DE102004017543A1

DE102004017543A1 - Elektrischer Stecker

Info

Publication number: DE102004017543A1
Application number: DE102004017543A
Authority: DE
Inventors: Isao Kameyama; Takashi Toi
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: US20040203269A1; DE102004017543B4; US7066744B2; JP2004327419A; JP4082604B2

Abstract

Ein elektrischer Stecker weist ein Gehäuse auf, in dem ein Plussignal-Anschluss und ein Minussignal-Anschluss untergebracht sind. In dem Steckergehäuse sind auch ein erster Erdanschluss in Entsprechung zu dem Plussignal-Anschluss und ein zweiter Erdanschluss in Entsprechung zu dem Minussignal-Anschluss untergebracht. Der Plussignal-Anschluss, der Minussignal-Anschluss, der erste Erdanschluss und der zweite Erdanschluss sind jeweils in einer Ecke eines Vierecks positioniert. Die Distanz zwischen dem Plussignal-Anschluss und dem ersten Erdanschluss ist kürzer als die Distanz zwischen dem Minussignal-Anschluss und dem ersten Erdanschluss, während die Distanz zwischen dem Minussignal-Anschluss und dem zweiten Erdanschluss kürzer als die Distanz zwischen dem Plussignal-Anschluss und dem zweiten Erdanschluss ist. Der Stecker kann einen Haltekörper aufweisen, der in dem Steckergehäuse untergebracht ist, um den Plussignal-Anschluss, den Minussignal-Anschluss, den ersten Erdanschluss und den zweiten Erdanschluss zu halten. Die vier Anschlüsse sind in dem Haltekörper jeweils an einem Zwischenteil des Anschlusses eingebettet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Stecker mit einem Plus-Signalanschluss, einem Minus-Signalanschluss und einem Erdanschluss sowie insbesondere einen elektrischen Stecker zum Übertragen von verschiedenen Signalen mit hoher Geschwindigkeit.

Ein Kraftfahrzeug ist mit elektronischen Einrichtungen wie etwa einem Navigationssystem ausgestattet. Das Navigationssystem umfasst eine Haupteinheit zum Berechnen der aktuellen Position des Fahrzeugs und eine Anzeige zum Anzeigen der aktuellen Position sowie einer Zielposition des Fahrzeugs. Dieser Typ von Anzeige erfordert eine hohe Auflösung und muss die aktuelle Position in Echtzeit anzeigen können.

Die von der Haupteinheit zu der Anzeige zugeführten Signale werden immer umfangreicher. Deshalb werden verschiedene Typen von Hochgeschwindigkeits-Signalübertragungsprozesse für derartige Navigationssysteme angewendet. Es gibt herkömmliche Signalübertragungsprozesse des Einfachendtyps (unbalanciert) und des Differentialtyps.

Der Einfachendtyp weist eine einzelne Signalleitung und eine Erdleitung auf, um „HOHE" und „NIEDRIGE" digitale Signale anhand einer Potentialdifferenz zwischen den Leitungen zu erkennen.

Der Differentialtyp dagegen verwendet zwei Signalleitungen (Plus und Minus), um „HOHE" und „NIEDRIGE" digitale Signale anhand einer Potentialdifferenz zwischen den Leitungen zu erkennen. Die Signale der zwei Leitungen weisen die gleiche Spannung auf, sind aber in ihrer Phase um 180 Grad zueinander versetzt. Der Differentialsignaltyp kann ein durch die zwei Leitungen erzeugtes Rauschen an der Empfängerseite aufheben, um eine Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung im Vergleich zu dem Einfachendtyp zu gestatten.

Um eine Hochgeschwindigkeitsübertragung von Differentialsignalen zu erreichen, gibt die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2002-334748 Stecker wie in 38, 39 gezeigt an. Ein Stecker 101 oder 102 weist einen Plussignal-Anschluss, einen Minussignal-Anschluss und einen Erdanschluss auf.

Der Stecker 101 von 28 umfasst ein Gehäuse 109, einen Plussignal-Anschluss 103, einen Minussignal-Anschluss 104 und einen Erdanschluss 105. Jeder der Anschlüsse 103, 104 und 105 ist an einer Ecke eines gleichschenkligen Dreiecks positioniert.

Der Stecker 102 von 39 umfasst ein Gehäuse 110, einen Plussignal-Anschluss 106, einen Minussignal-Anschluss 107 und einen Erdanschluss 108. Jeder der Anschlüsse 106, 107 und 108 ist aus einem Metallblech mit einem rechteckigen Querschnitt und mit einer relativ größeren Dicke ausgebildet. Dez Erdanschluss 108 weist eine größere Breite als der Plussignal-Anschluss 106 und der Minussignal-Anschluss 107 auf.

In dem Stecker 102 von 39 sind der Plussignal-Anschluss 106 und der Minussignal-Anschluss 107 mit einem Abstand zu dem Erdanschluss 108 und parallel zu dem Erdanschluss 108 entlang einer Längsrichtung der Anschlüsse angeordnet.

Der Stecker 101 oder 102 in 38 oder 39 weist den einzelnen Erdanschluss 105 oder 108 auf, der mit dem Plussignal-Anschluss 103 oder 106 und dem Minussignal-Anschluss 104 oder 107 für die Signalübertragung zusammenwirkt.

Das in dem Fahrzeug vorgesehene Navigationssystem weist vorzugsweise eine Vielzahl von Anzeigen auf, die jeweils an einem Vorder- oder Rücksitz angeordnet sind. Deshalb kann die sich Kabelverbindung zwischen der Haupteinheit und der Anzeige für die Hochgeschwindigkeits-Differentialsignalübertragung über eine längere Distanz erstrecken. Der Stecker für die Hochgeschwindigkeits-Übertragung muss einen geringeren Signalverlust erreichen.

In dem herkömmlichen Stecker 101 oder 102 erzeugt ein Stromfluss für die Signalübertragung in dem Plussignal-Anschluss 103 oder 106 einen Induktionsstrom in dem Erdanschluss 105 oder 108. Der Induktionsstrom wiederum erzeugt einen anderen Induktionsstrom in dem Minussignal-Anschluss 104 oder 107, weil der Erdanschluss 108 dem Plus- und dem Minusanschluss entspricht.

Weiterhin erzeugt ein Stromfluss für die Signalübertragung in dem Minussignal-Anschluss 104 oder 107 einen anderen Induktionsstrom in dem Erdanschluss 105 oder 108. Diese Induktionsströme haben eine nachteilige Auswirkung aufeinander und verursachen einen erhöhten Verlust bei der Signalübertagung.

Angesichts der Nachteile aus dem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Stecker anzugeben, der einen Übertragungsverlust in einem Signal für einen Hochgeschwindigkeits-Differentialsignalübertragungsprozess vermindern kann.

Um diese Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der Erfindung ein elektrischer Stecker angegeben, der ein Gehäuse mit einem Plussignal-Anschluss und einem Minussignal-Anschluss aufweist, wobei der Stecker umfasst:
einen ersten Erdanschluss in Entsprechung zu dem Plussignal-Anschluss und einen zweiten Erdanschluss in Entsprechung zu dem Minussignal-Anschluss, wobei der erste und der zweite Erdanschluss in dem Gehäuse untergebracht sind.

Ein Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss erzeugt einen Induktionsstrom in dem ersten Erdanschluss, und ein Stromfluss in dem Minussignal-Anschluss erzeugt einen Induktionsstrom in dem zweiten Erdanschluss. Der erste Erdanschluss ist von dem zweiten Erdanschluss getrennt.

Ein Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss erzeugt also keinen Induktionsstrom in dem Minussignal-Anschluss oder in dem zweiten Erdanschluss, während eine Stromfluss in dem Minussignal-Anschluss keinen Induktionsstrom in dem Plussignal-Anschluss oder in dem ersten Erdanschluss erzeugt. Dadurch wird die Erzeugung eines Rauschens (Stroms) in dem Plus- und Minusanschluss verhindert, wodurch ein Signalübertragungsverlust in den Anschlüssen begrenzt wird.

Vorzugsweise sind der Plussignal-Anschluss, der Minussignal-Anschluss, der erste Erdanschluss und der zweite Erdanschluss jeweils in einer Ecke eines Vierecks im Querschnitt des Steckers positioniert. Dadurch kann eine Minimierung der Steckergröße erreicht werden.

Vorzugsweise umfasst der Stecker eine Vielzahl von Anschlusssätzen, die jeweils den Plussignal-Anschluss, den Minussignal-Anschluss, den ersten Erdanschluss und den zweiten Erdanschluss umfassen. Dadurch wird die Menge der Übertragungssignale erhöht.

Vorzugsweise sind die Plussignal-Anschlüsse und die Minussignal-Anschlüsse der Sätze in der Querrichtung des Steckers in einer Reihe angeordnet, während die ersten Erdanschlüsse und die zweiten Erdanschlüsse in einer anderen Reihe angeordnet sind. Dadurch kann eine Minimierung der Steckergröße erreicht werden.

Vorzugsweise sind die Plussignal- und die Minussignal-Anschlüsse von einem der Anschlusssätze in einer Reihe mit den ersten und zweiten Erdanschlüssen eines benachbarten Anschlusssatzes in der Reihe in der Querrichtung des Steckers positioniert. Dadurch kann eine Minimierung der Steckergröße erreicht werden.

Vorzugsweise ist die Distanz zwischen dem Plussignal-Anschluss und dem ersten Erdanschluss kürzer als die Distanz zwischen dem Minussignal-Anschluss und dem ersten Erdanschluss, während die Distanz zwischen dem Minussignal-Anschluss und dem zweiten Erdanschluss kürzer als die Distanz zwischen dem Plussignal-Anschluss und dem zweiten Erdanschluss ist. Dadurch wird sicher die Erzeugung eines Rauschens (Stroms) in den Plus- und Minusanschlüssen verhindert, wodurch ein Signalübertragungsverlust begrenzt wird.

Vorzugsweise sind der Plussignal-Anschluss, der Minussignal-Anschluss, der erste Erdanschluss und der zweite Erdanschluss parallel zueinander entlang der Längsrichtung der Anschlüsse und in einer Reihe in der Querrichtung des Steckers angeordnet. Dadurch kann eine kleiner Dicke des Steckers vorgesehen werden.

Vorzugsweise sind der erste Erdanschluss, der Plussignal-Anschluss, der Minussignal-Anschluss und der zweite Erdanschluss aufeinanderfolgend in einer Querrichtung der Anschlüsse angeordnet. Dadurch wird sicher die Erzeugung eines Rauschens (Stroms) in den Plus- und Minusanschlüssen verhindert, wodurch ein Signalübertragungsverlust begrenzt wird.

Vorzugsweise weisen der Plussignal-Anschluss, der Minussignal-Anschluss, der erste Erdanschluss und der zweite Erdanschluss jeweils einen ersten elektrischen Kontaktteil, der an einem Ende für eine elektrische Verbindung mit einem assoziierten Anschluss positioniert ist, und einen zweiten elektrischen Kontaktteil auf, der an dem anderen Ende für eine elektrische Verbindung mit einer Schaltung auf einer Leiterplatte angeordnet ist. Der Stecker umfasst einen Haltekörper, der in dem Steckergehäuse aufgenommen ist, um den Plussignal-Anschluss, den Minussignal-Anschluss, den ersten Erdanschluss und den zweiten Erdanschluss zu halten. Die vier Anschlüsse sind jeweils an einem Zwischenteil zwischen den ersten und den zweiten elektrischen Kontaktteilen in dem Haltekörper eingebettet. Der Haltekörper ist aus einem isolierenden Kunstharzmaterial ausgebildet.

Der Zwischenteil jedes Anschlusses ist also in dem Kunstharzmaterial des Haltekörpers eingeschlossen. Der Dielektrizitätsgrad des Haltekörpers wird entsprechend der Impedanz der Anschlüsse bestimmt. Die Impedanz jedes Anschlusses ist zwischen dem einen Ende und dem anderen Ende des Anschlusses stabil. Dadurch wird sicher die Erzeugung eines Rauschens (Stroms) in den Plus- und Minusanschlüssen verhindert, wodurch ein Signalübertragungsverlust begrenzt wird.

1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Paar von Steckern einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Hochgeschwindigkeitsübertragung der Differenzsignale zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen der Stecker von 1 zeigt.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Steckers von 2.
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von 1, die den anderen der Stecker von 1 zeigt.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die den Stecker von 4 zeigt.
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Steckers von 4.
7 ist eine erläuternde Ansicht, die zeigt, wo die Stecker von 1 angeordnet sind.
8 ist eine schematische Ansicht, die die Anordnung der Anschlüsse des Steckers von 2 zeigt.
9 ist eine schematische Ansicht, die eine andere Anordnung der Anschlüsse als in 8 zeigt.
10 ist eine Seitenansicht, die ein Paar von Steckern einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung für die Hochgeschwindigkeitsübertragung von Differentialsignalen zeigt.
11 ist eine Seitenansicht, die das Paar von Steckern von 10 zeigt, wobei die Stecker miteinander verbunden sind.
12 ist eine Vorderansicht, die einen der Stecker von 10 zeigt.
13 ist eine Vorderansicht, die den anderen der Stecker von 10 zeigt.
14 ist eine Draufsicht, die das Paar von Steckern von 11 zeigt, wobei die Stecker miteinander verbunden sind.
15 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XV-XV von 14.
16 ist eine schematische Ansicht, die die Anordnung der Anschlüsse des Steckers von 12 zeigt.
17 ist ein Kurvendiagramm eines Simulationsergebnisses, das die operationalen Effekte der Stecker der ersten und der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist ein Kurvendiagramm eines Simulationsergebnisses, das andere operationale Effekte der Stecker der ersten und der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
19 ist ein Kurvendiagramm eines Simulationsergebnisses, das andere operationale Effekte der Stecker der ersten und der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
20 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung von Anschlüssen eines Steckers eines Vergleichsbeispiels A1 zeigt, das für die Simulationen von 17 bis 19 verwendet wurde.
21 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung von Anschlüssen eines Steckers eines Vergleichsbeispiels B1 zeigt, das für die Simulationen von 17 verwendet wurde.
22 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung von Anschlüssen eines Steckers eines Vergleichsbeispiels B1 zeigt, das für die Simulationen von 18 und 19 verwendet wurde.
23 ist eine schematische Ansicht, die ein elektrisches Feld zeigt, das durch die Simulation von 18 aufgrund eines Stromflusses in einem Plussignal-Anschluss eines erfinderischen Beispiel A erhalten wurde.
24 ist eine schematische Ansicht, die ein elektrisches Feld zeigt, das durch die Simulation von 19 aufgrund eines Stromflusses in einem Minussignal-Anschluss des erfinderischen Beispiels A erhalten wurde.
25 ist eine schematische Ansicht, die ein elektrisches Feld zeigt, das durch die Simulation von 18 aufgrund eines Stromflusses in einem Minussignal-Anschluss eines erfinderischen Beispiel B erhalten wurde.
26 ist eine schematische Ansicht, die ein elektrisches Feld zeigt, das durch die Simulation von 19 aufgrund eines Stromflusses in einem Minussignal-Anschluss des erfinderischen Beispiels B erhalten wurde.
27 ist eine schematische Ansicht, die ein elektrisches Feld zeigt, das durch die Simulation von 18 aufgrund eines Stromflusses in einem Minussignal-Anschluss des Vergleichsbeispiels A1 erhalten wurde.
28 ist eine schematische Ansicht, die ein elektrisches Feld zeigt, das durch die Simulation von 19 aufgrund eines Stromflusses in einem Minussignal-Anschluss des Vergleichsbeispiels A1 erhalten wurde.
29 ist eine schematische Ansicht, die ein elektrisches Feld zeigt, das durch die Simulation von 18 aufgrund eines Stromflusses in einem Minussignal-Anschluss des Vergleichsbeispiels B1 erhalten wurde.
30 ist eine schematische Ansicht, die ein elektrisches Feld zeigt, das durch die Simulation von 19 aufgrund eines Stromflusses in einem Minussignal-Anschluss des Vergleichsbeispiels B1 erhalten wurde.
31 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Stecker einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung für die Hochgeschwindigkeitsübertragung von Differentialsignalen zeigt.
32 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung der Anschlüsse des Steckers von 31 zeigt.
33 ist eine schematische Ansicht, die eine modifizierte Anordnung der Anschlüsse des Steckers von 32 zeigt.
34 ist eine schematische Ansicht, die ein elektrisches Feld zeigt, das durch eine Simulation aufgrund eines Stromflusses in einem Plussignal-Anschluss eines Anschlusssatzes des Steckers von 32 erhalten wurde.
35 ist eine schematische Ansicht, die ein elektrisches Feld zeigt, das durch eine Simulation aufgrund eines Stromflusses in einem Plussignal-Anschluss eines anderen Anschlusssatzes des Steckers von 32 erhalten wurde.
36 ist eine schematische Ansicht, die ein elektrisches Feld zeigt, das durch eine Simulation aufgrund eines Stromflusses in einem Plussignal-Anschluss eines Anschlusssatzes des Steckers von 33 erhalten wurde.
37 ist eine schematische Ansicht, die ein elektrisches Feld zeigt, das durch eine Simulation aufgrund eines Stromflusses in einem Plussignal-Anschluss eines anderen Anschlusssatzes des Steckers von 33 erhalten wurde.
38 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung der Anschlüsse eines herkömmlichen Steckers zeigt.
39 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung der Anschlüsse eines anderen herkömmlichen Steckers zeigt.
Mit Bezug auf 1 bis 8 wird im Folgenden ein Stecker einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 zeigt die Stecker 1, 1c, die miteinander verbunden sind und zum Beispiel verwendet werden, um eine Haupteinheit 3 mit einer Anzeige 4 eines Navigationssystems 2 zu verbinden, das als elektronische Einrichtung in einem Fahrzeug wie in 7 gezeigt montiert ist.
Die Haupteinheit 3 berechnet eine aktuelle Position des Fahrzeugs, und die Anzeige 4 gibt eine aktuelle Position und eine Zielposition des Fahrzeugs an. Die Haupteinheit 3 ist zum Beispiel in einem Armaturenbrett angeordnet. Die Anzeige 4 ist wie in 7 gezeigt an jedem Vorder- und Rücksitz angebracht. Die Anzeige 4 erfordert eine hohe Auflösung und muss die aktuelle Position in Echtzeit angeben können. Deshalb wird ein Hochgeschwindigkeits-Differentialsignalübertragungsprozess zum Übertragen von Signalen von der Haupteinheit 3 zu der Anzeige 4 verwendet.
Der Hochgeschwindigkeits-Differentialsignalübertragungsprozess verwendet zwei Signalleitungen (Plus und Minus), um „HOHE" und „NIEDRIGE" digitale Signale anhand einer Potentialdifferenz zwischen den Leitungen zu erkennen. Die Signale der zwei Leitungen weisen die gleiche Spannung auf, sind aber in ihrer Phase um 180 Grad zueinander versetzt. Die Differentialsignalübertragung kann ein durch die zwei Leitungen erzeugtes Rauschen an einer Empfängerseite aufheben, um im Vergleich zu einem Einfachendtyp eine Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung zu gestatten. In dieser Beschreibung wird ein Signal in der Plusleitung als Plussignal bezeichnet, während ein Signal in der Minusleitung als Minussignal bezeichnet wird. Das Plussignal kann jedoch ein Minuspotential aufweisen, während das Minussignal ein Pluspotential aufweisen kann.
Die Haupteinheit 3 und die Anzeige 4 sind elektrisch miteinander über ein Hochgeschwindigkeits-Differentialsignalübertragungskabel 5 und über die Stecker 1, 1c wie in 7 gezeigt verbunden. Der Stecker 1 ist an einem Ende des Kabels 5 befestigt, und der Stecker 1c ist an einer Leiterplatte 41 befestigt. Die Stecker 1, 1c sind für den Hochgeschwindigkeits-Differentialsignalübertragungsprozess ausgebildet. Wie in 3 gezeigt, umfasst das Kabel 5 einen Plussignal-Draht 6 zum Übertragen von Plussignalen, einen Minussignal-Draht 7 zum Übertragen von Minussignalen, einen Erddraht 8, eine Aluminiumschicht 9 und ein Isolationsrohr 10.
Der Plussignal-Draht 6, der Minussignal-Draht 7 und der Erddraht 8 sind jeweils beschichtete Drähte und umfassen einen leitenden Kerndraht sowie eine Hüllschicht zum Einhüllen des Kerndrahts. Der Plussignal-Draht 6 und der Minussignal-Draht 7 übertragen Signale (Ströme) von der Haupteinheit 3 zu der Anzeige 4. Die Signale der Plussignal-Drahts 6 und des Minussignals-Drahts 7 weisen die gleiche Spannung auf, wobei sie aber in ihrer Phase um 180 Grad zueinander versetzt sind.
Der Erddraht 8 ist mit einer Erde (nicht gezeigt) verbunden, sodass ein durch einen Stromfluss in dem Plussignal-Draht 6 oder in dem Minussignal-Draht 7 erzeugtes elektrisches Rauschen zu der Erde geführt wird.
Die Schicht 9 ist ein dünner Film aus einer Aluminiumlegierung, der die Drähte 6, 7 und 8 bedeckt. Die Schicht 9 ist mit einer Erde (nicht gezeigt) verbunden, um ein externes elektrisches Rauschen, das ansonsten die Drähte 6, 7 und 8 beeinflussen würde, zu der Erde zu führen. Das Isolationsrohr 10, das aus einem elektrisch isolierenden Kunstharz ausgebildet ist, bedeckt die Schicht 9.
Wie in 2 gezeigt, ist der Stecker 1 an einem Ende des Kabels 5 befestigt. Der Stecker 1 ist mit dem Stecker 1c verbunden, der an der Leiterplatte 41 befestigt ist. Der Stecker 1 weist einen Satz 11 von Anschlüssen und ein Steckergehäuse 12 wie in 3 gezeigt auf.
Der Anschlusssatz 11 umfasst wie in 3 gezeigt einen Plussignal-Anschluss 13, einen Minussignal-Anschluss 14, einen ersten Erdanschluss 15 und einen zweiten Erdanschluss 16. Die Anschlüsse 13 bis 16 sind jeweils Zylinder aus einem elektrisch leitenden Metall. Die Anschlüsse sind parallel zueinander angeordnet.
Der Plussignal-Anschluss 13 ist elektrisch mit dem Plussignal-Draht 6 des Kabels 5 verbunden, während der Minussignal-Anschluss 14 elektrisch mit dem Minussignal-Draht 7 des Kabels 5 verbunden ist. Die Anschlüsse 13, 14 übertragen Signale (Ströme) von der Haupteinheit 3 zu der Anzeige 4. Die Signale wiesen die gleiche Spannung auf, wobei sie aber in ihrer Phase um 180 Grad zueinander versetzt sind.
Der erste Erdanschluss 15 entspricht dem Plussignal-Anschluss 13 und ist mit dem Erddraht 8 verbunden. Der erste Erdanschluss 15 führt ein elektrisches Rauschen, das durch einen Signalfluss (Strom) in dem Plussignalanschluss 13 erzeugt wird, über den Erddraht 8 zu der Erde.
Der zweite Erdanschluss 16 ist separat zu dem ersten Erdanschluss 15 angeordnet. Der zweite Erdanschluss 16 entspricht dem Minussignal-Anschluss 14 und ist mit dem Erddraht 8 verbunden. Der zweite Erdanschluss 16 führt ein durch einen Signalfluss (Strom) in dem Minussignal-Anschluss 14 erzeugtes Rauschen über den Erddraht 8 zu der Erde.
Wie in 8 gezeigt, sind die Anschlüsse 13 bis 16 des Satzes 11 jeweils an den Ecken eines Vierecks in einer Querschnittsansicht des Steckergehäuses 12 angeordnet. In der Ausführungsform ist das Viereck ein Quadrat.
Der Plussignal-Anschluss 13 und der Minussignal-Anschluss 14 sind in einer Reihe entlang einer Querrichtung (Pfeil N1) und parallel zueinander entlang einer Längsrichtung des Steckers angeordnet. Der erste Erdanschluss 15 und der zweite Erdanschluss 16 sind in einer Reihe entlang einer Querrichtung (Pfeil N2) und parallel zueinander entlang einer Längsrichtung des Steckers angeordnet. Die Pfeile N1, N2 verlaufen parallel zueinander.
In dem Anschlusssatz 11 ist die Distanz K1 zwischen dem ersten Erdanschluss 15 und dem Plussignal-Anschluss 13 kürzer als die Distanz K2 zwischen dem ersten Erdanschluss 15 und dem Minussignal-Anschluss 14. Das heißt, der erste Erdanschluss 15 ist näher an dem Plussignal-Anschluss 13 als an dem Minussignal-Anschluss 14 angeordnet.
Weiterhin ist in dem Anschlusssatz 11 die Distanz K3 zwischen dem zweiten Erdanschluss 16 und dem Minussignal-Anschluss 14 kürzer als die Distanz K4 zwischen dem zweiten Erdanschluss 16 und dem Plussignal-Anschluss 13. Das heißt, der zweite Erdanschluss 16 ist näher an dem Minussignal-Anschluss 14 als an dem Plussignal-Anschluss 13 angeordnet.
Das Steckergehäuse 12 nimmt die Anschlüsse 13 bis 16 auf. Das Steckergehäuse 12 weist wie in 3 gezeigt, einen inneren Halter 17, ein inneres Gehäuse 18, ein elektrisch leitendes Gehäuse 19 und ein Außengehäuse 20 auf. Der innere Halter 17 ist ein kubischer Körper aus einem elektrisch isolierenden Kunstharz. Der innere Halter 17 hält die derart angeordneten Anschlüsse 13 bis 16. Das innere Gehäuse 18 ist als ein Kasten aus einem elektrisch isolierenden Kunstharz definiert. Das innere Gehäuse 18 empfängt den inneren Halter 17 mit den Anschlüssen 13 bis 16.
Das elektrisch leitende Gehäuse 19 weist eine obere Hälfte 21 und eine untere Hälfte 22 auf, die miteinander verbunden werden. Die Hälften 21, 22 bestehen aus elektrisch leitenden Blechen, die miteinander verbunden werden, um das innere Gehäuse 18 zu bedecken. Die Hälften 21, 22 sind elektrisch mit der Aluminiumschicht 9 verbunden.
Das äußere Gehäuse 20 ist durch einen hohlen Körper aus einem elektrisch isolierenden Kunstharz definiert. Das äußere Gehäuse 20 empfängt den inneren Halter 17, der die Anschlüsse 13 bis 16 hält, das innere Gehäuse 18, das den inneren Halter 17 aufnimmt, und das elektrisch leitende Gehäuse 19, das das innere Gehäuse 18 bedeckt. In 3 weist das äußere Gehäuse 20 eine vordere Öffnung 20a auf, die einen Eingang für das Steckergehäuse 12 definiert. Das äußere Gehäuse 20 weist auch einen Sperrarm 23 auf, der mit dem Stecker 1c verbunden wird, der an der Leiterplatte 41 der Anzeige 4 befestigt ist.
Der Stecker 1 wird durch die folgenden Schritte montiert. Die Anschlüsse 13 bis 16 werden jeweils mit entsprechenden Drähten 6, 7 und 8 des Kabels 5 verbunden, wobei die Anschlüsse dann durch den inneren Halter 17 gehalten werden. Der innere Halter 17 wird in das innere Gehäuse 18 eingefügt, wobei dann die Hälften 21, 22 den inneren Halter 17 bedecken. Das elektrisch leitende Gehäuse 19 mit dem inneren Gehäuse 18 wird in das äußere Gehäuse 20 eingefügt, um den Stecker 1 zu komplettieren.
Der Stecker 1c ist wie in 1 gezeigt auf der Leiterplatte 41 der Anzeige 4 befestigt und ist mit dem Stecker 1 und dem Kabel 5 verbunden. Wie in 4 und 5 gezeigt, weist die Leiterplatte 41 eine Basisplatte 42 aus einem elektrisch isolierenden Kunstharz und eine Schaltung (nicht gezeigt) auf der Basisplatte 42 auf. Die Basisplatte 42 ist eine flache Platte, auf der eine Vielzahl von elektronischen Komponenten angeordnet sind. Die Schaltung setzt sich auch aus elektrisch leitenden Metallteilen wie etwa Kupferfolien zusammen, die auf eine Oberfläche der Basisplatte 42 befestigt sind. Die Schaltung verbindet die elektronischen Komponenten elektrisch in einem vorbestimmten Muster mit der Anzeige 4.
Der Stecker 1c weist wie in 6 gezeigt einen Satz 43 von Anschlüssen, einen Halter 44, ein Steckergehäuse 45, ein erstes elektrisch leitendes Gehäuse 46 und ein zweites elektrisch leitendes Gehäuse 47 auf.
Der Anschlusssatz 43 umfasst wie in 6 gezeigt einen Plussignal-Anschluss 48, einen Minussignal-Anschluss 49, einen ersten Erdanschluss 50 und einen zweiten Erdanschluss 51. Die Anschlüsse 48 bis 51 sind jeweils Zylinder aus einem elektrisch leitenden Metall. Die Anschlusse sind parallel zueinander angeordnet. Jeder Anschluss ist durch einen Balken definiert, der in einer Seitenansicht eine L-Form aufweist.
Der Plussignal-Anschluss 48 ist elektrisch mit einer Schaltung der Leiterplatte 41 verbunden. Der Plussignal-Anschluss 48 ist mit dem Plussignal-Anschluss 13 des Steckers 1 verbunden, wenn die Stecker 1, 1c miteinander verbunden werden. Der Minussignal-Anschluss 49 ist elektrisch mit der Schaltung der Leiterplatte 41 verbunden. Der Minussignal-Anschluss 49 ist mit dem Minussignal-Anschluss 14 des Steckers 1 verbunden, wenn die Stecker 1, 1c miteinander verbunden werden. Die Anschlüsse 13, 14 dienen dazu, Signale (Strom) von der Haupteinheit 3 zu der Anzeigeeinheit 4 zu übertragen. Die Signale weisen gleiche Spannungen auf, wobei sie aber in ihrer Phase um 180 Grad zueinander versetzt sind.
Der erste Erdanschluss 50 entspricht dem Plussignal-Anschluss 48 und ist mit der Schaltung der Leiterplatte 41 verbunden. Der erste Erdanschluss 50 ist mit dem ersten Erdanschluss 15 verbunden, wenn die Stecker 1, 1c miteinander verbunden sind. Der erste Erdanschluss 50 führt ein durch einen Signalfluss (Strom) in dem Plussignalanschluss 48 erzeugtes elektrisches Rauschen über den Erddraht 8 zur Erde.
Der zweite Erdanschluss 51 ist separat zu dem ersten Erdanschluss 50 vorgesehen. Der zweite Erdanschluss 51 entspricht dem Minussignal-Anschluss 49 und ist mit der Schaltung der Leiterplatte 41 verbunden. Der zweite Erdanschluss 51 ist mit dem zweiten Erdanschluss 16 des Steckers 1 verbunden, wenn die Stecker 1, 1c miteinander verbunden sind. Der zweite Erdanschluss 51 führt ein durch einen Signalfluss (Strom) in dem Plussignal-Anschluss 49 erzeugtes elektrisches Rauschen über den Erddraht 8 zur Erde.
Die Anschlüsse 48 bis 51 weisen wie in 4 und 5 gezeigt einen ersten Kontaktteil 52 für die elektrische Verbindung mit dem Anschluss 13, 14, 15 oder 16 des Steckers 1 und einen zweiten Kontaktteil 53 für die elektrische Verbindung mit der Schaltung der Leiterplatte 41 auf. 4 und 5 zeigen jeweils den Plussignal-Anschluss 48 und den ersten Erdanschluss 50. Der Minussignal-Anschluss 49 und der zweite Erdanschluss 51 werden hier nicht näher erläutert, weil sie den gleichen Aufbau aufweisen wie der Plussignal-Anschluss 48 und der erste Erdanschluss 50.
Der erste Kontaktteil 52 ist an einem Ende jedes der Anschlüsse 48 bis 51 positioniert, während der zweite Kontaktteil 53 an dem anderen Ende des Anschlusses positioniert ist. Die Kontaktteile 52, 53 sind in einem freiliegenden Zustand angeordnet, und ein Zwischenteil zwischen den Kontaktteilen 52, 53 ist in dem Halter 44 aus Kunstharz eingebettet.
Der Plussignal-Anschluss 48 und der Minussignal-Anschluss 49 sind in einer Reihe entlang einer Querrichtung (Pfeil N1) und parallel zueinander entlang einer Längsrichtung des Steckers angeordnet. Der erste Erdanschluss 50 und der zweite Erdanschluss 51 sind in einer Reihe entlang einer Querrichtung (Pfeil N2) und parallel zueinander entlang einer Längsrichtung des Steckers angeordnet. Die Pfeile N1, N2 verlaufen parallel zueinander.
In dem Anschlusssatz 48 ist die Distanz zwischen dem ersten Erdanschluss 50 und dem Plussignal-Anschluss 48 kürzer als die Distanz zwischen dem ersten Erdanschluss 50 und dem Minussignal-Anschluss 49. Das heißt, der erste Erdanschluss 50 ist näher an dem Plussignal-Anschluss 48 als an dem Minussignal-Anschluss 49 angeordnet.
Weiterhin ist in dem Anschlusssatz 43 die Distanz zwischen dem zweiten Erdanschluss 51 und dem Minussignal-Anschluss 49 kürzer als die Distanz zwischen dem zweiten Erdanschluss 51 und dem Plussignal-Anschluss 48. Das heißt, der zweite Erdanschluss 51 ist näher an dem Minussignal-Anschluss 49 als an dem Plussignal-Anschluss 48 angeordnet.
Der Halter 44 ist ein kubischer Körper aus einem elektrisch isolierenden Kunstharz. Der Halter 44 ist in dem Steckergehäuse 45 aufgenommen. Der Halter 44 hält die derart angeordneten Anschlüsse 48 bis 51, weil die Zwischenteile der Anschlüsse 48 bis 51 durch einen Gussprozess in dem Halter eingebettet werden.
Das Kunstharz des Halters 44 wird in Anbetracht der Impedanz zwischen den Enden des Anschlusses ausgewählt. Die Impedanz und die Induktionsrate des Halters 44 variieren mit den Materialien des Halters 44.
Das Steckergehäuse 45 nimmt wie in 4 und 5 gezeigt den Halter 44 mit den Anschlüssen 48 bis 51 auf. Das Steckergehäuse 45 ist ein hohler Körper aus einem elektrisch isolierenden Kunstharz. Das Steckergehäuse 45 ist mit einem Sperrloch 54 in der Nähe der vorderen Öffnung 45a (1) für die Verbindung mit dem Sperrarm 23 des Steckers 1 versehen. Das Steckergehäuse 45 ist auf der Basisplatte 42 der Leiterplatte 41 befestigt.
Das erste elektrisch leitende Gehäuse 46 besteht aus einem elektrisch leitenden Blech und ist zu einer Rahmenform geformt. Das erste elektrisch leitende Gehäuse 46 bedeckt das Steckergehäuse 45 um die Öffnung 45a teilweise. Das zweite elektrisch leitende Gehäuse 47 besteht aus einem elektrisch leitenden Blech und ist zu einer Schalenform geformt. Das zweite elektrisch leitende Gehäuse 47 bedeckt den Halter 44 und ist in dem Steckergehäuse 45 aufgenommen. Die Gehäuse 46, 47 sind elektrisch mit der Schaltung der Leiterplatte 41 verbunden, um eine Verbindung über die Schaltung zur Erde vorzusehen.
Der Stecker 1c wird durch die folgenden Schritte montiert. Ein Gussprozess bildet den Halter 44 mit den Anschlüssen 48 bis 51. Das zweite elektrisch leitende Gehäuse 47 bedeckt den Halter 44, und der Halter 44 ist in das Steckergehäuse 45 eingesteckt. Das erste elektrisch leitende Gehäuse 46 bedeckt das Steckergehäuse 45 in der Nähe der Öffnung 45a teilweise, um den Stecker 1c zu komplettieren. Der Stecker 1c ist auf der Leiterplatte 41 der Anzeige 4 befestigt. Dadurch werden die zweiten Kontaktteile 53 der Anschlüsse 48 bis 51 und die leitenden Gehäuse 46, 47 elektrisch mit der Schaltung der Leiterplatte 41 verbunden. Die Verbindung des Sperrarms 23 mit dem Sperrloch 54 sichert den Verbindungszustand der Stecker 1, 1c.
In der Ausführungsform entspricht der erste Erdanschluss 15 oder 50 dem Plussignal-Anschluss 13 oder 48; und der zweite Erdanschluss 16 oder 51 entspricht dem Minussignal-Anschluss 14 oder 49. Deshalb erzeugt ein Stromfluss in den Anschlüssen 13 und 48 einen Induktionsstrom in den ersten Erdanschlüssen 15 und 50, und erzeugt ein Stromfluss in dem Minussignal-Anschlüssen 14 und 49 einen Induktionsstrom in den zweiten Erdanschlüssen 16 und 51. Die ersten Erdanschlüsse 15 und 50 sind separat zu den zweiten Erdanschlüssen 16 und 51 vorgesehen.
Deshalb erzeugt ein Stromfluss in den Plussignal-Anschlüssen 13 und 48 keinen Induktionsstrom in den Minussignal-Anschlüssen 14 und 49 oder in den zweiten Erdanschlüssen 16 und 51, während ein Stromfluss in den zweiten Erdanschlüssen 16 und 51 keinen Induktionsstrom in den Plussignal-Anschlüssen 13 und 48 oder in den ersten Erdanschlüssen 15 und 50 erzeugt. Dadurch wird eine Erzeugung eines Rauschens (Stroms) in den Plus- und Minusanschlüssen verhindert, wodurch ein Signalübertragungsverlust in den Anschlüssen 13, 48, 14 und 49 verhindert wird.
Der Plussignal-Anschluss 13 oder 48, der Minussignal-Anschluss 14 oder 49, der erste Erdanschluss 15 oder 50 und der zweite Erdanschluss 16 oder 51 sind parallel zueinander jeweils an einer Ecke eines Quadrats positioniert. Dies gestattet eine Minimierung der Steckergröße.
Der erste Erdanschluss 15 oder 50 ist näher an dem Plussignal-Anschluss 13 oder 48 angeordnet als an dem Minussignal-Anschluss 14 oder 49, während der zweite Erdanschluss 16 oder 51 näher an dem Minussignal-Anschluss 14 oder 49 angeordnet ist als an dem Plussignal-Anschluss 13 oder 48.
Dadurch wird eine Erzeugung eines Rauschens (Stroms) in den Plus- und Minusanschlüssen 13, 48, 14 und 49 sicher verhindert, wodurch ein Signalübertragungsverlust in den Anschlüssen 13, 48, 14 und 49 begrenzt wird.
Die Anschlüsse 48 bis 51 des Steckers 1c sind in dem Halter 44 an Zwischenteilen der Anschlüsse eingebettet. Auf diese Weise ist der Zwischenteil jedes Anschlusses in dem Kunstharzmaterial des Halters 44 eingeschlossen und liegt deshalb nicht frei. Deshalb ist die Impedanz jedes Anschlusses zwischen dem einen Ende 52 und dem anderen Ende 53 des Anschlusses stabil. Dadurch wird die Erzeugung eines Rauschens (Stroms) in den Anschlüssen 48 bis 51 verhindert, wodurch ein Signalübertragungsverlust in den Anschlüssen begrenzt wird.
In der ersten Ausführungsform weisen die Anschlüsse 13 bis 16 jeweils einen kreisförmigen Zylinderkörper auf. die Anschlüsse 13 bis 16 in dem Stecker 1a von 9 können jedoch jeweils durch ein Blech mit einem rechteckigen Querschnitt und mit einer vergleichsweise größeren Tiefe ausgebildet sein. Jeder der Anschlüsse 13 bis 16 ist an einer Ecke eines Vierecks (eines Quadrats) angeordnet. In dem Stecker 1a von 6 ist eine durch dasselbe Bezugszeichen angegebene Komponente mit derjenigen des Steckers 1 identisch und wird deshalb hier nicht näher erläutert.
In 9 ist die Distanz K5 zwischen dem Plussignal-Anschluss 13 und dem Minussignal-Anschluss 14 gleich der Distanz K6 zwischen dem ersten Erdanschluss 15 und dem zweiten Erdanschluss 16. Weiterhin ist die Distanz K1 zwischen dem Plussignal-Anschluss 13 und dem ersten Erdanschluss 15 gleich der Distanz K3 zwischen dem Minussignal-Anschluss 14 und dem zweiten Erdanschluss 16. Die Distanz K5 oder K6 ist länger als die Distanz K1 oder K3.
In dem Beispiel von 9 erzeugt wie bei der oben erläuterten Ausführungsform ein Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss 13 einen Induktionsstrom in dem ersten Erdanschluss 15 und erzeugt ein Stromfluss in dem Minussignal-Anschluss 14 einen Induktionsstrom in dem zweiten Erdanschluss 16.
Deshalb erzeugt ein Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss 13 keinen Induktionsstrom in dem Minussignal-Anschluss 14 oder in dem zweiten Erdanschluss 16, während ein Stromfluss in dem Minussignal-Anschluss 14 keinen Induktionsstrom in dem Plussignal-Anschluss 13 oder in dem ersten Erdanschluss 15 erzeugt. Dadurch wird die Erzeugung eines Rauschens (Stroms) in den Plus- oder Minusanschlüssen 13, 14 verhindert, wodurch ein Signalübertragungsverlust in den Anschlüssen 13, 14 begrenzt wird.
Mit Bezug auf 10 bis 16 wird im Folgenden eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Es werden dieselben Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform verwendet, um gleiche Komponenten wie in der ersten Ausführungsform anzugeben, wobei diese Komponenten hier nicht erneut beschrieben werden.
Die Stecker 1, 1c von 10, 11, 14 und 15 werden wie in der ersten Ausführungsform miteinander verbunden. Der Stecker 1 ist an dem Kabel 5 befestigt, während der Stecker 1c an der Leiterplatte 41 befestigt ist. die Stecker 1, 1c der zweiten Ausführungsform werden auch für die Hochgeschwindigkeitsübertragung von Differenzsignalen verwendet.
In der zweiten Ausführungsform weist der Stecker 1 Anschlüsse 13 bis 16 auf, die parallel entlang der Längsrichtung des Steckers wie in 12 gezeigt angeordnet sind. Die Anschlüsse 13 bis 16 sind in einer Reihe entlang der Querrichtung des Steckers wie in 12 und 16 gezeigt angeordnet.
Die Anschlüsse 13 bis 16 sind mit regelmäßigen Abständen L1 angeordnet. In 12 sind aufeinanderfolgend von links nach rechts der erste Erdanschluss 15, der Plussignal-Anschluss 13, der Minussignal-Anschluss 14 und der zweite Erdanschluss 16 angeordnet. Der erste Erdanschluss 15 ist näher an dem Plussignal-Anschluss 13 als an dem Minussignal-Anschluss 14 angeordnet, während der zweite Erdanschluss 16 näher an dem Minussignal-Anschluss 14 als an dem Plussignal-Anschluss 13 angeordnet ist.
In der zweiten Ausführungsform weist der Stecker 1c Anschlüsse 48 bis 51 auf, die parallel entlang der Längsrichtung des Steckers wie in 13 gezeigt angeordnet sind. Die Anschlüsse 48 bis 51 sind in einer Reihe entlang der Querrichtung des Steckers wie in 13 gezeigt angeordnet.
Die Anschlüsse 48 bis 51 sind mit regelmäßigen Abständen L2 (strichpunktierte Linie in 13) angeordnet. In 13 sind aufeinanderfolgend von rechts nach links der erste Erdanschluss 50, der Plussignal-Anschluss 48, der Minussignal- Anschluss 49 und der zweite Erdanschluss 51 angeordnet. Der erste Erdanschluss 50 ist näher an dem Plussignal-Anschluss 48 als an dem Minussignal-Anschluss 49 angeordnet, während der zweite Erdanschluss 51 näher an dem Minussignal-Anschluss 49 als an dem Plussignal-Anschluss 48 angeordnet ist.
Wie in der ersten Ausführungsform erzeugt ein Stromfluss in den Plussignal-Anschlüssen 13 bis 48 einen Induktionsstrom in den ersten Erdanschlüssen 15 und 50, während ein Stromfluss in den Minussignal-Anschlüssen 14 und 49 einen Induktionsstrom in den zweiten Erdanschlüssen 16 und 51 erzeugt.
Ein Stromfluss in den Plussignal-Anschlüssen 13 und 48 erzeugt also keinen Induktionsstrom in den Minussignal-Anschlüssen 14 oder 49 und in den zweiten Erdanschlüssen 16 und 51, während ein Stromfluss in den zweiten Erdanschlüssen 16 und 51 keinen Induktionsstrom in den Plussignal-Anschlüssen 13 und 48 oder in den ersten Erdanschlüssen 15 und 50 erzeugt. Dadurch wird die Erzeugung eines Rauschens (Stroms) in den Plus- und Minusanschlüssen verhindert, wodurch ein Signalübertragungsverlust in den Anschlüssen 13, 48, 14 und 49 begrenzt wird.
In den Steckern 1, 1c der zweiten Ausführungsform sind die Anschlüsse 13 bis 16 und 48 bis 51 parallel zueinander entlang der Längsrichtung und in einer Reihe zueinander entlang der Querrichtung angeordnet. Dies gestattet eine Minimierung der Tiefe der Stecker.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine Simulation ausgeführt, um die operationalen Effekte der Stecker 1, 1c der ersten und der zweiten Ausführungsform durch eine finite Elementenlösung (einschließlich des Frequenzfaktors) und einen finiten Integrationsalgorithmus (einschließlich des Zeitfaktors) zu bestimmen. Die Simulation wurde nur mit dem Stecker 1 durchgeführt, weil die Anschlüsse 48 bis 51 des Steckers 1c genauso angeordnet sind wie die Anschlüsse 13 bis 16 des Steckers 1. Ein Wechselstrom wird von einem Ende zu dem anderen Ende jedes der Anschlüsse 13, 14, 103 und 104 zugeführt, um eine Ausgangsstromintensität zu berechnen einen Verlustgrad des Eingangsstroms zu erhalten.
17 zeigt ein Ergebnis der Simulation. Die Kurvendiagramme von 17 zeigen die Beziehungen zwischen den Frequenzen der Eingangsströme und den Intensitäten der Ausgangsströme bei den Ausführungsformen und Vergleichsbeispielen.
In 17 zeigt eine horizontale Achse die Frequenzen von eingehenden Wechselströmen, wobei die Frequenzen nach rechts höher werden, und die vertikale Achse zeigt die Verhältnisse (angeben in dB) der Ausgangsstromintensität. Eine niedrigeres Verhältnis des Ausgangsstroms gibt einen größeren Verlust des Eingangsstroms an.
In 17 entspricht eine durchgezogene Linie einem erfinderischen Beispiel A, nämlich dem Stecker 1 der ersten Ausführungsform von 8; entspricht eine gepunktete Linie einem erfinderischen Beispiel B, nämlich dem Stecker 1a der Ausführungsform von 9; entspricht eine durchgezogene Linie einem erfinderischen Beispiel C, nämlich dem Stecker 1 der zweiten Ausführungsform von 16; entspricht eine zweigepunktete Strichpunktlinie einem Vergleichsbeispiel A1, nämlich dem Stecker 101 von 20; und entspricht eine eingepunktete Strichpunktlinie einem Vergleichsbeispiel B1, nämlich dem Stecker 1b von 21.
Der Stecker 101 von 20 weist eine Konfiguration auf, die allgemein derjenigen des herkömmlichen Steckers von 38 entspricht. Durch gleiche Bezugszeichen angegebene Komponenten sind mit denjenigen des herkömmlichen Steckers identisch und werden deshalb hier nicht nochmals erläutert.
Der Stecker 1b von 21 weist eine Konfiguration auf, die mit derjenigen des Steckers 1 der ersten Ausführungsform identisch ist, wobei jedoch einer der großen Anschlüsse 15, 16 weggelassen ist. Eine Komponente mit demselben Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform entspricht derjenigen des Steckers 1 und wird deshalb hier nicht nochmals erläutert. In dem Stecker 1b von 21 ist der zweite Erdanschluss 16 weggelassen, wobei die Anschlüsse 13, 14 und 15 jeweils an den Ecken eines Dreiecks in der Querrichtung des Steckers 1b angeordnet sind.
In dem Simulationsergebnis von 17 sind das erfinderische Beispiel A und das erfinderische Beispiel C identisch. In 17 werden also das erfinderische Beispiel A und das erfinderische Beispiel C durch dieselbe durchgezogene Linie angegeben.
Die Simulation von 17 ergibt, dass die erfinderischen Beispiele A, B und C jeweils eine niedrigere Intensität des Ausgangsstroms aufweisen, wobei wie bei den Vergleichsbeispielen A1 und B1 der Verlust des Ausgangsstroms bei einer Erhöhung der Frequenz eines Eingangswechselstroms größer wird. Wenn die Stromfrequenz bei 2,0 GHz liegt, beträgt das Stromintensitätsverhältnis –1,2 dB im dem Vergleichsbeispiel A1 und –1,6 dB in dem Vergleichsbeispiel B1. Bei derselben Stromfrequenz beträgt das Stromintensitätsverhältnis –0,2 dB bei den erfinderischen Beispielen A, C und –0,8 dB bei dem erfinderischen Beispiel B. Es konnte also festgestellt werden, dass die erfinderischen Beispiele A, B und C jeweils einen Stromverlust erzielen, der wesentlich kleiner als bei den Vergleichsbeispielen A1 und B1 ist. Durch die ersten und zweiten Erdanschlüsse 15, 16 kann also der Signalübertragungsverlust der Anschlüsse 13 und 14 vermindert werden.
Dies konnte auch durch das folgende andere Simulationsergebnis zu einer Übersprecheigenschaft der Stecker bestätigt werden. Das Simulationsergebnis ist in 18 und 19 gezeigt. In der mit 18 assoziierten Simulation wurde ein Ausgangsstrom an einem Minussignal-Anschluss 14, 104 oder 107 bei einem Wechselstrom von einem Ende zu dem anderen Ende eines Plussignal-Anschlusses 13, 103 oder 106 berechnet, um den Übersprechungsgrad der Ströme zu bestimmen. Die Beziehungen zwischen der Intensität der Ausgangsströme und den Stromfrequenzen wurde erhalten.
In 18 gibt die horizontale Achse die Frequenzen von Wechselströmen an. Die Frequenzen werden in 18 nach rechts hin höher. Die vertikale Achse gibt das Verhältnis eines Ausgangsstroms zu einem entsprechenden Eingangswechselstrom in dB an. In 18 entspricht ein niedrigeres Ausgangsverhältnis einem kleineren Ausgangsstrom in dem Minussignal-Anschluss 14, 104 oder 107 in Bezug auf einen Eingangsstrom an dem Plussignal-Anschluss 13, 103 oder 106. Das heißt, ein niedrigeres Stromverhältnis entspricht einer besseren Übersprechungseigenschaft des Steckers 1, 1a, 101 oder 102.
In der Simulation von 19 wurde ein Ausgangsstrom an einem Plussignal-Anschluss 13, 103 oder 106 bei einem Wechselstrom von einem Ende zu dem anderen Ende eines Minussignal-Anschlusses 14, 104 oder 107 berechnet, um den Übersprechungsgrad der Ströme zu bestimmen. Es wurden die Beziehungen zwischen den Intensitäten der Ausgangsströme und der Stromfrequenzen erhalten.
In 19 gibt die horizontale Achse die Frequenzen von Wechselströmen an. Die Frequenzen werden in 19 nach rechts hin größer. Die vertikale Achse gibt das Verhältnis eines Ausgangsstroms zu einem entsprechenden Eingangswechselstrom in dB (Dezibel) an. In 19 entspricht ein niedrigeres Ausgangsverhältnis einem kleineren Ausgangsstrom in dem Plussignal-Anschluss 13, 103 oder 106 zu einem Eingangsstrom in dem Minussignal-Anschluss 14, 104 oder 107. Das heißt, das niedrigere Stromverhältnis gibt eine bessere Übersprechungseigenschaft des Steckers 1, 1a, 101 oder 102 an.
In der Simulation von 18 und 19 entspricht eine durchgezogene Linie einem erfinderischen Beispiel A, das mit dem Stecker 1 der ersten Ausführungsform von 8 assoziiert ist; entspricht eine gepunktete Linie einem erfinderischen Beispiel B, das mit dem Stecker 1a der ersten Ausführungsform von 9 assoziiert ist; entspricht eine durchgezogene Linie einem erfinderischen Beispiel C, das mit dem Stecker 1c der zweiten Ausführungsform von 16 assoziiert ist; entspricht eine zweigepunktete Strichpunktlinie einem Vergleichsbeispiel A1, das mit dem Stecker 101 von 20 assoziiert ist; und entspricht eine eingepunktete Strichpunktlinie einem Vergleichsbeispiel B1, das mit dem Stecker 102 von 22 assoziiert ist.
Der Stecker 102 von 22 weist eine Konfiguration auf, die im wesentlichen identisch mit derjenigen aus dem Stand der Technik von 29 ist. Es werden dieselben Bezugszeichen für gleiche Komponenten verwendet, wobei diese Komponenten hier nicht nochmals erläutert werden.
In dem Simulationsergebnis von 18 sind das erfinderische Beispiel A und das erfinderische Beispiel C gleich. Deshalb werden in 17 das erfinderische Beispiel A und das erfinderische Beispiel B beide durch dieselbe durchgezogene Linie angegeben.
Wie in dem Simulationsergebnis von 18 gezeigt, nimmt bei den erfinderischen Beispielen A, B und C die Intensität des Ausgangsstroms zu, wobei der an dem Minussignal-Anschluss 14, 104 oder 107 erzeugte Strom bei einer Erhöhung der Frequenz des Eingangswechselstroms wie in den Vergleichsbeispielen A1 und B1 zunimmt. Wenn die Stromfrequenz bei 2,0 GHz liegt, beträgt das Stromintensitätsverhältnis –25 dB in dem Vergleichsbeispiel A1 und –22 dB in dem Vergleichsbeispiel B1. Bei der gleichen Stromfrequenz ist das Stromintensitätsverhältnis –32 dB in den erfinderischen Beispielen A, C und –30 dB in dem erfinderischen Beispiel B. Es konnte also festgestellt werden, dass die erfinderischen Beispiele A, B und C jeweils einen Strom an dem Minussignal-Anschluss 14, 104 oder 107 vorsehen, der wesentlich kleiner ist als in den Vergleichsbeispielen 14, 104 oder 107.
Dieses Ergebnis konnte auch durch die elektrischen Felder von 23, 25, 27 und 29 bestätigt werden. Die elektrischen Felder wurden durch einen finiten Integrationsalgorithmus erhalten. 23 entspricht einem elektrischen Feld des erfinderischen Beispiels A; 25 entspricht dem erfinderischen Beispiel B; 27 entspricht dem Vergleichsbeispiel A1; und 29 entspricht dem Vergleichsbeispiel B1. 23, 25, 27 und 29 zeigen die Konturlinien der elektrischen Felder, und die Zone mit der höchsten Dichte des elektrischen Felds ist durch parallele diagonale Linien angegeben. Außerhalb der Zone R wird die Intensität des elektrischen Felds graduell geringer.
23, 25 der erfinderischen Beispiel A, B zeigen, dass beinahe kein elektrisches Feld um den Minussignal-Anschluss 14 durch einen Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss 13 erzeugt wird. Im Gegensatz dazu, zeigen 27, 29 der Vergleichsbeispiele A1, B1, dass ein beträchtliches elektrisches Feld um den Minussignal-Anschluss 104 oder 107 durch einen Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss 103 oder 106 erzeugt wird.
Es konnte also festgestellt werden, dass die erfinderischen Beispiele A, B die Erzeugung eines Induktionsstroms in dem Minussignal-Anschluss 14 und dem zweiten Erdanschluss 16 begrenzen können, wenn ein Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss 13 einen Induktionsstrom in dem ersten Erdanschluss 15 erzeugt.
In dem Simulationsergebnis von 19 sind die erfinderischen Beispiele A und C einander gleich. Deshalb sind in 19 die erfinderischen Beispiele A und C durch dieselbe durchgezogene Linie angegeben.
In dem Simulationsergebnis von 19 erhöht sich bei jedem der erfinderischen Beispiele A, B und C die Intensität des Ausgangsstrom, wobei sich der in dem Plussignal-Anschluss 13, 103 oder 106 bei einer Erhöhung des Eingangswechselstroms wie bei den Vergleichsbeispielen A1 und B1 erhöht. Wenn die Stromfrequenz bei 2,0 GHz liegt, beträgt das Stromintensitätsverhältnis –8 dB in dem Vergleichsbeispiel A1 und –15 dB in dem Vergleichsbeispiel B1. Bei der gleichen Stromfrequenz liegt das Stromintensitätsverhältnis bei –20 dB in den erfinderischen Beispielen A, C und bei –28 dB bei dem erfinderischen Beispiel B. Es konnte also festgestellt werden, dass die Erfindungen A, B und C jeweils einen Strom in dem Plussignal-Anschluss 13, 103 oder 106 vorsehen, der wesentlich kleiner als derjenige der Vergleichsbeispiele A1 und B1 ist.
Das Ergebnis wurde auch durch die elektrischen Felder von 24, 26, 28 und 30 bestätigt. Die elektrischen Felder wurden durch einen finiten Integrationsalgorithmus erhalten. 24 entspricht einem elektrischen Feld des erfinderischen Beispiels A; 26 entspricht dem erfinderischen Beispiel B; 28 entspricht dem Vergleichsbeispiel A1; und 30 entspricht dem Vergleichsbeispiel B1. 24, 26, 28 und 30 zeigen die Konturlinien von elektrischen Feldern, wobei eine Zone R mit der höchsten Dichte des elektrischen Feldes durch parallele diagonale Linien angegeben ist. Außerhalb der Zone R nimmt die Dichte des elektrischen Felds graduell ab.
24, 26 der erfinderischen Beispiele A, B zeigen, dass beinahe kein elektrisches Feld um den Plussignal-Anschluss 13 durch einen Stromfluss in dem Minussignal-Anschluss 14 erzeugt wird. Dagegen zeigen 28, 30 der Vergleichsbeispiele A1, B1, dass ein beträchtliches elektrisches Feld um den Plussignal-Anschluss 103 oder 106 durch einen Stromfluss in dem Minussignal-Anschluss 104 oder 107 erzeugt wird.
Es konnte also festgestellt werden, dass die erfinderischen Beispiel A, B die Erzeugung eines Induktionsstroms in dem Plussignal-Anschluss 13 und in dem ersten Erdanschluss 15 begrenzen können, wenn ein Stromfluss in dem Minussignal-Anschluss 14 einen Induktionsstrom in dem zweiten Erdanschluss 16 erzeugt. Dementsprechend können die Erfindungsbeispiele A, B und C sicher die Erzeugung eines Rauschens (Stroms) in den Plus- und Minussignal-Anschlüssen 13, 14 verhindern, wodurch ein Signalübertragungsverlust in den Anschlüssen begrenzt wird.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 31 bis 37 ein Stecker 31 einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Es werden dieselben Bezugszeichen für gleiche Komponenten wie in der ersten und in der zweiten Ausführungsform verwendet, wobei diese Komponenten nicht nochmals erläutert werden.
Der Stecker 31 der dritten Ausführungsform weist wie in 31 und 32 gezeigt eine Vielzahl von oben beschriebenen Anschlusssätzen 11 auf. Die in den Zeichnungen gezeigte dritte Ausführungsform umfasst zwei Anschlusssätze 11.
Wie in 31 und 32 gezeigt, sind die Signalanschlüsse 13, 14 der Anschlusssätze 11 in einer Reihe entlang des Pfeils N1 angeordnet, während die Erdanschlüsse 15, 16 der Anschlusssätze 11 in einer Reihe entlang des Pfeils N2 angeordnet sind. Jeder der Anschlüsse 13 bis 16 in einem Anschlusssatz ist jeweils an den Ecken eines Quadrats angeordnet.
Der erste Erdanschluss 15 und der zweite Erdanschluss 16 sind in einem Anschlusssatz der dritten Ausführungsform wie in der ersten und in der zweiten Ausführungsform angeordnet. Der erste Erdanschluss 15 ist näher an dem Plussignal-Anschluss 13 als an dem Minussignal-Anschluss 14 angeordnet, während der zweite Erdanschluss 16 näher an dem Minussignal-Anschluss 14 als an dem Plussignal-Anschluss 13 angeordnet ist.
Ein Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss 13 erzeugt also einen Induktionsstrom in dem ersten Erdanschluss 15, und ein Stromfluss in dem Minussignal-Anschluss 14 erzeugt einen Induktionsstrom in dem zweiten Erdanschluss 16. Der erste Erdanschluss ist separat zu dem zweiten Erdanschluss angeordnet. Ein Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss 13 erzeugt also keinen Induktionsstrom in dem Minussignal-Anschluss 14 oder in dem zweiten Erdanschluss 16, während ein Stromfluss in dem Minussignal-Anschluss 14 keinen Induktionsstrom in dem Plussignal-Anschluss 13 oder in dem ersten Erdanschluss 15 erzeugt.
Der Plussignal-Anschluss 13, der Minussignal-Anschluss 14, der erste Erdanschluss 15 und der zweite Erdanschluss 16 sind jeweils in einer Ecke eines Quadrats angeordnet. Dies gestattet eine Minimierung des Steckers. Weil eine Vielzahl von Anschlusssätzen 11 vorgesehen sind, ist die Menge der Übertragungssignale erhöht.
Weiterhin sind die Signalanschlüsse 13, 14 der Anschlusssätze 11 in einer Reihe entlang des Pfeils N1 angeordnet, während die Erdanschlüsse 15, 16 der Anschlusssätze 11 in einer Reihe entlang des Pfeils N2 angeordnet sind. Ein Stromfluss in dem Anschluss 13 oder 14 erzeugt also einen Induktionsstrom in dem entsprechenden Erdanschluss 15 oder 16. Die lineare Anordnung der Anschlüsse gestattet eine Minimierung der Steckergröße.
In der dritten Ausführungsform können wie in dem Stecker 31a von 33 die Signalanschlüsse 13, 14 eines Satzes 11 in einer Reihe mit den Erdanschlüssen 15, 16 eines nächstens Satzes 11 positioniert werden. Es werden dieselben Bezugszeichen für Komponenten verwendet, die mit denjenigen des Steckers 31 identisch sind, wobei hier auf eine nochmalige Erläuterung dieser Komponenten verzichtet wird.
In 33 weist ein Anschlusssatz 11a die Signalanschlüsse 13, 14 auf, die entlang eines Pfeils N1 in einer Reihe mit den Erdanschlüssen 15, 16 eines nächsten Anschlusssatzes 11b angeordnet sind. Währenddessen weist der Anschlusssatz 11a die Erdanschlüsse 15, 16 auf, die entlang des Pfeils N2 in einer Reihe mit den Signalanschlüssen 13, 14 des nächsten Anschlusssatzes 11b angeordnet sind.
Ein Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss 13 erzeugt also einen Induktionsstrom in dem ersten Erdanschluss 15, und ein Stromfluss in dem Minussignal-Anschluss 14 erzeugt einen Induktionsstrom in dem zweiten Erdanschluss 16. Der Stecker 31a kann sicher die Erzeugung eines Rauschens (Stroms) in den Plus- und Minusanschlüssen 13, 14 verhindern, wodurch eine Signalübertragungsverlust in den Anschlüssen verhindert wird. Die Stecker 31 und 31a der dritten Ausführungsform werden auch für die Hochgeschwindigkeitsübertragung von Differenzsignalen verwendet.
Ein assoziierter Stecker (nicht gezeigt) für die Verbindung mit dem Stecker 31 oder 31a weist eine Vielzahl von Anschlusssätzen auf, die entsprechend den Anschlusssätzen 11 des Steckers 31 oder 31a angeordnet sind. Der assoziierte Stecker ist genauso wie in der ersten oder der zweiten Ausführungsform an einer Leiterplatte befestigt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine Simulation durchgeführt, um die operationalen Effekte der Stecker 31 und 31a zu berechnen. Die Simulation verwendet einen finiten Integrationsalgorithmus, um das elektrische Feld der Stecker zu erhalten.
In dem Stecker 31 von 32 erzeugt ein Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss 13 des Satzes 11a ein elektrisches Feld nur um den entsprechenden Erdanschluss 15 herum wie in
34 gezeigt. Entsprechend erzeugt ein Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss 13 des nächsten Satzes 11b ein elektrisches Feld nur um den entsprechenden Erdanschluss 15 wie in 35 gezeigt. Es hat sich herausgestellt, dass der Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss 13 kein elektrisches Feld um den Minussignal-Anschluss 14 herum erzeugt.
In dem Stecker 31a von 33 erzeugt ein Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss 13 des Satzes 11a ein elektrisches Feld nur um den entsprechenden Erdanschluss 15 herum wie in 36 gezeigt. Entsprechend erzeugt ein Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss 13 des nächsten Satzes 11b ein elektrisches Feld nur um den entsprechenden Erdanschluss 15 herum wie in 37 gezeigt. Es konnte festgestellt werden, dass der Stromfluss in dem Plussignal-Anschluss 13 kein elektrisches Feld um den Minussignal-Anschluss 14 herum erzeugt.
Aus dem Simulationsergebnis konnte in Bezug auf die Anschlussanordnung der Stecker 31 oder 31a bestätigt werden, dass der Stecker 31 oder 31a sicher die Erzeugung eines Rauschens (Stroms) in den Plus- und Minusanschlüssen 13, 14 verhindern kann, wodurch ein Signalübertragungsverlust in den Anschlüssen begrenzt wird.
In der ersten bis dritten Ausführungsform ist jeder der Anschlüsse in einem Anschlusssatz jeweils an einer Ecke eines Quadrats oder Rechtecks positioniert. In der vorliegenden Erfindung können die Anschlüsse jedoch jeweils in einer Ecke eines anderen Vierecks positioniert werden. Weiterhin kann die Distanz zwischen den Anschlüssen der Stecker der ersten bis dritten Ausführungsform auf der Basis der Frequenzen bei der Signalübertragung und einer Impedanz des Halters mit den Anschlüssen bestimmt werden.
In der dritten Ausführungsform sind die Anschlusssätze 11 entlang der Pfeils N1 oder N2 angeordnet. In der vorliegenden Erfindung können die Anschlusssätze 11 jedoch auch in einem anderen Muster angeordnet werden.
In der dritten Ausführungsform sind zwei Anschlusssätze 11 vorgesehen. Es können in der vorliegenden Erfindung jedoch auch mehr als zwei Anschlusssätze 11 vorgesehen werden.
Die Anschlüsse 13 bis 16 und 48 bis 51 können auch in einer anderen Form konfiguriert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedenen Konfigurationen innerhalb des Erfindungsumfangs realisiert werden.

Claims

Elektrischer Stecker mit einem Gehäuse (12), in dem ein Plussignal-Anschluss (13) und ein Minussignal-Anschluss (14) untergebracht sind, wobei der Stecker (1) umfasst: einen ersten Erdanschluss (15) in Entsprechung zu dem Plussignal-Anschluss (13) und einen zweiten Erdanschluss (16) in Entsprechung zu dem Minussignal-Anschluss (14), wobei der erste und der zweite Erdanschluss (15, 16) in dem Gehäuse (12) untergebracht sind.
Stecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Plussignal-Anschluss (13), der Minussignal-Anschluss (14), der erste Erdanschluss (15) und der zweite Erdanschluss (16) jeweils an einer Ecke eines Vierecks im Querschnitt des Steckers (1) angeordnet sind.
Stecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (1) eine Vielzahl von Anschlusssätzen (11) umfast, die jeweils den Plussignal-Anschluss (13), den Minussignal-Anschluss (14), den ersten Erdanschluss (15) und den zweiten Erdanschluss (16) umfassen.
Stecker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Plussignal-Anschluss (13) und der Minussignal-Anschluss (14) in einer Reihe im Querschnitt des Steckers (1) positioniert sind, während der erste Erdanschluss (15) und der zweite Erdanschluss (16) in einer anderen Reihe im Querschnitt des Steckers (1) angeordnet sind.
Stecker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Plussignal- und der Minussignal-Anschluss (13, 14) eines der Sätze (11) in einer Linie mit dem ersten und dem zweiten Erdanschluss (15, 16) eines nächsten Satzes (11) angeordnet sind, der in einer Reihe in dem Querschnitt des Steckers angeordnet ist.
Stecker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanz zwischen dem Plussignal-Anschluss (13) und dem ersten Erdanschluss (15) kürzer ist als die Distanz zwischen dem Minussignal-Anschluss (14) und dem ersten Erdanschluss (15), während die Distanz zwischen dem Minussignal-Anschluss (14) und dem zweiten Erdanschluss (16) kürzer als die Distanz zwischen dem Plussignal-Anschluss (13) und dem zweiten Erdanschluss (16) ist.
Stecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Plussignal-Anschluss (13), der Minussignal-Anschluss (14), der erste Erdanschluss (15) und der zweite Erdanschluss (16) parallel zueinander entlang einer Längsrichtung des Steckers (1) und in einer Reihe in dem Querschnitt des Steckers (1) angeordnet sind.
Stecker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Erdanschluss (15), der Plussignal-Anschluss (13), der Minussignal-Anschluss (14) und der zweite Erdanschluss (16) aufeinanderfolgend in dem Querschnitt des Steckers (1) angeordnet sind.
Stecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Plussignal-Anschluss (13), der Minussignal-Anschluss (14), der erste Erdanschluss (15) und der zweite Erdanschluss (16) jeweils einen ersten elektrischen Kontaktteil (52) an einem Ende für die elektrische Verbindung mit einem assoziierten Anschluss und einen zweiten elektrischen Kontaktteil (55) an dem anderen Ende für die elektrische Verbindung mit einer Schaltung auf einer Leiterplatte (41) umfassen, wobei der Stecker (1) einen Haltekörper (17) umfasst, der in dem Steckergehäuse (12) aufgenommen ist, um den Plussignal-Anschluss (13), den Minussignal-Anschluss (14), den ersten Erdanschluss (15) und den zweiten Erdanschluss (16) zu halten, wobei die vier Anschlüsse (13, 14, 15, 16) jeweils in dem Haltekörper (17) an einer Zwischenposition des Anschlusses zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Kontaktteil (52, 55) angeordnet sind und wobei der Haltekörper (17) aus einem isolierenden Kunstharzmaterial ausgebildet ist.
Stecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Erdanschluss (15, 16) mit einer gemeinsamen Erdleitung (8) eines assoziierten Kabels (5) verbunden sind.