ES2618032T3

ES2618032T3 - Toma de conexión de comunicaciones de alta velocidad

Info

Publication number: ES2618032T3
Application number: ES13748747.6T
Authority: ES
Inventors: Brett D. ROBINSON
Original assignee: Sentinel Connector Systems Inc
Current assignee: Sentinel Connector Systems Inc
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2017-06-20
Anticipated expiration: 2033-01-24
Also published as: EP2815467A1; CA2863890C; PH12014501769B1; WO2013122727A1; US20200083652A1; TW201340474A; AU2013219844B2; EP2815467B1; AU2013219844A1; RU2014137167A; NZ629918A; KR101981567B1; CN104145383A; EP2815467A4; PH12014501769A1; IL233817B; TWI571005B; JP6154402B2; BR112014019620B1; JP2015512120A

Abstract

Una toma de conexión de comunicaciones de alta velocidad (110) que tiene un alojamiento que incluye un acceso (230) para aceptar una clavija, incluyendo el acceso una pluralidad de terminales (210), conectado cada uno a una línea de señal correspondiente en la clavija y un a caja de blindaje (130) que rodea el alojamiento, caracterizada por que la toma de conexión incluye: una tarjeta de circuito flexible (120) entre la caja de blindaje (130) y el alojamiento que tiene un sustrato (402), una pluralidad de vías (406, 408, 410, 412, 414, 416, 418, 420) que se extienden a través del sustrato (402) con cada vía (406, 408, 410, 412, 414, 416, 418, 420) estando configurada para dar cabida a un terminal (212) en el alojamiento, una pluralidad de líneas conductoras (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) sobre un primer lado del sustrato (402), con cada línea conductora (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) extendiéndose a partir de una correspondiente de la pluralidad de vías (406, 408, 410, 412, 414, 416, 418, 420), y un plano de blindaje (502) sobre un segundo lado del sustrato (402) opuesto al primer lado del sustrato (402).

Description

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DESCRIPCION

Toma de conexion de comunicaciones de alta velocidad REMISION A SOLICITUDES RELACIONADAS

La presente divulgacion reivindica la prioridad para la solicitud de patente provisional de EE. UU. con numero 61/598.288, titulada “HIGH SPEED JACK’ presentada el 13 de febrero de 2012, que se incorpora en el presente documento por referencia en su totalidad.

CAMPO DE LA DIVULGACION

La presente divulgacion se refiere a una toma de conexion de red de comunicaciones usada para conectar un cable de red a un dispositivo.

ANTECEDENTES DE LA DIVULGACION

A medida que los dispositivos de comunicacion electricos y sus aplicaciones asociadas se vuelven cada vez mas sofisticados y potentes, su capacidad para recopilar y compartir informacion con otros dispositivos tambien se vuelve mas importante. La proliferacion de estos dispositivos de inter-red inteligentes ha dado como resultado la necesidad de incrementar la capacidad de salida de datos en las redes a las cuales son conectados para proporcionar las velocidades de datos conectadas para satisfacer esta demanda. Como resultado, constantemente se mejoran las normas de protocolo de comunicaciones existentes o se crean unas nuevas. Casi todas estas normas requieren o se benefician de forma significativa, directa o indirectamente, de la comunicacion de senales de alta definicion en redes cableadas. La transmision de estas senales de alta definicion, que pueden tener mas ancho de banda y, de forma proporcionada, mayores requisitos de frecuencia, necesita ser soportada de una manera consistente. No obstante, incluso como las versiones mas recientes de diversas normas proporcionan velocidades o regfmenes de datos teoricamente mas altos, no obstante su velocidad esta limitada por los disenos actuales de ciertos componentes ffsicos.

Por ejemplo, las tomas de conexion de comunicaciones se usan en dispositivos de comunicacion y equipo para la conexion o acoplamiento de cables que se usan para transmitir y recibir las senales electricas que representan los datos que son comunicados. Una toma de conexion registrada (RJ, registered jack) es una interfaz ffsica normalizada para conectar equipo de telecomunicaciones y datos. La interfaz ffsica normalizada RJ incluye tanto la construccion de la toma de conexion como el patron de cableado. Una interfaz ffsica normalizada de RJ comunmente usada para equipo de datos es la interfaz de red ffsica RJ 45, tambien referida como una toma de conexion RJ 45. La toma de conexion RJ 45 se usa ampliamente para redes de area local tales como aquellas que implementan el protocolo de Ethernet 802.3 del Instituto de Ingenieros en Electricidad y Electronica (IEEE, Institute of Electrical and Electronic Engineers). La toma de conexion RJ 45 se describe en diversas normas, incluyendo uno que es promulgado por el Instituto Norteamericano de Normas s Nacionales (ANSI, American National Standards Institute) / Asociacion de la Industria de Telecomunicaciones (TIA, Telecommunications Industry Association) en ANSI/TIA-1096-A.

Todos los componentes de interfaz electricos, tales como cables y tomas de conexion, incluyendo la toma de conexion RJ 45, no solo resisten el flujo inicial de la corriente electrica, sino tambien se oponen a cualquier cambio a la misma. Esta propiedad se refiere como reactancia. Los tipos relevantes de reactancia son reactancia inductiva y reactancia capacitiva. La reactancia inductiva puede ser creada, por ejemplo, sobre la base de un movimiento de corriente a traves de un cable que resiste, que produce un campo magnetico que induce un voltaje en el cable. La reactancia capacitiva, por otra parte, es creada por una carga electrostatica que aparece cuando los electrones de dos superficies opuestas son colocados cerca uno del otro.

Para reducir o evitar cualquier deterioro de las senales transmitidas, los diversos componentes de un circuito de comunicaciones preferiblemente tienen impedancias emparejadas. Si no es asf, una carga con un valor de impedancia reflejara una parte de eco de una senal que es portada por un cable con un nivel de impedancia diferente, causando fallas de senal. Por esta razon, los disenadores y fabricantes de equipo de comunicacion de datos, tales como proveedores de cables, disenan y prueban sus cables para verificar que valores de impedancia, asf como niveles de resistencia y capacidad, de los cables cumplen con ciertos parametros de rendimiento.

El documento US-A-5 269 705 describe una toma de conexion de comunicaciones de alta velocidad de este tipo. La toma de conexion RJ 45 es tambien un componente importante casi en cualquier circuito de comunicaciones, no obstante, los fabricantes de tomas de conexion no han provisto el mismo nivel de atencion a su rendimiento. Por lo tanto, a pesar de que los problemas relacionados con las tomas de conexion RJ 45 existentes son bien documentados en pruebas y su impacto negativo sobre lfneas de senal de alta frecuencia se entiende, la industria parece renuente a afrontar los problemas para este componente importante de la capa ffsica. En consecuencia, existe la necesidad de una toma de conexion de comunicaciones de alta velocidad mejorada.

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BREVE SUMARIO DE LA DIVULGACION La presente invencion se define por medio de la reivindicacion 1.

De forma opcional, cuando esta excitada, cada linea conductora puede ser emparejada de manera diferente a una segunda linea conductora adyacente.

De forma opcional, el valor de impedancia de una primera linea conductora en un par emparejado de lfneas conductoras puede ser ajustado para ser sustancialmente igual al valor de impedancia de la segunda linea conductora en el par de lfneas conductoras emparejadas.

De forma opcional, un condensador puede ser formado en cada via por una capa de linea conductora y una capa de senal de retorno incrustada en una capa dielectrica.

De forma opcional, una distancia entre la capa de senal de retorno y la capa de linea conductora puede ser ajustada de tal modo que el condensador tenga un valor de entre aproximadamente 1 pf y aproximadamente 5 pf.

De forma opcional, la anchura, altura o longitud de cada linea conductora en el conjunto de lfneas conductoras emparejadas se puede ajustar de tal modo que la impedancia de la primera linea conductora coincida con la impedancia de la segunda linea conductora.

De forma opcional, una segunda capa de senal de retorno puede ser formada en la capa dielectrica por debajo de la primera capa de senal de retorno para formar un segundo condensador.

De forma opcional, la distancia entre la primera capa de senal y la segunda capa de senal se puede ajustar para ajustar el valor del segundo condensador entre 1 pf y 5 pf.

De forma opcional, la impedancia de la primera linea conductora y la segunda linea conductora se puede ajustar de tal modo que las lfneas conductoras sean emparejadas cuando se transmite una primera senal en la primera linea conductora y se transmite una segunda senal en la segunda linea conductora.

De forma opcional, el condensador, linea conductora y capa de senal de retorno pueden formar un filtro de modo comun con el conjunto de lfneas conductoras emparejadas.

De forma opcional, el valor del condensador se puede ajustar de tal modo que el filtro de modo comun evita reflexiones de senales a partir de las lfneas conductoras emparejadas.

De forma opcional, una segunda lengueta de blindaje en un lado del sustrato se puede formar opuesto al primer blindaje.

De forma opcional, las lfneas conductoras pueden revestirse en oro.

De forma opcional, la toma de conexion de comunicaciones de alta velocidad que comprende un alojamiento de RJ 45 convencional que incluye un acceso para aceptar una clavija, el acceso incluyendo una pluralidad de terminales, conectado cada uno a una linea de senal correspondiente en la clavija. La toma de conexion puede incluir una caja de blindaje que rodea el alojamiento, y una tarjeta de circuito flexible entre la caja de blindaje y el alojamiento. La tarjeta de circuito flexible puede incluir un sustrato, una pluralidad de vfas que se extienden a traves del sustrato con cada via estando configurada para dar cabida a un terminal en el alojamiento, una pluralidad de lfneas conductoras en un primer lado del sustrato, con cada linea conductora extendiendose a partir de una correspondiente de la pluralidad de vfas, y un plano de blindaje en un segundo lado del sustrato opuesto al primer lado del sustrato.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La figura 1 ilustra una toma de conexion de comunicaciones de alta velocidad que esta configurada de acuerdo con una realizacion de los diversos aspectos de la presente divulgacion que incluye una toma de conexion RJ45, la figura 2 ilustra una porcion en perspectiva inferior de una porcion lateral izquierda de la toma de conexion RJ 45 de la figura 1,

la figura 3 ilustra una vista lateral inferior y derecha de un blindaje de toma de conexion para proporcionar blindaje para la toma de conexion RJ 45 y la tarjeta de circuito impreso flexible de la figura 1, la figura 4 ilustra una representacion esquematica de una vista superior de la superficie frontal de la tarjeta de circuito impreso de la figura 1,

la figura 5 ilustra una representacion esquematica de una vista superior de la superficie posterior de la tarjeta de circuito impreso de la figura 4,

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la figura 6A ilustra una vista en seccion transversal del sustrato de la tarjeta de circuito impreso de la figura 4 a lo largo de la lmea BB,

la figura 6B ilustra una vista en seccion transversal de una via en la tarjeta de circuito impreso de la figura 4, la figura 6C ilustra una vista en seccion transversal de otro ejemplo de una via en la tarjeta de circuito impreso de la figura. 4,

la figura 7 ilustra una representacion esquematica de una toma de conexion RJ 45 que tiene pares de cables de transmision y recepcion emparejados y equilibrados uno con respecto al otro,

la figura 8 ilustra una representacion esquematica de un par diferencialmente equilibrado de lmeas de senal, la figura 9 ilustra una representacion esquematica del proceso usado para equilibrar de manera diferencial dos lmeas conductoras en la figura 4 sobre la base de la primera senal y la segunda senal,

la figura 10 ilustra una vista en perspectiva posterior de la toma de conexion RJ 45 de la figura 1 con el blindaje retirado.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA DIVULGACION

La figura 1 ilustra una toma de conexion de comunicaciones de alta velocidad que esta configurada de acuerdo con una realizacion de los diversos aspectos de la presente divulgacion que incluye una toma de conexion RJ45 110, una tarjeta de circuito impreso flexible (PCB, Printed Circuit Board) 120 y un blindaje de toma de conexion 130. Tal como se describe en el presente documento, de acuerdo con diversos aspectos de la divulgacion, la PCB flexible 120 proporciona un circuito sintonizado en radiofrecuencia equilibrado que puede ser directamente soldado en cada terminal de la toma de conexion RJ45 110, mientras que el blindaje de toma de conexion 130 proporciona blindaje para la toma de conexion RJ45 110 y la PCB flexible 120, asf como funcionando como una tierra de chasis. En combinacion, la toma de conexion RJ45 110, la PCB flexible 120, y el blindaje de la toma de conexion 130 pueden proporcionar funcionalidad similar a una grna de onda sintonizada y un tubo a traves del cual pueden ser transmitidas las senales de comunicacion, en donde una porcion de energfa de la senal de comunicacion viaja afuera del tubo a traves del blindaje de la toma de conexion 130, y una porcion de informacion de la senal de comunicacion viaja dentro del tubo a lo largo del cable de oro no resistivo; permitiendo de ese modo obtener velocidades de senal de datos de alta velocidad. Por ejemplo, se contempla que las velocidades de dalos de 40 gigabits (Gbs) y superiores pueden ser soportadas.

A pesar de que una toma de conexion de comunicaciones RJ 45 se usa mas adelante, la toma de conexion de comunicaciones de la presente no se limita a tomas de conexion de comunicaciones RJ 45 y se puede usar en cualquier tipo de toma de conexion de comunicaciones de alta velocidad que incluye, toda clase de conectores de tipo Rj modulares, tomas de conexion y conectores de bus serie universal (USB, Universal Serial Bus), tomas de conexion y conectores de Firewire (1394), tomas de conexion y conectores de HDMI (High-Definition Multimedia Interface, Interfaz Multimedia de Alta Definicion), tomas de conexion y conectores de tipo D sub-miniatura, tomas de conexion y conectores de tipo cinta, o cualquier otro conector o toma de conexion que recibe una senal de comunicacion de alta velocidad.

En diversos aspectos de la presente divulgacion, los diversos terminales y lmeas conductoras descritas en el presente documento pueden estar compuestos por cualesquiera elementos conductores adecuados tales como oro, plata o cobre, o aleaciones y combinaciones de cualesquiera elementos conductores adecuados. Por ejemplo, el conjunto de terminales y contactos de clavija de la toma de conexion RJ45 110 puede incluir terminales o alambres de cobre revestidos con oro, mientras que el conjunto de lmeas conductoras de la PCB flexible 120 pueden incluir rutas de cobre revestidas con oro. El revestimiento de oro se usa para proporcionar una capa electricamente conductora resistente a la corrosion sobre cobre, que es normalmente un material que se oxida facilmente. Alternativamente, una capa de un material de barrera adecuado, tal como mquel, se puede depositar sobre el sustrato de cobre antes de que se aplique el revestimiento de oro. La capa de mquel puede mejorar la resistencia al desgaste del revestimiento de oro al proporcionar soporte mecanico para la capa de oro. La capa de mquel tambien puede reducir el impacto de poros que pueden estar presentes en la capa de oro. A frecuencias mas altas, el revestimiento de oro puede no solo reducir la perdida de senal, sino tambien puede incrementar el ancho de banda del efecto pelicular en el que la densidad de la corriente es mas alta en los bordes exteriores de un conductor. Por el contrario, el uso de mquel solo dara por resultado un deterioro de senal a frecuencias mas altas debido al mismo efecto. Por lo tanto, velocidades mas altas pueden no lograrse en tomas de conexion RJ 45 que el uso de solo un revestimiento de mquel. Por ejemplo, un terminal o lmea conductora revestida solo en mquel puede tener su longitud de senal util acortada tanto como tres veces una vez que la senales entran al rango de GHz a pesar de que algunos beneficios de usar un revestimiento de oro sobre la ruta de cobre se han descrito en el presente documento, otros elementos conductores se pueden usar para revestir las rutas de cobre. Por ejemplo, platino, que es tambien no reactivo pero es un buen conductor, se puede usar en lugar de oro para revestir las rutas de cobre.

Cada uno de los componentes principales de la toma de conexion de comunicaciones de alta velocidad, en concreto, la toma de conexion RJ45 110, la tarjeta de circuito impreso flexible (PCB, Printed Circuit Board) 120, el blindaje de la toma de conexion 130 se describira brevemente en el presente documento antes de que se proporcione un analisis de como interaccionan estos componentes para lograr soporte para comunicaciones de alta velocidad.

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La figura 2 ilustra una vista en perspectiva inferior de una porcion frontal de la toma de conexion RJ45 110 de la figura 1, en la que se puede ver que una abertura de clavija 230 se proporciona para insertar una clavija (que no se muestra). La abertura de clavija 230 puede ser configurada para recibir la clavija para acoplar contactos sobre la clavija a un conjunto de contactos de clavija 212 en la toma de conexion RJ45 110. La clavija puede ser una clavija modular de contacto 8 en posicion 8 (8P8C) RJ 45. El conjunto de contactos de clavija 212 se forman en un conjunto de terminales 210 configuradas para ser unidas a un circuito de comunicacion en una tarjeta de circuito. Por ejemplo, la toma de conexion RJ4 5 110 puede ser montada a una tarjeta de circuito de un dispositivo de conmutacion de red a traves del uso de un par de postes 220, y despues el conjunto de terminales 210 pueden ser soldadas sobre almohadillas de contacto respectivas en la tarjeta de circuito del dispositivo. En este sentido, una toma de conexion similar a la toma de conexion RJ45 110 como se ilustra en la figura 2 proporciona conectividad basica entre una clavija de un cable RJ 45 y una tarjeta de circuito de un dispositivo en el cual esta integrada la toma de conexion. No obstante, la toma de conexion no esta disenada para manejar frecuencia de comunicacion necesaria para comunicaciones de alta velocidad. La toma de conexion RJ45 110, como es configurada de acuerdo con diversos aspectos del enfoque descrito tal como se describe en el presente documento, puede ser integrada con otros componentes tales como el blindaje de la toma de conexion 130 y la PCB flexible 120 de modo que se puede usar para comunicar velocidades mas altas sin interferencia de senales transitorias.

La figura 3 ilustra una vista inferior y lateral derecha de un blindaje de toma de conexion para proporcionar blindaje para la toma de conexion RJ45 110 y la PCB flexible 120. El blindaje de la toma de conexion 130 incluye una porcion superior 302, una porcion inferior 304, una porcion posterior 306, una porcion frontal 308, una porcion lateral izquierda (que no se muestra pero sustancialmente identica a la porcion lateral derecha) y una porcion lateral derecha 310. Con el fin de proporcionar propiedades de blindaje deseadas, en una realizacion de la presente divulgacion, el blindaje de la toma de conexion 140 puede incluir un material conductor tal como, pero sin limitarse a, acero, cobre o cualquier otro material conductor. Un par de lenguetas 320 tanto en el lado derecho 310 como en el lado izquierdo (que no se muestra) del blindaje de la toma de conexion 130, cerca de la porcion inferior 304, se puede usar para conectar a tierra y asegurar el blindaje de la toma de conexion 130 a una tarjeta de circuito dentro de un dispositivo (que no se muestra). Por ejemplo, el par de lenguetas 320 sobre el blindaje de la toma de conexion 130 puede ser insertado en un par de agujeros de montaje emparejados en la tarjeta de circuito, y soldados sobre la misma.

La figura 4 ilustra una representacion esquematica de una vista superior de la superficie frontal de la PCB 120 de la toma de conexion RJ45. La PCB 120 incluye un sustrato de capas multiples 402 hecha de un material dielectrico. El borde del sustrato 402 esta rodeado por una capa protectora 404. La capa protectora 404 esta hecha de un material no conductor, tal como, pero sin limitarse a, plastico o una mascara de soldadura flexible. La superficie frontal del sustrato 402 incluye una pluralidad de vfas 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420 hechas a traves del sustrato 402. Cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420 pasa a traves del sustrato 402 y esta dimensionada para dar cabida a un terminal 210. El area que rodea cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420 es revestida con un material conductor, tal como oro.

Una pluralidad de lfneas conductoras 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 se extienden desde cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420 hacia un extremo de la PCB 120. Cada lfnea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 esta hecha de un material conductor que incluye cobre u oro. En una realizacion, una capa de nfquel se forma sobre el sustrato 402 y una capa de oro se forma sobre la capa de nfquel para formar cada lfnea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436. Cada lfnea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 se extiende desde un extremo posterior de la PCB 120 hasta que la lfnea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 o 436 alcanza una capa de lfnea conductora de blindaje 4 90 cerca de un borde de la PCB 120 opuesta a las vfas 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420. Cada lfnea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 incluye una primera porcion 454, 456, 458, 460, 462, 464, 466 y 468 adyacente a una segunda porcion 470, 472, 474, 476, 478, 480, 482 y 484 con cada segunda porcion 470, 472, 474, 476, 478, 480, 482 y 4 84 extendiendose a la capa de lfnea conductora de blindaje 490 sin hacer contacto con la capa de lfnea conductora de blindaje 490. Cada primera porcion 454, 456, 458, 4 60, 462, 4 64, 466 y 468 es ahusada desde la segunda porcion respectiva 470, 472, 474, 476, 478, 480, 482 y 484 hacia una via respectiva 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 o 420. Cada segunda porcion 470, 472, 474, 476, 478, 480, 482 y 484 tiene una longitud que varfa dependiendo de la lfnea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 o 436.

Dos lenguetas de blindaje 486 y 488 estan ubicadas en bordes opuestos de la PCB 120. Cada lengueta de blindaje 486 y 488 esta hecha de un sustrato cubierto en un material conductor por ejemplo, oro o cobre. Las lenguetas de blindaje 486 y 488 estan electricamente conectadas por la capa de lfnea conductora de blindaje 490 sobre el sustrato 402 que se extiende entre las lenguetas de blindaje 486 y 488 y esta ubicada entre las segundas porciones 470, 472, 474, 476, 478, 480, 482 y 484 de cada lfnea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 y el borde de la PCB 120 opuesta a las vfas 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420.

La figura 5 ilustra una representacion esquematica de una vista superior de la superficie posterior de la tarjeta de circuito impreso de la figura 4. La superficie posterior incluye las vfas 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420, las lenguetas de blindaje 486 y 488, y una capa delinea conductora de blindaje 502 que se extiende entre las

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superficies posteriores de cada lengueta de blindaje 486 y 488. La capa de linea conductora de blindaje 502 cubre la porcion de la superficie posterior de la PCB 120 entre las lenguetas de blindaje 486 y 488. Las lenguetas de blindaje 486 y 488 incluyen vfas de retorno 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516 y 518 que pasan a traves del sustrato 402 que conecta la capa de linea conductora de blindaje 490 y la capa de linea conductora de blindaje 502.

La figura 6A ilustra una vista en seccion transversal del sustrato de capas multiples 402 en la PCB 120 a lo largo de la linea BB de la figura 4. Una primera capa 602 del sustrato de capas multiples 402 incluye una porcion de mascara de soldadura, hecha de un material tal como la Mascara de Soldadura Flexible PSR9000FST. Una segunda capa 604 esta formada bajo la cara superior e incluye cada una de las lfneas conductoras 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436. Cada linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 tienen una longitud (L), una altura (H) y una anchura (W), y esta separada de una linea conductora adyacente por una distancia (S). La longitud (L) de cada linea conductora es la longitud que la linea conductora se extiende a lo largo de la superficie de la tarjeta de circuito flexible 120 desde el borde de su via respectiva 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420 a la capa de linea conductora de blindaje 490.

Cada linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 se extiende a traves de la primera capa 602 de tal modo que cada linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 no es cubierta por la mascara de soldadura flexible. La capa de linea conductora de blindaje 490 tambien esta formada sobre una porcion de la segunda capa 604 con la tercera capa de linea conductora de blindaje 490 extendiendose a traves de la primera capa 602. Una tercera capa dielectrica 606 esta formada por debajo de la segunda capa 604. La tercera capa 606 tiene una profundidad (D) de entre aproximadamente 0,051 micrometros a aproximadamente 0,127 micrometros, y esta hecha de un material que tiene una constante dielectrica mayor que 3,0 tal como, pero sin limitarse a, RO XT8100, Rogerson Material, o cualquier otro material capaz de aislar una senal electrica de alta frecuencia.

Una cuarta capa 608 esta formada por debajo de la tercera capa 606 con la cuarta capa 608 incluyendo una porcion de retorno de senal y una porcion de linea conductora de blindaje 502. Tanto la porcion de retorno de senal como la porcion de linea conductora de blindaje 502 estan hechas de un material conductor, preferiblemente oro o cobre. Una quinta capa 610 esta formada sobre la cuarta capa 608 con la quinta capa 610 teniendo una porcion de mascara de soldadura flexible y una porcion de capa de linea conductora de blindaje 502. La porcion de mascara de soldadura flexible es fabricada del mismo material que la porcion de mascara de soldadura flexible de la primera capa 602. En un ejemplo alternativo, la porcion de mascara de soldadura flexible esta hecha de un material diferente que la mascara de soldadura flexible en la primera capa 602. En un ejemplo alternativo, una segunda capa de retorno de senal (que no se muestra) se puede colocar en el material dielectrico.

Para eliminar la diafonfa causada por lfneas conductoras adyacentes, cada linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 esta electricamente emparejada con una linea conductora adyacente 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436. Como un ejemplo ilustrativo, la linea conductora 422 puede ser emparejada con la linea conductora 424. Durante el funcionamiento, se transmite una primera senal a una primera linea conductora y una senal identica que tiene una polaridad opuesta se transmite a la linea conductora emparejada acoplando diferencialmente de ese modo las lfneas conductoras entre sf. Debido a que las lfneas conductoras son emparejadas diferencialmente entre sf, la impedancia de cada linea conductora determina como es impulsada la linea conductora. Por consiguiente, la impedancia de cada conjunto de lfneas conductoras emparejadas debe ser sustancialmente igual.

Las caracterfsticas ffsicas de cada linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 en un conjunto emparejado de lfneas conductoras se ajustan para equilibrar la impedancia entre las lfneas conductoras emparejadas para las senales de transmision y retorno transmitidas en cada linea conductora. La impedancia de cada linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 es ajustada al ajustar cualquiera de una combinacion de la longitud (L), la anchura (W), la altura (H) de cada linea conductora y la separacion (S) entre las lfneas conductoras emparejadas para cada senal transmitida a traves de la linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436. La altura (H) de cada linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 puede ser de entre aproximadamente 50,8 micrometros y aproximadamente 152,4 micrometros, y la separacion (S) entre las lfneas conductoras adyacentes 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 puede ser de entre aproximadamente 76,2 micrometros y aproximadamente 254 micrometros.

Regresando a la figura 4, cada linea conductora tiene una anchura variable en la primera porcion 454, 456, 458, 460, 462, 464, 466 y 468 y una anchura sustancialmente constante en la segunda porcion 470, 472, 474, 476, 478, 480 y 482. Por consiguiente la anchura de cada linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 es ajustada en cualquiera de la primera porcion 454, 456, 458, 460, 462, 464, 466 y 468 o la segunda porcion 470, 472, 474, 476, 478, 480 y 482, o tanto en la primera porcion 454, 456, 458, 460, 462, 464, 466 y 468 como en la segunda porcion 470, 472, 474, 476, 478, 480 y 482 junto con la altura H de la linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436, de tal modo que cada linea conductora en un conjunto emparejado tiene sustancialmente la misma impedancia cuando las lfneas conductoras emparejadas son separadas por una distancia S.

Debido a las faltas de consistencia en la fabricacion y en los materiales, la senal impulsada a traves de cada conjunto de lfneas conductoras diferencialmente emparejadas 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 puede no ser identica, lo que hace que una porcion de la senal se retrorrefleje causando una interferencia de modo comun. Para

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eliminar toda interferencia de modo comun, cada linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 o 436 en el conjunto emparejado de lfneas conductoras incluye un filtro de modo comun que es sintonizado para eliminar toda interferencia de modo comun en el conjunto emparejado. Cada filtro esta compuesto por un condensador formado por la via 406, 408-, 410, 412, 414, 416, 418 o 420 de cada linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 o

436 y la cuarta capa 608 del sustrato de capas multiples 402. Cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420

incluye una capa de material conductor, tal como oro o cobre, formada alrededor de la periferia de la via 406, 408, 4 10, 4 12, 414, 416, 418 y 420 sobre la segunda capa 604 y la cuarta capa 608 del sustrato 402. El material conductor de la primera capa 602 es conectado a la linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 o 436 asociada con la via 406, 408, 410, 4 12, 414, 4 16, 418 y 420 y el material conductor en la cuarta capa 608 es conectado a la porcion de retorno de senal de la cuarta capa 608. El tamano de cada condensador esta determinado

por la distancia entre el material conductor de la segunda capa -604 y la cuarta capa 608. Por consiguiente, el ajuste

de la profundidad de la tercera capa 606 en relacion con el material conductor sobre las vfas 406, 408, 410, 4 12, 4 14, 4 16, 4 18 y 420, permite que el efecto capacitivo de cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420 sea ajustado. Los condensadores creados por la via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420 y porcion de retorno de la cuarta capa 608 estan dimensionados entre aproximadamente un picofaradio (pf) a aproximadamente 5 pf. Las superficies superior e inferior del sustrato 402 pueden ser cubiertas en una capa aislante de plastico para mejorar adicionalmente el funcionamiento del circuito.

La combinacion del condensador creado en cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420 y la inductancia caracterfstica de la capa de retorno de senal crea un filtro de modo comun para cada linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 o 436. Al ajustar el valor capacitivo de cada condensador con base en la impedancia de la linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436, el ruido de modo comun es reducido en gran medida, mejorando de ese modo el rendimiento de senal en cada linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436.

La figura 6B ilustra una representacion esquematica de una vista en seccion transversal de una via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 o 420. Cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420 se forma a traves de la primera capa 602, segunda capa 604, tercera capa 606, cuarta capa 608 y quinta capa 610. La segunda capa 604 esta hecha de un material conductor, tal como oro y cobre y rodea la circunferencia de cada via 406, 408, 4 10, 412, 414, 416, 418 y 420. La segunda capa 604 tambien conecta cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420 a su linea conductora respectiva 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 o 436. La tercera capa 606 actua como una capa dielectrica como se describe en la figura 6A. La cuarta capa 608 esta formada en la tercera capa 606 y actua como una capa de retorno de senal. La quinta capa 610 esta hecha tambien de un material conductor tal como cobre u oro, y tambien rodea la circunferencia de la via de la misma manera que la segunda capa 602. Una capa de sellado (que no se muestra) tambien se puede formar sobre la quinta capa 610.

La cuarta capa 608 es separada de la segunda capa 604 por una distancia de Dl y de la quinta capa 610 por una segunda distancia D2. La combinacion de la segunda capa 604, tercera capa dielectrica 606 y la cuarta capa de senal de retorno 608 crea un condensador que tiene un valor capacitivo de entre aproximadamente I pf y 5 pf. Al ajustar la distancia Dl de la cuarta capa 608 de la segunda capa 604, el valor capacitivo del condensador de via es ajustado. Debido a que la via conecta su linea conductora asociada con la cuarta capa de senal de retorno 608, la combinacion de la segunda capa 604, la tercera capa dielectrica 606 y la cuarta capa de senal de retorno 608 forma un filtro de modo comun que elimina toda interferencia causada por reflexion de senal que resulta de imperfecciones en el proceso de fabricacion. Al ajustar el valor capacitivo del condensador de via, el filtro de modo comun puede ser sintonizado para eliminar sustancialmente todo ruido de senal causado por reflexion de la senal de transmision o de retorno.

La figura 6C ilustra otro ejemplo de una vista en seccion transversal de la via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420. Una segunda capa de senal de retorno 612 se anade a la tercera capa 606 entre la primera capa de senal de retorno 608 y la quinta capa 610. La segunda capa de senal de retorno 612 corre paralela a la primera capa de senal 608 y mejora el efecto de filtracion del filtro de modo comun. Al ajustar una distancia de tres entre la primera capa de senal de retorno 608 y la segunda capa de senal de retorno 612, un segundo condensador formado por la primera capa de senal de retorno 608, tercera capa 606 y segunda capa de senal de retorno 612 es creada en la via. Al ajustar la distancia D3, el valor del segundo condensador de via puede ser ajustado para mejorar el funcionamiento del filtro de modo comun. Ademas, como lo han aprendido los inventores, la formacion de un segundo condensador en la via permite la coincidencia de lfneas conductoras en extremos separados de la PCB 102. Como un ejemplo ilustrativo, la linea conductora 422 puede hacerse coincidir con la linea conductora 436. Por consiguiente, al formar el segundo condensador, se pueden lograr unos pares de lfneas de senal ubicadas de acuerdo con la norma RJ 45.

La figura 7 ilustra una representacion esquematica de una toma de conexion RJ 45 que tiene lfneas conductoras de transmision y recepcion emparejadas. Al ajustar la altura H, la anchura W y longitud L de cada linea conductora 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 o 436, puede hacerse coincidir la impedancia de una linea de transmision y una de recepcion. Para mejorar el funcionamiento de la toma de conexion, las senales de alta frecuencia identicas que tienen polaridades opuestas son transmitidas a cada par. Debido a que las lfneas conductoras emparejadas son emparejadas por el blindaje, los pares actuan como filtros de modo comun uno para el otro. Tambien, sf no se puede suministrar una senal, la linea de senal opuesta correspondiente suministrara la senal identica. Debido a que las

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ifneas conductoras emparejadas actuan como filtros acoplados al blindaje, el ruido causado por la transmision de ancho de banda es filtrado de la senal. Ademas, debido a que la lfnea de transmision se hace coincidir con la lfnea de recepcion, la filtracion de la senal se realiza con exactitud mayor debido a que el punto de referencia para los filtros es la senal misma, opuesta a ser una conexion a tierra.

La figura 8 ilustra una representacion esquematica de un par diferencialmente equilibrado de lfneas de senal. Como lo ilustra la figura, las caracterfsticas de cada lfnea conductora se ajustan de tal modo que la impedancia de una primera lfnea conductora se empareja con la impedancia de la segunda lfnea conductora usando los metodos anteriormente descritos. Ademas, los condensadores formados en cada via forman un filtro de modo comun con una lfnea de senal de retorno incrustada en la PCB 120. Al equilibrar diferencialmente dos lfneas conductoras durante la transmision tanto de las senales de transmision como de respuesta, un circuito de comunicacion de dos vfas completamente equilibrado se logra.

La figura 9 ilustra una representacion esquematica de un metodo para equilibrar lfneas conductoras emparejadas para una senal de transmision y retorno. En la etapa 902, caracterfsticas ffsicas de cada lfnea conductora en un par emparejado de lfneas conductoras se ajustan de tal modo que la impedancia de las lfneas conductoras es sustancialmente igual. Las caracterfsticas ffsicas pueden incluir la altura, la longitud y la anchura de cada lfnea conductora y la distancia que separa a cada lfnea conductora en el conjunto emparejado de lfneas conductoras. En la etapa 904, una primera senal que tiene una primera polaridad se transmite a la primera lfnea conductora en el conjunto emparejado de lfneas conductoras. La primera senal puede ser una senal de comunicacion de alta frecuencia que funciona a una frecuencia mayor que 10 gigahercios (“GHz”). En la etapa 906, una segunda senal sustancialmente identica a la primera senal y que tiene una polaridad opuesta a la polaridad de la primera senal se transmite en la segunda lfnea conductora del conjunto emparejado de lfneas conductoras simultaneamente con la primera senal. En la etapa 908, la primera senal es medida en el extremo de generacion y terminacion de la lfnea conductora, y las dos mediciones se comparan para determinar la cantidad de datos perdidos a lo largo de la longitud de la lfnea conductora. En la etapa 910, por lo menos una caracterfstica ffsica de la primera lfnea conductora o segunda lfnea conductora se ajusta con base en la cantidad de perdida de senal medida. El proceso puede regresar a la etapa 904 hasta que la cantidad de perdida de senal sea menor que aproximadamente 10 decibelios (“db”).

En la etapa 912, una tercera senal se transmite en la segunda lfnea conductora del conjunto emparejado de lfneas conductoras. En la etapa 914, una cuarta senal sustancialmente identica a la tercera senal pero que tiene una polaridad opuesta, la polaridad de la tercera senal se transmite en la primera lfnea conductora. En la etapa 916, la tercera senal es medida en el extremo de generacion y terminacion de la lfnea conductora, y las dos mediciones son comparadas para determinar la cantidad de datos perdidos a lo largo de la longitud de la lfnea conductora. En la etapa 918, por lo menos una caracterfstica ffsica de la primera lfnea conductora o segunda lfnea conductora se ajusta sobre la base de la cantidad de perdida de senal medida. El proceso puede regresar a la etapa 912 hasta que la cantidad de perdida de senal es menor que aproximadamente 10 decibelios (“db”). En otro ejemplo, el proceso puede regresar a la etapa 904 para confirmar que la perdida de senal de la primera senal no es afectada por ajustes hechos en respuesta a la perdida de la tercera senal.

La figura 10 ilustra la PCB 120 ubicada en la toma de conexion 110. El sustrato 402 de la PCB 120 esta hecho de un material flexible que permite que una primera porcion de la PCB 120 sea orientada a la segunda porcion de la PCB 120 en aproximadamente un angulo de 90 grados. Por consiguiente, la PCB 120 se dobla de tal modo que las vfas 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420 estan ubicadas sobre los terminales 210 en la toma de conexion, y las lfneas conductoras 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 y 436 se extienden desde las vfas 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 y 420 a las almohadillas de contacto para la toma de conexion. Las lenguetas de blindaje 486 y 488 se doblan de tal modo que estan a aproximadamente un angulo de 90 grados con respecto a la PCB 120. Las lenguetas de blindaje 486 y 488 estan ubicadas a lo largo del lado de la toma de conexion de tal modo que el blindaje de la toma de conexion 130 de la toma de conexion engancha a las lenguetas de blindaje 486 y 488.

La PCB flexible 120 puede ser implementada usando cualesquiera sustratos de plastico flexibles que permitan doblarse a la PCB flexible 120. Tal como se describe en el presente documento, la PCB 120 flexible 120 puede flexionarse o doblarse para adaptarse a las dimensiones ffsicas de la toma de conexion RJ45 110 y ser blindada por el blindaje de toma de conexion 130. Por ejemplo, la PCB flexible 120 puede ser fijada a la toma de conexion RJ45 110, colocada entre la toma de conexion RJ45 110 y el blindaje de toma de conexion 130. Las lenguetas de blindaje 486 y 488 de la PCB flexible 120 pueden ser fijadas al blindaje de toma de conexion 130 para proporcionar una conexion comun al circuito flexionado en la PCB flexible 120. El conjunto de terminales 210 de la toma de conexion RJ45 110 pueden ser electricamente emparejadas con una tarjeta de circuito de un dispositivo en el cual se usa la toma de conexion RJ45 110.

La PCB flexible 120 puede ser configurada para doblarse y adaptarse a la forma de la toma de conexion RJ45 110 para un mejor ajuste en un alojamiento existente tal como el blindaje de toma de conexion 130. Por ejemplo, en un aspecto del enfoque descrito, la PCB flexible 120 se dobla a un angulo de aproximadamente 90 grados hacia una seccion media de la PCB flexible 120, para doblarse hacia el blindaje de toma de conexion 130. Las lenguetas de

blindaje 486 y 488 de la PCB flexible 120 se doblan hacia y hacen contacto con el blindaje de toma de conexion 130, pueden ser soldadas para asegurar la PCB flexible 120 al blindaje de toma de conexion 130. Los expertos en la materia reconoceran que las orientaciones de la PCB flexible 120 con respecto a la toma de conexion RJ45 110 dentro del blindaje de toma de conexion 130 pueden variar de acuerdo con diversos aspectos de la divulgacion. Por 5 ejemplo, la PCB flexible 120 puede ser suficientemente delgada para flexionarse y doblarse hacia otros lados del blindaje de toma de conexion 130. La PCB flexible 120 puede ser configurada para tenderse completamente a lo largo de la seccion inferior 304 del blindaje de toma de conexion 130 sin necesidad de flexionarse o doblarse hacia el blindaje de toma de conexion 130.

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REIVINDICACIONES

1. Una toma de conexion de comunicaciones de alta velocidad (110) que tiene un alojamiento que incluye un acceso (230) para aceptar una clavija, incluyendo el acceso una pluralidad de terminales (210), conectado cada uno a una lfnea de senal correspondiente en la clavija y una caja de blindaje (130) que rodea el alojamiento, caracterizada por que la toma de conexion incluye:

una tarjeta de circuito flexible (120) entre la caja de blindaje (130) y el alojamiento que tiene un sustrato (402),

una pluralidad de vfas (406, 408, 410, 412, 414, 416, 418, 420) que se extienden a traves del sustrato (402) con cada via (406, 408, 410, 412, 414, 416, 418, 420) estando configurada para dar cabida a un terminal (212) en el alojamiento,

una pluralidad de lfneas conductoras (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) sobre un primer lado del sustrato (402), con cada lfnea conductora (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) extendiendose a partir de una correspondiente de la pluralidad de vfas (406, 408, 410, 412, 414, 416, 418, 420), y

un plano de blindaje (502) sobre un segundo lado del sustrato (402) opuesto al primer lado del sustrato (402).
2. La toma de conexion de la reivindicacion 1, en la que, cuando esta excitada, cada lfnea conductora (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) de la pluralidad de lfneas conductoras (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) se empareja diferencialmente con una segunda lfnea conductora (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) adyacente de la pluralidad de lfneas conductoras (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434).
3. La toma de conexion de la reivindicacion 2, en la que el valor de impedancia de una primera lfnea conductora (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) en un par emparejado de lfneas conductoras (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) se ajusta para ser igual al valor de impedancia de la segunda lfnea conductora (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) en el par emparejado de lfneas conductoras(422, 424, 426, 428, 430, 432, 434).
4. La toma de conexion de la reivindicacion 1, en la que un condensador es formado en cada via (406, 408, 410, 412, 414, 416, 418, 420) por una capa de lfnea conductora (602) y una capa de senal de retorno (608) incrustada en una capa dielectrica (606).
5. La toma de conexion de la reivindicacion 4, en la que una distancia entre la capa de senal de retorno (608) y la capa de lfnea conductora (602) se ajusta de tal modo que el condensador tiene un valor de entre 1 pf y 5 pf.
6. La toma de conexion de la reivindicacion 3, en la que la anchura, la altura o la longitud de cada lfnea conductora (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) en un conjunto emparejado de lfneas conductoras (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) se ajusta de tal modo que la impedancia de la primera lfnea conductora (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) coincide con la impedancia de la segunda lfnea conductora (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434).
7. La toma de conexion de la reivindicacion 4, en la que una segunda capa de senal de retorno (610) se forma en la capa dielectrica por debajo de la primera capa de senal de retorno (608) para formar un segundo condensador.
8. La toma de conexion de la reivindicacion 7, en la que la distancia entre la primera capa de senal (608) y la segunda capa de senal (610) se ajusta para ajustar el valor del segundo condensador entre 1 pf y 5 pf.
9. La toma de conexion de la reivindicacion 3, en la que la impedancia de la primera lfnea conductora (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) y la segunda lfnea conductora (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) se ajustan de tal modo que las lfneas conductoras (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) estan emparejadas cuando se transmite una primera senal en la primera lfnea conductora (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) y se transmite una segunda senal en la segunda lfnea conductora (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434).
10. La toma de conexion de la reivindicacion 4, en la que el condensador, la lfnea conductora (602) y la capa de senal de retorno (608) forman un filtro de modo comun con el conjunto emparejado de lfneas conductoras.
11. La toma de conexion de la reivindicacion 10, en la que el valor del condensador se ajusta de tal modo que el filtro de modo comun evita reflexiones de senales a partir de las lfneas conductoras emparejadas (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434).
12. La toma de conexion de la reivindicacion 11, que incluye una segunda lengueta de blindaje (466) en un lado del sustrato opuesto al primer blindaje (488).
13. La toma de conexion de la reivindicacion 1, en la que las lfneas conductoras (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434) estan revestidas en oro.
14. La toma de conexion de la reivindicacion 1, en la que el sustrato (402) incluye un material dielectrico que tiene una constante dielectrica mayor que 3,0.
15. La toma de conexion de la reivindicacion 1, en la que la toma de conexion es una toma de conexion RJ 45.

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