ELEKTRISCHER VERBINDER
MIT BEABSTANDETEN KONTAKTTEILEN
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elek- trischen Verbinder.
Die vorliegende Verbindung betrifft einen elektrischen Verbinder mit mindestens vier länglichen leitenden Elementen, die sich jeweils zwischen einem ersten Kontakt an einem Ende und einem zweiten Kontakt am anderen Ende erstrecken, wobei die ersten Kontakte in benachbarten Positionen angeordnet sind, um eine erste Menge von diesen zu bilden, und die zweiten Kontakte in benachbarten Positionen angeordnet sind, um eine zweite Menge von diesen zu bilden, wobei erste Stücke der leitenden Elemente, die sich von den ersten
Kontakten aus erstrecken, eine relativ schmale Breite aufweisen und über wesentliche Teile ihrer Längen Seite an Seite angeordnet sind und sich im wesentlichen in der gleichen Richtung erstrecken, wobei gegenüberlie- gende . Kanten an benachbarten der ersten Stücke mit einer im wesentlichen konstanten Entfernung dazwischen eng beabstandet sind, und wobei zweite Stücke der leitenden Elemente von mindestens zwei der leitenden Elemente sich neben den jeweiligen zweiten Kontakten im wesentlichen in einer einzelnen Ebene und bezüglich der genannten Richtung seitlich erstrecken.
Es ist oftmals notwendig, die elektrischen Eigenschaften eines Verbinders zu ändern, beispielsweise den Wellenwiderstand oder die Neben- Sprechcharakteristik zu modifizieren. Manchmal kann dies mit zusätzlichen Bauteilen erfolgen, doch ist dies möglicherweise teuer oder ansonsten ineffizient. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß gegenüberliegende Kanten an jeweiligen der zweiten Stücke der mindestens zwei leitenden Elemente relativ breiter beabstandet sind als die im wesentlichen konstante Entfernung zwischen benachbarten Kanten der ersten Stücke. Dadurch können die elektrischen Eigenschaften des Verbinders geändert werden.
Bei Verbindern der vorliegenden Erfindung können einzelne der leitenden Elemente einander überkreuzen, um eine Nebensprechkompensation bereitzustellen, wie in den US-Patenten 5,186,647 und 5,310,363 beschrieben. Die leitenden Elemente können ein erstes, inneres Paar davon und ein zweites, äußeres Paar davon definieren, wobei die leitenden Elemente des ersten Paars nebeneinander liegen und sich an Stellen zwischen den zweiten Stücken davon und den ersten Kontakten davon überkreuzen und die Elemente des zweiten Paars neben jeweiligen der Elemente des ersten Paars und jeweils auf einer Seite des ersten Paars liegen und sich nicht überkreuzen, wobei die mindestens zwei Elemente die beiden leitenden Elemente umfassen, die einzelne des ersten und zweiten Paars bilden und die an Stellen, die denen benachbart sind, wo sich die ersten und zweiten Stücke davon verbinden, auf einer Seite bezüglich der Richtung positioniert . sind, wobei weitere zwei Elemente die beiden leitenden Elemente umfassen, die einzelne, des ersten: und zweiten Paars bilden, die, an Stellen neben denjenigen, wo die ersten und zweiten Stücke davon sich verbinden, auf der anderen Seite bezüglich der Richtung positioniert sind, wobei sich die zweiten Stücke der mindestens zwei Elemente abgewinkelt zu der einen Seite erstrecken und die zweiten Stücke der weiteren zwei Elemente sich abgewinkelt zu der anderen Seite erstrecken, wie beispielsweise unter 45" zu der Richtung.
Es können acht leitende Elemente vorliegen, wobei zwei zusätzliche Paare davon außerhalb der ersten und zweiten Paare positioniert sind. Die leitenden Elemente jedes zusätzlichen Paars können sich überkreuzen.
Somit kann der Wellenwiderstand des Verbinders mindestens über eine beabsichtigte Betriebsfrequenz geltenden Übertragungsleistungsspezifikationen, wie sie beispielsweise für Verbinder der "Kategorie 5" unter EIA568A, ISO 11801, AS/NZS 3080 und anderen
äquivalenten Standards erforderlich sind, besser entsprechen.
In einer bestimmten Form stellt die Erfindung einen Verbinder vom Typ RJ 45 bereit, Die zweiten Kontakte können beispielsweise
Schneidklemmkontakte zur Hersteilung einer Verbindung mit Leitern in Form isolierter Drähte und die ersten
Kontakte Federkontakte zur Herstellung eines Kontakts mit Leitern in Form elektrischer Kontaktelemente darstellen. In einer bestimmten Form definiert der
Verbinder eine Buchse, in der die ersten Kontakte angeordnet sind, zum Aufnehmen eines Steckers, der
Kontaktelemente zum Herstellen eines Kontakts mit den ersten Kontakten aufweist, wenn der Stecker so aufgenommen wird.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen lediglich beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine Perspektivansicht eines- gemäß der Erfindung aufgebauten elektrischen Verbinders;
Figur 2 eine Unteransicht eines Teils des
Verbinders von Figur 1, wobei Teile eines
Isolierkörpers davon entfernt sind, wodurch die
Anordnung von leitenden Elementen darin veranschaulicht wird;
Figur 3 eine Ansicht von unten auf eines der in Figur 2 gezeigten leitenden Elemente;
Figur 4 eine Perspektivansicht eines leitenden Elements, das dem von Figur 3 ähnelt; Figur 5 ein Diagramm, das standardmäßige
Kontaktzuordnungen in einem RJ45-Verbinder darstellt; und
Figur 6 eine Ansicht von unten auf ein anderes der in Figur 2 gezeigten leitenden Elemente. Der gezeigte Verbinder 8 ist ein Verbinder vom
Typ RJ 45 und weist einen Isolierkörper 10 auf, der acht elektrisch leitende Elemente (Figur 2) beherbergt. An ersten Enden sind die Elemente als jeweilige Federkontakte 30 ausgebildet, wobei sich
diese so in eine Buchse 48 des Körpers 10 erstrecken, daß Teile davon zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktelementen eines nicht gezeigten Steckers, wenn der Stecker in die Buchse eingeführt wird, angeordnet sind.
An jeweiligen entgegengesetzten zweiten Enden weisen die Elemente 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 jeweils gegabelte Schneidklemmkontakte 28 auf, wobei diese so ausgelegt sind, daß die isolierten Drahtleiter in durch die Kontakte gebildete Schlitze gedrückt werden können, so daß die Isolierung der Leiter durch die jeweiligen Schlitze definierende Kanten der Kontakte geschnitten und gleichzeitig zwischen den Leitern und jenen Kanten ein elektrischer Kontakt hergestellt wird.
Die Kontaktelemente 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 definieren jeweils Zwischenteile, die sich zwischen den jeweiligen Kontakten 28, 30 erstrecken und erste Stücke 40 enthalten, die über zweite Stücke 44 mit Kontakten 28 verbunden sind.
Die Elemente 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 sind so angeordnet, daß bei Betrachtung quer zu ihren Erstreckungsrichtungen Hauptteile davon in einer linearen Anordnung liegen. In Figur 2 umfassen diese Hauptteile im wesentlichen die Ganzheit jedes Elements, mit Ausnahme lediglich hochstehender Teile, die die Kontakte 28 definieren. Auch in Figur 2 erstrecken sich die Hauptteile mehr oder weniger im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene. Es ist möglich, die Buchse eines Verbinders wie die gezeigte anzuordnen, so daß die Stücke derjenigen Hauptteile, die die Kontakte 30 definieren, sich direkt in eine Buchse wie die in Figur 1 gezeigte erstrecken, und zum besseren Verständnis der Beschaffenheit der Elemente 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 sind die Elemente so dargestellt, daß sie für diesen Zweck konfiguriert sind. Die in Figur 1 gezeigte Buchse 48 befindet sich jedoch im rechten Winkel zu der Ebene, die Stücke 40 der Elemente 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 enthält, neben den Kontakten 28, und in diesem Fall
sind die Elemente 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 ungefähr um die Linie A-A in Figur 2 in einem Winkel von ungefähr 90 Grad gebogen, um sie in der Buchse korrekt zu positionieren. In diesem Fall sind die Kontakte 30 dann in einer Ebene enthalten, die entsprechend unter ungefähr 90 Grad zu der die Stücke 40 und 44 enthaltenden Ebene angeordnet ist.
Die Elemente 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 sind bei üblicher Verwendung des Verbinders 8 so verbunden, daß sie Signale in vier Schaltungswegen 32, 34, 36, 38 führen, wie in Figur 5 schematisch dargestellt ist. Dadurch enthält der Signalweg 32 die beiden innersten Elemente 18, 20, der Schaltungsweg 34 die beiden äußersten Elemente 12, 14 auf einer Seite dieser, der Schaltungsweg 36 die beiden äußersten Elemente 24, 26 auf der anderen Seite davon und der Schaltungsweg 38 die Elemente 16 und 22 zwischen den Elementen 14 und 18 bzw. den Elementen 20, 24. Diese Anordnung ist in der Kommunikationsindustrie zwar üblich, führt aber bekannterweise zu Problemen, da das resultierende Aufteilen des Schaltungswegs 38, so daß er signalführende Komponenten (die durch die Stücke 40 mindestens der Elemente 16 und 22 gebildet werden) aufweist, die relativ weit voneinander beabstandet sind, sich aber relativ nahe an signalführenden Komponenten der anderen drei Signalwege (wie sie insbesondere durch mindestens die Stücke 40 der Elemente 14, 18, 20 und 24 gebildet werden) befinden, mindestens bei relativ hohen Signalfrequenzen ein wesentliches Nebensprechen zwischen den Schaltungswegen bewirkt .
Es ist bekannt, daß Nebensprechen, das in Signalen entsteht, die von Schaltungswegen geführt werden, wie beispielsweise die Signalwege 32, 34, 36, 38, die signifikante benachbarte beabstandete und parallele Leiter enthalten, wie sie durch die Elemente 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 gebildet werden, dadurch reduziert werden kann, daß Paare der Leiter an einem geeigneten Punkt überkreuzt werden, wie beispielsweise
in der Mitte entlang ihrer Länge, oder diese auf andere Weise angeordnet werden, um erste und zweite Paare von Abschnitten der Schaltungswege darzustellen, und zwar vor und nach der Überkreuzung, wobei löschende Signale bei Verwendung durch kapazitive oder induktive Kopplung eingeführt werden. In dem Verbinder von Figur 8 wird dies bewirkt durch Überkreuzen der Stücke 40 der inneren Elemente 18, 20 an einer Kreuzung 60 ungefähr in der Mitte entlang den Längen dieser Elemente und durch Überkreuzen der Stücke 40 der Elemente 12, 14 und der Elemente 24, 26 in Richtung von Enden der Stücke 40 von Elementen 12, 24 an Kreuzungen 62, 64 , die an Stellen entlang der Längen der Stücke 40 jeweiliger Elementpaare 12, 14; 24, 26 positioniert sind [Lakune] Kreuzungen 62, 64 sind quer zur Kreuzung 60 der Elemente 18, 20 ausgerichtet.
Es sind somit auf Seiten der Kreuzungen 60, 62, 64, näher an Kontakten 28 bzw. Kontakten 30, mehrere Sätze erster und zweiter Paare von Abschnitten der Signalwege 32, 34, 36, 38 definiert. Zwischen dem Schaltungsweg 34 und dem Schaltungsweg 38 wird ein erstes Paar von Abschnitten 34a, 38a durch jeweilige benachbarte Abschnitte des Elements 14 des Schaltungswegs 34 und Element 16 von Schaltungsweg 38 definiert. Ein zweites Paar von Abschnitten 34b, 38b von Schaltungswegen 34, 38 wird durch jeweilige benachbarte Abschnitte der Elemente 12 und 16 definiert. Analog wird zwischen den Schaltungswegen 38, 32 ein erstes Paar von Abschnitten 38a, 32a definiert, die Teile der Elemente 16, 18 sind, und ein zweites Paar von Abschnitten 38b, 32b, die Teile der Elemente 16, 20 sind. Zwischen den Schaltungswegen 32, 38 wird auch ein anderes erstes Paar von Abschnitten 32c, 38c definiert, die Teile der Elemente 20, 22 sind, und ein zweites Paar von Abschnitten 32d, 38d, die Teile der Elemente 18, 22 sind. Zwischen den Schaltungswegen 38, 36 wird ein erstes Paar von Abschnitten 38c, 36a definiert, die Teile der Elemente 22, 24 sind, und ein zweites Paar von Abschnitten 38d,
36b, die Teile der Elemente 22, 26 sind. Somit sind die Abschnitte der Wege, die jedes Paar umfassen, Abschnitte der jeweiligen Schaltungswege, die sich in benachbarter beabstandeter, allgemein paralleler Anordnung befinden, die aber so angeordnet sind, daß die relative Phase von Signalen, die bei Verwendung zwischen den Abschnitten des ersten Paars entsteht, der entgegengesetzt ist, die bei Verwendung in Abschnitten des zweiten Paars entsteht. Dieses Hilfsmittel wird im allgemeinen zu der Erzeugung von Gegenphasen- Nebensprechsignalkomponenten in den Schaltungswegen führen, die sich in der Regel aufheben, um den Pegel an Nebensprechen zu reduzieren. Dieser Effekt kann auf eine ' kapazitive Kopplung zwischen den Schaltungswegen zurückgeführt werden, obwohl auch eine relevante induktive Kopplung vorliegen kann.
Es hat sich herausgestellt, daß eine weitere Nebensprechkompensation durch Bereitstellen von Aussparungen 42 an den Elementen 16, 20 und den Elementen 18, 22 erzielt werden kann, insbesondere an den Stücken 44 davon zwischen, den jeweiligen Kontakten 28 und Stücken 40. Insbesondere, obwohl sich die Elemente 14, 24 von den Erstreckungsrichtungen der Stücke 40 davon nur eine kurze Entfernung nach außen erstrecken, und zwar bei Betrachtung in Figur 2 unter Stücken 40 der Elemente 12, 26, bevor sie die jeweiligen Kontakte 28 erreichen, weisen die übrigen Elemente wesentliche Stücke 44 auf, die sich zwischen den Stücken 40 davon zu den jeweiligen Kontakten 28 erstrecken. Es sei angemerkt, daß die Stücke 44 eine flache ebene Form aufweisen und im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Drei von diesen, an den Elementen 12, 16, 20, sind benachbart und erstrecken sich unter 45" zu der Erstreckungsrichtung "B" der Stücke 40 und Kontakte 30 und bei Betrachtung in Figur 2 nach links bezüglich der Richtung "B". Die drei Stücke 44 an den Elementen 18, 22, 26 erstrecken sich zur rechten' Seite des Verbinders
8 bei Betrachtung in Figuren 2 und 5 und unter 45E bezüglich der Richtung "B".
Die Kontakte 30 und Stücke 40 der leitenden Elemente 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 sind wie'' gezeigt, Seite an Seite und relativ eng beabstandet. Die Stücke 44 an den Kontaktelementen 12, 16, 20 auf einer Seite des Verbinders sind benachbart und parallel und diejenigen der Elemente 18, 22, 26 auf der anderen Seite sind benachbart und parallel. Die Stücke 44 an den Elementen 12, 16 sind benachbart und relativ eng beabstandet. Der Abstand zwischen parallelen gegenüberliegenden Kanten 12a, 16b an diesen ist in Figur 2 bei "C" angegeben. Der Abstand zwischen den Kanten 26a, 22b der Stücke 44 an den Elementen 26 und 22 ist ebenfalls die Entfernung "C". Die Entfernung "C" ist ähnlich der Entfernung "D" zwischen gegenüberliegenden Kanten benachbarter Paare von Kontakten 30. Die ausgesparten Teile 42 an den. Stücken 44 von Elementen führen jedoch dazu, daß gegenüberliegende Kanten 16a, 20a an den Elementen 16, 20 und Kanten 22a, 26a an den Elementen 22, 26 im wesentlichen um eine größere Entfernung "E" als die Entfernung "D" über diejenigen der Längen der Stücke 44 von diesen beabstandet sind. Es hat sich herausgestellt, daß dadurch die elektrische Charakteristik des Verbinders 8 verbessert werden kann.
Bei einem beispielhaften Aufbau, bei dem die Elemente 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 aus elektrisch leitendem Material mit einer Dicke von 0,5 mm geformt wurden, wiesen die Kontakte 30 bei Betrachtung in Figur 2 eine Breite von ungefähr 0,4 mm auf, wobei der Abstand "D" zwischen diesen ungefähr 0,56 mm betrug. Die Stücke 44 der Elemente 12, 16, 20 und 18, 22, 26 wiesen eine Breite von 1,9 mm auf, ausgenommen dort, wo die Aussparungen vorlagen. Der Abstand "C" zwischen den Paaren von Kanten 16a, 20a und von Kanten 26a, 22a betrug 0,67 mm, wobei die Aussparung 42 an den Stücken 44 der Elemente 16, 22 eine Breite von ungefähr 0,5 mm und eine Länge von 4,8 mm aufwies, wobei die Aussparung
an den Stücken 44 der Elemente 20, 26 eine Breite von ungefähr 0,5 mm und eine Länge von ungefähr 6 mm aufwies. Es hat sich herausgestellt, daß durch die Bereitstellung der Aussparungen 42 und die' resultierende Vergrößerung des Abstands zwischen den Stücken 44 der Elemente 16 und 22 und zwischen den Stücken 44 der Elemente 20 und 26 die elektrische Charakteristik des Verbinders wesentlich verbessert wird, insbesondere was die Nebensprechleistung und der Wellenwiderstand des Verbinders betrifft, damit dieser auf eine standardmäßige Impedanz wie beispielsweise 100 Ohm oder 120 Ohm eingestellt werden kann. Figur 3 zeigt das Element 16 in dem in Figur 2 dargestellten Zustand. Figur 6 zeigt Element 20. Figur 4 zeigt das Element 22, das so gebogen ist, daß sich der Kontakt 30 unter 90E zu dem Stück 40 befindet, wie oben erläutert.
Der Abstand "E" sollte im allgemeinen über einen wesentlichen Teil- hinweg vorliegen, wie beispielsweise 60% ' oder mehr der Längen der benachbarten Stücke 44.
Der Abstand "E" sollte vorzugsweise wesentlich größer sein als der Abstand "D", und zwar um beispielsweise mindestens 75% größer, wie etwa in dem wesentlichen Bereich des Doppelten bis Dreifachen des Abstands "D". Es wird beobachtet, daß bei der beschriebenen Anordnung der Abstand "D" zwischen benachbarten Elementen 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 über einen wesentlichen Teil der Längen dieser vorherrscht, wie beispielsweise mindestens 30% dieser Längen.
Die beschriebenen Elemente 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 können beispielsweise durch Stanzen und dann durch Biegen aus Streifenmaterial geformt werden. Insbesondere können Rohlinge ausgestanzt werden, wobei Stücke von diesen, um die Kontakte 28 zu bilden, aus der Ebene der Rohlinge herausgebogen werden, und noch weiteres Biegen bewirkt wird, wie es erforderlich ist, um die Elemente zu konfigurieren. Beispielsweise weisen die Kontakte 30 in der Regel gewölbte Teile zum
Kontaktieren der Kontaktteile eines Gegensteckers auf, und diese können durch entsprechende Biegevorgänge geformt werden. Ebenso kann, wo die Kontakte 30 in einer Ebene in einem Winkel zu der die Stücke 40 der Elemente 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 enthaltenden Ebene positioniert werden sollen, dies gleichermaßen durch Biegen bewirkt werden.
Die Rohlinge, aus denen die Elemente 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 geformt werden, können als ein Leiterrahmen geformt werden, in dem die Rohlinge im wesentlichen vollständig definiert sind, aber noch verbunden sind, so daß sie zusammen gehandhabt werden können, durch nachfolgendes Schneiden oder Stanzen aber leicht getrennt werden können. Der beschriebene Verbinder ist ein RJ45-
Verbinder, doch versteht es sich, daß die Erfindung auch auf andere Arten von Verbinder angewendet werden kann, insbesondere auf andere Verbinder, die zur Verwendung an symmetrischen Schaltungen bestimmt sind. Obwohl der Zweck, die Nebensprechcharakteristik des Verbinders zu verbessern, um beispielsweise den Anforderungen der obenerwähnten "Kategorie 5"-Standards zu entsprechen, kann er im allgemeinen dort verwendet werden, wo in einen Verbinder gegenseitige Induktanz eingeführt werden soll, um beispielsweise den Wellenwiderstand des Verbinders einzustellen, damit er einem standardmäßigen Wellenwiderstand von beispielsweise 100 Ohm oder 120 Ohm entspricht.
Die beschriebene Anordnung dient lediglich der Veranschaulichung, und es können an ihr viele Modifikationen durchgeführt werden, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, der jedes neue Merkmal und Kombinationen neuer Merkmale, die hier offenbart werden, enthält.