CN104701700B - 用于电缆背板系统的电缆组件 - Google Patents

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Abstract

电缆组件(106)包括托架(114)，该托架具有环绕线槽的框架(200)和联接到框架的间隔件组件(220)。间隔件组件将电缆托架连接器(116)相对于所述框架保持在固定位置。每个电缆托架连接器具有保持多个触头(186)的壳体(160)。端接于相应触头的电缆(152)从相应的壳体向后延伸进入线槽。柔性电缆线束(108)从托架延伸并具有电联接到框架的柔性屏蔽件(230)以及电连接到至少一个相应的电缆托架连接器(116)的线束连接器(118)。至少一些电缆从线槽穿过柔性屏蔽件布线到线束连接器。柔性屏蔽件为电缆提供电屏蔽，并且线束连接器相对于托架能够可变地定位。

Description

用于电缆背板系统的电缆组件
技术领域
本发明涉及用于电缆背板系统的电缆组件。
背景技术
通信系统，如网络系统，服务器，数据中心等，使用大型印刷电路板，被称为背板，用于互连中间面板(midplame)、子卡、线卡和/或开关卡。该通信系统使用安装到背板的高速差分连接器和安装到线卡和开关卡以在其间传输信号的高速差分连接器。背板通过使用沿着所述电路板的迹线而互连各个连接器。
因为系统的密度增加以及对高速线的需求增加，印刷电路板持续变得更大，信号完整性固有地随着信号沿整个通道进一步行进而衰减。至少有一些系统已经使用电缆组件代替传统的背板。然而，大量的电缆组件的打包(package)是困难的。电缆管理在这样的系统中是一个限制因素。当前电缆托架设计采用密集的电缆结构，该电缆结构由于重量和大小的限制而难以组装。此外，当前的电缆托架设计不允许终端用户构造托架以满足不同的系统架构。电缆托架具有一个预先指定的构造，并且由电缆托架保持的连接器都彼此相对固定。由于这样的限制，由所述电缆组件的连接器保持的差分触头对的每线性单位长度的密度可能会受到负面影响，因此该系统的架构可能受到负面影响。例如，可用于系统中的其它硬件部件的空间更小，其他硬件部件诸如电源、系统气流部件等等。
有必要在电缆背板系统中提供更多的设计灵活性。
发明内容
根据本发明，用于电缆背板系统的电缆组件包括托架，该托架具有环绕线槽(raceway)的框架和联接到所述框架的间隔件组件。间隔件组件将电缆托架连接器相对于框架在保持固定的位置。每个电缆托架连接器具有保持多个触头的壳体。电缆被端接到相应的触头并从相应的壳体向后延伸到线槽中。所述壳体被构造成被接收在电缆背板系统的背板的相应的开口中。柔性电缆线束(harness)从托架延伸并具有联接接到所述框架的柔性屏蔽件。柔性电缆线束具有线束连接器，该线束连接器电连接到至少一个相应的电缆托架连接器。至少一些电缆通过柔性屏蔽件从线槽布线(route)到线束连接器。柔性屏蔽件为电缆提供电屏蔽，并且线束连接器相对于托架能够可变地定位。
附图说明
图1是根据示例性实施例形成的电缆背板系统的前透视图。
图2是电缆背板系统的后视图。
图3示出电缆背板系统的一部分。
图4示出的电缆背板系统中的电缆组件的一部分。
图5示出了电缆组件的一部分。
图6是根据示例性实施例形成的电缆组件的透视图。
图7是电缆组件的正视图。
图8示出了电缆组件的一部分，其中其线束连接器联接到前面板。
具体实施方式
图1是根据示例性实施例形成的电缆背板系统100的前透视图。图2是电缆背板系统100的后视图。电缆背板系统100被用在数据通信应用中，如网络交换机。电缆背板系统100通过使用电缆组件106互连线卡102和开关卡104。例如，所述电缆组件106分别连接到线卡102和开关卡104的卡连接器132、134。在其他实施例中，电缆背板系统100在其它实施例中可用于与其它类型的连接器和/或卡互联，如子卡。
电缆组件106包括柔性电缆线束108，以形成允许安装者方便使用的灵活的区段。柔性电缆线束108允许电缆背板系统100部件的不同构造或放置。柔性电缆线束108允许同一电缆组件106设计以适应于不同类型的系统或架构，如适应不同的用户需求。柔性电缆线束108允许更多的空间来实现电缆背板系统100内的其它特征或部件，如电源模块、系统气流部件，如风扇等。
每个电缆线束108包括线束连接器118。电缆组件106还包括电缆托架连接器116，该电缆托架连接器通过电缆在电缆背板系统100中与相应的线束连接器118互连。该电缆组件106消除经由电路板迹线的互连，诸如背板电路板。相比于传统的背板，电缆组件106沿电缆背板系统100的各个连接器之间的信号路径具有改进的信号性能。相比于传统的背板，电缆组件106支持更高的速度、更长的信号路径长度和每通道更低的成本。电缆组件106提供了用于改进的信号性能的信号线的屏蔽。电缆组件106被打包在这样的结构中，该结构允许电缆托架连接器116的精确的电缆和连接器定位，同时允许线束连接器118的灵活或独立的定位，以用于设计的灵活性。可选地，线束连接器118可被连接到相应的线卡102，而电缆托架连接器116连接到相应的开关卡104。
电缆背板系统100包括底盘110，该底盘支撑电缆背板系统100的部件。底盘110可包括机架(rack)、机壳或其他合适的结构，以用于保持所述电缆背板系统100的部件。底盘110可以包括用于引导、支撑和/或固定联接到电缆背板系统100的线卡102和开关卡104的结构。
电缆背板系统100包括多个电缆组件106，该多个电缆组件被联接至底盘110、电缆背板系统100的其他种结构和/或彼此连接，以形成一个电缆机架112(如图2所示)。每一个电缆组件106包括形成电缆机架112的一部分的托架114(图2中示出)。柔性线束108可以从托架114延伸至电缆机架112中的其他位置。托架114可以是盒状，并限定用于电缆的线槽。电缆机架112支撑形成电缆组件106的一部分的多个电缆托架连接器116。
电缆背板系统100包括背板120(图3中示出)。背板120可以是电路板，并且可以由典型的电路板材料制成，例如FR-4材料。电气部件，如电源、风扇、连接器等可附接至背板120。这些电气部件可以电连接到背板120的迹线或电路。作为典型的传统背板，电缆托架连接器116并不电连接到背板120，而是电缆托架连接器116通过在电缆托架连接器116之间延伸的电缆而被互连。在替代实施例中，背板120可以由其他材料制造，如另一种介电材料或金属材料制成，如金属片，如当无需在背板120上电气布线时。托架114、电缆托架连接器116和/或电缆线束108可联接到背板120并相对于背板120定位，以用于与线卡102和/或开关卡104配合。
图3示出了电缆背板系统100，为清楚起见，移除了许多电缆组件106，仅示出安装到底座110和背板120的一对电缆组件106。电缆组件106联接至背板120，以形成电缆背板系统100。电缆组件106沿着背板120的后侧124设置。电缆托架连接器116(图1)通过背板120中的通孔126延伸，并在背板120的前侧128呈现以用于与线卡102和开关卡104(均在图1中示出)配合。在示例性实施例中，所述电缆托架连接器116被保持在用于与线卡102和/或开关卡104配合的精确的位置。托架114包括将电缆托架连接器116相对于背板120对齐和定位的特征。
在示例性实施例中，托架114的壁可被弯曲或移动以允许电缆托架连接器116与开口126对齐并穿过开口126。可选地，托架114和/或电缆托架连接器116的一部分可穿过所述开口126。托架114可相对于彼此并相对于背板120浮动，以将电缆托架连接器116与相应的开口126适当地对齐。一旦托架114被联接至背板120，背板120可用于将电缆托架连接器116保持在用于与线卡102和开关卡104配合的精确位置上。例如，开口126可以被用来控制电缆托架连接器116用于配合的最终位置。在示例性实施例中，电缆托架连接器116相对于彼此并相对于托架114浮动，以允许电缆托架连接器116相对于所述背板120的精确定位以用于与线卡102和开关卡104配合。电缆托架连接器116需要相对于背板120被精确地定位以用于与相应的卡连接器132、134(示于图1)配合。
多个开口126在图3可见。每个开口的尺寸和形状被设置为以在其中接收单个电缆托架连接器116(图1中示出)；然而在替代的实施例中，开口126的尺寸可以设置为在其中接收多个电缆托架连接器116。可选地，背板120可具有尺寸和形状被设置为接收线束连接器118的开口。
背板120包括相邻的开口126之间的横杆140。横杆140为背板120提供支撑。横杆140限定背板120的用于将电缆组件106和/或电缆机架112固定至背板120的安装位置。可选地，横杆140可为安装块或条(未示出)提供安装位置，所述安装块或条可以是延伸跨越背板120前方以加固背板120的金属块。在示例性实施例中，背板120包括穿过横杆140的引导孔142，该引导孔用于组装期间电缆组件106和/或电缆机架112的引导和对齐。引导孔142接收引导特征、紧固件或其它用于装配电缆背板系统100的部件。
图4示出了电缆组件106的一部分，示出电缆托架连接器116中的一个与线束连接器118中的一个，在其间具有电缆束(cable bundle)150。电缆托架连接器116和线束连接器118设置在电缆束150的相反端部。电缆束150包括多个电缆152。尽管每个电缆152示出为在一个电缆托架连接器116和一个线束连接器118之间延伸，但是电缆可从一个电缆托架连接器116延伸到一个以上的线束连接器118和/或电缆可从一个线束连接器118延伸到一个以上的电缆托架连接器116也是可能的。可选地，电缆托架连接器116可被构造成连接到线卡102(图1中示出)的卡连接器132(如图1所示)，并且线束连接器118可以被连接到开关卡的104(在图1中示出)的卡连接器134(如图1所示)。
电缆托架连接器116可限定构造成与相应的卡连接器相配合的插头连接器，相应的卡连接器可以是插座连接器，如STRADA Whisper插座连接器，可从TE Connectivity，Harrisburg，PA商业地获得。线束连接器118可限定构造成与相应的卡连接器相配合的插头连接器，相应的卡连接器可以是插座连接器，如STRADA Whisper插座连接器，可从TEConnectivity，Harrisburg，PA商业地获得。在示例性实施例中，连接器116、118是高速差分对连接器，每一个高速差分对连接器都包括在共同的配合接口配合的多个差分导体对。差分导体沿其信号路径被屏蔽以减少噪声、串扰以及沿着差分对信号路径的其他干扰。
在示例性实施例中，电缆152是双轴电缆，其具有在电缆152的共同的外套内的两条信号线。信号线传送差分信号。在示例性实施例中，所述信号线被屏蔽，如用电缆152的电缆编织物。可选地，每个信号线可以单独地被屏蔽。在替代实施例中，可提供其他类型的电缆152。例如，同轴电缆可从电缆托架连接器116延伸，其中每个电缆在其中承载单根信号导线。
线束连接器118包括插头壳体160，该插头壳体保持多个触头模块162。插头壳体160包括基壁164和从基壁164延伸的护罩壁166以限定构造为接收相应的卡连接器132或134的配合腔168。护罩壁166引导卡连接器132或134与线束连接器118的配合。
每个触头模块162包括由支撑体182保持的多个电缆组件180。每个电缆组件180包括一对信号触头186，该对信号触头端接至电缆152的相应的信号线。线束连接器118的信号触头186可以被称为线束触头186。每个电缆组件180还包括为信号触头186提供屏蔽的接地屏蔽件188。在示例性实施例中，接地屏蔽件188沿信号触头186的整个长度周向环绕信号触头186，以确保所述信号路径从干扰电屏蔽。
支撑体182为电缆组件180提供支撑。电缆152延伸进支撑体182中，使得支撑体182支撑电缆152的一部分。支撑体182可为电缆152提供应力释放。可选地，支撑体182可以由塑料材料制成。替代地，支撑体182可以由金属材料制成。支撑体182可以是金属化的塑料材料，以为电缆152和电缆组件180提供附加的屏蔽。可选地，支撑体182可包括电连接到每个接地屏蔽件188以使接地屏蔽件188共电位的金属板，以及围绕电缆152和金属板的一部分包覆(overmold)以支撑电缆152和电缆组件180的电介质包覆。
多个触头模块162装载到插头壳体160中。插头壳体160保持触头模块162平行，使得电缆组件180在列中或行中对齐。取决于特定的应用，任意数量的触头模块162可由插头壳体160保持。
电缆托架连接器116可类似于线束连接器118。电缆托架连接器116包括保持多个触头模块192的插头壳体190。触头模块192可类似于触头模块162；然而，触头模块192可具有不同的大小，并且可包括不同数量的信号触头。在示例性实施例中，插头壳体190具有从其向外延伸的凸出部194。凸出部194用于将电缆托架连接器116相对于相应的托架114(图2中示出)定位。
图5示出了电缆组件106的一部分，示出多个电缆托架连接器116连接到多个线束连接器118。一些电缆152从同一电缆托架连接器116被布线到不同的线束连接器118，并且一些电缆152从同一线束连接器118被布线到不同的电缆托架连接器116。在替代实施例中可使用任意数量的电缆和线束连接器116、118。例如，一个示例性实施例可以包括三个线束连接器118，其互连到八个不同的电缆托架连接器116。线束连接器118可以保持与电缆托架连接器116不同数目的信号触头。例如，线束连接器118可以是16×8的连接器，其具有在每行中16对信号触头和在每列中8对信号触头，而电缆托架连接器116可以是6×8的连接器，其具有在每行中6对信号触头和在每列中8对信号触头。在替代实施例中其他组合是可能的。
图6是根据示例性实施例形成的电缆组件106之一的透视图。图7是电缆组件106的正视图。电缆组件106包括保持在托盘114内的多个电缆托架连接器116和从托盘114延伸的多个柔性电缆线束108。托架114包括环绕线槽的框架200，电缆152(如图4所示)通过该线槽在电缆托架连接器116和线束连接器118之间被布线。框架200包括在框架200的前边缘204和后部206之间延伸的侧壁202。后壁208在后部206处覆盖线槽。框架200在侧壁202之间的前边缘204处打开，以在其中接收电缆托架连接器116。
在示例性实施例中，侧壁202和后壁208是冲压成型并诸如使用紧固件或其它连接装置而联接在一起的金属片。金属片可以足够薄，以允许框架200具有一定的灵活性，以用于移动、扭曲或以其他方式操纵托架114相对于背板120(如图3所示)进入位置，以将电缆托架连接器116定位在背板120中的开口126(如图3所示)中。托架114将电缆托架连接器116保持为相对于彼此在大体上固定的位置，诸如在预定的间隔处，使得电缆托架连接器116可被装载进开口126中。虽然电缆托架连接器116被保持为相对于彼此被保持在大体上固定的位置，但是电缆托架连接器116可相对于托架114具有预定限制范围的浮动，以允许电缆托架连接器116被精确地定位在开口126中。
托架114包括用于保持电缆托架连接器116位置的多个间隔件组件220。间隔件组件220用于在框架200内支撑一个或多个电缆托架连接器116。间隔件组件220将电缆托架连接器116相对于背板120对齐并定位。间隔件组件220被构造为联接至背板120(图3中示出)或者背板120上的安装块，以将间隔件组件220相对于背板120固定在位，诸如使用紧固件，诸如螺钉。
在示出的实施例中，三个柔性电缆线束108从托架114延伸，然而在替代实施例中可以提供任意数量的柔性电缆线束108。柔性电缆线束108相对于彼此和相对于托架114独立地可移动。这样，线束连接器118相对于托架114能够可变地定位。线束连接器118可被定位为与托架114和电缆托架连接器116成一直线或在同一平面上，或可替代地可定位在相对于托架114和电缆托架连接器116的平面外。
电缆线束108包括柔性屏蔽件230，该柔性屏蔽件为在线束连接器118和托架114之间延伸的电缆152(图4中示出)提供电屏蔽。柔性屏蔽件230可以是电缆编织物、金属护套、金属缠绕或能够环绕电缆152的任何其它形式的柔性屏蔽结构。在示例性实施例中，柔性屏蔽件230紧密地环绕电缆152，以减少电缆背板系统100(如图1所示)内被柔性电缆线束108所占据的空间的量。柔性屏蔽件230从托架114至线束连接器118完全环绕电缆152，以沿其中包含的每根电缆的整个长度提供电屏蔽。柔性屏蔽件230为电缆组件106提供电磁干扰(EMI)保护(或其它干扰保护)。柔性屏蔽件230可以是能够吸收EMI或其它类型的电干扰的吸收体。
在示例性实施例中，柔性屏蔽件230被电连接到托架114，以沿电缆152的整个长度提供连续的屏蔽。柔性屏蔽件230可以端接至托架114的外部，诸如在托架114的电缆出口232处，电缆152在该出口处从线槽离开。替换地，柔性屏蔽件230可端接至托架114的内部或者端接至电连接到托架114的另一个部件或结构。柔性屏蔽件230还可被电连接到环绕线束连接器118的外壳234。外壳234可以是环绕线束连接器118的金属罩，以为线束连接器118提供电屏蔽。可选地，外壳234可以具有电缆出口236，该电缆出口相对于线束连接器118的中心轴238成角度。例如，电缆出口236可相对于中心轴238成约45°以导引电缆152远离线束连接器118。电缆出口236可以控制电缆152的弯曲角度，以防止对电缆152的损坏。
在示例性实施例中，柔性电缆线束108可以具有不同的长度240。例如，柔性屏蔽件230可具有不同的长度，以允许线束连接器118被定位在离托架114不同的距离处。虽然所有的所述柔性电缆线束108被示出为从托架114的同一侧延伸，但是使得柔性电缆线束108从托盘114的不同侧和/或从托架114的背面延伸也是可能的。
返回参考图3，当电缆组件106被布置在底盘110中时，相邻的电缆组件106被反转，使得柔性电缆线束108在不同的方向延伸。所有托架114被布置在底盘110的中间区段，其中一些柔性电缆线束108在托架114上方，并且一些柔性电缆线束108在托架114下方。这样的布置允许电缆组件106在底盘110中的紧密堆叠，即使线束连接器118(示于图6)和电缆托架连接器116(示于图6)具有不同的宽度。在替代实施例中，其它构造是可能的。例如，托架114可以被水平地布置，并且柔性电缆线束108在托架114的上方和/或下方垂直地延伸。例如，电缆组件可具有H型构造，其中托架114在中部，柔性电缆线束108的腿部从托架114的区段的两端向上和向下延伸。在替代实施例中其它构造是可能的。
图8示出了电缆组件106的一部分，其中线束连接器118联接到前面板250。前面板250包括多个开口252，该多个开口接收相应的线束连接器118。前面板250固定线束连接器118相对于彼此的位置，然而面板和线束连接器118作为一个单元相对于托架114是可移动的或可变定位的。柔性屏蔽件230和柔性屏蔽件230内的电缆152(图4中示出)是柔性的并允许线束连接器118与托架114之间的相对移动。
本文描述的实施例提供了电缆组件，该电缆组件具有柔性电缆线束以形成允许安装者方便使用的柔性区段。柔性电缆线束允许电缆背板系统部件的不同的构造或放置。柔性电缆线束的线束连接器相对于彼此以及相对于电缆托架独立地可动。柔性电缆线束允许特定的电缆组件设计以适应于不同类型的系统或架构，诸如以适应不同的用户需求。柔性电缆线束允许更多的空间来实现电缆背板系统内的其它特征或部件，如电源模块、系统气流部件，如风扇等。

Claims (10)

1.一种用于电缆背板系统(100)的电缆组件(106)，所述电缆组件包括具有环绕线槽的框架(200)的托架(114)和联接到所述框架的间隔件组件(220)，所述间隔件组件将电缆托架连接器(116)相对于所述框架保持在固定位置，每个电缆托架连接器具有保持多个触头(186)的壳体(160)，每个电缆托架连接器具有电缆(152)，该电缆端接于相应触头并从相应的壳体向后延伸进入所述线槽，所述壳体被构造为接收在所述电缆背板系统的背板(120)中的相应的开口(126)中，所述电缆组件的特征在于：
从所述托架延伸的柔性电缆线束(108)，所述柔性电缆线束具有电联接到所述框架的柔性屏蔽件(230)，所述柔性电缆线束具有电连接到至少一个相应的电缆托架连接器(116)的线束连接器(118)，其中，所述电缆中的至少一些从所述线槽穿过所述柔性屏蔽件布线到所述线束连接器，所述柔性屏蔽件为所述电缆提供电屏蔽，所述线束连接器相对于所述托架能够可变地定位。
2.根据权利要求1所述的电缆组件，其中所述线束连接器(118)电连接到至少两个电缆托架连接器(116)的电缆(152)和触头(186)。
3.根据权利要求1所述的电缆组件，其中所述线束连接器(118)电连接到所述电缆托架连接器(116)的每个的电缆(152)和触头(186)。
4.根据权利要求1的电缆组件，其中所述柔性屏蔽件(230)从所述托架(114)到所述线束连接器(118)完全环绕所述电缆(152)，以沿每根电缆的整个长度提供电屏蔽。
5.根据权利要求1的电缆组件，其中所述壳体(160)包括电联接到所述柔性屏蔽件(230)的外壳(234)，以围绕所述线束连接器(118)提供电屏蔽。
6.根据权利要求1所述的电缆组件，其中所述线束连接器(118)包括端接至相应电缆(152)的多个触头(186)。
7.根据权利要求1的电缆组件，其中所述框架(200)包括限定盒状线槽的侧壁(202)和后壁(208)，所述间隔件组件(220)在所述侧壁之间延伸，以将所述电缆托架连接器(116)保持在托架的前边缘(204)处，用以装载进所述背板(120)中的相应开口(126)中。
8.根据权利要求1的电缆组件，其中所述柔性电缆线束(108)包括第一柔性电缆线束，所述电缆组件还包括从所述托架延伸的第二柔性电缆线束(108)，所述第二柔性电缆线束具有电联接到所述框架(200)的柔性屏蔽件(230)，所述第二柔性电缆线束具有第二线束连接器(118)，所述第二柔性电缆线束可相对于所述第一柔性电缆线束独立地移动。
9.根据权利要求8的电缆组件，其中所述第一和第二柔性电缆线束(108)的柔性屏蔽件(230)具有不同的长度，以将所述第一和第二柔性电缆线束的线束连接器(118)定位在离所述托架(114)不同距离处。
10.根据权利要求8所述的电缆组件，还包括具有多个开口(252)的前面板(250)，所述第一和第二柔性电缆线束(108)的线束连接器(118)被接收在所述前面板的不同开口中并相对于彼此通过所述前面板固定在位，所述前面板相对于所述托架(114)能够可变地定位。
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