CN1988681B - 一种前后错层的双面插板背板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种前后错层的双面插板背板，该双面插背板要求前插单板和后插单板在垂直位置上下错开一定的高度。背板上前插板连接器和后插板连接器是完全相同的连接器，前插板连接器和后插板连接器在背板正面和背面的布置顺序和方向完全相同，插针定义也完全相同，但相对位置垂直上下错开，相互间插。本发明的这种双面插背板，采用通用的背板连接器就可以实现，降低了生产成本和加工难度，提高了设备的集成密度，同时方便地实现了同一块单板在前面机框和背面机框的完全通用，方便了设备维护，降低了单板的设计成本和设备的维护成本。

Description

一种前后错层的双面插板背板

技术领域

本发明涉及通信设备，特别是高速率、大容量通信设备，包括光通信设备、数据交换设备等，具体来说，本发明涉及一种前后错层的双面插板背板。

背景技术

在光通信系统中，随着通信速率的不断提高，单端设备的接入容量越来越大，目前，10Gb/s光传输系统的单端设备的接入容量最大可以达320G甚至更高，40Gb/s光传输系统的单端设备的接入容量最大可以达640G以上，实现如此大接入容量的实现方法主要手段有两种：一是提高设备的集成度，缩小各单板间的间距；另一个方法是采用前后插单板的结构。在其它的通信设备如数据交换机中情况也类似。

前后两面对插单板的结构通常的实现方法有两种：一是前插单板在背板上的连接器位置与后插单板在背板上的连接器位置上是左右水平错开，如图1a、图1b和图6所示。图1a示出了前插单板和后插单板的单板设置方法；图1b示出了在同一块PCB背板上，前插单板和后插单板对应的连接器设置，可以看出，前插单板连接器和后插单板连接器水平位置上错开；图6图示了从侧面看前插单板和后插单板连接器的位置和连接方法。该方法的缺点是单板间的间距必须保证足够大，才能使前后框单板在背板上的连接器位置能够错开。理论上说，单板间的间距必须是前框插板连接器宽度和后框插板连接器宽度之和。在通信设备中，常用2mm HM连接器以及高速ZD连接器，连接器宽度都在20mm左右，所以该方法单板间距最小也只能做到40mm左右，对提高设备的集成度有限。该方法由华为技术公司申请，申请号：03251384.4。

第二种方法是前插单板在背板上的连接器位置与后插单板在背板上的连接器位置上下垂直错开的方法，采用该方法的专利有《一种单板及与其相连的双面插背板》(专利号：200320125085.3)、《一种双面插背板》(专利号：200320125086.8)。

在《一种单板及与其相连的双面插背板》(专利号：200320125085.3)专利中采用了前背板连接器与后背板连接器上下错开的方法，但该专利要求插入的单板连接器至少包含上下两部分，在实现同一块单板作为前插板和后插板通用时，通过定义单板上下两部分连接器针定义顺序完全相同或对称，前插板和后插板通过插入不同的连接器的方法实现前后通用。如图2所示，该实现方法在单板作为前插板时是通过连接器302与背板连接器312相连接的，在单板作为后插板时是通过连接器303与背板连接器313相连接的。该方法要求插入的单板多用一倍数量的冗余连接器，且单板与背板连接信号针的数量不能太多，因此限制了应用范围，且增加了电路设计复杂度和成本。

在《一种双面插背板》(专利号：200320125086.8)专利中也说明了一种前背板连接器位与后背板连接器上下错开的方法，但它要求前背板连接器到双面插背板上单板高度中点的距离与后背板连接器到单板高度中点的距离相等，且前背板连接器和后背板连接器为规格相同、插针定义顺序相反且左右顺序相反的连接器。(如图3所示)该方法的缺陷是限制了单板上连接器的布局，只能集中到单板一半的位置，同时实现同一块单板前面插和后面插通用时，前面插单板与后面插单板旋转了180度，并且可能出现在前、后插入后有一面的面板印字上下颠倒，不方便使用和维护。

因此，需要寻找一种容易实现、低成本的双面插背板的实现方法，同一块单板在前面插和后面插通用，并方便使用和维护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种前后错层的双面插板背板，采用同一块设备背板，高集成度的实现设备的前后对插单板的结构。

在通信设备中，由于前框与后框在电路上存在很多信号连接，前框与后框共用同一块背板，必须保证前框在背板上的连接器与后框在背板上的连接器不能重叠。常用的方法是在机框单板设置上，前插单板与后插单板位置处在同一个高度位置，但水平方向左右错开，如图1所示。

本发明实现方法是：在设备机框设计中，前机框和后机框上下错开一定的高度，前插单板和后插单板在水平方向上左右不错开，在垂直方向上错开了一定的高度，(如图4所示)在背板设计中前插单板与背板上的连接器和后插单板与背板上的连接器上下错开了一定的位置，使前插单板连接器与后插单板连接器在同一块背板上互相间插。由于前插单板在背板上的连接器设置和后插单板在背板上的连接器设置顺序和方向完全相同，且插针定义也完全相同，从而实现了同一块单板在前框和后框的通用，这也是通信设备所普遍要求的。如图5所示。

附图说明

图1a示出了目前使用最为常见的水平方向左右错开的前后框插板机框结构，前插单板和后插单板的设置；

图1b示出了水平方向左右错开的结构中，背板上前面和背面连接器的设置；

图2示出了《一种单板及与其相连的双面插背板》(专利号：200320125085.3)专利所采用的实现方法；

图3示出了《一种双面插背板》(专利号：200320125086.8)专利所采用的实现方法；

图4示出了本发明的前插单板和后插单板在机框上的设置；

图5示出了本发明在同一块PCB背板上前插单板和后插单板对应的连接器设置；

图6示出了水平方向左右错开的实现方法中，从侧面看前插单板和后插单板连接器的位置和连接；

图7示出了本发明的两块完全相同的单板在机框上前后插的情形；

图8示出了单板与背板连接只有一个信号连接器的情形下的连接器设置；

图9示出了单板与背板连接有多个信号连接器的情形下的连接器设置；

图10示出了单板与背板连接的信号连接器分成二组情形下连接器的设置；

图11示出了单板与背板连接的信号连接器分成三组以上情形下连接器的设置。

具体实施方式

在设备机框设计中，前机框和后机框上下错开一定的高度，前插单板和后插单板在水平方向上左右不错开，在垂直方向上错开一定的高度。前机框和后机框共用同一块PCB(印刷电路)背板，背板正面与背面分别装有与前插单板相连的连接器和与后插单板相连的连接器。背板上前插板连接器的位置与后插板连接器位置在水平方向是完全相同的，在垂直方向上下错开了一定的高度。背板上前插板连接器与后插板连接器位置上下完全错开，相互间插。背板上与前插板连接的连接器和与后插板相连的连接器是完全相同的连接器，布局和顺序完全相同，且插针定义顺序和方向相同，同一块单板可以实现在前面插和后面插通用。在该背板上插入的单板，每块单板与背板连接器包含上下导向柱、电源连接器、信号连接器三部分，导向柱布置在单板的上下最边沿位置，电源连接器靠近上部或下部导向柱位置。前插板连接器与正对的对插的后插板连接器占用同一个单板的宽度，最小单板间距等于最宽的连接器宽度。在每个板位只有一个信号连接器的情形下，该信号连接器与两边电源连接器和导向柱之间间距应大于或等于该信号连接器的高度。前插单板与后插单板在垂直方向上下错开的高度大于或等于该信号连接器所占的位置高度。在单板与背板信号连接数量较多，每个板位有多个信号连接器的情形下，单板与背板连接的连接器应分组分散均匀布置(每组含有一个及一个以上的连接器)，两组连接器之间的距离应大于最长一组连接器所占位置的高度。前插单板与后插单板在垂直方向上下错开的高度大于或等于最长一组连接器所占的高度。

在通信设备中单板背板连接器一般由三部分组成：一是导向柱，起连接器插入时的导向作用，同时也作为接地针使用；第二部分是电源连接器，用于电源的接入；第三部分是信号连接器，信号连接器包括高速信号连接器和低速信号连接器。导向柱和电源连接器在所有单板上都是必有的，信号连接器的数量根据各单板的作用不同数量上有差异。所用电源连接器、导向柱、信号连接器为通用连接器。现以一个前面和后面对插的板位来说明背板上前插连接器和后插连接器的设置。

在单板上只有一组信号连接器的情况下，这里我们把一个及一个以上的连接器集中放在一起叫做一组，如图8和图9所示。图8说明了只有一个信号连接器A的情况，图9说明了一组中有多个信号连接器的情况。如图所示，H1是该组信号连接器和导向柱之间的间距，H2是该组信号连接器所占位置的高度，H3是电源连接器和该组信号连接器的之间的间距，H5是电源连接器和导向柱一起所占的位置高度。本发明的前插和后插单板的错开方法是：

1、后插连接器与前插连接器在垂直方向向上或向下错开一定位置的高度，水平方向相同；

2、该组连接器与上面或下面电源连接器和导向柱之间的间距必须满足：H3≥H2；

3、在一般情况下，电源连接器和导向柱所占的位置一般比信号连接器小，所以只用考虑该组信号连接器A所占的位置高度H2，H2决定了前后插单板错开高度的大小。后插连接器错开的位置的高度大于或等于连接器所占位置的高度H2即可；

4、在信号连接数量不多、只有一个信号连接器情况下(如图8)，前、后插单板上下错开的位置一般不大。在选用HM 2mm F型连接器时，前后插单板上下错开的位置只要大于25mm即可，对整个设备机框的高度增加不大。

5、在信号连接数量较多，一组中有多个信号连接器的情形，(如图9)，前面和背面连接器错开的高度必须大于连接器A、B、C一起所占位置的高度H2，对需要降低设备机框的高度的应用，不建议所有信号连接器集中放在一起，应分散分组设置。

在信号连接数量较多、单板上有多组信号连接器的情形下，如图10和图11所示。图10说明了信号连接器分成二组的情形，图11说明了信号连接器分成二组以上的情形。信号连接器分组设置有利于减小前后插单板上下错开的高度。信号连接器分组可根据信号类型、连接关系来分组。

在信号连接器分成二组的情形下，如图10，H1是信号连接器A和导向柱一起所占的位置高度，H2是第一组信号连接器和第二组信号连接器之间的间距，H3是第二组信号连接器所占位置的高度，H4是第二组信号连接器和电源连接器之间的间距，H5是电源连接器和导向柱一起所占的位置高度。在信号连接器分成二组的情形下，前后插单板的错开方法是：

1、后插连接器与前插连接器在垂直方向向上或向下错开一定位置的高度，水平方向相同；

2、第一组信号连接器和第二组信号连接器之间的间距H2必须满足：H2≥H1；

3、第二组信号连接器和电源连接器之间的间距H4必须满足：H4≥H3；

4、在一般情况下，电源连接器和导向柱所占的位置一般比信号连接器小，所以只用考虑信号连接器所占的位置高度。前后子框错开的高度大于或等于占用高度最多的一组信号连接器的高度，如图10中的B、C、D加在一起所占位置的高度H3；

5、在信号连接数量很多、信号连接器数量多的情形下，为了减小前后插单板上下错开的高度，建议连接器采用二组以上的分组设置。

在信号连接器分成三组以上的情形下，以分成三组为例，如图11，H1是信号连接器A和导向柱一起所占的位置高度，H2是第一组信号连接器和第二组信号连接器之间的间距，H3是第二组信号连接器所占位置的高度，H4是第二组信号连接器和第三组信号连接器之间的间距，H5是第三组信号连接器所占位置的高度，H6是第三组信号连接器和电源连接器之间的间距，H7是电源连接器和导向柱一起所占的位置高度。在信号连接器分成三组的情形下，前后插单板的错开方法是：

1、后插连接器与前插连接器在垂直方向向上或向下错开一定位置的高度，水平方向相同；

2、第一组信号连接器和第二组信号连接器之间的间距H2必须满足：H2≥H1；

3、第二组信号连接器和第三组信号连接器之间的间距H4必须满足：H4≥H3；

4、第三组信号连接器和电源连接器之间的间距H6必须满足：H6≥H5；

5、在一般情况下，电源连接器和导向柱所占的位置一般比信号连接器小，所以只用考虑具有最大高度的一组信号连接器所占位置的高度H3。正面连接器与背面连接器在垂直方向错开的高度大于或等于最长连接器所占的高度H3即可；

6、从上面要求可以推出，只要各组信号连接器之间的间距大于或等于H3，就可以保证前插和后插连接器上下错开。

本发明的有益效果是：

1)可以实现非常紧密的单板间距，两块单板的间距只要等于或大于背板连接器的宽度即可，大大提高了系统的集成密度。

2)同一块单板可以在前面机框和背面机框上完全通用，提高了单板的通用性；

3)同一块单板在前面机框和背面机框插入时，其单板插入方向完全相同，方便了使用和设备维护。

4)单板和背板使用的连接器为通用连接器，且背板的前插连接器和后插连接器完全相同，降低了对生产工艺的要求和生产成本。

Claims (8)

1.一种前后错层的双面插板背板，该背板应用于双面插的设备机框中，其特征在于：前机框和背面机框上下错开一定的高度，前插单板和后插单板分别在前面机框和背面机框插入，其位置在水平方向左右不错开，在垂直方向上下错开一定的高度；前机框和后机框共用同一块印刷电路PCB背板，背板正面和背面分别装有与前插单板相连的连接器和与后插单板相连的连接器。

2.如权利要求1的双面插板背板，其中所述背板上前插板连接器的位置与后插板连接器位置在水平方向是完全相同的，在垂直方向上上下错开了一定的高度；背板上前插板连接器与后插板连接器位置上下完全错开，相互间插。

3.如权利要求2的双面插板背板，其中所述背板上与前插单板连接的连接器和与后插单板相连的连接器是完全相同的连接器，布局和顺序完全相同，且插针定义顺序和方向相同，同一块单板可以实现在前面插和后面插通用。

4.如权利要求3的双面插板背板，其中在所述背板上插入单板，每块单板与背板连接器包含上下导向柱、电源连接器、信号连接器三部分，导向柱布置在单板的上下最边沿位置，电源连接器靠近上部或下部导向柱位置。

5.如权利要求4的双面插板背板，其中所用电源连接器、导向柱、信号连接器为通用连接器，信号连接器包括低速信号连接器和高速信号连接器。

6.如权利要求5的双面插板背板，其中前插板连接器与正对的对插的后插板连接器占用同一个单板的宽度，最小单板间距等于宽度最大的连接器宽度。

7.如权利要求6的双面插板背板，其中在每个板位只有一个信号连接器的情形下，该信号连接器与电源连接器和导向柱之间间距大于或等于该信号连接器的高度，前插单板与后插单板在垂直方向上下错开的高度大于或等于该信号连接器所占的位置高度。

8.如权利要求6的双面插板背板，其中每个板位有多个信号连接器的情形下，单板与背板连接的连接器的布置应分组分散均匀布置，任意相邻两组连接器之间的距离应大于或等于垂直方向最长的一组连接器所占位置的高度，前插单板与后插单板在垂直方向上下错开的高度大于或等于垂直方向最长一组连接器所占的高度。

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