CN110504991B - 非接触式电连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式电连接器，涉及电连接器领域。包括：插头和插座，插头包括：插头转换电路和2n个插头耦合传输件，插头转换电路分别与2n个插头耦合传输件连接；插座包括：插座转换电路和与2n个插头耦合传输件一一对应的2n个插座耦合传输件，插座转换电路分别与2n个插座耦合传输件连接；每个插头耦合传输件与对应的插座耦合传输件构成一个耦合传输电容。本发明提供的电连接器，避免了插孔插针接触通信这一连接方式，长期使用反复插拔不会影响信号传输的指令，提高了数据传输的稳定性和抗噪声干扰能力，具有结构简单、制造成本低的优点。

Description

非接触式电连接器

技术领域

本发明涉及电连接器领域，尤其涉及一种非接触式电连接器。

背景技术

连接器是电子设备中必不可少的元件，能够实现两个电路之间的信号传输。其中，插拔式连接器是最为常见的一种，通过插头的多组插针和插座的多组插孔之间的插合，完成两个有源器件之间所有通讯信号的传输。

然而插针是细长结构，在插拔过程中，很容易弯曲扭折、损坏，插孔容易沉积灰尘，不易清洗，容易影响插针和插孔之间的耦合，从而影响信号传输质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种非接触式电连接器，以及该非接触式电连接器的信号传输方法，以及包含该非接触式电连接器的电子设备。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种非接触式电连接器，包括：插头和插座，所述插头包括：插头转换电路和2n个插头耦合传输件，所述插头转换电路分别与所述2n个插头耦合传输件连接；所述插座包括：插座转换电路和与所述2n个插头耦合传输件一一对应的2n个插座耦合传输件，所述插座转换电路分别与所述2n个插座耦合传输件连接；每个插头耦合传输件与对应的插座耦合传输件构成一个耦合传输电容；

其中，所述插头转换电路用于将单端信号转换成差分信号；所述插头耦合传输件用于将所述差分信号发送给所述插座耦合传输件；所述插座耦合传输件用于接收所述差分信号；所述插座转换电路用于将接收到的所述差分信号还原成单端信号，n≥1，且n为整数。

本发明的有益效果是：本发明提供的电连接器，通过使用耦合传输电容实现连接器的功能，避免了插孔插针接触通信这一连接方式，相比于传统的接触式连接器通过导电接触件接触才能实现电通信，本发明不依赖于导电接触件材质和接触情况，不会因长期使用反复插拔导致插针弯折损坏或插孔沉积灰尘，从而导致插针和插孔之间无法耦合，影响信号传输的质量。同时，本发明通过将输入信号转换成差分信号，然后通过耦合传输电容传输两个电路之间的差分信号，大幅提高了数据传输的共模噪声抗干扰能力。

综上，本发明具有可靠性强、对噪声抑制能力强、使用寿命长、结构简单且制造成本低的优点。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：

一种非接触式电连接器的信号传输方法，使用如上述技术方案所述的非接触式电连接器进行信号传输，包括：

插头转换电路将单端信号转换成差分信号；

插头耦合传输件通过耦合传输电容将所述差分信号发送给插座耦合传输件；

插座耦合传输件接收所述差分信号并还原成单端信号。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：

一种电子设备，包括：如上述技术方案所述的非接触式电连接器。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明非接触式电连接器的实施例提供的整体结构示意图；

图2为本发明非接触式电连接器的其他实施例提供的整体结构示意图；

图3为本发明非接触式电连接器的其他实施例提供的信号波形示意图；

图4为本发明非接触式电连接器的其他实施例提供的插头示意图；

图5为本发明非接触式电连接器的其他实施例提供的插座示意图；

图6为本发明非接触式电连接器的其他实施例提供的插头插座连接示意图；

图7为本发明非接触式电连接器的信号传输方法的实施例提供的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明非接触式电连接器的实施例提供的整体结构示意图，该非接触式电连接器的信号传输端不接触，通过耦合传输电容3进行信号传输，插头1和插座2分别设置有耦合传输电容3的一级，当插头1和插座2接近到可通信距离后，就能够通过耦合传输电容3实现数据传输，从而实现电连接器的功能，而不用使插头1和插座2接触。

具体地，该非接触式电连接器包括：插头1和插座2，插头1包括：插头转换电路11和2n个插头耦合传输件12，插头转换电路11分别与2n个插头耦合传输件12连接；插座2包括：插座转换电路21和与2n个插头耦合传输件12一一对应的2n个插座耦合传输件22，插座转换电路21分别与2n个插座耦合传输件22连接；每个插头耦合传输件12与对应的插座耦合传输件22构成一个耦合传输电容3；

其中，插头转换电路11为单端-差分转换电路，用于将单端信号转换成差分信号；插头耦合传输件12为耦合传输电容3的一级，用于将差分信号发送给插座耦合传输件22；插座耦合传输件22为耦合传输电容3的另一级，用于接收差分信号；插座转换电路21为差分-单端转换电路，用于将接收到的差分信号还原成单端信号，n≥1，且n为整数。

应理解，两个耦合传输电容3构成一个耦合传输对4，每组差分信号通过耦合传输对4传输。

需要说明的是，为了实现信号从耦合传输电容3的一级传输到下一级，插头耦合传输件12和插座耦合传输件22可以由导电材料制成，例如，可以由铜、铝、银等导电金属制成，也可以由合金等导电材料制成。插头耦合传输件12和插座耦合传输件22使用的导电材料可以相同也可以不同。

需要说明的是，插头转换电路11还与信号输入电路连接，插座转换电路21还与信号输出电路连接，例如，以键盘和主机为例，插头转换电路11通过通信线与键盘连接，插座转换电路21通过通信线与主机中的CPU连接。

应理解，插头1与插座2只是相对于信号流向而言，实际可以设置信号从插座转换电路21流向插头转换电路11。

本实施例提供的电连接器，通过使用耦合传输电容实现连接器的功能，避免了插孔插针接触通信这一连接方式，相比于传统的接触式连接器通过导电接触件接触才能实现电通信，本发明不依赖于导电接触件材质和接触情况，不会因长期使用反复插拔导致插针弯折损坏或插孔沉积灰尘，从而导致插针和插孔之间无法耦合，影响信号传输的质量。同时，本实施例通过将输入信号转换成差分信号，然后通过耦合传输电容传输两个电路之间的差分信号，大幅提高了数据传输的共模噪声抗干扰能力。

综上，本实施例提供的电连接器具有可靠性强、对噪声抑制能力强、使用寿命长、结构简单且制造成本低的优点。

可选地，在一些实施例中，如图2所示，插头1还可以包括：编码电路13，编码电路13与插头转换电路11连接；插座2还包括：解码电路23，解码电路23与插座转换电路21连接；

其中，编码电路13用于根据预设编码规则对输入信号进行编码；解码电路23用于根据预设解码规则对单端信号进行解码。

优选地，例如，如图3所示，提供了一种示例性的波形变换示意图，编码电路13和解码电路23可以采用OOK编解码方案进行编码和解码，在接收到输入信号I后，编码电路13将输入信号I调制成高频载波信号A，A经过插头转换电路11进行单端-差分转换，得到差分信号B和C，B和C经过耦合传输对4传输到插座2，得到差分信号D和E，D和E经过插座转换电路21进行差分-单端转换，得到单端信号F，F经过解码电路23解码，得到输出信号O。

优选地，还可以采用极性脉冲编解码方案。

通过采用编码电路13和解码电路23，能够提高传输信号的带宽。

可选地，在一些实施例中，每个插头耦合传输件12和每个插座耦合传输件22的边缘均设置有接地屏蔽环5，接地屏蔽环5用于防止串扰。

例如，如图4和图5所示，图4为一种示例性的插头1示意图，图5为一种示例性的插座2示意图，从图4中可以看出，插头耦合传输件12为圆形，每两个插头耦合传输件12为一组，多组插头耦合传输件12排列在插头1的表面，在圆形插头耦合传输件12的边缘，有矩形接地屏蔽环5设置在插头耦合传输件12的周围，接地屏蔽环5接地，通过设置接地屏蔽环5，能够防止每个耦合传输对4中的两个相邻耦合传输电容3发生串扰，同时也能够避免两个相邻的耦合传输对4发生串扰。

图5设置有与图4的插头耦合传输件12匹配的插座耦合传输件22，同样设置有相同的接地屏蔽环5，在此不再赘述。

可选地，在一些实施例中，插头1还可以包括：插头本体10，2n个插头耦合传输件12排布在插头本体10的第一表面，第一表面还设置有第一连接件；插座2还可以包括：插座本体20，2n个插座耦合传输件22排布在插座本体20的第二表面，第二表面还设置有第二连接件；插头1和插座2通过第一连接件和第二连接件连接并固定，使处于第一表面的2n个插头耦合传输件12与处于第二表面的2n个插座耦合传输件22面对面排布，构成2n个耦合传输电容3。

需要说明的是，插头耦合传输件12排布在第一表面的形状，以及插座耦合传输件22排布在第二表面的形状可以根据实际需求设置，但应保证插头耦合传输件12与插座耦合传输件22的位置对应，当插头1面对面贴近插座2时，保证插头耦合传输件12能与对应的插座耦合传输件22能够构成耦合传输电容3。

连接件的类型可以根据用户的实际需求设置，例如，可以在插头本体10上设置多个插针，在插座本体20的对应位置处设置插孔，使插头本体10可以通过插孔插在插座本体20上，固定插头1和插座2，又可以保证插头耦合传输件12不与插座耦合传输件22直接接触。

其中，第一连接件就是插针，第二连接件就是插孔。

又例如，可以设置卡扣将插头1固定在插座2上，可以在插头本体10上设置多个公扣，在插座本体20的对应位置处设置母扣，使插头本体10可以通过卡扣固定在插座2上。

其中，第一连接件就是公扣，第二连接件就是母扣。

又例如，还可以在插头本体10和插座本体20的对应位置处设置螺孔，插头本体10上的螺孔贯穿插头本体10，插座本体20上的螺孔未贯穿，然后将插头本体10设置有插头1耦合连接件的一面与插座本体20设置有插座耦合传输件22的一面相贴，使插头本体10和插座本体20上的螺孔吻合，然后将螺栓顺着螺孔从插头本体10拧入插座本体20，实现通过螺栓固定插头本体10和插座本体20。

应理解，为保证插头耦合传输件12与插座耦合传输件22不接触，插头本体10和/或插座本体20的连接处，即设置螺孔的位置处应稍向外凸出，使得插头本体10和插座本体20相贴后，插头本体10和插座本体20的内部留有空间。

可选地，在一些实施例中，如图4、图5所示，第一连接件可以包括：m个连接针6，m个连接针6按预设排布规则排布在插头本体10的第一表面；第二连接件可以包括：与m个连接针6匹配m个连接孔7，m个连接孔7按预设排布规则排布在插座本体20的第二表面；

其中，m个连接针6的位置与m个连接孔7的位置一一对应，m≥2，且m为整数。

例如，如图4和图5，图4中，插头本体10为矩形，全部插头耦合传输件12以两个为一组的形式按照行列排布在插头1表面，任意相邻两组的插头耦合传输件12的行距和列距相同，在插头本体10的四角处，共设置有4个连接针6，连接针6的一端固定在插头本体10上。

图5中，插座本体20也为形状大小与插头本体10相同的矩形，全部插座耦合传输件22以两个为一组的形式按照行列排布在插座2表面，在插座本体20的的四角与插头本体10上连接针6的相同位置处，设置有4个连接孔7，当需要使用该电连接器时，可以通过将连接针6插入对应的连接孔7，实现插头1插入插座2。

如图6所示，给出了一种示例性的插头1插座2连接示意图，从图中可以看出，插头本体10通过连接针6插入插座本体20的连接孔7内，使插头1与插座2相对固定，插头耦合传输件12与插座耦合传输件22面对面放置，通过构成的耦合传输电容3传递差分信号，每两个耦合传输电容3传递一个差分信号，形成耦合传输对4。

通过连接针6和连接孔7的方式连接插头1和插座2，能够方便电连接器的实际使用，便于插拔，而这种插拔相比于传统的电连接器，其连接针6和连接孔7并不承担信号传输的功能，因此在兼顾方便、好用且符合现有电连接器使用逻辑的前提下，提高了数据传输的稳定性和抗噪声干扰能力。

可选地，在一些实施例中，插头耦合传输件12和插座耦合传输件22均可以为圆形平面，也可以为矩形平面。

可选地，在一些实施例中，插头本体10的第一表面和插座本体20的第一表面均为矩形平面。

应理解，在不超出本发明的保护范围的前提下，本领域技术人员还可以将插头耦合传输件12、插座耦合传输件22、插头本体10的第一表面和插座本体20的第一表面设置为其他形状。

可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施例中的部分或全部可选实施方式。

如图7所示，为本发明非接触式电连接器的信号传输方法的实施例提供的流程示意图，该信号传输方法使用如上述任意实施例的非接触式电连接器进行信号传输，包括：

S1，插头转换电路将单端信号转换成差分信号；

S2，插头耦合传输件通过耦合传输电容将差分信号发送给插座耦合传输件；

S3，插座耦合传输件接收差分信号并还原成单端信号。

可选地，在一些实施例中，步骤S1之前，还可以包括：

编码电路通过预设编码规则对输入信号进行编码。

步骤S3之后，还可以包括：

解码电路通过预设解码规则对单端信号进行解码。

可选地，在一些实施例中，还可以包括：

为每个插头耦合传输件和每个插座耦合传输件的边缘均设置接地屏蔽环，防止串扰。

可选地，在一些实施例中，步骤S1之前，还可以包括：

将插头和插座通过第一连接件和第二连接件连接并固定，使处于第一表面的2n个插头耦合传输件与处于第二表面的2n个插座耦合传输件面对面排布，构成2n个耦合传输电容，n≥1，且n为整数。

可选地，在一些实施例中，步骤S1之前，还可以包括：

将m个连接针按预设排布规则排布在第一表面；

将m个连接孔按预设排布规则排布在第二表面；

其中，m个连接针的位置与m个连接孔的位置一一对应，m≥2，且m为整数。

可选地，在一些实施例中，插头耦合传输件和插座耦合传输件均为圆形平面，也可以为矩形平面。

由于圆形平面在周长相同的情况下面积最大，因此，采用圆形平面作为插头耦合传输件和插座耦合传输件，能够在相同条件下最大的提高信号的通信质量，减小电连接器的整体体积，节约成本。

可选地，在一些实施例中，插头本体的第一表面和插座本体的第一表面均为矩形平面或圆形平面。

可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施例中的部分或全部可选实施方式。

需要说明的是，上述各实施例是与在先产品实施例对应的方法实施例，对于方法实施例中各可选实施方式的说明可以参考上述各产品实施例中的对应说明，在此不再赘述。

在本发明的其他实施例中，还提供一种电子设备，包括：如上述任意实施例所述的非接触式电连接器。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种非接触式电连接器，其特征在于，包括：插头和插座，所述插头包括：插头转换电路和2n个插头耦合传输件，所述插头转换电路分别与所述2n个插头耦合传输件连接；所述插座包括：插座转换电路和与所述2n个插头耦合传输件一一对应的2n个插座耦合传输件，所述插座转换电路分别与所述2n个插座耦合传输件连接；每个插头耦合传输件与对应的插座耦合传输件构成一个耦合传输电容；

其中，所述插头转换电路用于将单端信号转换成差分信号；所述插头耦合传输件用于将所述差分信号发送给所述插座耦合传输件；所述插座耦合传输件用于接收所述差分信号；所述插座转换电路用于将接收到的所述差分信号还原成单端信号，n≥2，且n为整数;

每个所述插头耦合传输件和每个所述插座耦合传输件的边缘均设置有接地屏蔽环，所述接地屏蔽环用于防止串扰；

所述插头还包括：编码电路，所述编码电路与所述插头转换电路连接；所述插座还包括：解码电路，所述解码电路与所述插座转换电路连接；

其中，所述编码电路用于根据预设编码规则对输入信号进行编码；所述解码电路用于根据预设解码规则对单端信号进行解码。

2.根据权利要求1所述的非接触式电连接器，其特征在于，所述插头还包括：插头本体，所述2n个插头耦合传输件排布在所述插头本体的第一表面，所述第一表面还设置有第一连接件；所述插座还包括：插座本体，所述2n个插座耦合传输件排布在所述插座本体的第二表面，所述第二表面还设置有第二连接件；所述插头和所述插座通过所述第一连接件和所述第二连接件连接并固定，使处于第一表面的所述2n个插头耦合传输件与处于第二表面的所述2n个插座耦合传输件面对面排布，构成2n个耦合传输电容。

3.根据权利要求2所述的非接触式电连接器，其特征在于，所述第一连接件包括：m个连接针，所述m个连接针按预设排布规则排布在所述第一表面；所述第二连接件包括：与所述m个连接针匹配m个连接孔，所述m个连接孔按预设排布规则排布在所述第二表面；

其中，所述m个连接针的位置与所述m个连接孔的位置一一对应，m≥2，且m为整数。

4.根据权利要求1所述的非接触式电连接器，其特征在于，所述插头耦合传输件和所述插座耦合传输件均为圆形平面。

5.根据权利要求2所述的非接触式电连接器，其特征在于，所述插头本体的第一表面和所述插座本体的第一表面均为矩形平面。

6.一种非接触式电连接器的信号传输方法，其特征在于，使用如权利要求1至5中任一项所述的非接触式电连接器进行信号传输，包括：

插头转换电路将单端信号转换成差分信号；

插头耦合传输件通过耦合传输电容将所述差分信号发送给插座耦合传输件；

插座耦合传输件接收所述差分信号并还原成单端信号。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1至5中任一项所述的非接触式电连接器。