DE69615936T2

DE69615936T2 - Modularer elektrischer Steckverbinder mit verringertem Übersprechen

Info

Publication number: DE69615936T2
Application number: DE69615936T
Authority: DE
Inventors: Attilio Joseph Rainal
Original assignee: AT&T Corp; AT&T IPM Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1995-06-15
Filing date: 1996-06-13
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2016-06-14
Also published as: EP0749181B1; EP0749181A3; US5864089A; EP0749181A2; CA2178681C; JPH0963709A; CA2178681A1; DE69615936D1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine modulare elektrische Verbinderbaugruppe zum Übertragen von Signalen zwischen Mehrkanal-Telekommunikationskabeln und insbesondere eine Verbinderbaugruppe mit einer gedruckten Leiterplatte, auf der Kondensatoren an oder zwischen vorbestimmte Paare von Bahnen mit symmetrischen Verbindungen geschaltet sind, um das Übersprechen in der Verbinderbaugruppe bei hohen Datentransferraten zu verringern.

Allgemeiner Stand der Technik

Die Fähigkeiten elektronischer Telekommunikationsnetze haben in den letzten Jahren drastisch zugenommen. Die jüngsten Fortschritte in der Telekommunikationsnetztechnologie sind teilweise auf die zunehmende Verwendung von Faseroptik als ein Datenübertragungsmedium in solchen Netzen zurückzuführen. Dadurch ist die Übertragung von Daten in dem Netz mit höheren Datenraten, d.h. dem Produkt der Menge und Geschwindigkeit der durch das Netz geführten Daten, als bisher möglich geworden. Datenraten von 100 Megabit pro Sekunde (100 Mbs/s) sind nun ohne weiteres erzielbar, während vor dem Aufkommen faseroptischer Übertragungsleitungen Datenraten von 10 Mbs/s typischer waren. Als Ergebnis können Netz fortschrittlichere Peripheriegeräte benutzen, wie zum Beispiel die Tastatur und den Videobildschirm eines Computerterminals oder einen Fernsprecher und andere Datenverarbeitungsgeräte, die vielseitiger sind und schneller auf die Befehle eines Benutzers reagieren und diese schneller übermitteln.
Dementsprechend ist es wünschenswert, Faseroptik als das Datenübertragungsmedium in Telekommunikationsnetzen so viel wie möglich einzusetzen. Eine vorteilhafte Anwendung für faseroptische Telekommunikationskabel ist die Leitweglenkung von Signalen oder Informationen zwischen Gebäuden, wie zum Beispiel zwischen Bürogebäuden, Kaufhäusern, Warenhäusern, Labors, Herstellungsanlagen und Privathäusern, in denen sich Peripheriegeräte oder andere Datenverarbeitungsgeräte zur Datenübertragung zwischen den Datenverarbeitungsgeräten in den verschiedenen Gebäuden befinden.
Faseroptische Telekommunikationskabel können normalerweise nicht direkt mit Peripheriegeräten oder anderen Datenverarbeitungsgeräten verbunden werden, die die durch die Faseroptik geführten optischen Signale nicht empfangen, verarbeiten oder ausgeben können. Die Peripheriegeräte und anderen Datenverarbeitungsgeräte empfangen und senden gewöhnlich elektrische Signale über ein elektrisches Telekommunikationskabel. Somit wird gewöhnlich mindestens ein Umsetzer, der hier als ein "Fotosender/-empfänger" bezeichnet wird, in jedem Knoten zwischen einem faseroptischen Telekommunikationskabel und einem elektrischen Telekommunikationskabel bereitgestellt, das wiederum mit mindestens einem Peripheriegerät oder einem anderen Datenverarbeitungsgerät verbunden ist, um ein optisches Signal in ein elektrisches Signal zu transformieren oder umzusetzen oder umgekehrt.
Häufig ist es vorzuziehen, daß sich das faseroptische Kabel zu einem Schaltschrank in dem Gebäude erstreckt, um mit einem darin befindlichen Fotosender/-empfänger verbunden zu werden. Durch jeweilige elektrische Telekommunikationskabel definierte Zweige erstrecken sich von dem Fotosender/-empfänger zu einem oder mehreren Peripheriegeräten oder anderen Datenverarbeitungsgeräten in dem Gebäude. Mehrere Peripheriegeräte oder andere Datenverarbeitungsgeräte können deshalb denselben Fotosender/-empfänger verwenden, wodurch die erforderliche Anzahl solcher Sender/Empfänger, die in der Regel teuer sind, begrenzt wird.
Wenn ein Gebäude zuvor mit elektrischem Telekommunikationskabel für Peripheriegeräte oder andere Datenverarbeitungsgeräte verdrahtet wurde, dann werden solche bestehenden Kabel vorzugsweise in einem Schaltschrank in dem Gebäude mit einem Fotosender/-empfänger verbunden, um mit einem faseroptischen Kabel verbunden zu werden. Das faseroptische Kabel kann somit mit den Peripheriegeräten oder anderen Datenverarbeitungsgeräten verbunden werden, ohne daß neues elektrisches Kabel in dem Gebäude installiert werden muß, und ohne daß möglicherweise das bestehende Kabel entfernt werden muß. In Verbindung mit der Entfernung von bestehenden Kabeln oder nicht ist einesolche Installation normalerweise mit großem Aufwand verbunden, da die Kommunikationskabel in der Regel in Wänden, Böden und Decken und dergleichen verlegt sind.
Gleichgültig, ob es schon installiert ist oder nicht, erfordert das elektrische Telekommunikationskabel, das in einem Gebäude verlegt ist, gewöhnlich elektrische Verbinder, um ein Ende des elektrischen Kabels mit einem jeweiligen Peripheriegerät oder anderen Datenverarbeitungsgerät zu verbinden und das andere Ende des Kabels mit dem Fotosender/-empfänger zu verbinden. Ein herkömmlicher modularer elektrischer Verbinder kann eine Buchsenbaugruppe mit einer gedruckten Leiterplatte oder mit einem Substrat enthalten und wird gewöhnlich an der Oberfläche einer Innenwand des Gebäudes angebracht. Ein elektrisches Telekommunikationskabel kann fest mit der Buchsenbaugruppe verbunden werden und sich in das Innere der Wand erstrecken, um schließlich an einer anderen Buchsenbaugruppe zu enden, mit der das Kabel ebenfalls fest verbunden ist. Die zweite Buchsenbaugruppe wird in der Regel an der Oberfläche einer anderen Innenwand in der Nähe des Fotosender/- empfängers angebracht.
Die Buchsenbaugruppe in der Nähe des Fotosender/- empfängers kann einen passenden Stecker aufnehmen, der wiederum mit dem Fotosender/-empfänger verbunden wird. Die andere Buchsenbaugruppe kann einen passenden Stecker aufnehmen, der mit einem Peripheriegerät oder anderen Datenverarbeitungsgerät verbunden ist, das dadurch über das elektrische Telekommunikationskabel und die elektrischen Verbinder mit dem Fotosender/- empfänger verbunden ist.
Die unverzerrte Datenübertragung durch solche elektrischen Kabel hat sich leider als schwierig herausgestellt, da in den elektrischen Verbindern Übersprechen erzeugt wird. Diese Störung wird durch elektromagnetische Felder verursacht, die durch den Stromfluß durch die Leiter in dem Verbinder erzeugt werden, und die zu einer elektromagnetischen Kopplung zwischen den Verbindern führen. Diese elektromagnetische Kopplung wird durch die höheren Datenraten, die durch die Faseroptik ermöglicht werden, wie zum Beispiel 100 Mbs/s, wobei solches Übersprechen unannehmbar wird, verstärkt.
Das in herkömmlichen modularen Buchsenbaugruppen erzeugte Übersprechen kann verringert werden, indem die Datentransferrate durch diese herabgesetzt wird. Durch eine solche Vorgehensweise werden jedoch wesentliche Vorteile, wie zum Beispiel die Verwendung fortschrittlicher Peripheriegeräte und anderer Datenverarbeitungsgeräte, die durch die Verwendung von Faseroptik ermöglicht wird, geschmälert oder aufgeopfert. Es ist deshalb wünschenswert, die erhöhte Datenrate aufrechtzuerhalten.
Außerdem ist es wünschenswert, Änderungen der Struktur bestehender modularer Verbindergruppen einzuschränken oder möglichst gering zu halten, so daß die bestehende Herstellungskapazität für die unveränderten Teile oder Bauelemente weiterbenutzt werden kann. Außerdem ist es wünschenswert, diejenigen Bauelemente der Verbinderbaugruppen, die physisch an andere Bauelemente des Telekommunikationsnetzes angeschaltet oder mit diesen verbunden werden, wie zum Beispiel die angepaßten Stecker, die mit den Peripheriegeräten oder anderen Datenverarbeitungsgeräten verbunden werden, nicht abgeändert werden, so daß keine Änderungen solcher anderer Bauelemente des Netzes notwendig werden.

Kurze Darstellung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine modulare elektrische Verbinderbaugruppe bereitgestellt, mit der ein elektrisches Telekommunikationskabel verbindbar ist, um elektrische Signale zwischen der Verbinderbaugruppe und dem Kabel zu übermitteln, wobei die Verbinderbaugruppe folgendes umfaßt: einen elektrisch nichtleitenden Körper und eine Übersprechenergie emittierende elektrische Störquelle auf dem Körper und/oder auf oder in der Nähe der Verbinderbaugruppe. Außerdem befinden sich zwei elektrisch leitfähige Leitungen in vorbestimmter zueinander beabstandeter Beziehung auf dem Körper, wobei die beiden Leitungen eine elektrische Signalschaltung zum Führen elektrischer Signale, die mit dem Kabel übermittelbar sind, definieren. Die erste Leitung befindet sich näher bei der Störquelle als die zweite Leitung, wodurch mehr Übersprechenergie aus der Störquelle elektromagnetisch der ersten Leitung auferlegt wird als der zweiten Leitung, um dadurch eine Differenz der den beiden Leitungen auferlegten Übersprechenergie zu definieren.
Die Verbinderbaugruppe enthält weiterhin ein Koppelmittel zum kapazitiven Verbinden der Störquelle mit der zweiten Leitung, um Übersprechenergie zwischen der Störquelle und der zweiten Leitung durch die Koppelmittel in einer Menge zu übertragen, die ausreicht, um die Differenz der Übersprechenergie auf der ersten und der zweiten Leitung im wesentlichen zu beseitigen. Das Übersprechen in der Verbinderbaugruppe bei hohen Datenraten wird dadurch effektiv verringert. Das Koppelmittel kann durch einen oder mehrere Kondensatoren mit vorbestimmtem Wert implementiert werden.
Unter einem weiteren Gesichtspunkt bzw. in einer weiteren Implementierung der vorliegenden Erfindung umfaßt der Körper ein dielektrisches oder isolierendes Substrat, und die erste und die zweite Leitung werden durch Leiterbahnen definiert, die so konfiguriert sind, daß sie symmetrische Verbindungen aufweisen, um so das Übersprechen in der Verbinderbaugruppe weiter zu verringern. Das Übersprechen in bekannten modularen elektrischen Verbinderbaugruppen kann vorteilhafterweise dadurch verringert werden, daß einfach die gedruckte Leiterplatte dieser bekannten Baugruppen durch die gedruckte Leiterplatte der vorliegenden Erfindung ersetzt wird, ohne daß die bekannten Verbinderbaugruppen weiter geändert oder modifiziert werden müssen.
Die verschiedenen Merkmale der Neuartigkeit, die die Erfindung kennzeichnen, werden insbesondere in den angefügten Ansprüchen hervorgehoben, die einen Teil dieser Offenlegung bilden. Für ein besseres Verständnis der Erfindung, ihrer Betriebsvorteile und durch ihre Verwendung erreichten spezifischen Ziele sollte man sich auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beziehen, worin zur Zeit bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben werden. Es versteht sich jedoch, daß die folgende ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen nicht die Grenzen der Erfindung definieren sollen, die den angefügten Ansprüchen zu entnehmen sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen dienen gleiche Bezugszeichen zur Kennzeichnung ähnlicher Elemente in den mehreren Ansichten:
Fig. 1 ist eine Draufsicht einer modularen elektrischen Verbinderbaugruppe von oben, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist und vier im wesentlichen identische Ausführungsformen der Erfindung enthält;
Fig. 2 ist ein Schaltbild einschließlich des rechten Kontaktstellenteils von Fig. 1 mit den kapazitiv verbundenen Bahnen;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang den Linien 3-3 in Fig. 4, wobei einige Teile entfernt wurden und die Dimensionsbeziehungen gezeigt sind, die zur Berechnung der Impedanz- und der Nahübersprechspannungsverhältnisse für Bahnen mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt verwendet werden; und
Fig. 4 ist eine Fig. 3 ähnelnde Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform einer modularen elektrischen Verbinderbaugruppe, die Bahnen mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt verwendet.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist in Fig. 1 die Leiterplatte bzw. das Substrat einer modularen elektrischen Verbinderbaugruppe zur Verringerung des Übersprechens mit einem Aufbau gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung mit der allgemeinen Bezugszahl 10 gezeigt.
Die modulare Verbinderbaugruppe 10 der Erfindung soll im allgemeinen beim Weiterleiten oder Übertragen von Signalen jeweils zwischen einem ersten und einem zweiten elektrischen Telekommunikationskabel 12 und 15 verwendet werden, die jeweils mindestens ein Paar von Leitern aufweisen, die von einem ähnlichen Paar des anderen Kabels beabstandet sind, wie zum Beispiel die jeweiligen Kabelpaare mit der Kennzeichnung 12a, 12a' des Kabels 12 bzw. 15a, 15a' des Kabels 15 in Fig. 1 und 2. Der Einfachheit halber wird jedes der Paare 12a, 12a' und 15a, 15a' hier als "PAAR 1" bezeichnet. Bei einer Verbindung in einer Ende-an-Ende-Beziehung durch die Verbinderbaugruppe definieren die Paare 12a, 12a' und 15a, 15a' die beiden leitfähigen Leitungen oder Drähte oder Wege eines ersten elektrischen Signalkreises 35a. Durch die Verbindung der Kabel 12, 15 mit und durch die Verbinderbaugruppe 10 definieren die Leiter 12a, 15a somit die jeweiligen entgegengesetzten Endpunkte eines leitfähigen Wegs, und die Leiter 12a', 15a' definieren die jeweiligen entgegengesetzten Endpunkte des zweiten leitfähigen Wegs, die zusammen den Signalkreis 35a bilden. Natürlich kann jedes Kabel 12, 15 und wird in der Regel mehr als ein einziges Paar von Leitern aufweisen, wie zum Beispiel in Fig. 1 dargestellt, worin jedes Kabel vier Paare von Leitern enthält, die jeweils als "PAAR 1", "PAAR 2", "PAAR 3" und "PAAR 4" identifiziert werden, um die Signale von vier getrennten oder zugeordneten Kanälen oder Schaltungen gleichzeitig zu führen.
Die Verbinderbaugruppe 10 kann dementsprechend leitfähige Wege zur Verbindung mehrerer Paare von Kabeln durch die Baugruppe 10 bereitstellen. Zum Beispiel ermöglicht die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform die Kommunikation zwischen vier Paaren von ersten und zweiten Kabeln 12 und 15, 12' und 15', 12" und 15" und 12''' und 15''', wobei jedes Kabel vier Paare von Leitern enthält; der besseren Darstellung halber ist jedoch nur das Kabel 15 der zweiten Kabel 15, 15', 15" und 15''' in den Zeichnungen gezeigt. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist somit jedes erste Kabel 12, 12', 12" und 12''' mit einem jeweiligen "110-Verbindungsblock" 36, 36', 36", 36''' oder dergleichen verbunden, der auf dem Körper oder der Leiterplatte oder dem Substrat 20 der Verbinderbaugruppe 10 getragen wird. Ähnlich ist jedes zweite Kabel 15, 15', 15", 15''' mit einer jeweiligen' herkömmlichen modularen RJ-45-Buchse 32, 32', 32", 32''' oder dergleichen verbunden, die an der Oberfläche des Körpers 20 befestigt oder anderweitig dieser zugeordnet ist.
Im wesentlichen identische Anordnungen von Elementen liefern elektrisch leitfähige Wege zwischen den jeweiligen leitfähigen Paaren der verschiedenen ersten und zweiten Kabel zur Übermittlung von Signalen zwischen diesen. Um unnötige Wiederholung zu vermeiden wird nur der Teil der Verbinderbaugruppe 10, der die elektrische Kommunikation zwischen den beiden Kabeln 12 und 15 bereitstellt, unten ausführlich beschrieben; für Fachleute ist ohne weiteres die gleiche Verbindung der anderen jeweiligen Paare erster und zweiter Kabel, wie zum Beispiel der ersten und zweiten Kabel 12', 15', erkennbar.
Als weitere Vereinfachung wird jeder der Kabelleiter 12a-d, 12a'-d', 15a-d und 15a'-d' hier durch eine Bezugszahlkonvention identifiziert, die durch die numerische Kabelkennung des Leiters (d.h. 12 oder 15), einen Buchstaben, der den Signalkreis kennzeichnet, von dem der Leiter einen Teil bildet (z.B. ein "a" für den Signalstrom 35a) und gegebenenfalls eine Apostroph- oder "Strich"-Abgrenzung zur Anzeige einer zweiten leitfähigen Leitung bzw. eines zweiten leitfähigen Zweigs oder Drahts des Signalkreises, wobei jeder Kreis aus einem Leiterpaar besteht, gebildet wird. Zum Beispiel sind die Leiter 12a, 15a der jeweiligen Kabel 12, 15 durch die elektrische Verbinderbaugruppe 10 verbunden, um einen elektrisch leitfähigen Weg bzw. eine elektrisch leitfähige Leitung des ersten Signalkreises 35a zu definieren, und die Leiter 12a', 15a' der Kabel 12, 15 sind ähnlich durch die Baugruppe 10 verbunden, um den anderen elektrisch leitfähigen Weg des ersten Signalkreises 35a zu definieren.
Das Kabel 12 erstreckt sich in der Regel in oder durch eine Gebäudestruktur, zum Beispiel durch Wände, Decken und Böden, zu einem Schaltschrank zur Verbindung mit einem Telekommunikationsnetz. Das Kabel 15 andererseits, das erzeugt als der Typ in Betracht gezogen wird, der ein Peripheriegerät oder anderes Datenverarbeitungsgerät in dem Gebäude mit einem Substratanschluß, wie zum Beispiel der Verbinderbaugruppe 10 verbindet.
Die Kabel 12, 15 können beispielsweise eine oder mehrere nicht abgeschirmte verdrillte Doppelleitungskabel (UTP-Kabel) umfassen, die Daten mit Raten von sogar 10 Mbs/s bzw. 100 Mbs/s mit annehmbaren Werten der Signalverzerrung führen können. Für Fachleute ist ohne weiteres erkennbar, daß die Verbinderbaugruppe 10 der vorliegenden Erfindung durch die von ihr bereitgestellte Verringerung des Übersprechens besonders gut zur elektrischen Verbindung von Abschnitten aus UTP- Kabel der Kategorie 5 geeignet ist, da die von solchen Kabeln in der Regel geführten hohen Datenraten unannehmbar hohe Werte des Übersprechens in herkömmlichen elektrischen Verbindern erzeugen - können. Kabel dieses Typs sind selbst spezifisch so aufgebaut, daß die Übersprechenergie minimiert wird und können dementsprechend gewöhnlich im wesentlichen als eine potentielle Störquelle 17 vernachlässigt werden.
Die zur Zeit bevorzugte und hier beschriebene Form der modularen elektrischen Verbinderbaugruppe 10 umfaßt also einen elektrisch nichtleitenden Körper 20, eine erste und zweite elektrisch leitfähige Leitung 22a, 22a' (Fig. 2), die auf dem Körper 20 geführt werden und voneinander beabstandet sind, zur Verbindung jeweiliger Seiten oder Zweige oder Wege der Leiterpaare, z.B. 12a bis 15a und 12a' bis 15a' der Kabel 12, 15, um den ersten Signalkreis 35a zu definieren.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 1 und 2 abgebildet ist, liegen die erste und die zweite Leitung 22a, 22a' in Form einer elektrisch leitfähigen ersten und zweiten Leiterbahn 27a, 27a' vor, die Kupfermaterial umfassen, das auf einer im allgemeinen flachen Hauptoberfläche 30 eines elektrisch nichtleitenden Substrats 14 abgelagert oder anderweitig ausgebildet ist. Das Substrat 14 wird vorzugsweise aus FR4- Epoxidglas ausgebildet, obwohl als Alternative auch andere Materialien als Entwurfswahl verwendet werden können. Das bevorzugte FR4-Epoxidglas enthält ein Epoxidlaminat mit einer internen Schicht aus Glasfasergewebe, das im allgemeinen parallel zu den Seiten oder Flächen des Laminats angeordnet ist. Die beabstandete erste und zweite Bahn 27a, 27a' definieren somit den ersten Signalkreis 35a. Der Ausdruck "Bahnpaar" soll hier ein Paar von Bahnen identifizieren, die zusammen einen einzigen Signalkreis definieren.
Außerdem ist gezeigt, daß auf der Haupt-Substratoberfläche 30 des Ausführungsbeispiels ein zusätzliches durch Kupfer definiertes Bahnpaar 27c, 27c' zur Verbindung eines weiteren vorbestimmten Paars von Leitern jedes des ersten und des zweiten Kabels 12, 15 vorliegt. Das Substrat 14 enthält ferner eine im allgemeinen flache Sekundäroberfläche 33 gegenüber der Hauptoberfläche 30 und im allgemeinen parallel zu dieser; Kupferbahnen 27b, 27b' und 27d, 27d' sind auf dieser Sekundäroberfläche 33 abgelagert, um weitere vorbestimmte Paare von Leitern des ersten und des zweiten Kabels 12, 15 zu verbinden.
Somit ist jede der Bahnen 27a, 27a', 27c, 27c' auf der Hauptoberfläche 30 und der Bahnen 27b, 27b', 27d, 27d' auf der Sekundäroberfläche 33 durch den 110- Verbindungsblock 36 auf dem Substrat 14 mit einem vorbestimmten Leiter des Kabels 12 verbunden (siehe zum Beispiel Fig. 1 und 2).
Jede Bahn 27a-d und 27a'-d' erstreckt sich außerdem von dem Verbindungsblock 36 und ist an seinem anderen Ende mit einem jeweiligen Stift 34 verbunden, der aus leitfähigem Metall, vorzugsweise einem sehr leitfähigen Kern, der von einer widerstandsfähigen Schutzhülle umgeben ist und an dem Substrat 14 befestigt ist, verbunden. Die Stifte 34 sind wiederum mit jeweiligen leitfähigen Buchsenleitungen 31 der modularen Buchse 32 verbunden, die an der Sekundäroberfläche 33 angebracht oder dieser zugeordnet ist. Die RJ-45- oder ähnliche modulare Buchse 32 ist gewöhnlich so konfiguriert, daß ein elektronisch kommunizierender Zugang zu den Leitungen 31 durch einen (nicht gezeigten) entsprechenden, lösbar einsteckbaren modularen Stecker möglich wird, der an dem Kabel 15 hängt und eine jeweilige feste Leitung für jede solche Buchsenleitung 31 enthält. Wenn sich der modulare Stecker und die modulare Buchse 32 eingreifend verbinden, wie zum Beispiel durch Einführung des modularen Steckers in die Buchse, werden vorbestimmte Paare der Buchsenleitungen 31 und der Leitungen des modularen Steckers miteinander in Kontakt gebracht, um jeden Leiter in dem Kabel 15 über einen jeweiligen Stift 34 mit einer der Bahnen 27a-d und 27a'-d' zu verbinden.
Die Stifte 34 liefern außerdem eine elektrische Verbindung und einen Kommunikationsweg zwischen auf der Haupt- und der Sekundäroberfläche 30, 33 geführten Bahnen. Zum Beispiel verbinden die Stifte 34 jeweilige Teile jeder der Bahnen 27b, 27b', 27d, 27d' auf der Haupt- und der Sekundäroberfläche 30, 33 des Substrats.

Störquellen

Die Verbinderbaugruppe 10 enthält mindestens eine elektrische Störquelle 17, die unerwünschterweise Übersprechenergie aus dem Körper 20 in der Nähe mindestens eines Paars von Leitungen 22a, 22a' emittiert, bei dem es sich bei der in Fig. 1 und 2 abgebildeten Ausführungsform um ein beliebiges der Bahnpaare handeln kann. Wenn die Bahnen (z. B. 27a, 27a') unterschiedlich oder asymmetrisch von der Störquelle 17 beabstandet sind, so wie es in der Regel der Fall ist, empfängt eine Bahn (27a) über elektromagnetische Kopplung einen größeren Teil der von der Störquelle emittierten Übersprechenergie als von der anderen Bahn (27a') des Paars über elektromagnetische Kopplung empfangen wird. Der Empfang ungleicher Mengen von Übersprechenergie durch die beiden Bahnen 27a, 27a' verursacht gewöhnlich Verzerrungen von elektrischen Signalen, die durch den ersten Signalkreis 35a geführt werden, der durch das Bahnpaar 27a, 27a' definiert wird.
Aufgrund der engen Nähe der Bahnen 27a-d und 27a'-d' zueinander auf dem Substrat 14 und der relativ hohen Datenraten, die durch Faseroptik ermöglicht werden, wie zum Beispiel 100 Mbs/s, kann jede signalführende Bahn effektiv als eine Antenne wirken, die sowohl Übersprechenergie zu einer oder mehreren der angrenzenden Bahnen sendet, als auch Übersprechenergie aus diesen empfängt. Somit liefern die Bahnen 27a-d und 27a'-d' nicht nur einzelne elektrisch leitfähige Signalwege zwischen den Kabeln 12, 15, sondern sind zusätzlich selbst elektrische Störquellen 17, die Übersprechenergie emittieren. Die RJ-45-Buchsenleitungen 31 und die Anschlüsse des 110-Verbindungsblocks 36, mit dem die Leiter 12a-b und 12a'-b' verbunden sind, die Signale mit denselben hohen Datenraten wie die Bahnen 27a-d und 27a'-d' führen, befinden sich außerdem in ausreichender Nähe dieser Bahnen, um genauso elektrische Störquellen 17 zu definieren, wie die Bahnen selbst. Bezugnahmen auf den Körper als die Störquelle führend oder enthaltend sollen hier deshalb als die Verbinderbaugruppe allgemein umfassend aufgefaßt werden, darunter zum Beispiel die Buchsenleitungen 31 und die Anschlüsse des Verbindungsblocks 36, die, wie bereits erwähnt wurde, häufig ebenfalls Quellen von elektromagnetisch übertragener Übersprechenergie sind.
Wie bereits erwähnt wurde, sind die Bahnen so auf der Substratoberfläche 30 angeordnet und konfiguriert, daß jedes Bahnpaar, das einen Signalkreis definiert, relativ zu den anderen angrenzenden Bahnpaaren in der Ebene der Oberfläche 30 asymmetrisch angeordnet sind. Als Ergebnis sind die Abstände zwischen den Bahnen jedes Bahnpaars, das einen Signalkreis definiert, und den anderen angrenzenden Bahnen auf der Substratoberfläche nicht gleich.
Wenn jede solche andere angrenzende Bahn als eine elektrische Störquelle betrachtet wird, was, wie bereits erwähnt wurde, bei hohen Datenraten realistisch ist, dann führen die ungleichen Abstände zwischen dem Bahnpaar, das den Signalkreis definiert, und den anderen angrenzenden Bahnen dazu, daß die Bahn, die sich näher bei der Störquelle 17 befindet, eine größere Menge der Übersprechenergie aus der Quelle 17 als die von der anderen Bahn des Paars empfangene Menge empfängt. Dies führt zu Verzerrungen des elektrischen Signals, das durch den Signalkreis 35 geführt wird, der die Übersprechenergie empfängt.
Es versteht sich, daß außerdem unbeabsichtigte Störquellen, die von den bestimmten, bisher besprochenen Bahnen verschieden sind und/oder zusätzlich zu diesen vorliegen, an dem Substrat 14 befestigt oder auf diesem geführt oder in der Nähe von ihm angeordnet werden können, und dadurch Übersprechstörungen auf den Signalkreis bzw. die Signalkreise übertragen. Zum Beispiel kann die modulare Buchse 32 selbst Übersprechenergie asymmetrisch in bezug auf eines oder mehrere der Bahnpaare 27a-d, 27a'-d' emittieren, so daß die einzelnen Bahnen dieser Bahnpaare ungleiche Mengen von Übersprechenergie empfangen, so daß Daten, die durch die Signalkreise geführt werden, die durch die betroffenen Bahnpaare definiert werden, verzerrt werden. Ähnlich kann der 110-Verbindungsblock 36 ebenfalls Übersprechenergie asymmetrisch in bezug auf eines oder mehrere der Bahnpaare 27a-d, 27a'-d' emittieren, wodurch die von den leitfähigen Bahnpaaren geführten Signale weiter verzerrt werden.

Kapazitive Verbindungen

Gemäß der vorliegenden Erfindung können Signalverzerrungen, die elektromagnetisch aus einem Störkurs 17 durch die ungleichen Abstände zwischen den einzelnen Bahnen (oder anderen Leitungen) des Signalkreises und der Störquelle einem Signalkreis auferlegt werden, wesentlich verringert werden, indem die Störquelle kapazitiv an die fernere (von der Störquelle) der beiden Bahnen des Signalkreises angekoppelt wird bzw. mit dieser verbunden wird. Diese kapazitive Verbindung gleicht die ungleiche oder unausgeglichene elektromagnetische Beaufschlagung von Übersprechenergie aus der Störquelle auf die einzelnen Bahnen des Signalkreises wirksam aus, indem zusätzliche Übersprechenergie aus der Störquelle durch ein kapazitives Element oder Mittel 25 der Bahn zugeführt wird, die ferner von der Störquelle ist bzw. weiter von dieser beabstandet oder getrennt ist, und die entsprechend über elektromagnetische Kopplung weniger Übersprechenergie empfängt. Durch Bereitstellung einer solchen Brückenkapazität gemäß der vorliegenden Erfindung empfangen die beiden Bahnen des Signalkreises im wesentlichen gleiche Mengen von Übersprechenergie aus der Störquelle, da die durch die Übertragung von Übersprechenergie erzeugte Spannungsänderung in den beiden Bahnen im wesentlichen ausgeglichen wird. Da das von dem Signalkreis geführte Signal in der Regel durch die relative Spannungsdifferenz zwischen seinen Bahnen definiert wird, wird das durch den Kreis geführte Signal effektiv nicht durch die von der Störquelle emittierte Übersprechenergie verändert.
Es ist einzusehen, daß die Betriebsvorteile der Verbinderbaugruppe 10 der vorliegenden Erfindung auch dann voll realisiert werden, wenn sie zur Verbindung von Kabeln 12, 15 verwendet wird, die nur ein einziges aktives Paar von Leitern führen, wobei die Baugruppe 10 zusätzlich eine von den anderen Bahnen oder Bahnpaaren, die schnelle elektrische Signale zwischen den beiden verbundenen Kabeln führen, verschiedene elektrische Störquelle enthält oder eine solche ihr zugeordnet ist oder die sich in einer elektromagnetisch signifikanten Nähe zu ihr befindet.
Das kapazitive Mittel 25 in der hier offengelegten Ausführungsform von Fig. 1 und 2 wird als mehrere parasitäre Chipkondensatoren 40, 41, 42, 43 implementiert, die jeweils an eine jeweilige Kondensatorkontaktstelle 37 auf einer der Substratoberflächen integral mit einer jeweiligen Bahn, mit der sie elektrisch verbunden ist, angelötet oder anderweitig daran befestigt sind. Eine Zinnlegierung kann verwendet werden, um die Chipkondensatoren 40-43 an die jeweiligen Kondensatorkontaktstellen 37 anzulöten, obwohl andere geeignete Löt- oder Befestigungsmaterialien ebenfalls in dem beabsichtigten Schutzumfang der Erfindung liegen.
Die Chipkondensatoren 40-43 sind vorzugsweise HF- und Mikrowellen-Oberflächenmontagechipkondensatoren mit einem dielektrischen Porzellanmaterial mit Porzellan mit ultrahohem Gütefaktor. Bei der zur Zeit bevorzugten Ausführungsform von Fig. 1 und 2 weist jeder Chipkondensator 40, 41, 42 eine Kapazität von ungefähr 1,7 Pikofarad (pF) auf, und der Kondensator 43 weist eine Kapazität von ungefähr 1,2 pF auf, mit einer annehmbaren Toleranz von ungefähr ± 0,1 pF. Kondensatoren dieser Art sind zum Beispiel von Dielectric Laboratories Inc., Cazenovia, New York, als Teilenummer C11AH1R3B5SXL erhältlich. Auf jeden Fall ist für Fachleute erkennbar, daß einer oder mehrere der Chipkondensatoren 40-43 gegebenenfalls durch eine beliebige funktionsmäßig gleichwertige Struktur ersetzt werden kann, die eine geeignete Kapazität aufweist und sich verbindend zwischen den gegenüberliegenden Teilen einer Kontaktstelle 37 oder den jeweiligen Stiften 34 befindet.
Die Kondensatorkontaktstellen 37 sind wahrscheinlich am besten in den beiden äußersten linken Leiterplattenbereichen in Fig. 1 sichtbar, wobei die Kondensatoren der Klarheit und Einfachheit der Beschreibung halber weggelassen wurden. Die Kontaktstellen 37 befinden sich vorzugsweise so nahe wie möglich bei den Stiften 34, wie es die Herstellung erlaubt, um den Abstand zwischen den Chipkondensatoren 40-43 und der modularen Buchse 32 möglichst gering zu halten, da bei der in Fig. 1 und 2 abgebildeten Ausführungsform Übersprechen, das durch die modulare Buchse erzeugt wird, hauptsächlich durch die Chipkondensatoren verringert wird.
Jeder Chipkondensator (z.B. 42) gleicht wirksam den Effekt einer jeweiligen Bahn (z.B. 27b) oder einer anderen Störquelle auf diesen Bahnen (z.B. 27a', 27a) eines angrenzenden Signalkreises (z.B. 35a) aus, die am stärksten durch die Übersprechemissionen aus dieser Störquelle beeinflußt werden. Die parasitäre Beschaffenheit der Chipkondensatoren 40-43 (solche Kondensatoren entnehmen den Bahnen, mit denen sie verbunden sind, nur relativ kleine Ladungsmengen) verringert etwaige Verzerrungen in dem Signalkreis, der durch die Quellen- oder Störungsursprungs-Bahn definiert wird, aus der die Übersprechenergie über den Chipkondensator zu der Bahn eines angrenzenden Signalkreises übertragen wird. Durch die relativ unwesentlichen Verzerrungen, die durch jeden Chipkondensator in dem verbundenen Signalkreis erzeugt wird, aus dem die Übersprechenergie emittiert wird, wird es ohne weiteres möglich, mehr als einen Kondensator an eine einzelne Bahn anzukoppeln.
Für Fachleute ist ohne weiteres erkennbar, daß die bestimmten Bahnen, die gemäß der Erfindung kapazitiv gekoppelt werden, als Funktion der relativen Orte der elektrischen Störquelle(n) und des signalführenden Bahnpaars bzw. der signalführenden Bahnpaare wie auch die entsprechenden Werte der verbindenden Kapazität von einer Verbinderstruktur zu einer anderen unterschiedlich sein werden.
Außerdem ist erkennbar, daß Verzerrungen, die sich aus Übersprechemissionen aus der modularen Buchse 32 ergeben, ähnlich gemäß der Erfindung verringert werden können, indem derjenige Teil der modularen Buchse, z.B. eine oder mehrere der Leitungen 31, aus dem die Übersprechenergie stammt, kapazitiv an diejenige Bahn des betroffenen Paars angekoppelt wird, die ferner von der energieemittierenden Leitung der modularen Buchse oder weiter von dieser beabstandet ist.
Ähnlich können Verzerrungen, die durch Übersprechenergieemissionen aus dem 110-Verbindungsblock 36 produziert werden, verringert werden, indem die relativ fernere Bahn des betroffenen Paars (die weniger Übersprechenergie empfängt) an denjenigen Teil oder Anschluß bzw. diejenigen Anschlüsse des 110- Verbindungsblocks angekoppelt wird, aus dem die Übersprechenergie emittiert wird.
Die Chipkondensatoren 40-43 und die Chipkontaktstellen 37 in der in Fig. 1 abgebildeten Verbinderausführungsform befinden sich alle auf der Hauptoberfläche 30 des Substrats. Die elektrisch leitfähigen Wege zwischen der Haupt- und Sekundäroberfläche 30, 33, die durch die Stifte 34 bereitgestellt werden, ermöglichen eine einfache Verbindung von Bahnen auf der sekundären Substratoberfläche mit den Chipkondensatoren, die auf der Hauptoberfläche angebracht sind. Dessen ungeachtet ist für Fachleute erkennbar, daß andere und verschiedene Kombinationen der Bahnen und/oder Kondensatoren auf der Haupt- und Sekundär-Substratoberfläche angeordnet oder als allgemeine Entwurfswahl zwischen diesen verteilt werden können.

Symmetrische Verbindungen

Signalverzerrungen in den Signalkreisen 35, die dadurch verursacht werden, daß ungleiche Mengen von Übersprechenergie von den verschiedenen Signalbahnen emittiert und empfangen werden, d.h. aufgrund des Übersprechens zwischen oder unter den mehreren Signalkreisen, können weiter verringert werden, indem die Bahnen mit symmetrischen Verbindungen ausgebildet werden. Symmetrische Verbindungen ergeben sich aus der Konfiguration der Bahnen auf der Haupt- und der Sekundäroberfläche 30, 33 und insbesondere aus der Größe der Querschnitte der Bahnen, den Abständen zwischen Bahnen in der Ebene jeweils der Haupt- und der Sekundär-Substratoberfläche 30, 33 und der Dicke des Substrats 14 (d.h. dem Abstand zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen 30, 33).
Die ganz besonders bevorzugte Art der Bereitstellung symmetrischer Verbindungen der Bahnen auf dem Substrat 14 besteht darin, zunächst eine Bahnkonfiguration einschließlich des Querschnitts der Bahnen zu definieren, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Bahnen jedes Bahnpaars in den Ebenen der Haupt- und Sekundäroberfläche 30, 33 minimiert wird, um so die Rauscheinstrahlung durch sich gegenseitig löschende Felder, die sich aus dem entgegengesetzten Stromfluß in dem Bahnpaar ergeben, zu verringern. In der Praxis ist die Möglichkeit, die Lücke zwischen den Bahnen jedes Bahnpaars zu minimieren, im allgemeinen jedoch durch herkömmliche Herstellungsprozesse begrenzt, die sich in der Regel nicht zur Herstellung eines Bahnpaars eignen, das aus dicht beabstandeten Bahnen besteht. Außerdem wird bevorzugt, den Abstand zwischen jeweiligen Bahnpaaren in den Ebenen der Haupt- und Sekundäroberfläche 30, 33 zu maximieren, um die elektromagnetische Kopplung zwischen ihnen zu begrenzen.
Die Dicke des Substrats 14 wird im allgemeinen durch Betrachtungen der Kosten und mechanischen Festigkeit bestimmt, obwohl ganz besonders bevorzugt wird, daß das Substrat eine Dicke von ungefähr 62 Millizoll (1 Millizoll = 0,001 Zoll) aufweist, wobei es sich um eine zur Zeit relativ standardmäßige Dicke für handelsübliche Leiterplattensubstrate handelt, die in Massen produziert, werden.
Wenn eine spezifische Bahnkonfiguration und Substratdicke hergestellt wurde, wird die Entsprechung mit den durch die nachfolgenden Gleichungen (1), (2) und (3) definierten Beziehungen verifiziert, wobei bestimmte Abmessungen der hergestellten Bahnkonfiguration und Substratdicke verwendet werden. Die Gleichungen (1), (2) und (3) finden sich in A.J. Rainal, "Transmission Properties of Balanced Interconnections", 16 IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology 137-145 (Februar 1993), und auf diese Offenlegung wird hiermit ausdrücklich und vollständig Bezug genommen. Eine der Gleichungen (1), (2) und (3) sind erfüllt, dann weist die spezifische Bahnkonfiguration symmetrische Verbindungen auf.
Obwohl ganz besonders bevorzugt wird, daß alle Bahnen auf dem betreffenden Substrat gemäß den Bedingungen der Gleichungen (1), (2) und (3) bemessen und positioniert werden, liegt es dennoch in dem beabsichtigten Schutz- und Gedankenumfang der Erfindung, daß weniger als alle Bahnen und/oder nur Teile der Bahnen die Gleichungen (1), (2) und (3) erfüllen.
Die Variablen W, t&sub0;, s&sub0;, r, h und Δ in den Gleichungen (1), (2) und (3) stellen die verschiedenen Abstände und Abmessungen in Zoll dar, die in Fig. 3 bildlich identifiziert werden. Somit stellt die Variable W die Breite und die Variable t&sub0; die Dicke des Querschnitts der Bahnen dar. In der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung betragen W und t&sub0; ganz besonders bevorzugt ungefähr gleich 10 Millizoll bzw. 1,4 Millizoll.
Die Variable p stellt den Umfang des Querschnitts der Bahnen dar und wird definiert durch die Gleichung
p = 2(W + t&sub0;).
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen alle Bahnen, mit Ausnahme der Kondensatorkontaktstellen (z.B. 37 in Fig. 1) im allgemeinen über ihre gesamte Länge hinweg dieselbe konstante Querschnittsabmessung auf.
Die Variable s&sub0; identifiziert den Randabstand zwischen jedem Bahnpaar, wofür jeweils in Fig. 1 und 3 ein Beispiel gezeigt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist s&sub0; ganz besonders bevorzugt ungefähr gleich 10 Millizoll.
Die Variable r&sub0; stellt den Mittenabstand zwischen jedem Bahnpaar dar und wird definiert durch die Gleichung
r&sub0; = W + s&sub0;.
Die Variable r&sub1; identifiziert den seitlichen Mittenabstand zwischen angrenzenden Bahnpaaren, wofür ein Beispiel jeweils in Fig. 1 und 3 gezeigt ist.
Die Variable Δ stellt den Abstand zwischen den Mitten der Bahnen dar, die auf der Haupt- und der Sekundäroberfläche 30, 33 des Substrats ausgebildet sind (siehe Fig. 3). Bei der Ausführungsform in Fig. 1 und 2 beträgt Δ ganz besonders bevorzugt ungefähr gleich 63,4 Millizoll. Die Dicke des Substrats ist deshalb gleich der Variablen Δ minus der Dicke t&sub0; des Bahnquerschnitts.
Die Variable h in den Gleichungen (1), (2) und (3) identifiziert den Abstand zwischen der Bahnmitte und einer Grundebene, wovon eine typische Position durch die gestrichelte Linie 45 in Fig. 3 gezeigt ist. Bei den hier offengelegten Ausführungsformen enthält das Substrat 14 jedoch keine interne leitfähige Schicht und damit keine Massefläche. In solchen Fällen, d.h. wenn keine Massefläche vorliegt, wird h als unendlich angenommen, da eine Massefläche in einem unendlichen Abstand von den Bahnen ungefähr dieselbe Wirkung auf durch die Bahnen empfangenes Übersprechen aufweisen würde, wie beim Fehlen einer Massefläche in dem Substrat.
Die Gleichungen (1), (2) und (3) zeigen dennoch präzise an, ob eine angegebene Bahnkonfiguration auf einem Substrat 14 symmetrische Verbindungen aufweist, indem h groß ausgeführt wird. Wenn h zum Beispiel auf "20" gesetzt wird, sind die Gleichungen (1), (2) und (3) für die meisten Zwecke genau genug, ohne daß die erforderlichen Berechnungen unhandlich werden (was zum Beispiel bei Verwendung eines sehr viel größeren Werts für h auftreten könnte) oder unmöglich werden (wenn für h "unendlich" eingesetzt wird). Auf jeden Fall wird die Variable d in den Gleichungen (1), (2) und (3) definiert durch die Gleichung
d = 2h.
Für Fachleute ist erkennbar, daß den Bahnen weniger Übersprechen elektromagnetisch auferlegt wird, wenn das Substrat eine Massefläche, d.h. eine leitfähige Schicht, enthält, als beim Fehlen einer Massefläche. Durch die Massefläche werden die Bahnen effektiv von Übersprechenergie abgeschirmt, indem diese Energie durch die elektrische Leitfähigkeit der Massefläche angezogen und absorbiert wird. Eine Massefläche kann jedoch auch nachteilig sein, zum Beispiel wird das Substrat durch das Hinzufügen einer leitfähigen Schicht teurer, was schwerer wiegt als die Vorteile durch ihren Abschirmeffekt. Die Bereitstellung einer Massefläche kann deshalb bei einer gegebenen Leiterplatte oder Anwendung gerechtfertigt werden oder auch nicht.
Die Komplexitat der Gleichungen (1), (2) und (3) kann vermindert werden, wenn angenommen wird, daß die Länge jeder Bahn unendlich ist. Durch diese Annahme wird die Fähigkeit, der Gleichungen (1), (2) und (3), genau zu bestimmen, ob eine bestimmte Bahnkonfiguration symmetrische Verbindungen aufweist, nicht beeinträchtigt; das Übersprechen ist gewöhnlich bei längeren Bahnen im Vergleich zu kürzeren Bahnen größer, da die längeren Bahnen eine größere Oberfläche aufweisen, über die sie Übersprechenergie empfangen können. Die Übersprechwerte sind eine zuverlässige Anzeige des Vorliegens symmetrischer Verbindungen, da die Übersprechwerte normalerweise bei symmetrischen Verbindungen unterhalb einer Obergrenze bleiben. Wenn die Gleichungen (1), (2) und (3) anzeigen, daß eine angegebene Bahnkonfiguration symmetrische Verbindungen aufweist, wenn die Bahnen unendlich lang angenommen werden, dann weist die tatsächliche Leiterplatte somit genauso symmetrische Verbindungen auf, da die Längen der Bahnen in der tatsächlichen Leiterplatte ebenfalls kleiner als unendlich sind.
Fig. 4 ist eine Fig. 3 ähnelnde Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, bei der die Bahnen 127a-d, 127a'-d' (anstelle eines rechteckigen) einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Radius p aufweisen. Elemente in Fig. 4, die den in Fig. 1, 2 und 3 abgebildeten ähnlich entsprechen, tragen gleiche Bezugszahlen mit einem (in Fig. 4) zusätzlichen Präfix 100.
Die Gleichungen (1), (2) und (3) können verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine Konfiguration von Bahnen mit kreisförmigen Querschnitten symmetrische Verbindungen aufweist, indem die Gleichungen (1), (2) und (3) auf die folgende Weise modifiziert werden. Für Bahnen mit kreisförmigem Querschnitt wird die Variable p definiert mit der Gleichung
p = 2ρe[5/4].
Die Variable r&sub0;, die den Mittenabstand zwischen jedem Bahnpaar darstellt, wird definiert durch die Gleichung
r&sub0; = 2ρ + s&sub0;
für Bahnen mit kreisförmigen Querschnitten. Die Variable Δ ist in diesem Fall gleich der Dicke des Substrats plus zweimal der Bahnradius ρ.
Gleichung (1) legt eine erste der Prüfungen zur Bestimmung, ob eine angegebene Bahnkonfiguration symmetrische Verbindungen aufweist, fest. Gleichung (1) zeigt an, daß bei symmetrischen Verbindungen die Impedanz eines Bahnpaars, die als Funktion der Querschnittsgröße der Bahnen und bestimmter Abmessungen der Bahnpaarkonfiguration ausgedrückt wird, ungefähr gleich (d.h. innerhalb von ± 10%) der Impedanz ist, die durch die Variable ZB (in Ω) der Paare von Leitern in den Kabeln dargestellt wird, die sich zu und von den jeweiligen Bahnpaaren erstrecken. Die Impedanz 4 der Leiterpaare in jedem Kabel kann gewöhnlich verwendet werden, da die Leiterimpedanzen in jedem Kabel normalerweise im wesentlichen gleich sind. Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ZB ganz besonders bevorzugt ungefähr gleich 100 Ω.
Bei der Bewertung einer Bahnkonfiguration unter Verwendung von Gleichung (1) ist s&sub0; der kleinste Seitenabstand zwischen den jeweiligen Bahnen des Paars. Der kleinste Abstand s&sub0; ist gewöhnlich für jedes Bahnpaar gleich, da die Leiter, die die jeweiligen Signalkreise definieren, in der Regel im wesentlichen identisch sind und deshalb ungefähr dieselbe Impedanz ZB aufweisen. Wenn die Leiterpaare verschiedene Impedanzen ZB aufweisen und/oder der Abstand s&sub0; bei den verschiedenen Bahnpaaren verschieden ist, dann sollte jede verschiedene Kombination des Abstands s&sub0; und der Impedanz ZB auf Entsprechung mit Gleichung (1) überprüft werden. Die Variable &epsi;r in Gleichung (1) stellt die Dielektrizitätskonstante des Substratmaterials dar, die bei der offengelegten Ausführungsform ganz besonders bevorzugt gleich ungefähr 4,2 beträgt. Gleichung (1) lautet:
Für Fachleute ist erkennbar, daß es häufig schwierig oder sogar unmöglich ist, die Bahnpaare so zu bilden, daß der seitliche Bahnabstand s&sub0; über die gesamte Länge des Paars hinweg konstant ist. Zunahmen des Seitenabstands s&sub0; sind häufig an den Enden der Bahnen erforderlich, wie zum Beispiel in Fig. 1 an den Schaltungsknoten zwischen den Bahnen 27a-d, 27a'-d' und dem "110- Verbindungsblock" 36 und den Stiften 34 dargestellt.
Ob eine bestimmte Zunahme des Bahnabstands so eines Paars eine signifikante Signalreflexion erzeugt, kann aus den folgenden Gleichungen (A) und (B) bestimmt werden. Wenn die Gleichungen (A) und (B) erfüllt sind, dann ist die durch die Zunahme des Abstands s&sub0; verursachte Signalreflexion vernachlässigbar.

Gleichung (A) lautet:

2TDΔ1/tr ≤ 0,1 Gl. (A)
Die Variable Δ1 in Gleichung (A) stellt die Bahnlänge mit dem seitlichen Bahnabstand s&sub0; wie zum Beispiel in Fig. 1 gezeigt dar. Die Variable tr in Gleichung (A) identifiziert die kleinste Anstiegszeit für das bewertete Bahnpaar. Wenn das Bahnpaar zum Beispiel eine maximale Datenrate von 100 Mbs/s führt, dann ist tr in Gleichung (2) etwa gleich 2 Nanosekunden (ns).
Die Variable TD in Gleichung (A) wird folgendermaßen durch Gleichung (B) definiert:

Gleichung (B) lautet:

TD = 1.016/12 &epsi;r ns/in Gl. (B)
Die Variable &epsi;r in Gleichung (B) stellt die Dielektrizitätskonstante des Substratmaterials dar.
Gleichung (B) findet man in A.J. Rainal, "Transmission Properties of Balanced Interconnections", 16 IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology 137-145 (1993).
Gleichung (2) legt die zweite der Prüfungen zur Bestimmung, ob eine angegebene Bahnkonfiguration symmetrische Verbindungen aufweist, fest. Gleichung (2) zeigt an, daß bei symmetrischen Verbindungen das Nahübersprechspannungsverhältnis (NEXT) des Bahnpaars, das als Funktion der Querschnittsgröße der Bahnen und bestimmter Abmessungen der Bahnpaarkonfiguration ausgedrückt wird, nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist, der durch die Variable BB dargestellt wird. Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist BB ganz besonders bevorzugt, ungefähr 0,01.
Bei der Bewertung einer Bahnkonfiguration mit Gleichung (2) ist r&sub1; der kleinste Seitenabstand zwischen angrenzenden Bahnpaaren. Gleichung (2) lautet:
Für Fachleute ist erkennbar, daß es insbesondere in der Umgebung der Stifte 34 (siehe zum Beispiel Fig. 1) häufig schwierig oder sogar unmöglich ist, die Bahnpaare so zu bilden, daß ein Mittenabstand r&sub1;, der groß genug ist, um Gleichung (2) zu erfüllen, über die gesamte Länge jedes Paars aufrechterhalten wird.
Wenn zwei angrenzende Bahnpaare so konfiguriert sind, daß der kleinste Mittenabstand r&sub1; Gleichung (2) nicht erfüllt, dann kann das berechnete Verhältnis in Gleichung (2), das mit BB verglichen wird, mit der Variablen BB' multipliziert werden, die durch folgende Gleichung (C) definiert wird, und der Vergleich mit BB, der durch Gleichung (2) definiert wird, dann wiederholt werden. Wenn das Produkt des berechneten Verhältnisses und des Multiplikators BB' kleiner als BB ist, dann verhindern diejenigen Teile der Bahnpaare, die durch mehr als den kleinsten Mittenabstand r&sub1; getrennt werden, nicht, daß die Bahnpaare symmetrische Verbindungen aufweisen.

Gleichung (C) lautet:

BB' = 2TD1C/tr Gl. (C)
In Gleichung (C) stellt die Variable lc die Bahnpaarlängen dar, die von dem bewerteten Mittenabstand r&sub1; getrennt werden.
Somit wird gemäß der Erfindung jedes Bahnpaar (zum Beispiel) mit Endteilen mit größerem Abstand zwischen den Bahnen mit Gleichung (2) geprüft, wobei vorzugsweise mit dem Bahnpaar begonnen wird, bei dem Bahnen durch den kleinsten zusätzlichen Abstand getrennt werden. Als nächstes kann dann der größte Mittenabstand r&sub1; zwischen den Bahnpaaren auf Entsprechung mit Gleichung (2) geprüft werden, und wenn keine Entsprechung vorliegt, wird der Vergleich wie oben beschrieben mit dem Multiplikator BB' wiederholt. Diese Vergleiche können für Teile der Bahnpaare, die durch immer größere Mittenabstände r&sub1; getrennt werden, wiederholt werden, bis ein Abstand r&sub1; gefunden wird, der entweder (i) Gleichung (2) nicht erfüllt, auch wenn der Multiplikator BB' verwendet wird, wodurch angezeigt wird, daß die Teile mit vergrößertem Abstand des bewerteten Bahnpaars symmetrische Verbindungen verhindern, oder (ii) ein Mittenabstand r&sub1; gefunden wird, der Gleichung (2) ohne den Multiplikator BB' erfüllt; wodurch angezeigt wird, daß die bewerteten Teile des Bahnpaars und auch die nicht bewerteten Teile symmetrische Verbindungen nicht verhindern.
Wenn der Mittenabstand r&sub1; für den bewerteten Teil des Bahnpaars nicht konstant ist (siehe zum Beispiel Fig. 1), dann wird Gleichung (C) mit r&sub1; gleich dem kleinsten Mittenabstand für diesen Teil ausgewertet; lc ist dann die Länge, die der Teil bei einem tatsächlichen Trennungsabstand von r&sub1; entlang seinen gesamten Längen (siehe Fig. 1) aufweisen würde.
Die Variable TD in Gleichung (C) wird durch Gleichung (B) definiert. Die Variable tr stellt die kleinste Anstiegszeit für das bewertete Bahnpaar bzw. die bewerteten Bahnpaare dar. Zum Beispiel ist bei einer maximalen Datenrate des Bahnpaars von 100 Mbs/s tr etwa gleich 2 ns.
Gleichung (3) legt die dritte der Prüfungen zur Bewertung, ob eine angegebene Bahnkonfiguration symmetrische Verbindungen aufweist, fest. Gleichung (3) soll annehmen, daß das Nahübersprechspannungsverhältnis (NEXT) des Bahnpaars, das als Funktion der Größe der Bahnquerschnitte und bestimmter Abmessungen der Bahnpaarkonfiguration ausgedrückt wird, nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist, der durch die Variable B&sub2;B&sub1; dargestellt wird. Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist B&sub2;B&sub1; vorzugsweise ungefähr gleich 0,01. Gleichung (3) lautet
Gleichung (3) setzt eine Bahnkonfiguration voraus, bei der die Bahnen (z. B. 27c, 27c' und 27b, 27b') über die Breite oder Dicke des Substrats hinweg (siehe Fig. 3 und 4) vertikal ausgerichtet sind. Durch diese Voraussetzung wird die Genauigkeit von Gleichung (3) zur Bestimmung, ob eine Konfiguration, in der die Bahnen nicht vertikal ausgerichtet sind, symmetrische Verbindungen aufweist, nicht beeinträchtigt, da das Übersprechen gewöhnlich in Bahnen, die derartig ausgerichtet sind, höher ist, als wenn sie gestaffelt sind.
Wenn Gleichung (3) anzeigt, daß eine angegebene Bahnkonfiguration symmetrische Verbindungen aufweist, wenn angenommen wird, daß die Bahnen vertikal ausgerichtet sind, dann ist somit Gleichung (3) ebenfalls erfüllt, wenn die auf entgegengesetzten Seiten des Substrats 14 geführten Bahnen tatsächlich positionsmäßig gestaffelt sind.
Es versteht sich, daß die Verbinderbaugruppe 10 das kapazitive Mittel 25 und/oder symmetrische Verbindungen gemäß der obigen Beschreibung zur Verringerung des Übersprechens in der Verbinderbaugruppe enthalten kann, und daß alle solchen Ausführungsformen und Varianten in den beabsichtigten Schutz- und Gedankenbereich der Erfindung fällen. Es wird jedoch ganz besonders bevorzugt, daß die erfindungsgemäße Verbinderbaugruppe 10 sowohl das kapazitive Mittel 25 als auch symmetrische Verbindungen aufweist, um so die größte Verringerung des Übersprechens in der Verbinderbaugruppe zu ergeben.
Obwohl prinzipiell neuartige Merkmale der Erfindung bei Anwendung auf bevorzugte Ausführungsformen gezeigt, beschrieben und herausgestellt wurden, versteht sich somit, daß Fachleute verschiedene Auslassungen und Substitutionen und Änderungen der Form und Einzelheiten der dargestellten Einrichtungen und ihres Betriebs vornehmen können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel ist ausdrücklich beabsichtigt, daß alle Kombinationen derjenigen Elemente und/oder Verfahrensschritte, die im wesentlichen dieselbe Funktion auf im wesentlichen dieselbe Weise durchführen, um dasselbe Ergebnis zu erzielen, im Schutzumfang der Erfindung liegen. Es wird deshalb beabsichtigt, nur durch den in den angefügten Ansprüchen angezeigten Schutzumfang beschränkt zu werden.

Claims

1. Modulare elektrische Verbinderbaugruppe, mit der ein elektrisches Telekommunikationskabel verbindbar ist, um elektrische Signale zwischen der Verbinderbaugruppe und dem Kabel zu übermitteln, wobei die Verbinderbaugruppe folgendes umfaßt:

einen elektrisch nichtleitenden Körper;

eine Übersprechenergie emittierende elektrische Störquelle (15b, 15b') auf dem Körper;

zwei elektrisch leitfähige Leitungen (15a, 15a') in zueinander beabstandeter Beziehung auf dem Körper, wobei die beiden Leitungen eine elektrische Signalschaltung zum Führen elektrischer Signale, die mit dem Kabel übermittelbar sind, definieren, wobei die erste Leitung (15a) näher bei der Störquelle (15b') angeordnet ist als die zweite Leitung (15a'), so daß mehr Übersprechenergie aus der Störquelle elektromagnetisch der ersten Leitung (15a) auferlegt wird als der zweiten Leitung (15a'), um dadurch eine Differenz der elektromagnetisch den beiden Leitungen auferlegten Übersprechenergie zu definieren; und

ein Mittel (41) zum kapazitiven Verbinden der Störquelle (15b') mit der zweiten Leitung (15a'), um durch das kapazitive Verbindungsmittel Übersprechenergie zwischen der Störquelle (15b') und der zweiten Leitung (15a') in einer Menge zu übertragen, die ausreicht, um die Übersprechenergie auf der ersten (15a) und der zweiten Leitung (15a') im wesentlichen auszugleichen und dadurch die Differenz der elektromagnetisch auferlegten Übersprechenergie auf der ersten und der zweiten Leitung im wesentlichen zu beseitigen.

2. Modulare elektrische Verbinderbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das kapazitive Verbindungsmittel einen zwischen die Störquelle und die zweite Leitung geschalteten Kondensator umfaßt.

3. Modulare elektrische Verbinderbaugruppe nach Anspruch 2, wobei der Kondensator einen parasitären Kondensator mit einer Kapazität von höchstens 1,7 pF umfaßt.

4. Modulare elektrische Verbinderbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Körper ein Substrat umfaßt und wobei die erste und die zweite Leitung jeweils eine Leiterbahn auf dem Substrat umfassen.

5. Modulare elektrische Verbinderbaugruppe nach Anspruch 4, wobei die Störquelle eine leitfähige Leiterbahn auf dem Substrat in einer relativ zu der ersten und der zweiten Leiterbahn vorbestimmt festen Position auf dem Substrat umfaßt.

6. Leiterplatte für eine modulare elektrische Verbinderbaugruppe, mit der ein elektrisches Telekommunikationskabel verbindbar ist, um elektrische Signale zwischen der Verbinderbaugruppe und dem Kabel zu übermitteln, wobei die Leiterplatte folgendes umfaßt:

ein elektrisch nichtleitendes Substrat;

eine Übersprechenergie emittierende elektrische Störquelle auf dem Substrat;

zwei elektrisch leitfähige Bahnen in zueinander beabstandeter Beziehung auf dem Substrat, wobei die beiden Bahnen eine erste elektrische Signalschaltung zum Führen elektrischer Signale, die mit dem Kabel übermittelbar sind, definieren, wobei die erste Bahn näher bei der Störquelle angeordnet ist als die zweite Bahn, so daß mehr Übersprechenergie aus der Störquelle elektromagnetisch der ersten Bahn auferlegt wird als der zweiten Bahn, um dadurch eine Differenz der elektromagnetisch den beiden Bahnen auferlegten Übersprechenergie zu definieren; und

ein Mittel zum kapazitiven Verbinden der Störquelle mit der zweiten leitfähigen Bahn, um durch das kapazitive Verbindungsmittel Übersprechenergie zwischen der Störquelle und der zweiten Bahn in einer Menge zu übertragen, die ausreicht, um die Übersprechenergie auf der ersten und der zweiten Bahn im wesentlichen auszugleichen und dadurch die Differenz der elektromagnetisch der ersten und der zweiten Bahn auferlegten Übersprechenergie im wesentlichen zu beseitigen.

7. Leiterplatte nach Anspruch 6, wobei die Störquelle eine elektrisch leitfähige Störbahn auf dem Substrat umfaßt und wobei das kapazitive Verbindungsmittel einen zwischen die Störbahn und die zweite Bahn geschalteten Kondensator umfaßt.

8. Leiterplatte nach Anspruch 6, wobei die Störquelle eine dritte und eine vierte elektrisch leitfähige Bahn in zueinander beabstandeter Beziehung auf dem Substrat umfaßt, die eine zweite elektrische Signalschaltung zum Führen elektrischer Signale, die mit dem Kabel übermittelbar sind, definieren und die elektromagnetisch Übersprechenergie emittieren, wenn elektrische Signale durch die dritte und vierte Bahn geführt werden, wobei die dritte Bahn näher bei der ersten Bahn als bei der zweiten Bahn angeordnet ist, so daß mehr Übersprechenergie aus der dritten Bahn elektromagnetisch der ersten Bahn auferlegt wird als der zweiten Bahn, und wobei die vierte Bahn näher bei der zweiten Bahn als bei der ersten Bahn angeordnet ist, so daß mehr Übersprechenergie aus der vierten Bahn elektromagnetisch der zweiten Bahn auferlegt wird als der ersten Bahn, wobei das kapazitive Verbindungsmittel kapazitiv die erste Bahn mit der vierten Bahn und die zweite Bahn mit der dritten Bahn verbindet, um Übersprechenergie durch das kapazitive Verbindungsmittel zu leiten, um so Differenzen der durch die dritte und die vierte Bahn elektromagnetisch der ersten und der zweiten Bahn auferlegten Übersprechenergiemengen im wesentlichen zu beseitigen.

9. Leiterplatte nach Anspruch 8, weiterhin mit einer fünften und einer sechsten elektrisch leitfähigen Bahn, die in zueinander beabstandeter Beziehung auf dem Substrat angeordnet sind, wobei die fünfte und die sechste Bahn eine dritte elektrische Signalschaltung zum Führen elektrischer Signale, die mit dem Kabel übermittelbar sind, definieren, wobei die fünfte Bahn näher bei der vierten Bahn angeordnet ist als die sechste Bahn, so daß die vierte Bahn der fünften Bahn elektromagnetisch mehr Übersprechenergie auferlegt als der sechsten Bahn, und wobei das kapazitive Verbindungsmittel weiterhin kapazitiv die vierte Bahn mit der sechsten Bahn verbindet, um Übersprechenergie durch das kapazitive Verbindungsmittel zu leiten, um so Differenzen der durch die vierte Bahn elektromagnetisch der fünften und der sechsten Bahn auferlegten Übersprechenergiemengen im wesentlichen zu beseitigen.

10. Leiterplatte nach Anspruch 6, wobei das Substrat eine Dielektrizitätskonstante &epsi;r und eine im allgemeinen flache Hauptoberfläche aufweist, auf der die erste und die zweite Bahn in im wesentlichen paralleler Beziehung und mit einem Abstand s&sub0; von Rand zu Rand angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Bahn eine Nennimpedanz ZB und einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit Breite W und Dicke t&sub0; aufweisen und die erste und die zweite Bahn vorbestimmt so auf der Hauptoberfläche des Substrats angeordnet sind, daß symmetrische Verbindungen gemäß dem folgenden Ausdruck bereitgestellt werden:

wobei folgendes gilt:

p = 2(W + t&sub0;);

r&sub0; = W + s&sub0;; und

d = 40.

11. Leiterplatte nach Anspruch 6, wobei das Substrat eine Dielektrizitätskonstante &epsi;r und eine im allgemeinen flache Hauptoberfläche aufweist, auf der die erste und die zweite Bahn in im wesentlichen paralleler Beziehung und mit einem Abstand s&sub0; von Rand zu Rand angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Bahn eine Nennimpedanz ZB und einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit Breite W und Radius ρ aufweisen und die erste und die zweite Bahn vorbestimmt so auf der Hauptoberfläche des Substrats angeordnet sind, daß symmetrische Verbindungen gemäß dem folgenden Ausdruck bereitgestellt werden:

wobei folgendes gilt:

p = 2ρe[5/4]; und

r&sub0; = 2ρ + s&sub0;; und

d = 40.

12. Leiterplatte nach Anspruch 6, wobei das Substrat eine im allgemeinen flache Hauptoberfläche aufweist, auf der die erste und die zweite Bahn in im wesentlichen paralleler Beziehung und mit einem Abstand so von Rand zu Rand angeordnet sind, wobei die Leiterplatte weiterhin eine dritte und eine vierte elektrisch leitfähige Bahn umfaßt, die in im wesentlichen zueinander und zu der ersten und der zweiten Bahn paralleler Beziehung angeordnet sind und eine zweite elektrische Signalschaltung zum Führen elektrischer Signale, die mit dem Kabel übermittelbar sind, definieren, wobei die dritte und vierte Bahn in einem Abstand s&sub0; von Rand zu Rand auseinanderliegen und die erste Bahn in einem Mittenabstand r&sub1; von der dritten Bahn beabstandet ist und jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Bahn einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit Dicke t&sub0; und Breite W aufweist, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Bahn vorbestimmt und dergestalt relativ zueinander auf dem Substrat angeordnet sind, daß symmetrische Verbindungen mit einem maximalen zulässigen Nahübersprechspannungsverhältnis BB gemäß dem folgenden Ausdruck bereitgestellt werden:

wobei folgendes gilt:

p = 2(W + t&sub0;);

r&sub0; = W + s&sub0;; und

d = 40.

13. Leiterplatte nach Anspruch 6, wobei das Substrat eine im allgemeinen flache Hauptoberfläche aufweist, auf der die erste und die zweite Bahn in im wesentlichen paralleler Beziehung und mit einem Abstand s&sub0; von Rand zu Rand angeordnet sind, wobei die Leiterplatte weiterhin eine dritte und eine vierte elektrisch leitfähige Bahn umfaßt, die in im wesentlichen zueinander und zu der ersten und der zweiten Bahn paralleler Beziehung auf der Hauptoberfläche angeordnet sind und eine zweite elektrische Signalschaltung zum Führen elektrischer Signale, die mit dem Kabel übermittelbar sind, definieren, wobei die dritte und vierte Bahn in einem Abstand so von Rand zu Rand auseinanderliegen und die erste Bahn in einem Mittenabstand r&sub1; von der dritten Bahn beabstandet ist und jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Bahn einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit Dicke t&sub0; und Radius ρ aufweist, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Bahn vorbestimmt und dergestalt relativ zueinander auf dem Substrat angeordnet sind, daß symmetrische Verbindungen mit einem maximalen zulässigen Nahübersprechspannungsverhältnis BB gemäß dem folgenden Ausdruck bereitgestellt werden:

wobei folgendes gilt:

p = 2ρe[5/4];

r&sub0; = 2ρ + s&sub0;; und

d = 40.

14. Leiterplatte nach Anspruch 6, wobei das Substrat eine im allgemeinen flache Hauptoberfläche auf einer Seite des Substrats und auf der die erste und die zweite Bahn in im wesentlichen zueinander paralleler Beziehung angeordnet sind, und eine auf einer gegenüberliegenden Seite des Substrats und im wesentlichen parallel zu der Hauptoberfläche liegende im allgemeinen flache Nebenoberfläche aufweist, um eine Substratdicke T zwischen der Haupt- und der Nebenoberfläche zu definieren, wobei die Leiterplatte weiterhin eine dritte und eine vierte elektrisch leitfähige Bahn umfaßt, die in im wesentlichen zueinander paralleler Beziehung auf der Nebenoberfläche angeordnet sind und eine zweite elektrische Signalschaltung zum Führen elektrischer Signale, die mit dem Kabel übermittelbar sind, definieren, wobei die dritte und vierte Bahn in dem Abstand s&sub0; von Rand zu Rand auseinanderliegen, wobei jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Bahn einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit Dicke t&sub0; und Breite W aufweist und die erste, zweite, dritte und vierte Bahn vorbestimmt und dergestalt relativ zueinander auf dem Substrat angeordnet sind, daß symmetrische Verbindungen mit einem maximalen zulässigen Nahübersprechspannungsverhältnis B&sub2;B&sub1; gemäß dem folgenden Ausdruck bereitgestellt werden:

wobei folgendes gilt:

p = 2(W + t&sub0;);

r&sub0; = W + s&sub0;;

d = 40; und

Δ = T + t&sub0; .

15. Leiterplatte nach Anspruch 6, wobei das Substrat eine im allgemeinen flache Hauptoberfläche auf einer Seite des Substrats und auf der die erste und die zweite Bahn in im allgemeinen zueinander paralleler Beziehung angeordnet sind, und eine auf einer gegenüberliegenden Seite des Substrats und im wesentlichen parallel zu der Hauptoberfläche liegende im allgemeinen flache Nebenoberfläche aufweist, um eine Substratdicke T zwischen der Haupt- und der Nebenoberfläche zu definieren, wobei die Leiterplatte weiterhin eine dritte und eine vierte elektrisch leitfähige Bahn umfaßt, die in im wesentlichen zueinander paralleler Beziehung auf der Nebenoberfläche angeordnet sind und eine zweite elektrische Signalschaltung zum Führen elektrischer Signale, die mit dem Kabel übermittelbar sind, definieren, wobei die dritte und vierte Bahn in dem Abstand s&sub0; von Rand zu Rand auseinanderliegen, wobei jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Bahn einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit Dicke t&sub0; und Radius ρ aufweist und die erste, zweite, dritte und vierte Bahn vorbestimmt und dergestalt relativ zueinander auf dem Substrat angeordnet sind, daß symmetrische Verbindungen mit einem maximalen zulässigen Nahübersprechspannungsverhältnis B&sub2;B&sub1; gemäß dem folgenden Ausdruck bereitgestellt werden:

wobei folgendes gilt:

p = 2ρe[5/4];

r&sub0; = 2ρ + s&sub0;;

d = 40; und

Δ = T + tρ.