JP2000505601A - クロストーク減少のための非抵抗エネルギ結合 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 クロストークは、回路基板（１０）上の回路トレースの配列によって通信配線システムにおいて減少される。回路基板は、第１及び第２電気コネクタ（１２，１４）における端子を相互接続するように配列された回路トレースを有する。ここで、各コネクタにおける端予は、通信配線システムにおける信号対と関連している。又、回路基板は、回路基板上のいずれの回路トレースにも非抵抗接続された、少なくとも１つのトレース（４１）を有する。非抵抗接続されたトレースは、異なる信号対を相互接続する少なくとも２つの回路トレースに密接して配列され、回路トレース間のエネルギを結合する。このため、少なくとも２つの回路トレース間のクロストークは、減少する。

Description

【発明の詳細な説明】 クロストーク減少のための非抵抗エネルギ結合 本発明は、信号路間のクロストークを減少させるために、高速データ通信シス テムにおける信号路間のエネルギ結合を促進させる電気デバイスに関する。 電話通信システムにおいてデータ伝送速度が増加していることにより、クロス トークが重大な問題となってきた。クロストークは、容量結合又は誘導結合のい ずれか一方によって１つの信号ラインを隣接する信号ラインに結合する漂遊エネ ルギとして定義される。このクロストークは、伝送される信号の純度に干渉する 信号ノイズとなる。 一般的に使用されている電話通信配線システムは、複数対の電線が互いに撚り 合わされているシールドされていないツイストペア配線である。撚り合わされた 対における電線は、関連信号を伝送するので信号対として公知になっている。 シールドされていないツイストペア線システムにおけるクロストークは、主と して、システムにおけるケーブルの連続的走路間のインターフェースを有する電 気コネクタにおいて発生する。モジュラジャックの如きコネクタは、一般的に、 カードエッジコネクタと配線システムとを相互に接続する回路基板上に実装され る。回路基板は、モジュラジャックと嵌合可能である基板上の１セットの端予と 、カードエッジコネクタと嵌合可能である基板上の他のセットの端子との間を延 びるライン又はトレースを担持している。 クロストークを減少させるための従来技術は、隣接したトレースにおけるエネ ルギ結合がモジュラプラグ及びジャックにおいて発生するエネルギ結合の効果を 打ち消すようにした基板上の回路トレースの配列を含む。米国特許第５，２９９ ，９５６号明細書は、基板上のトレースがプラグ及びジャックにおけるクロスト ークを生じるパターンと逆の極性となるパターンの経路を定めている配列を開示 している。しかし、この技術は、コネクタシステム及びケーブル間のインピーダ ンス不整合のために、結果的により高い構造上の反射損失を招くことがわかった 。 米国特許第５，３１０，３６３号明細書は、より高い反射損失を回避するクロ ストーク減少方法を開示している。この技術は、基板に付加的なトレースを付加 することを必要としている。付加的なトレースは、他のトレースの１つによって 相互接続された２個の同じ端子を相互接続する。このため、２つのトレースの各 々は、同一の信号を伝送する。これらトレースは、１つのトレースの信号が適当 な対平衡及びインピーダンスを提供し、他のトレースの信号がクロストークを減 少させるために他の対のうちの１つにおけるトレースとの結合を増加させるよう に経路が定められている。 今現在、クロストークを減少させるために、他のトレースのいずれとも抵抗(o hmically)結合されていない付加的なトレースを設けることが提案されている。 非抵抗結合されたトレースは、異なる信号対における２以上のトレースの部分に 密接（closely adjacent）するように経路が定められている。これにより、各ト レースと他のトレースとの間がエネルギ結合され、クロストークが減少する。 本発明は、第１電気コネクタを第２電気コネクタに相互接続するための回路基 板である。ここで、第１電気コネクタは、１セットの間隔の狭い端子を有してい る。端子の各々は、端子の各他の１つと関連し、信号対を形成する。又、信号対 の各々は、コネクタを経た各電気回路と関連している。このため、前記異なる信 号対における隣接する端子は、電気クロストークを受けやすくなる。回路基板は 、表面に回路トレースを有する誘電基板を具備している。回路トレースは、第１ セットの端子を第２電気コネクタにおける対応するセットの端子に電気的に相互 接続するために配列されている。回路基板は、いずれの回路トレースにも非抵抗 接続されている少なくとも１つの他のトレースを有する。非抵抗接続されたトレ ースは、複数の対のうちの異なる対における２つの回路トレース間のエネルギを 結合するために配列されている。このため、２つの回路トレース間のクロストー クは減少される。一実施形態において、非抵抗接続されたトレースは、基板上に 配置されると共に、各回路トレースの各長さの少なくとも１部分だけ２つの回路 トレースの各々と密接して延びている。 本発明の実施形態を図面を参照して説明する。 図１は、本発明の回路基板によって相互接続されうる１対の例示電気コネクタ の分解斜視図である。 図２は、４対の電線システムにおける平行導体の概略図である。 図３及び図４は、本発明が使用されうる回路基板のそれぞれ反対側の平面図で ある。 図５乃至図９は、本発明による個々の非抵抗接続されたトレースをそれぞれ有 する回路基板の平面図である。 図１０及び図１１は、表面に組み込んだ非抵抗接続されたトレースを有する回 路基板のそれぞれ反対側の平面図である。 本発明の回路基板１０によって相互接続されうる例示的なRJ45モジュラジャッ ク１２及びエッジコネクタ１４が、図１に示されている。モジュラジャック１２ は、４対の通信配線システムにおける各信号ラインに対応する８個の端子１６を 有している。端子１６は、回路基板１０のめっきされたスルーホール、即ちビア ２４と係合するために工業規格足形に配列される。端子１６は、回路基板上の表 面実装パッドと嵌合係合するために表面実装足で形成されてもよい。 回路基板１０は、めっきされたスルーホール２４から基板の縁に沿った各パッ ド３２まで延びる導電材料のラインを有する。導電材料の各ラインは、各めっき されたスルーホール２４及びパッド３２と共に各回路トレース、即ち信号トレー ス２６を構成している。パッド３２を有する基板縁は、エッジコネクタ１４内の 対応する端子と係合するためにエッジコネクタ１４のキャビティ１７内に受容さ れうる。 端予１６は、モジュラジャックのキャビティ１８内に挿入されうるモジュラプ ラグ（図示せず）の嵌合相手端子と係合するためにモジュラジャック内において 横に並んだ平行配列で延びている。重大なクロストークは、極めて近接して互い に平行になっている異なる信号対における端子によってモジュラプラグ及びモジ ュラジャック内で発生しうる。 モジュラジャック内の８個の端子は、通信配線システムにおいて特定の信号ラ インのために設けられている。図２は、工業規格に従った端子の配列を概略的に 示している。端子は、第１信号対1a-1bが中心の対で、第２対2a-2bが第１対を跨 ぎ、第３対3a-3b及び第４対4a-4bが列の各両端に位置した４つの信号対に配列さ れている。クロストークのほとんどは、異なる信号対における隣接した信号ライ ン間で発生する。例えば、ライン3b-2a、2a-1a、1b.2b、及び2b-4aはすべてクロ ストークを発生する対である。クロストークは、他の信号対を跨ぐ１つの 信号対によって形成されたクロストークを発生する対において最も大きい。即ち 、クロストークを発生する対2a-1a及び1b-2bにおいてである。 クロストークはエッジコネクタ１４における異なる信号対の端子間で発生しう るが、モジュラプラグ及びジャックにおいて発生する近端クロストーク（NEXT） がエッジコネクタにおいて発生する遠端クロストークよりもかなり大きいことが わかった。 クロストークは、クロストークが発生するラインにおけるエネルギ結合の効果 を打ち消すためにクロストークが発生しない信号ライン間のエネルギを結合する ことによって通信配線システムにおいて減少されうる。本発明によれば、エネル ギ結合を達成するために１以上の付加的なトレースが回路基板上に設けられてい る。これらトレースは、信号トレース２６のいずれに対しても抵抗接続されてい ない。その代わりに、非抵抗トレースは、容量及び誘導の効果を通じてのエネル ギ結合を促進させるために信号トレースに密接して配列されている。 図５を参照すると、本発明による回路基板上の非抵抗接続された第１のトレー ス４１は、信号ライン2b、3b及び4bに対応する信号トレースに密接して配列され ている。図５に示すように、非抵抗接続された第１のトレース４１は、パッド3b の側部に沿って延び、スルーホール4bを取り囲み、スルーホール2bを部分的に取 り囲み、トレース2bの両側部に沿って延び、そしてパッド2bの側部に沿って延び る。図２に戻ると、信号ライン4aがライン2bとクロストークを生じていることが 理解されよう。第１の非抵抗トレース４１は、ライン2b及び4b間のエネルギを結 合し、これによってライン4aによって生じるクロストークを打ち消している。ト レース４１は、ライン2b及び3b間のエネルギをも結合し、これによってライン2a によってライン3bにおいて生じるクロストークを打ち消している。 図６を参照すると、非抵抗接続された第２のトレース４２は、信号ライン1b、 2a及び3aに対応する信号トレースに密接して配列されている。第２の非抵抗トレ ース４２は、パッド2aの側部に沿って延び、そしてスルーホール3a、2a及び1bを 実質的に取り囲む。この配列は、ライン2aによって信号ライン3bに誘発されたク ロストークの効果を打ち消すと共に、ライン1aによって信号ライン2a に誘発されたクロストークの効果を打ち消す。 図７は、信号ライン1a及び2bに対応する信号トレースに密接して配列された第 ３の非抵抗トレース４３を示している。この非抵抗トレース４３は、ライン2aに よってライン1aに誘発されたクロストークを補償する。 図８は、ライン2b及び4bに対応する信号トレースに密接して配列された第４の 非抵抗トレース４４を示している。この非抵抗トレース４４は、ライン4aによっ てライン2bに誘発されたクロストークを補償する。 図９は、ライン1b及び2aに対応する信号トレースに密接して配列された第５の 非抵抗トレース４５を示している。この非抵抗トレース４５は、ライン1aによっ てライン2aに誘発されたクロストークを補償する。 本発明による非抵抗トレースは、図５乃至図９において示したものを１つづつ 具えるか、又は、図１０及び図１１に示した、１つの回路基板上の個々の非抵抗 トレースのすべてを組合わせたものを具えうる。非抵抗トレースは、回路基板上 の信号トレースの配置に応じて選択的に配列される。非抵抗トレースの正確な形 状及び配列は、基板上の信号トレースの配置及び通信配線システムのクロストー ク特性によって左右される。図面に示すように、非抵抗トレースは、非抵抗トレ ースの容量性効果を増大させるために、狭い導電ラインよりもむしろ導電材料の 広い領域として効果的に形成される。 本発明の重要な利点は、信号対の回路トレース間のスペースを一定に維持しつ つクロストークを減少できることである。図１０に示すように、１つの信号対の トレース1a及び1bは、それらの間に一定のスペースを保って回路基板上の平行コ ースに沿って経路が定められている。この一定のスペースは、トレース間のイン ピーダンス整合の利益を生ずる。対照的に、クロストークを減少する従来技術の 方法は、トレース間の増大した間隔を利用するか、又は、間に容量結合を具えた 付加的な枝路を有する信号トレースを利用している。そして、これらの方法の双 方は、結果として全体的な動作に対して有害であるインピーダンス不整合となる 。 エネルギ結合を通じてのクロストーク打ち消しには、不明確な性質があるので 、効果的な非抵抗形状は大きく変形可能であることは当業者にとって明白なこと で ある。従って、図面に示された正確な形状及び配列は、例示のためだけに意図さ れ、制限されるものではない。そして、排他的な権利が請求される本発明の範囲 を評価するために、添付の請求の範囲が参照されるべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１電気コネクタ（１２）を第２電気コネクタ（１４）に相互接続する回路 基板（１０）であって、前記第１電気コネクタが、１セットの狭い間隔の端子を 有し、該端子の各々は、前記端子の各他の１つと関連して信号対を形成し、該信 号対の各々は、前記コネクタを経て各電気回路と関連し、このため、前記異なる 信号対における隣接する前記端子は、電気クロストークを受けやすくなっており 、前記回路基板は、表面に回路トレースを有する誘電基板を具備し、前記回路ト レースは、前記第１セットの端子を前記第２電気コネクタにおける対応するセッ トの端子に電気的に相互接続するために配列されている回路基板において、 前記回路基板上の少なくとも１つの他のトレース（４１）は、いすれの前記 回路トレースにも非抵抗接続され、この非抵抗接続されたトレース（４１）は、 複数の対のうちの異なる対における２つの前記回路トレース間のエネルギを結合 するために配列され、このため、２つの前記回路トレース間のクロストークは減 少されるようになっていることを特徴とする回路基板。 ２．前記非抵抗接続されたトレース（４１）は、前記基板上に配置されると共に 、前記回路トレースの各々の各長さの少なくとも１部分だけ前記２つの回路トレ ースの各々と密接して延びていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の回路 基板。 ３．前記誘電基板は対向する主表面を有すると共に、前記非抵抗接続されたトレ ースは前記主表面のうちの一方上にもっぱら配置されていることを特徴とする請 求の範囲第２項記載の回路基板。 ４．前記誘電基板は対向する主表面を有し、前記回路トレースのうちの少なくと もいくつかは前記主表面間の各ビアを貫通して延び、前記非抵抗接続されたトレ ースは前記ビアのうちの１つを少なくとも部分的に取り囲むことを特徴とする請 求の範囲第２項記載の回路基板。 ５．前記誘電基板は対向する主表面を有し、前記回路トレースのうちの少なくと もいくつかは前記主表面の双方上に配置された部分を有し、前記非抵抗接続され たトレースは、ビアを貫通して延びると共に、前記主表面の双方上の 前記部分のいくつかと密接していることを特徴とする請求の範囲第２項記載の回 路基板。 ６．複数の前記非抵抗接続されたトレースが、前記回路トレースの異なる対に密 接して前記基板上に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の回 路基板。