熟知可通过冲压工艺形成第一插座屏蔽罩174A和第二插座屏蔽罩174B以及第一插头屏蔽罩172A和第二插头屏蔽罩172B。
尽管本文所示的插头连接件和插座连接件的示例是连接到电缆，可以设想插头连接件和插座连接件连接到电路板上的导电线路的其他实施例。
为满足汽车环境中的应用(例如震动和断开电阻)的需求，电缆组件100可进一步包括如图12所示的插头连接件本体190和插座连接件本体192。插头连接件本体190和插座连接件本体192由介电材料形成，例如聚酯材料。
再次回到图12，插座连接件本体192限定了接纳插座连接件128的腔体194。插座连接件本体192还限定了构造成容纳插头连接件本体190的罩子。插座连接件本体192进一步限定了具有构造成在插头连接件本体190与插座连接件本体192完全匹配时使插座连接件本体192固定到插头连接件本体190的锁紧臂196的低轮廓锁定机构。插头连接件本体190同样限定了接纳插头连接件130的腔体198。插头连接件本体192限定了锁定凸片200，在插头连接件本体190与插座连接件本体192完全匹配时该锁定凸片200通过锁紧臂196配合而使插座连接件本体192固定到插头连接件本体190。电缆组件100还包括使插座连接件128和插头连接件130保持在它们相应的连接件本体腔体194和198内的连接件位置保证装置202。
如图25所示，第一插头屏蔽罩172A限定了三角形锁定舌柄204，该锁定舌柄204从第一插头屏蔽罩172A突出并构造成使插头连接件130固定在插头连接件本体190的腔体198内。锁定舌柄204包括附连到第一插头屏蔽罩172A并基本上与插头屏蔽罩172A的纵向轴线A平行的固定边缘(未示出)、独立于第一插头屏蔽罩172A并限定相对于纵向轴线A的锐角的前缘206、以及同样独立于第一插头屏蔽罩172A并基本上垂直于纵向轴线A的后缘208。前缘206和后缘208从第一插头屏蔽罩172A凸出。如图26所示，插头连接件本体190的腔体198包括窄部210和宽部212。当插头连接件130最初插入到窄部210时，锁定舌柄204的前缘206接触窄部210的顶壁214并压缩锁定舌柄204，从而容许插头连接件130穿过腔体198的窄部210。当锁定舌柄204进入腔体198的宽部212时，锁定舌柄204回到其未受压缩的形状。锁定舌柄204的后缘208随后接触腔体198的宽部212的后壁216，防止插头连接件130返回穿过插头连接件本体腔体198的窄部210。可以压缩锁定舌柄204使得插头连接件130可以通过在腔体198的宽部212前面插入撬掘而从腔体198移除。
如图27所示，插座屏蔽罩174限定了构造成使插座连接件128固定在插座连接件本体192的腔体194内的类似锁定舌柄204。插座连接件本体192的腔体194包括具有相似的上壁和后壁的类似宽部和窄部。锁定舌柄204可在形成第一插头屏蔽罩172A和第一插座屏蔽罩174A的冲压工艺期间形成。
再次回到图12，插座屏蔽罩174也包括成对的凸部218，该对凸部218构造成与在插座连接件本体腔体194的侧壁中限定的成对的凹槽220相配合，以使插座连接件128对齐并定向在插座连接件本体192的腔体194内。插头屏蔽罩172同样限定了成对的凸部218，该对凸部218构造成与在插头连接件本体腔体198的侧壁中限定的成对的凹槽(因绘图视角原因未示出)相配合，以使插头连接件130对齐并定向在插头连接件本体190的腔体198内。
尽管图12中所示的插座连接件本体190和插头连接件本体192的示例仅包括单个腔体，可设想包括多个腔体从而连接件本体包括多个插头连接件128和插座连接件130或替代地包含除插头连接件128或插座连接件130之外的其他连接件类型的连接件本体的其他实施例。
如图28所示，插座连接件本体192限定了从插座连接件本体192向外延伸的锁定凸片200。
如图29所示，插头连接件本体190包括纵向延伸的锁定臂196。锁定臂196的自由端222限定了构造成接合插座连接件本体192的锁定凸片200的向内延伸的锁定尖头224。锁定臂196的自由端222也限定了向外延伸的挡块226。锁定臂196通过弹性U形带228整体地连接到插接件本体，弹性U形带228构造成在锁定臂196从静止状态枢转时对锁定臂196的自由端222施加压制力230。插头连接件本体190进一步一体地包括横向的压制梁232，该压制梁232在固定端之间连接到插头连接件本体并构造成在施加到插座连接件本体192与插头连接件本体190之间的纵向分离力234超过第一阈值时接合挡块226。不参阅任何特定的操作理论，当施加分离力234时，分离力234使U形带228的前部236移位直到在锁定臂196的自由端222上的挡块226接触压制梁232。挡块226和压制梁232之间的这种接触增加了锁定尖头224上的压制力230，由此保持了锁定尖头224与锁定凸片200接合，这防止了插头连接件本体190从插座连接件本体192分离。
插头连接件本体190进一步包括大致与U形带228共面并构造成接合U形带228的凸肩238。不参阅任何特定的操作理论，当施加到插座连接件本体192与插头连接件本体190之间的纵向分离力超过第二阈值时，U形带228的前部236移位直到前部236接触凸肩238的面，并由此增加了锁定尖头224上的压制力230以保持锁定尖头224与锁定凸片200接合。第二阈值的分离力234大于第一阈值的分离力。由于挡块226和U形带228帮助增加了压制力230，有可能提供具有能够使用能符合汽车标准的聚酯材料抵抗分离力的低轮廓锁定机构的连接件本体。
锁定臂196也包括布置在U形带228后部的可按压手柄240。通过压下手柄锁定尖头224可从锁定凸片200向外移开，以使锁定尖头224能够与锁定凸片200分离。如图30所示，锁定臂196进一步包括布置在锁定尖头224与可按压手柄240之间的向内延伸的支点242。
因此，提供了一种电缆组件100a-100c。该电缆100a-100c能传输具有5Gb/s或者更高数据率的数字数据信号。该电缆100a-100c能够在这种速率通过单对导体传输信号，而不是像其他能够支持相似的数据传输率的高速电缆(例如7类(Category 7)电缆)中所使用的多对双绞线。与使用如同电缆100a-100c中那样的单对导体提供了消除了在其他具有多对双绞线的电缆100a中在双绞线之间发生串音的可能性的好处。电缆100a-100c中的单线对也减少了电缆100a-100c的质量；这是在易受重量影响的应用(例如汽车和航空航天应用)中的重要因素。第一和第二导体102a、104a、102b、104b以及内屏蔽层116之间的带112帮助保持第一和第二导体102a、104a、102b、104b以及内屏蔽层116之间一致的径向距离，特别是在电缆因为在汽车线束组件内的布线电缆100a-100c的需要而弯曲时。保持第一和第二导体102a、104a、102b、104b以及内屏蔽层116之间一致的径向距离提供了一致的电缆阻抗和更加可靠的数据传输率。带112以及第一绝缘体108与第二绝缘体110的结合帮助保持在线对中的第一和第二导体102a、104a、102b、104b之间的扭转角Θ，又，特别是在电缆因在车辆中以通常会导致第一导体102和第二导体104之间的分离的角度布线而弯曲时。这也提供了一致的电缆阻抗。插座连接件128和插头连接件130与电缆协同提供一致的电缆阻抗。因此，元件的组合(例如第一绝缘体108和第二绝缘体110以及带112、内屏蔽层116、端子132、134、160、162的结合)而不是任何个别的元件提供了一种具有一致阻抗和插入损耗特性的能够在5Gb/s或者更高的速率传输数字数据(即使电缆100a-100c弯曲时)的电缆组件100a-100c。
尽管根据其较佳实施例描述了本发明，并不意味着限制于此，而是限制于以下权利要求书中所列出的范围。此外，术语第一、第二等的使用不代表任何重要性的顺序，而是用于将元件彼此区分开。另外，术语一种、一个等的使用不代表数量的限制，而是表示至少存在一个该指代词。

Claims (10)

1.一种电连接系统，包括：
具有第一插头端子和第二插头端子的插头连接件，所述第一插头端子包括以大致矩形截面为特征的平坦的第一连接部和构造成附连到第一电导体的第一附着部，所述第二插头端子包括以大致矩形截面为特征的平坦的第二连接部以及构造成附连到第二电导体的第二附着部，其中第一和第二插头端子形成关于纵向轴线左右对称的第一镜像端子对；以及
插座连接件，所述插座连接件构造成与所述插头连接件匹配，所述插座连接件具有第一插座端子和第二插座端子，第一插座端子包括构造成附连到第三电导体的第三附着部和以大致矩形截面为特征的第一悬臂梁部，所述第一悬臂梁部限定从第一悬臂梁部悬垂出的单个凸出的第一接触点，所述第一接触点构造成接触第一插头端子的第一连接部，所述第二插座端子包括构造成附连到第四电导体的第四附着部以及以大致矩形截面为特征的第二悬臂梁部，所述第二悬臂梁部限定从第二悬臂梁部悬垂出的单个凸出的第二接触点，所述第二接触点构造成接触第二插头端子的第二连接部，其中第一和第二插座端子形成关于纵向轴线左右对称的第二镜像端子对，并且其中插头连接件连接到插座连接件，第一连接部的主宽度基本上垂直于第一悬臂梁部的主宽度，而第二连接部的主宽度基本上垂直于第二悬臂梁部的主宽度，
第一和第二插座端子部分地包裹在插座端子支架内，所述插座端子支架由介电材料形成并构造成保持第一和第二插座端子的横向间距，
插座端子支架限定成对的通道，所述通道邻近第一和第二插座端子并构造成容许第一和第二插座端子的垂直挠曲。
2.根据权利要求1的电连接系统，其特征在于，第一和第二连接部基本上互相平行，并且第一和第二悬臂梁部基本上互相平行。
3.根据权利要求2的电连接系统，其特征在于，当插头连接件匹配到插座连接件时，第一连接部与第一接触点之间限定的第一接触面积基本上等于第二连接部与第二接触点之间限定的第二接触面积。
4.根据权利要求3的电连接系统，其特征在于，当插头连接件匹配到插座连接件时，第一接触面积在第一插头端子外面，并且第二接触面积在第二插头端子外面。
5.根据权利要求3的电连接系统，其特征在于，当插头连接件匹配到插座连接件时，第一接触面积构造成少于由第一插座端子与第一插头端子之间的第一重叠区域限定的第一重叠面积，而第二接触面积构造成少于由第二插座端子与第二插头端子之间的第二重叠区域限定的第二重叠面积。
6.根据权利要求1的电连接系统，其特征在于，第一和第二插头端子部分地包裹在插头端子支架内，所述插头端子支架由介电材料形成并构造成保持第一和第二插头端子的横向间距。
7.根据权利要求1的电连接系统，其特征在于，第一和第二电导体选自由电线导体和导电电路板迹线组成的组。
8.根据权利要求1的电连接系统，其特征在于，第三和第四电导体选自由电线导体和导电电路板迹线组成的组。
9.根据权利要求1的电连接系统，进一步包括：
插头屏蔽罩，所述插头屏蔽罩与插头连接件电气隔离并构造成附连到第一屏蔽层导体并纵向包围插头连接件；以及
插座屏蔽罩，所述插座屏蔽罩与插座连接件电气隔离并构造成附连到第二屏蔽层导体并纵向包围插座连接件。
10.根据权利要求9的电连接系统，其特征在于，插座屏蔽罩构造成可滑动地与插头屏蔽罩内部接合，并且其中插座屏蔽罩限定靠近第三和第四电导体与第三和第四附着部之间的连接位置的浮凸部，其中所述浮凸部增加了第三和第四附着部与插座屏蔽罩之间的距离，由此减少了第三和第四附着部与插座屏蔽罩之间的电容耦合。
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