CN1092853C - 用于端接高速电缆屏蔽的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于端接具有外套和内金属屏蔽的高速电缆金属屏蔽的一种端子，除去一部分外套，从而暴露出的一部分金属屏蔽。该端子包括一个接地板部分。一个凸处从接地板部分的一侧突出，并且具有一个槽，用于把电缆接收在沿着电缆与其暴露的金属屏蔽配准的位置上。在凸处上形成金属屏蔽与接地板部分之间的焊接连接。

Description

用于端接高速电缆屏蔽的系统和方法
本发明涉及电连接器技术，特别是涉及用于端接高速电缆金属屏蔽，例如电缆的金属编织物的系统和方法。
典型的高速电缆包括由管状内介质围绕的中心导线或线心。屏蔽设置在内介质的外侧用于电缆的屏蔽和/或接地，这种典型的屏蔽是管状的金属编织物。然而，也可以使用一或更多纵向导线，并且通常称其为″加敝线″。在屏蔽外侧围绕着合成电缆的是一个绝缘外套。
有各种类型的连接器用来端接高速电缆。典型的这类连接器具有端接到电缆中心导线或线心的接点。这样的连接器亦有用于端接高速电缆金属屏蔽的某种形式的端接件，通常是为了接地的目的。这类连接器的一种典型系统是通过焊接把金属屏蔽端接到端接件上。为了同样的目的，其他的系统使用卷曲方式至少把一部分端接件固定地卷曲在金属编织物上。
随着电子线路在各种工业(如计算机和通信工业)中的日益小型化以及电连接器相应的小型化，在端接小型高速电缆，特别是在端接电缆的金属屏蔽时已经出现了值得重视的问题。例如小同轴电缆的外径大约是0.090英寸。围绕导线/线心的内介质的外径可以是大约0.051英寸，而中心导线/线心的直径可以大约是0.012英寸。在使用中也有直径参数更小的同轴电缆。
在端接非常小的同轴电缆时遇到的问题是通常要环绕地端接电缆的金属屏蔽。例如在使用焊接方式时，(为了焊接的需要)在靠近金属屏蔽处所施加的热量对下述的内绝缘会造成热损伤，并且在实质上造成内绝缘的裂变和裂解。如果使用惯用的卷曲型端接，典型的卷曲力通常会使环绕电缆导线/线心的内绝缘被压扁或变形。
在高速电缆的金属屏蔽不是端接到柱形端接件上，而是把屏蔽端接到扁的端接件或接点上时，上述问题就变得更加复杂了。例如，把同轴电缆的管状金属屏蔽或编织物端接到印刷电路板的扁平接地电路片上的技术是公知的。通常是简单地使同轴电缆的管状金属编织物收缩成绞合线或″辫线″，再依次焊接到电路板的扁平接地片上。
在扁平接地体上端接电缆金属屏蔽或编织物的另一种方式已在1994年四月19日批准并且转让给本申请人的美国专利5,304,069号中公开。在此项专利中，若干同轴电缆的金属编织物被端接到高速信号传输端子模件的接地板上。同轴电缆的导线/线心被端接到模件的信号端子上。
在把高速电缆的管状金属屏蔽或编织物端接到例如印刷电路板的扁平接地片上，或是如上述美国专利的平面接地板上，或是接到任何其他形式的扁平或非管形端接件上时，本发明对已有的各种设计方案都有所考虑。应当明白，在端接到非管形端接件的情况下，在高速电缆的中心导线/线心从该导线/线心完全被管形金属屏蔽或编织物围绕的″受控环境″到该导线/线心与编织物分离的″非受控环境″之间会产生一个过渡区。希望这一过渡区具有尽量小的面积和(在电缆的纵向)尽量短的长度。金属屏蔽编织物的端接最好是在相对于整个电缆中心导线/线心接近180°的区域内(或是至少在两个点上)。扁平端接件最好要重叠或至少延伸到金属屏蔽或编织物与围绕电缆导线/线心的管状结构的分离点处。并且还希望任何给定高速电缆的金属屏蔽或编织物能端接到作为电缆中心导体/线心扁端接件的同一侧。
本发明是要解决上述的问题，并在用于把高速电缆的金属屏蔽端接到例如接地板的端接件上的改进系统中尽可能地满足上述的设计参数。
本发明的目的是提供一种端接高速电缆金属屏蔽的新式和改进的系统或是端子。
在本发明的解释性实施例中，除去电缆的一部分外套，暴露出电缆的一部分金属屏蔽，由此制成至少一条高速电缆。端子上包括一个导电的接地板部分。一个凸处从接地板部分的一侧突出，并且这一凸处具有一个接收电缆的槽，该槽被设在沿着电缆与其暴露的金属屏蔽配准的位置上。在凸处上形成金属屏蔽与接地板部分的焊接连接。
如本文所述，端子是通过冲压成形用导电的金属材料板制作的，接地板部分大体上是平面的，并且凸处被形成在接地板部分的外侧。焊接连接的位置基本上处于槽的内部。槽的宽度尺寸最好能够接收高速电缆，在其暴露的金属屏蔽上压接固定。
在本发明的一个最佳实施例中，接地板部分的每个相对侧面上包括一个凸处。每个凸处包括一对槽，用于在接地板部分的每个相对侧面以基本上平行的并列关系接收一对电缆。这样就能用端子端接四条基本上平行的电缆的金属屏蔽。
通过以下接合附图的详细说明可以看到本发明的其他目的，特征和优点。
在附加的权利要求书中提出了具认为具有新颖性的本发明的特征。通过以下参照附图的说明可以理解本发明及其目的和优点，在附图中用相同的标号表示相同的部件，其中的：
图1是采用本发明的一种电连接器的透视图；
图2是大体上沿图1中2-2线所见的纵剖面图；
图3是一个冲压成形的金属端子或是接地板的透视图；
图4是一个接地板的透视图，在其一侧接收了一条同轴电缆；
图5与图4类似，但是表示了与两条同轴电缆焊接在一起的接地板；
图6与图5类似，但是接地板是翻转的，并且在上面接收了第三条同轴电缆；
图7与图6类似，但是表示了焊接在接地板上的所有四条同轴电缆；以及
图8是可以安装在图1和2的连接器内部的一个端子模件的透视图。
更详细地参照附图，首先是图1和2，本发明体现为一种屏蔽的电连接器，笼统地用10表示，它是一种混合电连接器，用于端接低速数据传输线的导线和高速或高频传输线的导线。具体地说，电连接器10包括安装有多个数据传输端子14(图1)的绝缘套12(图2)。统一用16表示的一个导电屏蔽基本上包住绝缘套12，并且具有围绕数据传输端子14的配合端向前伸出的遮盖部18。基本上对应美国专利US5,358428号(1994.10.25)的两只后壳(未示出)由套12和屏蔽16上向后伸出。外层模制罩20包括一个整体的电缆应力释放器22，它与包括数据传输线和高速或高频传输线的复合电缆24相接合。一对螺杆26穿过外层模制罩，并且在其向前的顶端26a具有外螺纹，以便把连接器固定到互补配合的连接器，仪表盘，或是其他结构上。
从图2中可以更清楚地看到，高速信号传输端子模件30从后端插入设在绝缘套12中的通道31，。端子模件30包括一对端子单元30a和30b，接地板32被夹在二者之间。每个端子单元包括柱34和一个槽口。各个端子单元上的柱从各个端子单元上延伸，通过接地板中的孔或槽口44(图3)进入另一个端子单元的槽口，从而把端子单元30a和30b作为组件固定到接地板32上。一旦组件被插入图2所示的套12的通道31中，两个端子单元就能有效地把接地板夹在中间。通过各个端子单元上的斜锁闩把端子模件保持在绝缘套内。
各端子单元30a和30b至少围绕着一个高速信号端子38构成外层模制罩。在图1的连接器中，一对端子38的接触端以及接地板32的前端在屏蔽16的环绕遮盖部18之内向前突出。端子38(图8)的后端38a被端接到在图2中统一用40表示的多个同轴电缆的中心导线/线心52上。如下所述，本发明特别着重于同轴电缆金属屏蔽对接地板32端接的方式。
具体地说，图3中表示由导电金属板材冲压而成并且用它形成的接地板32。接地板包括大体上为平面的一个延长的腿或是杆部42，用于形成接地板的叶片部分。叶片部分包括一个孔或槽44，端子30a和30b的柱34(图2)从孔中伸出。一对横向延伸的凸处46a和46b形成在叶片部分42上用于端接的一端42a。如图3中所示，将凸处46a视为上凸处，而将凸处46b视为下凸处。凸处46a比凸处46b更加靠近用于端接的一端42a。最后，在叶片部分42的相对边沿上冲压出倒刺或齿48，以便把接地板和端子单元30a和30b的组件固定在外套内部。
从图3中可见，每个凸处46a和46b具有一对横向分开的槽50。如下文所述，这些槽的尺寸可以接收四条同轴电缆，将电缆的金属屏蔽端接到接地板32上。实际上，接地板把叶片部分42的各个相对侧面上的一对同轴电缆端接在凸处46a或46b之一的一对槽50之内。采用这种结构的接地板可以端接一至四条同轴电缆，这取决于连接器的规格。在计算机的应用中，可以用三条电缆来传送监视器的红，绿及兰的色调信号。第四条电缆可以用于传送平面屏幕监视器的象素时钟定时信号。
图4表示定位在接地板32上的一条同轴电缆40。就这一点来说应该说明，每条电缆40都是惯用的结构，它包括被管状内绝缘层54包围的中心导体或线心52。由管状金属编织物56构成的金属屏蔽包围着内绝缘层54。用一个塑料的绝缘外套58包住金属编织物56，从而形成整体的复合同轴电缆40。
从图4中还可以看到，同轴电缆40的中心导体/线心52已经被剥开，从而暴露出给定的长度，以便焊接到一个高速信号传输端子38(图2和8)的内端38a上。电缆的外绝缘套58也被剥离，从而暴露出给定长度的金属屏蔽56。图4中所示的同轴电缆被接收在上凸处46a的左侧的槽50中，上凸处46a处于电缆的纵向位置，并且与电缆的暴露金属屏蔽配准。换句话说，暴露的金属屏蔽被定位在槽内。槽的宽度尺寸能够接收同轴电缆，在其暴露的金属屏蔽56上稍微压接固定。
然后把金属屏蔽焊接到槽50内的凸处46a和46b上，从而使接地板32与同轴电缆的金属屏蔽形成机械和电气连接。在图4中安装了一条同轴电缆，其暴露的金属屏蔽56被定位在上部前端的凸处46a的一个槽内。在图5中表示了两条定位在凸处46a的两个槽50中的同轴电缆40。如图5所示，在槽50内形成金属屏蔽56与凸处46a之间的焊接连接。按照另一种方式，可以把焊接材料块(未示出)压接固定在凸处46a的槽50内，然后在焊接过程中回收。在又一个变更实施例中，可以把一个辅助金属件(未示出)压接固定在凸处46a内，用于形成电缆屏蔽与接地板32的电气和机械连接。
图6表示已被翻转或颠倒的接地板32，下凸处46b是面朝上的，在此之前已经按照图5所示把两条同轴电缆40焊接到了前端凸处46a的槽50内。使第三条同轴电缆40′定位，将其暴露的金属屏蔽46定位在凸处46b左侧的槽40内。
图7表示使第四条同轴电缆40″定位的情况，将其金属屏蔽56定位在凸处46b右侧的槽内。然后通过电缆的金属屏蔽56与凸处46b在槽50内的焊接连接″S″把第三和第四同轴电缆40′和40″分别端接到接地板32上。
从图中可见，接地板42的端接端42a盖住了同轴电缆的金属屏蔽56被暴露在电缆外套58外侧的那一点。
一旦包括焊接过程在内制成了图7所示的组件，就将组件与包括高速信号传输端子38的端子单元30a和30b装配在一起，形成如图8所示并且在以上结合图2已经说明的端子模件30。然后通过焊接，对焊或是其他手段把同轴电缆的中心导体/线心52连接到端子38的内端38a，同时用端子单元30a和30b把接地板32的叶片部分42夹在中间，如上述的图2和图8中所示。然后如图2所示把图8的端子模件安装在绝缘套12之内。在必要时可以在把电缆40插入夹臂50a和50b内之前把端子单元30a和30b安装在接地板32的叶片部分42上。换句话说，在开始端接时可以预先把端子单元安装在接地板上。
以上通过同轴电缆的金属屏蔽与接地板构成的端接件32的端接说明了本发明的概念。然而，应该理解的是本发明的概念还可以等效地应用于金属屏蔽56与其他类型的端接件之间的端接，例如电气端子本身之间的端接。
显然，在不脱离本发明实质及核心特征的条件下还可以用其他特定的形式来体现本发明。因此，无论从哪方面来看，以上提出的实施例都是为了说明，而不是加以限制，并且本发明并不仅限于以上所述的细节。

Claims (20)

1.用于端接一对电缆(40)的电连接器(1)，每条电缆包括一个内部导体(52)，围绕至少一部分上述内部导体的内绝缘(54)，围绕至少一部分上述内绝缘的金属屏蔽(56)，以及围绕至少一部分上述金属屏蔽的外绝缘套(58)，除去一部分上述外套，从而暴露出上述金属屏蔽的一个暴露部分(56)，上述电连接器包括：
具有一个配合面，一个端接面，以及多个处于上述配合面和上述端接面之间的端子接收通道的绝缘套(12)；
通过至少一部分上述端子接收通道延伸的多个端子(38)；以及
设在相对于上述端子的上述绝缘套内并且具有一个接地板部分(42)的一个大体上为平面的金属接地件(32)，上述接地板部分包括从上述接地板部分一侧突出的凸处(46a)，上述凸处具有一对槽(50)，用于把上述电缆接收在沿着上述电缆与其上述暴露的金属屏蔽配准的位置上，从而把上述暴露的金属屏蔽保持在上述接地板部分上。
2.按照权利要求1的电连接器(10)，其特征是每个上述槽(50)的宽度尺寸可以用压接固定上述暴露部分的方式来接收上述电缆(40)的上述金属屏蔽(56)的上述暴露部分(56)，并且其深度尺寸大于上述金属屏蔽的上述暴露部分的外部尺寸。
3.按照权利要求1的电连接器(10)，其特征是上述凸处(46a)包括上述的一对槽(50)，从而把上述一对电缆(40)大体上平行并列地保持在上述接地板部分(42)上。
4.按照权利要求1的电连接器(10)，其特征是在上述接地板部分(42)上与上述一侧相反的一侧上还包括一个附加凸处(46b)。
5.按照权利要求4的电连接器(10)，其特征是被端接到上述接地板部分(42)的至少一条附加电缆(40′)，上述附加电缆包括一个附加内导体(52)，至少部分地围绕上述附加内导体的附加内绝缘(54)，至少部分地围绕上述附加内绝缘的附加金属屏蔽(56)，以及至少部分地围绕上述附加金属屏蔽的附加外绝缘套(58)，除去一部分上述附加外套，以便暴露出上述附加金属屏蔽的一个附加暴露部分(56)，并且上述接地板部分包括具有一对槽(50)的上述附加凸处(46b)，用于至少接收上述附加电缆的上述附加金属屏蔽的上述附加暴露部分，从而把上述附加电缆保持在上述接地板部分的上述相反一侧上。
6.按照权利要求1的电连接器(10)，其特征是上述接地板部分(42)是冲压成形的，并且形成导电的金属板材，上述凸处(46a)被形成在上述接地板部分的外侧。
7.按照权利要求6的电连接器(10)，其特征是上述接地板部分(42)大体上是平面的，并且上述凸处(46a)沿着上述接地板部分的纵向与上述附加凸处(46b)分开。
8.按照权利要求4的电连接器(10)，其特征是每个上述附加槽(50)的宽度尺寸可以用压接固定上述附加暴露部分的方式来接收上述附加电缆(40)的上述附加金属屏蔽(56)的上述附加暴露部分(56)，并且其深度尺寸大于上述附加金属屏蔽的上述附加暴露部分的外部尺寸。
9.一种端接组件包括：
一对电缆(40)，每条电缆具有一个内部导体(52)，围绕至少一部分上述内部导体的内绝缘(54)，围绕至少一部分上述内绝缘的金属屏蔽(56)，以及围绕至少一部分上述金属屏蔽的外绝缘套(58)，除去一部分上述外套，从而暴露出上述金属屏蔽的一个暴露部分(56)；
一个具有端接部分(42)的导电件(32)，上述导电件至少有一部分被设置在电连接器(10)的绝缘套(12)之内；以及
从上述端接部分的一侧突出的凸处(46a)，上述凸处具有一对槽，用于把上述电缆接收在沿着上述电缆与其上述暴露的金属屏蔽配准的位置，从而把上述暴露的金属屏蔽保持在上述端接部分上。
10.按照权利要求9的端接组件，其特征是每个上述槽(50)的宽度尺寸可以用压接固定上述暴露部分的方式来接收上述电缆(40)的上述金属屏蔽(56)的上述暴露部分(56)，并且其深度尺寸大于上述金属屏蔽的上述暴露部分的外部尺寸。
11.按照权利要求9的端接组件，其特征是上述凸处(46a)包括上述的一对槽(50)，从而以大体上并列的关系把上述一对电缆(40)保持在上述接地板部分(42)上。
12.按照权利要求9的端接组件，其特征是在上述端接部分(42)上与上述一侧相反的一侧还包括一个附加的凸处(46b)。
13.按照权利要求12的端接组件，其特征是包括被端接到上述接地板部分(42)的至少一条附加电缆(40′)，上述附加电缆包括一个附加内导体(52)，至少部分地围绕上述附加内导体的附加内绝缘(54)，至少部分地围绕上述附加内绝缘的附加金属屏蔽(56)，以及至少部分地围绕上述附加金属屏蔽的附加外绝缘套(58)，除去一部分上述附加外套，以便暴露出上述附加金属屏蔽的一个附加暴露部分(56)，并且上述接地板部分包括具有一对附加槽(50)的上述附加凸处(46b)，至少用于接收上述附加电缆的上述附加金属屏蔽的上述附加暴露部分，从而把上述附加电缆保持在上述接地板部分的上述相反一侧上。
14.按照权利要求13的端接组件，其特征是上述接地板部分(42)大体上是平面的，并且上述凸处(46a)沿着上述接地板部分相对于上述附加凸处(46b)在纵向上是分开的。
15.按照权利要求13的端接组件，其特征是每个上述附加槽(50)的宽度尺寸可以用压接固定上述附加暴露部分的方式来接收上述附加电缆(40)的上述附加金属屏蔽(56)的上述附加暴露部分(56)，并且其深度尺寸大于上述附加金属屏蔽的上述附加暴露部分的外部尺寸。
16.用于把一对电缆(40)端接到电连接器(10)上的方法，其特征是每条电缆具有一个内导体(52)，至少部分地围绕上述内导体的内绝缘(54)，至少部分地围绕上述内绝缘的金属屏蔽(56)，以及至少部分地围绕上述金属屏蔽的外绝缘套(58)，上述电连接器具有一个配合面，一个端接面，以及多个处于上述配合面和上述端接面之间的端子接收通道的绝缘套(12)，并且具有一个固定在上述外套内的接地件(32)，上述接地件包括与上述配合面相邻配合部分(42)以及与上述端接面相邻的接地端接部分(42)，上述方法包括：
在每条上述电缆上从上述金属屏蔽周围除去上述电缆的一部分上述外绝缘套，从而暴露出上述金属屏蔽的一个暴露部分(56)；
把上述每条电缆的上述金属屏蔽的上述暴露部分定位在从上述接地端接件部分的一侧突出的一个凸处(46a)的槽(50)内，从而把上述金属屏蔽的上述暴露部分保持在上述端接部分上；以及
将上述暴露部分定位在上述槽内，同时把每条上述电缆的上述金属屏蔽的上述暴露部分焊接在上述接地端接部分上。
17.按照权利要求9的方法，其特征是每个上述槽(50)的宽度尺寸可以用压接固定上述暴露部分的方式来接收上述电缆(40)的上述金属屏蔽(56)的上述暴露部分(56)，并且其深度尺寸大于上述金属屏蔽的上述暴露部分的外部尺寸。
18.按照权利要求16的方法，其特征是至少有一条附加电缆(40′)被端接到上述接地件(32)上，上述附加电缆包括一个附加内导体(52)，至少部分地围绕上述附加内导体的附加内绝缘(54)，至少部分地围绕上述附加内绝缘的附加金属屏蔽(56)，以及至少部分地围绕上述附加金属屏蔽的附加外绝缘套(58)，除去一部分上述附加外套，以便暴露出上述附加金属屏蔽的一个附加暴露部分(56)，并且上述方法还包括把上述附加电缆的上述附加金属屏蔽的上述附加暴露部分定位在一对附加凸处(46b)中的一对附加槽(50)中的一个槽内，上述附加凸处(46b)从上述接地件的一侧突出，而上述凸处(46a)从另一侧突出，上述附加槽相对于上述端接部分的相反一侧保持上述附加电缆，并且在上述附加暴露部分被定位在一个上述附加槽内的同时把上述附加电缆的上述附加金属屏蔽的上述附加暴露部分焊接在上述接地件上。
19.按照权利要求18的方法，其特征是上述接地部分(42)是一个延长的接地板(42)，而上述凸处(46a)沿着上述接地板相对于上述附加凸处(46b)在纵向上是分开的。
20.按照权利要求18的端接组件，其特征是每个上述附加槽(50)的宽度尺寸可以用压接固定上述附加暴露部分的方式来接收上述附加电缆(40)的上述附加金属屏蔽(56)的上述附加暴露部分(56)，并且其深度尺寸大于上述附加金属屏蔽的上述附加暴露部分的外部尺寸。
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