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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Kontaktsatz zur Verbindung eines Mehrfachpaar-Kommunikationskabels
mit Drahtpaaren, insbesondere einzeln abgeschirmten Drahtpaaren,
wobei der Kontaktsatz einen Verbindungsstecker besitzt, der in eine
Steckverbindung eingesteckt wird, wobei der Verbindungsstecker ein
erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Paar Verbindungsstifte
aufweist, die mit den entsprechenden Drähten der Paare verbunden werden.
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Ein solcher Kontaktsatz ist bereits
bekannt, z. B. aus der europäischen
Patentanmeldung EP-A2-0 755 TOO "Kontaktsatz
für verdrilltes
Zwillingskabel mit einzeln abgeschirmten Paaren". Der Kontaktsatz ist recht klein und
demzufolge haben die Drähte
in dem Kontaktsatz einen sehr engen Abstand zueinander. Deshalb
besteht zwischen aneinander angrenzenden Drahtpaaren das Problem
der Kreuzkopplung. In dem bekannten Patentantrag soll dieses Problem
durch die Anordnung von vier Paaren Verbindungsstiften mit einer
90° Verdrehung
in Bezug auf das unmittelbar angrenzende Paar gelöst werden.
Indem die vier Paare Verbindungsstiften so weit wie möglich voneinander
getrennt werden, wird die Kreuzkopplung zwischen den verschiedenen
Paaren erheblich reduziert, so dass auf diese Art und Weise gute Übertragungsmerkmale
bis 600 MHz und möglicherweise
noch darüberhinaus
erzielt werden.
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Doch ein Nachteil dieses bekannten
Kontaktsatzes ist, dass der Verbindungsstecker bei Hochfrequenzanwendungen
eine spezifische Konfiguration besitzt, so dass unter Umständen nur einige
wenige Steckverbindungen mit einer entsprechenden, spezifischen
Konfiguration in diesen Verbindungsstecker passen. Dieser bekannte
Verbindungsstecker passt unter Umständen insbesondere nicht in
eine bekannte RJ-45 Steckverbindung bzw. Klemmverbindung.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist
es, einen Kontaktsatz zu liefern, der eine Übertragung bei hohen Frequenzen
ermöglicht,
insbesondere bis 600 MHz und möglicherweise
noch darüberhinaus,
wie bei den bekannten Verbindungssteckern der "Kategorie 7", doch bei dem der Verbindungsstecker
auch zu den bekannten RI-45 Steckverbindungen kompatibel ist und
in sie eingesteckt werden kann, die bei niedrigeren Frequenzen von
ca. 200 MHz arbeiten, wie die bekannten Klemmverbindungen der "Kategorie 6", oder bei 100 MHz,
wie die bekannten Klemmverbindungen der "Kategorie 5", die durch IEC 60603 standardisiert
sind.
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Gemäß der Erfindung wird dieses
Ziel durch die Tatsache erreicht, dass der Verbindungsstecker ferner
ein mittiges Paar und ein ferneres Paar Verbindungsstifte besitzt,
so dass sie mit dem dritten und vierten Paar Verbindungsstifte eine
gerade Reihe bilden, wobei sich das mittige Paar in der Mitte der
Reihe befindet, und die beiden Stifte des ferneren Paares sich zu
beiden Seiten des mittigen Paares befinden, wobei sich das dritte
und vierte Paar an den entgegengesetzten Enden der Reihe befindet,
dass
das erste, zweite, dritte und vierte Paar Verbindungsstifte so weit
wie möglich
voneinander entfernt ist, wobei die Reihe der Verbindungsstifte
der Konfiguration einer Standard RJ-45 Klemmverbindung entspricht, dass
der Verbindungsstecker eine Schnittstellenanordnung aufweist, welche
ein vorderes Ende besitzt, das mit dem ersten, zweiten, dritten, vierten,
mittigen und ferneren Paar Verbindungsstifte verbunden ist, und
mit einem ersten, zweiten, dritten, vierten Klemmenpaar versehen
ist, mit welchem die Drahtpaare des Kommunikationskabels verbunden werden
können,
wobei das dritte und vierte Paar Verbindungsstifte mit dem dritten
bzw. vierten Paar Klemmen verbunden wird,
und dass die Schnittstellenanordnung
ein elektrisches Kontaktelement mit einer ersten und einer zweiten
Kontaktstellung besitzt, das in der ersten Kontaktstellung eine
erste Verbindung zwischen dem ersten Klemmenpaar und dem mittigen
Paar Verbindungsstifte, sowie eine zweite Verbindung zwischen dem
zweiten Klemmenpaar und dem ferneren Paar Verbindungsstifte herstellen
kann, und in der zweiten Kontaktstellung die erste und zweite Verbindung
so herstellen kann, dass das erste und zweite Paar Verbindungsstifte
mit dem ersten bzw. zweiten Klemmenpaar verbunden wird.
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Somit entspricht die auf diese Art
und Weise gebildete Konfiguration von acht bündig ausgerichteten Verbindungsstiften
mit dem dritten und vierten Paar Stifte sowie den zusätzlichen
Paaren von Verbindungsstiften, d. h. dem mittigen Paar Verbindungsstifte
und dem ferneren Paar Verbindungsstifte, der Konfiguration einer
Standard RJ-45 Klemmverbindung. Der Verbindungsstecker der vorliegenden
Erfindung ist außerdem
kompatibel und kann in eine bekannte RJ-45 Steckverbindung eingesteckt werden.
Dadurch, dass das elektrische Kontaktelement in die erste Kontaktstellung
gebracht wird, werden die elektrischen Signale bei Verwendung einer Standard
RJ-45 Klemmverbindung von dem mittigen und ferneren Paar Verbindungsstifte
auf das erste bzw. zweite Klemmenpaar übertragen und umgekehrt. Wenn
man andererseits eine Steckverbindung einsteckt, die Verbindungselemente
besitzt, die zu dem jeweiligen ersten und zweiten Paar Verbindungsstifte
des gegenwärtigen
Verbindungssteckers passen, verhindert das elektrische Kontaktelement, das
in die zweite Kontaktstellung gebracht wurde, die obige Übertragung,
so dass die elektrischen Signale nur von den Drahtpaaren zu dem
ersten, zweiten, dritten und vierten Paar Verbindungsstifte des
vorhandenen Verbindungssteckers übertragen
werden, und zwar über
das erste, zweite, dritte bzw. vierte Klemmenpaar, und weiter bis
zu dem passenden Verbindungselement der Steckverbindung und umgekehrt.
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Die letztere Übertragung kann mit hohen Frequenzen
erreicht werden, da das erste, zweite, dritte und vierte Paar Verbindungsstifte
des Verbindungssteckers einen ausreichenden Abstand zueinander hat,
d. h. an den Kanten der Vorderseite des Verbindungssteckers, und
weil das mittige und fernere Paar Verbindungsstifte keine elektrischen
Signale empfängt,
da die elektrischen Kontakte zu dem ersten und zweiten Paar Verbindungsstifte
gelöst werden.
Somit erreichen die elektrischen Signale auch nicht das mittige
und fernere Paar der Steckverbindung. Das führt dazu, dass zwischen diesen
Stiften keine Kreuzkopplung vorhanden ist.
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In einem bevorzugten Ausführungbeispiel besitzt
die Schnittstellenanordnung eine erste und eine zweite Isolierungsplatte,
wobei das vordere Ende der ersten Isolierungsplatte auf einer Oberseite das
dritte, vierte, mittige und fernere Paar Verbindungsstifte aufweist,
und auf der Unterseite das erste und zweite Paar Verbindungsstifte
aufweist, wobei das hintere Ende der ersten Isolierungsplatte gegenüber dem
vorderen Ende das erste, ein zweites und ein drittes Klemmenpaar
aufweist, wobei die erste Isolierungsplatte ferner mit Trägerstreifen
versehen ist, welche mit den Verbindungsstiftpaaren und Klemmenpaaren
verbunden sind, und Enden aufweisen, die bis zur Unterseite der
ersten Isolierungsplatte verlaufen, wobei die zweite Isolierungsplatte
eine Oberseite besitzt, die mit Metallstreifen versehen ist, und die
zweite Isolierungsplatte entlang der ersten Isolierungsplatte verschoben
werden kann, so dass die Enden der Trägerstreifen über die
Metallstreifen miteinander verbunden werden, wobei die Enden und die
Metallstreifen zu dem elektrischen Kontaktelement gehören.
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Auf diese Art und Weise sind die
Trägerstreifen,
die eine Schnittstellenanordnung bilden, in dem Bereich zwischen
dem vorderen Ende und dem hinteren Ende des Verbindungssteckers
so weit wie möglich
voneinander getrennt. Demzufolge wird die Kreuzkopplung/das Nebensprechen
und insbesondere das Nahnebensprechen (Near End Cross Talk – NEXT)
verbessert.
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In einem Ausführungbeispiel ist die Vorderseite
der zweiten Isolierungsplatte mit einem Vorsprung versehen, der
in ein zugeordnetes Loch einer Steckverbindung des ersten Typs eingreifen
kann, wobei dieser Vorsprung außen
am Gehäuse
des Verbindungssteckers verläuft,
wenn sich das elektrische Kontaktelement in der zweiten Kontaktstellung
befindet.
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Wenn es sich bei der Steckverbindung
des ersten Typs um eine Steckverbindung oder Klemmverbindung der "Kategorie 7" handelt, wird sie
mit dem zugeordneten Loch versehen, so dass das erste, zweite, dritte
und vierte Paar Verbindungsstifte verwendet wird, und an dem mittigen
und ferneren Paar Verbindungsstifte kein Signal verfügbar ist.
Das zugeordnete Loch kann beispielsweise elektrische Kontakte aufweisen,
welche die Steckverbindung automatisch in die Hochgeschwindigkeitsstellung
schalten, wenn der Vorsprung in das Loch eingreift. Andererseits
wird eine Steckverbindung der "Kategorie 5" oder der "Kategorie 6", z. B. der zweiten
Art, nicht mit einem solchen Loch versehen. Folglich muss der Vorsprung
eingefahren sein, damit der vorliegende Verbindungsstecker in eine
solche Steckverbindung eingeschoben werden kann. Wenn der Vorsprung eingefahren
wurde, was dem Zustand entspricht, wenn das elektrische Kontaktelement
in die erste Kontaktstellung gebracht wurde, können dann Signale zwischen
dem mittigen und dem ferneren Paar Verbindungsstifte und dem ersten
und zweiten Klemmenpaar übertragen
werden.
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In einem Ausführungbeispiel ist eine Seitenfläche der
zweiten Isolierungsplatte mit einem Vorsprung versehen, der durch
eine Öffnung
von außerhalb
des Gehäuses
des Verbindungssteckers zugänglich
ist, um die Umschaltung zwischen der ersten und zweiten Kontaktstellung
zu ermöglichen,
indem die zweite Isolierungsplatte gegenüber der ersten Isolierungsplatte
verschoben wird.
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Das Umschalten zwischen der ersten
und zweiten Stellung des elektrischen Kontaktelementes, d. h. zwischen
den Klemmverbindungsarten der Kategorie 5/6 und 7 kann
somit manuell mittels dieses Vorsprungs erfolgen. Andere Ausführungsarten
des Vorsprungs sind möglich;
er kann beispielsweise so außerhalb
des Gehäuses
des Verbindungssteckers verlaufen, dass er durch das Gehäuse der
Steckverbindung kontrolliert wird anstatt manuell kontrolliert zu
werden. Die Steckverbindung kann tatsächlich so konstruiert werden,
dass der Vorsprung entweder in eine Einkerbung ihres Gehäuses eingreifen
kann, oder an das Gehäuse
anstößt, so dass
das elektrische Kontaktelement automatisch in die erste Kontaktstellung
gebracht wird, z. B. bei Klemmverbindungen der Kategorie 5/6.
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Eine Variante der vorliegenden Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Kontaktelement
in der zweiten Kontaktstellung durch eine Feder voreingestellt ist, mittels
derer die zweite Isolierungsplatte in eine entsprechende Position
gedrückt
werden kann.
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Es ist festzuhalten, dass die erste
Isolierungsplatte mit einem Kompensationsbereich versehen werden
kann.
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Ein solcher Kompensationsbereich
ist in der Technik wohlbekannt, da dadurch EMC, Kreuzkopplung und
andere Hochgeschwindigkeitsanforderungen verbessert werden können.
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Die Klemmen sind an der Schnittstellenanordnung
vorzugsweise in einer sequentiellen Reihenfolge fluchtend angeordnet,
welche der Reihenfolge der Drahtpaare in dem Kommunikationskabel
entspricht.
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Entsprechend den aktuellen Normen
der Telekommunikationsbranche für
die Verbindung von verdrillten Drahtpaaren, z. B. Kategorie 5,
und wie bereits oben erwähnt
wurde, ist bekannt, dass die Drähte
der Paare, welche die a-Ader
und den b-Draht eines Übertragungssystems
bilden, innerhalb der Klemmverbindung in einer bestimmten Reihenfolge verbunden
werden müssen.
Insbesondere das erste und zweite Paar Verbindungsstifte befindet
sich an gegenüberliegenden
Seiten einer bündigen
Reihe, das dritte Paar befindet sich in der Mitte und das vierte
Paar verläuft über dem
dritten Paar. Andererseits sind die verdrillten Paare in dem Kommunikationskabel
in einer anderen sequentiellen Nummernfolge ausgerichtet als die
Verbindungsstifte. Doch es wird bevorzugt, dass die Klemmenpaare
am hinteren Ende der Schnittstellenanordnung in der gleichen sequentiellen
Nummernfolge ausgerichtet sind wie die verdrillten Paare, um die
Kreuzkopplung an der Verbindungsstelle zwischen den Drahtpaaren
des Kommunikationskabels und den Klemmenpaaren am hinteren Ende
der Klemmverbindung zu verbessern. Dies ist möglich aufgrund der Trägerstreifen
an der Oberseite und gegebenenfalls an der Unterseite der ersten
Isolierungsplatte, die Kreuzschaltungen zwischen den Verbindungsstiften
und den Klemmen ermöglichen.
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In einem anderen Ausführungbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird das elektrische Kontaktelement weiter
angepasst, um in der zweiten Kontaktstellung eine dritte Verbindung
zwischen dem ersten Klemmenpaar und dem ersten Paar Verbindungsstifte
herzustellen sowie eine vierte Verbindung zwischen dem zweiten Klemmenpaar
und dem zweiten Paar Verbindungsstifte herzustellen, während die erste
und die zweite Verbindung auf Reset gehalten wird.
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Diese Ausführungsart ist wegen der größeren Anzahl
von Enden der Trägerstreifen
und Kontakte, die sich bei Hochfrequenzanwendungen im allgemeinen
negativ auswirken, jedoch weniger bevorzugt.
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Bei der ersten Isolierungsplatte
handelt es sich vorzugsweise um eine gedruckte Schaltung mit mehreren
Lagen.
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Um das oben skizzierte Problem der
Kreuzkopplung weiter zu reduzieren, befindet sich jedes erste und
zweite Paar Verbindungsstifte in einem entsprechenden Halter, wobei
die Halter durch eine Abschirmung voneinander getrennt sind, und/oder
die erste Isolierungsplatte zwei Isolierschichten besitzt, die durch
eine Abschirmschicht voneinander getrennt sind.
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Weitere charakteristische Merkmale
des vorliegenden Kontaktsatzes sind in den angehängten Patentansprüchen aufgeführt.
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Die obigen und andere Zielsetzungen
und Merkmale der Erfindung werden deutlicher und die Erfindung selbst
ist besser zu verstehen, wenn man sich auf die nachfolgende Beschreibung
eines Ausführungbeispiels
in Verbindung mit den Zeichnungen bezieht. Es zeigen
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1 eine
perspektivische Ansicht, welche die Vorderseite eines Verbindungssteckers
in Hochgeschwindigkeitskonfiguration, z. B. "Kategorie 7", gemäß der Erfindung zeigt.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die Vorderseite des Verbindungssteckers
von 1 in niedriger Geschwindigkeitskonfiguration,
z. B. "Kategorie 5", zeigt.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht der Vorderseite einer Steckverbindung
eines ersten Typs, die auf den Verbindungsstecker gemäß 1 passt.
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4 veranschaulicht
eine perspektivische Ansicht der Vorderseite einer Standard RJ-45
Steckverbindung oder eines zweiten Typs, die auf den Verbindungsstecker
gemäß 2 passt.
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5 veranschaulicht
eine Vorderansicht des Verbindungssteckers gemäß 1.
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6 ist
eine Schnittansicht von der Seite, die das Schaltprinzip in dem
Verbindungsstecker gemäß der Hochgeschwindigkeitskonfiguration
von 1 zeigt.
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7 ist
eine Schnittansicht von der Seite, die das Schaltprinzip in dem
Verbindungsstecker gemäß der niedrigen
Geschwindigkeitskonfiguration von 2 zeigt.
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8 ist
eine Schnittansicht von der Seite, die das Schaltprinzip in dem
Verbindungsstecker gemäß einem
weiteren, möglichen
Schaltmechanismus zeigt.
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9 ist
eine Zerlegung der Bauteile des Verbindungssteckers gemäß 1.
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10 ist
eine Veranschaulichung der Isolierungsplatte 23 von 6, die zum Umschalten der Kontaktstellung
und zur Veränderung
der Konfiguration wie von 1 zu 2 verwendet wird, und
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11 ist
eine Veranschaulichung einer Variante der Isolierungsplatte 23 von 7.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird
ein Verbindungsstecker gemäß der Erfindung veranschaulicht.
Dieser Verbindungsstecker besitzt ein erstes 1 und ein
zweites 2 Paar Verbindungsstifte, die sich in einem Halter
oder Gehäuse 9 des
Verbindungssteckers befinden. Die Verbindungsstiftpaare 1 und 2 sind
an der Unterseite der Gehäusevorderseite untergebracht
und sind so weit wie möglich
voneinander getrennt. Das vordere Ende des Gehäuses 9 ist so konstruiert,
dass es in eine RJ-45 Steckverbindung passt, wie weiter unten beschrieben
wird. Zu diesem Zweck besitzt die Oberseite des vorderen Endes eine
weitere Reihe von Verbindungsstiften: an einem ersten Ende der Reihe
ein drittes Paar Verbindungsstifte 3 und am anderen Ende
ein viertes Paar Verbindungsstifte 4.
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Gegenüber diesem vorderen Ende besitzt das
Gehäuse
ein hinteres Ende, das ein Kommunikationskabel mit vier verdrillten
Drahtpaaren aufnimmt. Das Kabel besitzt eine Reihe von acht Drähten 10 bis 17,
die mit den Verbindungsstiftpaaren 1 bis 4 verbunden
werden. Die Drahtpaare sind voneinander getrennt, um eine Kreuzkopplung
an ihrer Verbindungsstelle mit den Verbindungsstiften zu reduzieren.
Vorzugsweise ist jedes Drahtpaar abgeschirmt, wie allgemein durch 20 in
den 1 und 2 gekennzeichnet.
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Da die Verbindungsstiftpaare 1 bis 4 soweit wie
möglich
voneinander getrennt sind, eignet sich der vorliegende Verbindungsstecker
perfekt für
Breitband- oder Hochfrequenzanwendungen, wie das bei den bekannten
Klemmverbindungen der "Kategorie 7" (nachfolgend "Kat 7" genannt) der Fall
ist.
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Doch gemäß einem Ausführungbeispiel
der Erfindung kann der vorliegende Verbindungsstecker auch jede
RJ-45 Steckverbindung aufnehmen und auch als standardisierte Klemmverbindung
der "Kategorie 5" oder wie eine bekannter "Kategorie 6" Klemmverbindung
funktionieren (nachfolgend allgemein "Kat 5/6" genannt).
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Zu diesem Zweck besitzt der Verbindungsstecker
außerdem
ein mittiges Paar 5 und ein ferneres Paar 6 Verbindungsstifte,
die zu den entsprechenden Verbindungen einer Standard RJ-45 Steckverbindung
passen.
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Eine perspektivische Ansicht der
Vorderseite einer Kat 7 Steckverbindung ist in 3 abgebildet. Hierin werden
die Verbindungen 1' bis 6' mit den jeweiligen
Verbindungsstiftpaaren 1 bis 6 des Verbindungssteckers
in Kontakt gebracht. Eine perspektivische Ansicht der Vorderseite
einer Standard RJ-45 Steckverbindung ist in 4 gezeigt. Hierin werden die Verbindungen 3'' bis 6'' mit
den jeweiligen Verbindungsstiftpaaren 3 bis 6 des
Verbindungssteckers in Kontakt gebracht.
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5 veranschaulicht
die Vorderansicht des oben beschriebenen Verbindungssteckers.
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Auch wenn dies nicht gezeigt ist,
kann jedes Paar Verbindungsstifte in dem Verbindungsstecker zur
weiteren Reduzierung von Störungen
in einem entsprechenden Halter untergebracht werden, wobei die Halter
durch eine Abschirmung voneinander getrennt sind. Vorzugsweise wird
diese Abschirmung für
die Erdung des mittigen Paares 5 bzw. des ferneren Paares 6 der
Verbindungsstifte des Verbindungssteckers bei Anschluss einer Steckverbindung
Kat 7 geliefert.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 1 und 2, befindet sich an der Vorderseite des
Gehäuses 9 des Verbindungssteckers
ein Vorsprung 8. Dieser Vorsprung 8 ändert die Funktion des Verbindungssteckers
nur in Kombination mit einer Steckverbindung, die ähnliche
Funktionen hat. Der Vorsprung 8 kann in ein zugeordnetes
Loch einer Steckverbindung eingreifen, die daran angepasst ist.
Das zugeordnete Loch kann beispielsweise mit elektrischen Kontakten versehen
sein, um die Steckverbindung automatisch auf die Hochgeschwindigkeitskonfiguration,
z. B. Kat 7, umzuschalten, wenn der Vorsprung 8 in
das Loch eingreift.
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Ein Vorsprung 7 ist durch
eine Öffnung
des Gehäuses 9 zugänglich,
so dass man zwischen der Hochgeschwindigkeitskonfiguration (Kat 7)
und der niedrigen Geschwindigkeitskonfiguration (Kat 5/6) hin-
und herschalten kann. Die Umschaltung kann manuell oder automatisch
erfolgen. Die manuelle Umschaltung erfolgt durch Verschieben des
Vorsprungs 7 von links nach rechts, wie in 1 und 2 zu
sehen ist. Wie später
noch deutlicher wird, sind der Vorsprung 7 und der Vorsprung 8 miteinander verbunden,
so dass sie abhängig
voneinander und gleichzeitig von links nach rechts und von rechts nach
links verschoben werden. Die automatische Umschaltung wird durch
Einführen
des Verbindungssteckers oder Steckers in eine Steckverbindung oder eine
Buchse betätigt.
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Der Stecker erkennt dann automatisch
die Konfiguration, die er anwenden muss. Wenn es sich bei der Steckverbindung
beispielsweise um eine Kat 7 Klemmverbindung handelt, wird
sie mit einem Blindloch versehen, das auf den Vorsprung 8 passt. Wie
bereits erwähnt,
ist in 3 eine kompatible RJ-45
Hochgeschwindigkeitssteckverbindung veranschaulicht. Die hohe Geschwindigkeit
wird durch die Übertragung
von Signalen durch die Paare 1', 2', 3' und 4' realisiert. Der verlängerte Abstand
zwischen den verschiedenen Paaren trägt dazu bei, die sehr starke
Nahnebensprechleistung zu erfüllen.
Dagegen wird eine Kat 5/6 Steckverbindung nicht mit einem
solchen Loch versehen, so dass der Vorsprung 8 dann durch
Einschieben des Verbindungssteckers gedrückt wird und in das Gehäuse 9,
d. h. nach rechts, eingefahren wird. Entsprechend schaltet der Verbindungsstecker
automatisch auf die niedrige Geschwindigkeitskonfiguration um. In
einem anderen Ausführungbeispiel
kann die Steckverbindung beispielsweise mit einem Gehäuse versehen
werden, aufgrund dessen der Vorsprung 7 in eine Einkerbung dieses
Gehäuses
verschoben werden kann oder nicht. Auch hier wieder erhält eine
Kat 5/6 Steckverbindung keine derartige Einkerbung und
dadurch drückt
sie gegen den Vorsprung 7, so dass dieser nach rechts verschoben
wird, und den Verbindungsstecker in die niedrige Geschwindigkeitskonfiguration umschaltet.
Der Verbindungsstecker sollte vorzugsweise eine Federanordnung besitzen,
um die Schaltung voreingestellt in der hohen Geschwindigkeitskonfiguration
zu halten, d. h. der Vorsprung 8 befindet sich außerhalb
des Gehäuses 9.
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Die 6, 7 und 8 veranschaulichen ein mögliches
Ausführungbeispiel
des elektrischen Kontaktelementes innerhalb des Verbindungssteckers.
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6 zeigt,
dass ein interner elektrischer Kontakt 29 offen ist, beispielsweise
in einer zweiten Kontaktstellung, wenn sich der Vorsprung 8 außen am Gehäuse befindet,
und verhindert dadurch, dass das mittige 5 und fernere 6 Paar Verbindungsstifte des
Verbindungssteckers mit dem ersten 1 und zweiten 2 Paar
Kontaktstifte elektrisch verbunden wird. Beim Einstecken in eine
Steckverbindung mit einem entsprechenden ersten 1' und zweiten 2' Paar Anschlüsse (wie
in 3 gezeigt), können zwischen dem
ersten 10, 11 und zweiten 12, 13 Drahtpaar
des Kommunikationskabels und diesen Anschlusspaaren 1' und 2' über die
jeweiligen Verbindungsstiftpaare 1 und 2, aber
nicht zu den Verbindungsstiftpaaren 5 und 6, elektrische
Signale übertragen
werden. Das durch das dritte 3 und vierte 4 Drahtpaar übertragene Signal
wird über
die Verbindung der Verbindungsstifte 3 und 4 zu
den jeweiligen Anschlüssen 3' und 4' übertragen.
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Da sich diese Verbindungen 3'–3 und 4'–4, wie
bereits erwähnt
und in 5 klar veranschaulicht,
an den Enden einer Reihe fluchtender Stifte befinden, ist eine Kreuzkopplung
zwischen den Verbindungspaaren und Verbindungsstiften ziemlich begrenzt,
selbst bei hohen Übertragungsfrequenzen
bis 600 MHz und darüberhinaus,
wie das bei den Kat 7 Kontaktsätzen der Fall ist.
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7 zeigt
eine zweite Kontaktstellung des elektrischen Kontaktelementes 29,
das die Übertragung
von Signalen zwischen den Drähten
garantiert, die mit dem Verbindungsstecker verbunden sind, sowie
den Drähten,
die mit der Steckverbindung verbunden sind. Mit anderen Worten,
der elektrische Kontakt 29 wird geschlossen, beispielsweise
in einer ersten Kontaktstellung, wenn der Vorsprung 8 in
das Gehäuse
eingefahren wird, d. h. wenn der Vorsprung 7 nach rechts
verschoben wird. In diesem letzteren Fall sind das mittige 5 und
das fernere 6 Paar Verbindungsstifte des Verbindungssteckers
mit dem ersten 1 bzw. dem zweiten 2 Paar Verbindungsstifte elektrisch
verbunden. Doch wenn man, wie in
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4 zu
sehen ist, die eine Standard RJ-45 Steckverbindung zeigt, den Verbindungsstecker
in eine solche Standardsteckverbindung einsteckt, wird das erste
1 und zweite 2 Paar Stifte nicht mit den entsprechenden Anschlüssen der
Steckverbindung verbunden, obwohl Drahtpaare mit den Verbindungsstiftpaaren 1 und 2 in
dem Verbindungsstecker verbunden werden. Die Signale können dann
nur zwischen dem mittigen 5 und ferneren 6 Paar
Verbindungsstifte des Verbindungssteckers und den entsprechenden
Anschlüssen 5' und 6' der Steckverbindung übertragen
werden.
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8 zeigt
eine Variante eines elektrischen Kontaktes 30 zum Anschluss
von Drahtpaaren an das entsprechende erste 1 und zweite 2 Paar
Verbindungsstifte oder an das entsprechende mittige 5 und fernere 6 Paar
Verbindungsstifte. Anstelle einer permanenten, direkten Verbindung
zwischen den 2 Drahtpaaren und den entsprechenden Paaren der Stifte 1 und 2,
handelt es sich bei dem elektrischen Kontakt 30 um einen
Umschalter, der die Drahtpaare je nach der Position des Vorsprungs 8 und
des Vorsprungs 7 entweder mit den Verbindungsstiftpaaren 1 und 2 oder
mit den Verbindungsstiftpaaren 5 und 6 verbindet.
Bei einer Hochgeschwindigkeitsanwendung wird eine Verbindung zwischen
den Verbindungsstiftpaaren 1, 2 und ihren jeweiligen
Drahtpaaren hergestellt. Das mittige 5 und fernere 6 Paar Verbindungsstifte
wird dann an der Signalübertragung gehindert.
Bei Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit (nicht gezeigt), wird
zwischen dem mittigen 5 und ferneren 6 Paar Verbindungsstifte
und den entsprechenden Drahtpaaren eine Verbindung hergestellt,
während
verhindert wird, das zu den Verbindungsstiftpaaren 1 und 2 Signale übertragen
werden.
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In 9 sind
die Bauteile für
ein bevorzugtes Ausführungbeispiel
des vorliegenden Verbindungssteckers gezeigt. Sie zeigt einen Drahthalter 21,
der am hinteren Ende der Klemmverbindung angeordnet ist. Der Halter 21 besitzt Löcher 22,
welche die Drähte 10 bis 17 des
Kommunikationskabels aufnehmen. Mit dem Halter 21 wird
das Gehäuse 9 der
Klemmverbindung geschlossen. Der Halter 21 kann abgeschirmt
oder metallisiert sein, um eine bessere EMC und Kreuzkopplungsleistung
zu gewährleisten.
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In diesem Gehäuse ist eine Schnittstellenanordnung
vorgesehen. Diese Schnittstellenanordnung besitzt eine erste Isolierungsplatte 23,
die mit einer zweiten Isolierungsplatte 24 zusammenwirken
kann. An dem vorderen Ende dieser ersten Isolierungsplatte 23 befinden
sich an der Oberseite die oben erwähnten dritten 3, vierten 4,
mittigen 5 und ferneren 6 Verbindungsstiftpaare,
und an ihrer Unterseite das erste 1 und zweite 2 Verbindungsstiftpaar.
Am hinteren Ende dieser ersten Isolierungsplatte 23 befindet sich
das erste 1°,
zweite 2°,
dritte 3° und
vierte 4° Klemmenpaar,
das von dem Halter 21 abgedeckt wird. Diese erste Isolierungsplatte 23 besitzt
darüberhinaus
Trägerstreifen,
die mit den Verbindungsstiftpaaren 1 bis 6 sowie
mit den Klemmenpaaren 1° bis 4° verbunden
sind. Einige dieser Trägerstreifen
besitzen Enden, die an der Unterseite der ersten Isolierungsplatte 23 verlaufen.
Die zweite Isolierungsplatte 24 besitzt eine Oberseite,
die mit Metallstreifen 18 und 19 versehen ist,
welche mit den Enden der Trägerstreifen
der Platte 23 zusammenwirken können, so dass sie einen Schalter
bilden. Detaillierter ausgeführt
kann sich diese zweite Isolierungsplatte 24 entlang der
ersten Isolierungsplatte 23 verschieben, wobei sie die
Enden der Trägerstreifen
dadurch über
die Metallstreifen 18 und 19 verbindet oder nicht
verbindet, wobei diese Enden und die Metallstreifen die elektrischen
Kontakte des oben genannten Schalters bilden. Es ist festzuhalten,
dass die zweite Isolierungsplatte 24 mit dem Vorsprung 8 und
dem Vorsprung 7 versehen ist.
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10 zeigt
eine Draufsicht auf die erste Isolierungsplatte 23. Hier
kann man sehen, dass die mit dem mittigen Paar 5 und dem
ferneren Paar 6 der Verbindungsstifte des Verbindungssteckers
verbundenen Trägerstreifen
elektrisch verbunden werden können
mit den Trägerstreifen,
die mit dem ersten Paar 1° und
dem zweiten Paar 2° Klemmen
verbunden sind, und zwar über
die Enden 26 und 27 dieser Trägerstreifen und mittels elektrischer
Verbindungen, die zwischen diesen Enden durch die Metallstreifen 18 und 19 auf
der zweiten Isolierungsplatte oder der Schalterauflage 24 hergestellt
wurden. Beim Einstecken in eine Steckverbindung mit einem ersten 1' und zweiten 2' Anschlusspaar
müssen
die elektrischen Verbindungen 18 und 19 gelöst werden,
d. h. die Platte 24 wird nach links verschoben, so dass
die durch das erste 10–11 und
zweite 12–13 Drahtpaar übermittelten
Signale durch das Zwischenstück
der Stifte 1–1' und 2–2' übertragen
werden, und nicht zu den Stiftpaaren 5 und 6 gelangen.
Die durch die dritten 14–15 und vierten 16–17 Drahtpaare übertragenen Signale
werden durch Trägerstreifen übertragen, welche
die Verbindungsstiftpaare 3 und 4 direkt mit den
Klemmenpaaren 3° bzw. 4° verbinden,
sowie über
das Zwischenstück
der Stifte 3–3' und 4–4'. Da sich diese
Stifte 3–3' und 4-4' an den Enden
der Reihe von Stiften in jeder Klemmverbindung befinden, wie in 5 deutlich gezeigt wird,
ist die Kreuzkopplung zwischen diesen Stiftpaaren deutlich begrenzt, selbst
bei hohen Übertragungsfrequenzen
bis zu 600 MHz und darüber.
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Wie bereits erwähnt, werden die elektrischen Verbindungen 18 und 19 durch
Verschieben der Schalterauflage 24 verschoben. Diese Schalterauflage
wird durch einen Vorsprung oder Schalter 7 in Bewegung
gesetzt, der von innen oder von außerhalb des Verbindungssteckers
zugänglich
ist. Wenn die Schalterauflage 24 durch den Schalter 7 bewegt
wird, bewegen sich die elektrischen Verbindungen 18 und 19 um
das selbe Ausmaß und öffnen oder
schließen den
Kontakt zwischen den Enden 26 und 27 an der Unterseite
oder Rückseite
der Isolierungsplatte 23. Bei der Isolierungsplatte 23 handelt
es sich vorzugsweise um eine gedruckte Schaltung mit mehreren Lagen.
Wenn der Kontakt geöffnet
ist, bedeutet dies, dass die elektrischen Verbindungen 18 und 19 gelöst worden
sind, so dass die Signale, die durch das erste und zweite Drahtpaar übertragen
worden sind, durch das Zwischenstück der Stifte 1–1' und 2–2' übertragen
werden, und nicht durch die Stifte 5 und 6 verlaufen.
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Die 2 und 4 zeigen deutlich, dass beim
Einstecken dieses zuvor beschriebenen Verbindungssteckers in eine
Standard RJ-45 Steckverbindung, genannt RJ-45 Buchse, das erste
1 und zweite 2 Paar Verbindungsstifte nicht direkt mit den entsprechenden
Anschlüssen
oder Stiften der Steckverbindung verbunden ist. Es gibt jedoch Drahtpaare,
die mit diesen Stiften 1 und 2 verbunden sind. 9 und 10 zeigen die elektrischen Verbindungen 18 und 19,
welche die Übertragung
von Signalen von den entsprechenden Drähten des Verbindungssteckers zu
den Drähten
der Steckverbindung garantieren, da die Signale von den ersten 1 und
zweiten Stiftpaaren zu den mittigen 5 und ferneren 6 Stiftpaaren übertragen
werden und dem Pfad 1–5–5'' und 2–6–6'' folgen.
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Für
eine Übertragung
von den ersten 1 und zweiten 2 Verbindungsstiftpaaren
und somit von dem ersten 1° und
zweiten 2° Klemmenpaar
zu den mittigen 5 und ferneren 6 Verbindungsstiftpaaren
muss der elektrische Kontakt zwischen den Enden 26–27 geschlossen
werden. Dies erfolgt durch Verschieben der Metallstreifen oder elektrischen
Verbindungen 18 und 19 durch die Schalterauflage 24 mittels
des Schalters 7. Wenn der Kontakt hergestellt oder wiederhergestellt
wird, bedeutet dies, dass die elektrischen Verbindungen 18 und 19 hergestellt
worden sind, so dass die durch das erste und zweite Drahtpaar übertragenen
Signale durch das Zwischenstück der
Stifte 1–1' und 2–2' übertragen
werden, und durch die Stiftpaare 5 und 6 verlaufen
werden.
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Unmittelbar neben der Schalterfunktion,
d. h. in der Nähe
der Enden der Trägerstreifen
oder Kontaktpunkte 26 und 27, befindet sich ein "Kompensationsbereich" 25, wie
dem Fachmann wohlbekannt ist. Der Kompensationsbereich 25 wird
zur Verbesserung von EMC, Kreuzkopplung und anderen Hochgeschwindigkeitsanforderungen
verwendet, z. B. durch Verdrillen der Trägerstreifen. Durch die Verwendung einer
gedruckten Schaltung als Isolierungsplatte 23 bei diesem
Verbindungsstecker können
der Raum und die Leistung des Steckers optimiert werden. Die Längen unterschiedlicher
Drähte
können
angepasst werden, das Nahnebensprechen (Near End Cross Talk – NEXT)
kann eingeführt
und insbesondere das Überkreuzen
von Drähten
kann durchgeführt
werden. Im Falle der Hochgeschwindigkeitsübertragung, d. h. Kat 7,
werden die Verbindungen ohne Unterbrechungspunkte hergestellt. Das
Signal wird von Drähten über die
Klemmenpaare 1°, 2°, 3° und 4° zu
den jeweiligen Stiftpaaren 1, 2, 3 und 4 übertragen,
während
an dem mittigen Stiftpaar 5 und dem ferneren Stiftpaar 6 kein
Signal verfügbar
sein wird. Bei Übertragung
mit niedriger Geschwindigkeit, d. h. Kat 5/6 wird durch
den Schaltmechanismus eine Verbindung zwischen dem Stiftpaar 6 und
Stiftpaar 2 und zwischen dem Stiftpaar 5 und dem
Stiftpaar 1 hergestellt. Das Überkreuzen erfolgt für verschiedene
Stifte in dieser Konstruktion.
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In einem bevorzugten Ausführungbeispiel besitzt
die gedruckte Schaltung PCB 23 eine weitere (nicht gezeigte)
Abschirmschicht, welche die erste Isolierungsplatte in zwei Teile
teilt.
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11 zeigt
eine Variante und eine weniger bevorzugte Methode für das Verbinden
von Drahtpaaren mit den entsprechenden Stiftpaaren 1 und 2 und
dem mittigen Paar 5 und ferneren Paar 6 der Verbindungsstifte.
In diesem Ausführungbeispiel
werden Trägerstreifen
mit den Enden 26 mit dem mittigen 5 und ferneren 6 Verbindungsstiftpaar
verbunden, Trägerstreifen
mit den Enden 27 mit dem ersten 1° und zweiten 2° Klemmenpaar
verbunden, und Trägerstreifen
mit den Enden 28 mit dem ersten 1 und zweiten 2 Paar
Verbindungsstifte verbunden. Diese Enden 26, 27 und 28 verlaufen
an der Unterseite der ersten Isolierungsplatte 23 und können mit
den Metallstreifen 18 und 19 der zweiten Isolierungsplatte 24 in
Berührung
gebracht werden. Anstelle einer direkten Verbindung zwischen den
2 Drahtpaaren 10–11, 12–13 und
den entsprechenden Stiftpaaren 1 und 2, wie in 10, bilden die elektrischen
Verbindungen 18 und 19 deshalb eine Überkreuzschaltung,
die den Kontakt zwischen beiden schließt oder unterbricht. Bei einer
Hochgeschwindigkeitsanwendung wird über die Klemmenpaare 1°, 2° eine
Verbindung zwischen den Verbindungsstiftpaaren 1, 2 und
ihren entsprechenden Drahtpaaren 10–11, 12–13 sowie
ein Kurzschluss zwischen den Enden oder Kontaktstiften 28 und 27 hergestellt.
Das mittige 5 und fernere 6 Paar Stifte überträgt keine
Signale. Bei einer Anwendung mit niedriger Geschwindigkeit wird
zwischen dem mittigen 5 und ferneren 6 Paar Stifte
und dem entsprechenden Klemmenpaar 1 und 2° über einen Kurzschluss
zwischen den Kontaktstiften 27 und 26 eine Verbindung
hergestellt. Das erste 1 und zweite 2 Paar Verbindungsstifte überträgt dann
keine Signale.
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Die Prinzipien der Erfindung wurden
oben im Zusammenhang mit einem bestimmten Gerät beschrieben. Doch es muss
klar sein, dass diese Beschreibung nur beispielhaft erfolgte und
keine Beschränkung
des Umfangs der Erfindung, wie sie in den beigefügten Patentansprüchen definiert
ist, darstellt.