FR2900281A1 - Connecteur pour liaison a haut debit et carte electronique munie d'un tel connecteur - Google Patents

Connecteur pour liaison a haut debit et carte electronique munie d'un tel connecteur Download PDF

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Abstract

Connecteur pour liaison bifilaire à haut débit, susceptible d'être directement monté sur un circuit imprimé.Le connecteur comporte deux broches parallèles (29), un insert isolant (31) dans lequel sont montées les broches, un boîtier métallique (33) associé à des moyens de montage pour sa fixation sur un circuit imprimé et deux câbles de raccordement (20) blindés, chacun raccordé à une broche.

Description

L'invention concerne un connecteur apte à être utilisé dans une liaison
pour signaux numériques à haut débit et conçu pour apporter un minimum de perturbations aux signaux transférés. L'invention concerne plus particulièrement un connecteur apte à être directement monté sur une carte électronique à circuit imprimé comprenant des moyens de traitement de tels signaux transmis via ledit connecteur. L'invention concerne aussi une telle carte électronique munie d'au moins un connecteur de ce type. Lorsqu'on désire établir une liaison numérique déconnectable entre deux sous-ensembles électroniques (comme par exemple deux cartes électroniques à circuit imprimé) comportant des composants actifs capables de traiter des informations numériques à haut débit, il est nécessaire d'intercaler entre ces deux sous-ensembles au moins un couple de connecteurs à broches mâles et femelles, respectivement. Ces connecteurs doivent être conçus pour ne pas altérer la qualité des signaux transmis à haut débit. On parle généralement d'informations numériques à haut débit lorsque lesdites informations sont transmises à un rythme de l'ordre de 100 mégabits par seconde ou davantage. Ces connecteurs doivent être conçus pour ne pas altérer la qualité des signaux transmis. Une solution avantageuse consiste à monter l'un des connecteurs directement sur la carte. Dans ce cas, un tel connecteur doit être étudié pour assurer une bonne protection vis-à-vis des perturbations électromagnétiques extérieures et pour modifier aussi peu que possible l'impédance constante prédéterminée des lignes de transmission généralement utilisées à de tels débits. On rappelle que les câbles blindés utilisés pour ces liaisons à haut débit présentent une impédance constante, caractéristique. Le connecteur doit donc être étudié pour que cette impédance ne varie pas de façon significative au niveau du raccordement. Autrement dit, la transition entre le connecteur et le circuit imprimé doit être adaptée en impédance. L'invention permet d'atteindre les et ,etiei menti ::1 deeinet Plus particuli l'invention en i un connecteur List d'établir une iiaisen avec au moins une ligne de transmission 35 haut débit bifilaire à impédance constante et apte à être directement monté sur une carte électronique à circuit imprimé, caractérisé en ce qu'il comprend au moins : - deux broches parallèles, - un insert isolant dans lequel sont montées lesdites broches, - un boîtier métallique comprenant un manchon ouvert abritant ledit insert et lesdites broches, ledit boîtier comportant ou étant associé à des moyens de montage pour sa fixation sur ladite carte, et -deux câbles de raccordement blindés par au moins une tresse extérieure, chaque câble étant raccordé à une broche et la tresse étant raccordée audit boîtier métallique. De préférence, les deux câbles de raccordement sont constitués par deux câbles blindés distincts, à structure coaxiale, comportant chacun une âme centrale raccordée à une broche correspondante et une tresse raccordée audit boîtier métallique.
Le type de connecteur défini ci-dessus peut avantageusement être obtenu par une modification appropriée d'un connecteur répondant à la norme MIL DTL 83513. Cette norme définit un type de connecteur connu dans la technique sous l'appellation "micro-D". Notamment, le détrompage est obtenu par la forme en D du manchon métallique du boîtier du connecteur, abritant les broches. Le connecteur décrit ci-dessus, particulièrement conçu pour être directement monté sur un circuit imprimé coopère avec un connecteur semblable raccordé à une ligne de transmission bifilaire blindée, qui ne sera pas décrit en détail ici.
Avantageusement, le boîtier comporte une paroi métallique, du côté opposé audit manchon et la où chaque tresse est raccordée, par exemple soudée à cette paroi. Ladite paroi peut être une plaque métallique (un simple feuillard de cuivre) fixée au reste du boîtier métallique abritant les deux broches et l'insert isolant. La paroi métallique comporte alors deux trous pour le passage des câbles de raccc dément. es b :nt du tyr ; . Un t câble peut être constitué, d'une ntrai, constituée d'un seul bras rigide mais pl cb!L, entouré d'us.. suple.
Par ex- nt boîtier ^allique peut êtrefixé à r eu er Ise ie: gens de m aae câbles de raccordement peuvent alors être immobilisés dans ce support, par exemple au moyen d'une résine moulée dans une cavité de celui-ci. L'invention concerne également une carte électronique de traitement de signaux à haut débit, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un connecteur selon la définition qui précède, fixé sur elle et dont les câbles de raccordement sont connectés, par exemple soudés, à des conducteurs dudit circuit imprimé. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 illustre une liaison de signaux numériques à haut débit, établie entre deux cartes électroniques à circuit imprimé et utilisant des connecteurs conformes à l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'un connecteur selon l'invention ; - la figure 3 illustre le connecteur installé sur une carte à circuit imprimé ; - la figure 4 est une vue en coupe du connecteur, installé sur la carte et d'un connecteur semblable, avant leur raccordement ; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4, après raccordement ; et - la figure 6 est une vue en coupe illustrant une variante de branchement du connecteur sur la carte à circuit imprimé.
La figure 1 illustre un exemple de raccordement entre deux circuits imprimés, par une liaison bifilaire à haut débit. Le circuit imprimé 12 porte un composant actif 12A (par exemple un circuit intégré dit "routeur") qui doit être relié à un autre composant actif 13A analogue porté par un circuit imprimé 13. Un connecteur 15 du type "embase", oenfoi à l'invention est té sur chque circuit imp.1mé 12, 13. C -onnecteur 15 es: eur 17 t, du type raoeo liaison filaire a ), par eemple cc sté e'une paire de fi s d'impédance caracee: idu- ecntielle de 100 ohms. •r eh '2 circuit ir-:;yiù' ' la liaison entre e-C.- 15 et le )os :tif se de cir savoir ici par deux lignes parallèles 18 espacées d'une distance prédéterminée et d'un plan de masse pour conserver l'impédance différentielle de 100 ohms. La sortie du connecteur 15 se fait préférentiellement par deux câbles de raccordement blindés 20, à structure coaxiale (figure 2) d'impédance caractéristique égale à la moitié de celle précédemment citée, comportant chacun une âme centrale 21 et une tresse 22. L'âme et la tresse sont séparées par un manchon coaxial 23 en matériau isolant. Sur le circuit imprimé, une telle âme 21 centrale est soudée à l'une des lignes parallèles 18 et la tresse est soudée à un même conducteur 25 du circuit imprimé, formant masse. Celui-ci, situé au voisinage des points de raccordement entre lesdites âmes 21 et les deux conducteurs formant lesdites lignes parallèles 18, est lui-même raccordé à un autre plan de masse 26 sur l'autre face du circuit imprimé.
Dans l'exemple des figures 1 à 5, ledit conducteur 25 formant masse et lesdits deux conducteurs formant lesdites lignes parallèles 18 sont sur la même face du circuit imprimé 12 ou 13. Dans l'exemple de la figure 6, au contraire, le conducteur 25 formant masse est défini sur une face du circuit imprimé 12 sur laquelle se trouve le connecteur 15 tandis que les deux conducteurs formant les lignes parallèles 18 sont définis sur l'autre face. Dans ce cas, les âmes 21 desdits câbles de raccordement traversent le circuit imprimé en passant au travers de trous 24 pratiqués à cet effet et sont connectées auxdits deux conducteurs 18 sur l'autre face du circuit imprimé, ici par soudure. Les tresses 22 des deux câbles coaxiaux sont soudées sur le conducteur 25 formant masse défini sur la face du circuit imprimé qui porte le connecteur 15. La tresse ne traverse pas le circuit imprimé. L'âme et l'isolant coaxial qui la sépare de la tresse sont les seules parties du câble qui s'engagent dans le trou 24.
Le connecteur 15 (figures 2 à 5) destiné à être directement monté sur le c: comprer oins 29 ici du mais pour ?,melle) ; - en insert isolant 31 dans leque, nontées les broches boîtier r,unique oemp nant en socle 34 et un brit dit ins es ; et man( - deux câbles de raccordement blindés par au moins une tresse extérieure. Dans l'exemple, il s'agit des deux câbles 20 à structure coaxiale comportant chacun une tresse 22.
L'insert 31 n'abrite que deux broches 29 auxquelles sont raccordées les âmes centrales 21 des câbles 20. Les broches mâles 29 sont entièrement intégrées dans l'insert correspondant et chacune s'étend axialement dans un trou 36 de cet insert. Le diamètre de ce trou est juste suffisant pour accueillir la broche femelle 39 correspondante du connecteur 17. Les caractéristiques diélectriques de l'insert et l'écartement des broches conditionnent une variation d'impédance caractéristique aussi faible que possible dans le connecteur. De plus, la tresse 22 de chaque câble est raccordée au boîtier. Dans l'exemple, ledit boîtier comporte une paroi métallique 40 (une sorte de feuillard en cuivre) plaquée sur une face du socle 34, du côté opposé audit manchon 35. Là où chaque tresse 22 est raccordée, par exemple soudée, à cette paroi. En résumé, avant montage sur le circuit imprimé, le connecteur comporte deux câbles de raccordement 20 tel que décrit, constitués par deux câbles blindés à structure coaxiale, comportant chacun une âme centrale raccordée à une broche correspondante et une tresse raccordée audit boîtier métallique. Les câbles de raccordement 20 sont du type semi-rigide et sont par conséquent conformables. Ceci permet d'envisager différents types de raccordement au circuit imprimé comme décrit ci-dessus en référence aux figures 5 et 6, respectivement. Le boîtier métallique 33 précité est associé (ici fixé) à des moyens de montage pour sa propre fixation mécanique sur le circuit imprimé 12 ou 13. Dans l'exemple, ledit boîtier métallique est fixé à un support 44 en matériau isolant comportant les moyens de montage pre ee-i. Le 14 corT ne paroi a .. 7, deux parois eies 49 et de m 1 coplanaii prof sic int les .es vers i eieur, pour 1biage. Les parties des deux pare câbles raccordemei. 20 traversant ie support 44 sont immobilisées 35 dans celui-ci, de préférence au moyen d'une résine 45 moulée dans une cavité 46 dudit support. Chacun des câbles 20 sort du connecteur par un trou 48 pratiqué dans la paroi arrière 47 dudit support. L'écartement de ces trous ainsi que l'écartement des câbles de raccordement dans le support est fonction de l'écartement des conducteurs formant lesdites lignes parallèles 18 du circuit imprimé auxquels ils sont destinés à être connectés. Le support 44 comporte deux cheminées 54 permettant le passage de deux vis de fixation 55 pour le montage du connecteur sur le circuit imprimé. Deux colonnettes 58 taraudées intérieurement font saillie du socle du boîtier métallique 33 à l'avant du connecteur, de part et d'autre du manchon, pour la fixation de l'autre connecteur 17. Des portions filetées 59 de ces colonnettes s'engagent dans des trous 60 du socle et traversent des trous 61 de la paroi métallique avant de s'engager dans le support en matériau isolant. Les ailes de montage sont percées de deux trous 64 et les portions filetées des colonnettes traversent ces trous et coopèrent avec des écrous 65 prenant appui sur les faces internes desdites ailes de montage 51. Les écrous sont maintenus captifs par des nervures intérieures 66 du support. C'est donc le montage des colonnettes 58, grâce aux écrous 65, qui assure l'assemblage de tous les éléments du connecteur, y compris la paroi métallique 40 intercalée entre le boîtier métallique et le support 44 en matière plastique. Le support 44 comporte aussi un fond 70. Il est donc aisé, après assemblage des éléments au moyen desdites colonnettes, de couler la résine 45 durcissable dans ledit support ce qui stabilise les câbles à l'intérieur de celui-ci et immobilise les écrous 65. Le manchon 35 du boîtier métallique a un contour de détrompage semblable à celui du manchon 38 du connecteur 17 correspondant. Dans l'exemple spécifiquement décrit, ce contour a une forme de D, connue en soi. L'un des connecteurs comporte un manchon métallique précité manchon .ttérieur (ci il s'agit du manchon 38 du connecteur 17) de uanchon 35 (dit manchon 'rite du cc long de ce dernier au l'accouple ent dee deux con_ eurs. C'est ce qu'illustre. plus particulièrement les figures 4 et En e, sien ' au ae lise, eecee, ;on 75 vienne en contact électrique avec un socle 34 du connecteur comportant le manchon intérieur. Il est à noter que, s'agissant de la norme MIL DTL 83513 définissant l'architecture générale d'un connecteur "micro D", celle-ci ne privilégie pas ce contact électrique en bout.
Ce contact électrique en bout, rendu possible et confirmé par les vis d'assemblage 78 des deux connecteurs, engagées dans les colonnettes 58, améliore considérablement la compatibilité électromagnétique (CEM ou "RFI/EMI protection", en anglais) de la connexion haut débit.
Dans le mode de réalisation représenté les broches femelles 39 du connecteur 17 font saillie de l'insert qui les maintient dans une cavité ouverte délimitée par le manchon 38 qui les entoure, ce dernier étant le manchon extérieur. Le mode de réalisation tel qu'illustré est actuellement préféré mais on pourrait parfaitement concevoir une structure inverse dans laquelle les broches mâles 29 feraient saillie de l'insert correspondant et les broches femelles 39 seraient entièrement intégrées dans leur propre insert. Bien entendu, les broches mâles pourraient être logées dans un manchon dit extérieur et les broches femelles pourraient être logées dans un manchon dit intérieur. Le connecteur représenté est du type à une voie ; il ne comporte qu'un seul manchon abritant un insert et une paire de broches. Cependant, un même connecteur monté sur un circuit imprimé peut comporter un plus grand nombre de manchons, pour le raccordement simultané d'un nombre correspondant de lignes. Dans ce cas, chaque manchon faisant partie du même boîtier métallique abrite un insert et deux broches. Les manchons sont agencés côte à côte et en une seule rangée. Dans ce cas, on peut prévoir un support plus long fixé à la face arrière du socle du boitier métallique (avec interposition d'une plaque métalliqu, et abritant autant de paires de câbles blindés qu'il y a de

Claims (6)

REVENDICATIONS
1. Connecteur permettant d'établir une liaison avec une ligne de transmission haut débit bifilaire à impédance constante et apte à être directement monté sur une carte électronique à circuit imprimé, caractérisé en ce qu'il comprend au moins : - deux broches parallèles (29), - un insert isolant (31) dans lequel sont montées lesdites broches, 10 - un boîtier métallique (33) comprenant un manchon (35) ouvert abritant ledit insert et lesdites broches, ledit boîtier comportant ou étant associé à des moyens de montage pour sa fixation sur ladite carte, et -deux câbles de raccordement (20) blindés par au moins une 15 tresse extérieure, chaque câble étant raccordé à une broche et la tresse étant raccordée audit boîtier métallique.
2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit boîtier comporte une paroi métallique (40) du côté opposé audit manchon et en ce que la ou chaque tresse (22) est raccordée, par 20 exemple soudée, à cette paroi.
3. Connecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux câbles de raccordement (20) sont constitués par deux câbles blindés à structure coaxiale, comportant chacun une âme centrale (21) raccordée à une broche correspondante et une tresse (22) raccordée audit 25 boîtier métallique.
4. Connecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits câbles blindés (20) sont du type semi-rigide, conformables.
5. Connecteur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit boîtier métallique est fixé à un support (44) en matériau 30 isolant comportai le à :yens de montage précités.
6.~ sr .~ti E:i.. 1 5, caractérisé en rque es de ,e ce dament (20) sont imn pvst,, ace au moyen d'une résine moulée dais une cavité (46) de celui-Li. 35 , . Ca. m~ él4 c'roniqu e r i' ment .'e -aux lut débit, qudes revendications précédentes, fixé sur elle et dont es câbles de raccordement (20) sont connectés, par exemple soudés à des conducteurs (18) dudit circuit imprimé. 8. Carte électronique selon la revendication 7, caractérisée en ce que les deux câbles de raccordement étant constitués par deux câbles blindés (20) à structure coaxiale comportant chacun une âme centrale et une tresse, lesdites âmes sont respectivement soudées à deux conducteurs (18) dudit circuit imprimé et lesdites tresses sont soudées à un même conducteur (25) dudit circuit imprimé, formant masse, au voisinage des points de raccordement entre lesdites âmes et lesdits deux conducteurs. 9. Carte électronique selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit conducteur formant masse (25) et lesdits deux conducteurs (18) sont sur la même face dudit circuit imprimé. 10. Carte électronique selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit conducteur formant masse (25) est défini sur une face du circuit imprimé sur laquelle se trouve ledit connecteur, en ce que lesdits deux conducteurs (18) sont définis sur l'autre face et en ce que les âmes desdits câbles de raccordement traversent ledit circuit imprimé et sont connectées auxdits deux conducteurs sur l'autre face dudit circuit imprimé. 11. Couple de connecteurs dont l'un est selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'un des connecteurs comporte un manchon métallique précité, dit manchon extérieur (38), de section plus grande que celle du manchon (35) correspondant de l'autre connecteur, dit manchon intérieur, de façon à coulisser le long de celui-ci lors de l'accouplement des deux connecteurs et en ce que ledit manchon extérieur a une longueur suffisante pour que son extrémité libre (75) vienne en contact électrique avec un socle (34) du connecteur comportant le manchon intérieur.
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