JP2005259390A - Modular rosette for communication - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音声ないしデータを対象とした多チャンネル伝送系、より詳細には対間漏話を問題とする配線システムを構成するUTP ケーブル、接続用のモジュラージャック、クランプ端子、もしくはそれら両者を含むモジュラーローゼットに関するものである。 The present invention relates to a multi-channel transmission system for voice or data, and more specifically, a UTP cable, a modular jack for connection, a clamp terminal, or both, which constitute a wiring system in which cross-talk is a problem. It is about the rosette.
LAN に代表される情報配線システムでは、多線条多対の往復伝送路が用いられる。伝送媒体としてはメタリックのUTP(Unshielded Twisted Pair)ケーブルが一般的である。接続用のコネクタとしては、モジュラージャックとクランプ端子および両者を電気的に結ぶ線路もしくはプリント配線基板(以下PCB(Printed Circuit Board)と略す)を加えたものを構成要素とするモジュラーローゼットが用いられる。 In an information wiring system represented by a LAN, a multi-wire multi-pair round-trip transmission path is used. As a transmission medium, a metallic UTP (Unshielded Twisted Pair) cable is generally used. As a connector for connection, a modular rosette including a modular jack, a clamp terminal, and a line electrically connecting both of them or a printed wiring board (hereinafter abbreviated as PCB (Printed Circuit Board)) is used.
図1に室内の任意の場所に設置する露出型モジュラーローゼットのユニット部の外観を示す。図2は同ローゼットの構成である。同ローゼットはプラグ付きケーブルを終端するモジュラージャック1、ケーブル芯線をクランプする端子を収納したクランプケース2、クランプしたケーブルを開放するケーブル芯線解除ボタン3、上記部品を搭載する基板4、その基板を搭載するベース5およびカバー6からなる。 FIG. 1 shows the appearance of a unit portion of an exposed modular rosette installed in an arbitrary place in a room. FIG. 2 shows the configuration of the rosette. The rosette has a modular jack 1 that terminates a cable with a plug, a clamp case 2 that houses a terminal for clamping the cable core, a cable core release button 3 that releases the clamped cable, a board 4 on which the above components are mounted, and the board mounted thereon. The base 5 and the cover 6 are configured.
図3,4に壁面に設置される埋込型モジュラーローゼットの外観を示す。図3は同ローゼットをモジュラージャック側から見た斜視図、図4はクランプ端子側から見た斜視図である。図5に埋込型モジュラーローゼットの構成を示す。プラグ付きケーブルを終端するモジュラージャック7、ケーブル芯線をクランプするクランプ端子8、クランプしたケーブルを開放するケーブル芯線解除ボタン9、上記部品を搭載する基板10、その基板を搭載するベース11およびカバー12からなる。 3 and 4 show the appearance of the embedded modular rosette installed on the wall surface. 3 is a perspective view of the rosette as seen from the modular jack side, and FIG. 4 is a perspective view of the rosette as seen from the clamp terminal side. FIG. 5 shows the structure of an embedded modular rosette. From the modular jack 7 for terminating the cable with plug, the clamp terminal 8 for clamping the cable core, the cable core release button 9 for releasing the clamped cable, the board 10 for mounting the above components, the base 11 for mounting the board and the cover 12 Become.
なお、これらの露出型および埋込型モジュラーローゼットのクランプ端子は逆止作用をもつS バネ式のクランプ端子(特許文献1記載の日本電信電話株式会社型番NMJ-8 およびWUK-8 などに採用されている端子)である。 The clamp terminals of these exposed and embedded modular rosettes are S spring type clamp terminals that have a non-return action (Nippon Telegraph and Telephone Corporation model numbers NMJ-8 and WUK-8 described in Patent Document 1, etc.) Terminal).
配線システムを構成するケーブルやモジュラーローゼットあるいはモジュラージャックやクランプ端子など多線条多対の伝送要素(以下多線条要素と呼ぶ)においては、対間の漏話を所定以上の減衰量に抑制しなくてはならない。なぜなら対間の漏話は伝送信号にとって符号誤りをひきおこす大きな要因となるからである。 In multi-wire multi-pair transmission elements (hereinafter referred to as multi-wire elements) such as cables, modular rosettes, modular jacks and clamp terminals that make up the wiring system, the crosstalk between the pairs is not suppressed to a predetermined amount or more. must not. This is because crosstalk between pairs becomes a major factor causing a code error in a transmission signal.
多線条要素における漏話制御は一般に簡単ではない。とくに伝送速度が高速になると、漏話減衰量に対する要求が飛躍的に厳しくなる。例えばLAN 配線系の国際規格TIA/EIA-568-B.2 (非特許文献1)で規定されるモジュラーローゼットの近端および遠端漏話減衰量はエンハンストカテゴリー5 (Cat.5eと記す)では100MHzにおいて43dBおよび35.1dBであるが、最高250MHzまで用いるカテゴリー6 (Cat.6 と記す)では、これが54dBおよび43.1dBと、大幅に強化されている。 Crosstalk control in multi-strip elements is generally not easy. In particular, when the transmission rate is increased, the demand for crosstalk attenuation is drastically severe. For example, the near-end and far-end crosstalk attenuation of the modular rosette specified by the international standard TIA / EIA-568-B.2 (non-patent document 1) for LAN wiring systems is 100 MHz in enhanced category 5 (denoted as Cat.5e). In Category 6 (referred to as Cat.6) that uses up to 250 MHz, this is a significant enhancement of 54 dB and 43.1 dB.
最高信号周波数100MHzまでのCat.5eにおいて、モジュラージャック14としてRJ−45、クランプ端子15として110 型と呼ばれるU スリットを用いたモジュラーローゼット(図6 )では、対間結合容量を極小化するだけで、所定の漏話減衰量を実現することが可能であった。逆止作用をもつS バネ式のクランプ端子でも図2の露出型のように端子間隔が開いたタイプでは結合容量だけに着目するだけでよかったが、S バネ式でも図5 埋込型のように対向面積の広い金属バネホルダが狭い間隔で並ぶタイプでは、対間の結合容量だけではなく、相互インダクタンスの影響をも考慮しなければCat.5eでも十分な特性マージンを得ることは難しい。 In Cat.5e up to the maximum signal frequency of 100 MHz, the modular rosette (Fig. 6) that uses the U-slit called RJ-45 as the modular jack 14 and the 110 type as the clamp terminal 15 simply minimizes the coupling capacity between pairs. It was possible to realize a predetermined amount of crosstalk attenuation. In the S spring type clamp terminal with non-return action, it is only necessary to pay attention to the coupling capacity in the type with the terminal spacing wide as in the exposed type in Fig. 2, but in the S spring type as in Fig. 5 embedded type In the type where metal spring holders with large opposing areas are arranged at narrow intervals, it is difficult to obtain a sufficient characteristic margin even with Cat.5e without considering not only the coupling capacitance between pairs but also the influence of mutual inductance.
従来、所定以上に漏話制御されたモジュラーローゼットの実現手段には統一的定量的手法というものはなく、各製造メーカごとに独自のノウハウで設計されてきた。一般にはモジュラージャックピンとクランプ端子を結ぶ線路もしくはPCB のパタンを漏話量を測定しながらカット・アンド・トライで形成する方法が採られている。試作基板の種類が100種以上にのぼることもけっして珍しくない。 Conventionally, there is no unified quantitative method as a means of realizing a modular rosette with crosstalk control exceeding a predetermined level, and each manufacturer has been designed with unique know-how. In general, a method of forming a line connecting a modular jack pin and a clamp terminal or a pattern of a PCB by cut-and-try while measuring a crosstalk amount is employed. It is not uncommon for the number of prototype boards to exceed 100.
さらにCat.6 対応のモジュラージャックは現在市場に何種類か流通しているものの、配線システムにおいて最も重要な近端漏話減衰量(以下NEXTと略記する)もしくは遠端漏話減衰量(以下FEXTと略記する)においてすら規格割れしているものも少なくないのが現状である。当該分野の大きな問題である。
上述の状況に鑑み、カット・ アンド・ トライにたよってきた高速LAN 用モジュラーローゼットの開発設計において、確実な漏話特性の実現と開発工数縮減の手段を確立することが本発明の目的である。そのためには、まず対象とする複数対線路の等価モデルを設定し、制御可能なパラメータによってNEXTおよびFEXTを解析表現しなければならない。その上でNEXTおよびFEXTを所定値以上とするための数値的具体条件を明らかにし、以って所定の漏話特性を実現することが本発明の課題である。 In view of the above situation, it is an object of the present invention to establish a means for realizing reliable crosstalk characteristics and reducing development man-hours in the development and design of modular rosettes for high-speed LANs based on cut-and-try. To that end, first, an equivalent model of the target multi-pair line must be set, and NEXT and FEXT must be analyzed and expressed by controllable parameters. Then, it is an object of the present invention to clarify the specific numerical conditions for making NEXT and FEXT equal to or greater than a predetermined value, thereby realizing a predetermined crosstalk characteristic.
上記課題解決のため、本発明では図7および図8 のような漏話モデルを想定する。前者は電磁結合、後者は静電結合に対応する。両図において線路1/2 を誘導対、線路3/4 を被誘導対とする。2 組の往復線路間には浮遊容量と相互インダクタンスが存在する。それぞれをM ijおよびC ijとする。添字i,j は線路1 〜4 に相当する。誘導対に実線方向に信号電流が流れると、M ijおよびC ijのアンバランスによって、被誘導対にはそれぞれ点線方向に漏話電流が流れる。 In order to solve the above problems, the present invention assumes a crosstalk model as shown in FIGS. The former corresponds to electromagnetic coupling, and the latter corresponds to electrostatic coupling. In both figures, line 1/2 is an inductive pair and line 3/4 is an induced pair. There are stray capacitance and mutual inductance between the two pairs of round-trip lines. Let each be M ij and C ij . Subscripts i and j correspond to tracks 1 to 4. When a signal current flows through the induction pair in the direction of the solid line, a crosstalk current flows through the induced pair in the direction of the dotted line due to imbalance between M ij and C ij .
図7および図8のブリッジ等価回路を図9と図10に示す。ここで両ブリッジのバランスがほぼ保たれていると仮定すると、両線路対間のアンバランスすなわち相互インダクタンスM k および結合容量C k はよい近似で次式であたえられる。
(数式1 )
M k = M13+M24 −M14 −M23 →0
(数式2)
C k = C13+C24 −C14 −C23 →0
The bridge equivalent circuit of FIGS. 7 and 8 is shown in FIGS. Assuming that the balance between the two bridges is substantially maintained, the unbalance between the two line pairs, that is, the mutual inductance M k and the coupling capacitance C k can be given by a good approximation as follows.
(Formula 1)
M k = M 13 + M 24 −M 14 −M 23 → 0
(Formula 2)
C k = C 13 + C 24 −C 14 −C 23 → 0
これらは2 組の往復線路間の電磁結合および静電結合による漏話電流を規定するもので、それらをI Mk、I Ckで表すと、
(数式3)
I Mk=j ω(Mk /2Z0)I0
(数式4)
I Ck=j ω(Ck Z0/8)I0
であたえられる。
These regulate the crosstalk current due to electromagnetic coupling and electrostatic coupling between two pairs of round-trip lines, and these can be expressed as I Mk and I Ck .
(Formula 3)
I Mk = j ω (M k / 2Z 0 ) I 0
(Formula 4)
I Ck = j ω (C k Z 0/8) I 0
Is given.
等価回路をさらに簡単化すると図11および図12のように表すことができる。ここで漏話電流の方向に注意しなくてはならない。すなわち図11の電磁結合の場合には近端と遠端で漏話電流の向きが逆になるのに対し、図12の静電結合の場合には同じ向きとなる。よって両端における漏話電流I NE、I NEは数式3,4より次式であたえられる。
(数式5)
I NE=I Ck+I Mk=j ω(Ck Z0/8+M k /2Z0)
(数式6)
I FE=I Ck−I Mk=j ω(Ck Z0/8−M k /2Z0)
When the equivalent circuit is further simplified, it can be expressed as shown in FIGS. Here, attention must be paid to the direction of crosstalk current. That is, in the case of electromagnetic coupling in FIG. 11, the direction of crosstalk current is reversed at the near end and the far end, whereas in the case of electrostatic coupling in FIG. 12, the direction is the same. Therefore, the crosstalk currents I NE and I NE at both ends are given by the following equations from equations 3 and 4.
(Formula 5)
I NE = I Ck + I Mk = j ω (C k Z 0/8 + M k / 2Z 0)
(Formula 6)
I FE = I Ck −I Mk = j ω (C k Z 0 / 8−M k / 2Z 0 )
数式5,6より近端および遠端における漏話電流にはトレードオフ関係にあることが了解されよう。これはコネクタの調整段階で日常経験することで、近端漏話減衰量(NEXT)を大きくすれば遠端漏話減衰量(FEXT)が小さくなるいっぽう、逆の現象もおこるということである。 It will be understood from equations 5 and 6 that the crosstalk current at the near end and the far end is in a trade-off relationship. This is a routine experience at the connector adjustment stage, and if the near-end crosstalk attenuation (NEXT) is increased, the far-end crosstalk attenuation (FEXT) decreases, but the reverse phenomenon also occurs.
TIA の規格では、表1 のようにFEXTよりもNEXTのほうが重視されている。
(表1)
┌────────┬───┬──┬─────────┬────────┐
│ 項目 │記号 │単位│ Cat.5e 規格 │ Cat.6規格 │
│ │ │ │(周波数100MHz) │(周波数100MHz)│
├────────┼───┼──┼─────────┼────────┤
│近端漏話減衰量 │NEXT │dB │ 43.0min │ 54.0min │
├────────┼───┼──┼─────────┼────────┤
│近端漏話減衰量 │FEXT │dB │ 35.1min │ 43.1min │
├────────┼───┼──┼─────────┼────────┤
│ 反射減衰量 │ RL │dB │ 20.0min │ 25.0min │
├────────┼───┼──┼─────────┼────────┤
│ 挿入損失 │ IL │dB │ 0.4max │ 0.2max │
└────────┴───┴──┴─────────┴────────┘
In the TIA standard, NEXT is more important than FEXT as shown in Table 1.
(Table 1)
┌────────┬───┬──┬─────────┬────────┐
│ Item │ Symbol │ Unit │ Cat.5e Standard │ Cat.6 Standard │
│ │ │ │ (frequency 100MHz) │ (frequency 100MHz) │
├────────┼───┼──┼─────────┼────────┤
│Near-end crosstalk attenuation │NEXT │dB │ 43.0min │ 54.0min │
├────────┼───┼──┼─────────┼────────┤
│Near-end crosstalk attenuation │FEXT │dB │ 35.1min │ 43.1min │
├────────┼───┼──┼─────────┼────────┤
│ Return loss │ RL │dB │ 20.0min │ 25.0min │
├────────┼───┼──┼─────────┼────────┤
│ Insertion loss │ IL │dB │ 0.4max │ 0.2max │
└────────┴───┴──┴─────────┴────────┘
ひとまずI NE=0 、すなわちNEXT→∞とおいてみると、数式5よりかんたんに
(数式7)
|M k /Ck |=(Z0 / 2)2
なる条件式が得られる。
For the time being, I NE = 0, that is, NEXT → ∞, it is easier than Equation 5 (Equation 7)
| M k / C k | = (Z 0/2 ) 2
The following conditional expression is obtained.
すなわち結合容量と結合相互インダクタンスの比の平方根が線路インピーダンスの半分になったとき、近端漏話がゼロ(NEXT→∞)となることがわかる。これが本発明において見出されたNEXT最大化の具体的条件である。 That is, it can be seen that when the square root of the ratio between the coupling capacitance and the coupling mutual inductance becomes half of the line impedance, the near-end crosstalk becomes zero (NEXT → ∞). This is the specific condition for NEXT maximization found in the present invention.
このときのFEXT値を求めると、FEXT = 20log|I0 / IFE|であるから、数式7を数式6 に反映させることによって次式のように求めることができる。
(数式8 )
FEXT=−20log10 {ω|M k |/Z0 }
When the FEXT value at this time is obtained, FEXT = 20log | I 0 / I FE |. Therefore, by reflecting Equation 7 in Equation 6, the following equation can be obtained.
(Formula 8)
FEXT = −20log 10 {ω | M k | / Z 0 }
上式より所定の周波数f におけるFEXT所要値を確保するためのM k の条件を求めると、
(数式9 )
2 πf |M k |/Z0 ≦10-FEXT/20
となる。すなわち数式7および数式9が満足される場合には、NEXTが無限大かつFEXT値が所定値以上に確保されることが了解されるであろう。ただしNEXTが無限大になるとはいっても、線路内の直列インダクタンスの影響などにより、じっさいには多少NEXT値がなまるが、設計上狙うべき条件は上記のとおりである。
When obtaining the condition of M k to secure the FEXT required value at the predetermined frequency f from the above equation,
(Formula 9)
2 πf | M k | / Z 0 ≦ 10 -FEXT / 20
It becomes. That is, if Equation 7 and Equation 9 are satisfied, it will be understood that NEXT is infinite and the FEXT value is secured to a predetermined value or more. However, although NEXT will be infinite, the NEXT value will be slightly reduced due to the influence of the series inductance in the line, but the conditions that should be aimed for in the design are as described above.
ここで一般的な場合における近端漏話減衰量NEXTおよび遠端漏話減衰量FEXTを求めておくと、数式5,6から、
(数式10)
NEXT=−20log10 {ω(Ck Z0/8+ Mk /2Z0 )}
(数式11)
FEXT=−20log10 {ω(Ck Z0/8− Mk /2Z0 )}
なる式が得られる。図13はZ0=100 Ω、f =100MHzとしてグラフ化したものである。横軸を結合容量C k 、縦軸を漏話減衰量とし、結合相互インダクタンスM k をパラメータにとった。同図によれば、C k が小さいときはNEXT、FEXTともに一定値をとる。C k の増大とともにNEXTは上昇、数式7を満たすC k 値に至って無限大となる。その後はオクターブ6dB の傾斜で減少する。FEXTはC k の増加とともに漸減、NEXT無限大後はオクターブ6dB 傾斜で減少する。
Here, when the near-end crosstalk attenuation NEXT and the far-end crosstalk attenuation FEXT in the general case are obtained,
(Formula 10)
NEXT = -20log 10 {ω (C k Z 0/8 + M k / 2Z 0)}
(Formula 11)
FEXT = −20log 10 {ω (C k Z 0 / 8− M k / 2Z 0 )}
The following formula is obtained. FIG. 13 is a graph with Z 0 = 100 Ω and f = 100 MHz. The horizontal axis is the coupling capacitance C k , the vertical axis is the crosstalk attenuation, and the coupling mutual inductance M k is a parameter. According to the figure, when C k is small, both NEXT and FEXT take a constant value. As C k increases, NEXT rises, reaching a C k value that satisfies Equation 7, and becomes infinite. After that, it decreases with an inclination of 6 dB octave. FEXT gradually decreases as C k increases, and after NEXT infinity, decreases with an octave slope of 6 dB.
パラメータのM k でみると、M k が小さいほどNEXT、FEXTともに大きくなることがわかる。逆にいえば、M k が決まるとNEXTはC k によって無限大にすることができるが、FEXTは一定値以上に伸ばすことができない。トレードオフのゆえんである。 Looking at the parameter M k , it can be seen that the smaller M k is, the larger both NEXT and FEXT are. Conversely, when M k is determined, NEXT can be made infinite by C k , but FEXT cannot be extended beyond a certain value. This is a trade-off.
数11、12を別の表現でグラフ化したものが図14である。横軸縦軸にNEXT、FEXTをとり、グラフ内にM k とC k を目盛った。これにより、NEXTとFEXTをあたえれば所定のM k 、C k が求まり、逆にM k とC k がわかればそのときのNEXT、FEXTを読み取ることができる。これをクロストークチャートと命名する。 FIG. 14 is a graph showing the expressions 11 and 12 in another expression. The horizontal axis represents NEXT and FEXT on the vertical axis, and M k and C k were scaled in the graph. Thus, given NEXT and FEXT, predetermined M k and C k can be obtained. Conversely, if M k and C k are known, NEXT and FEXT at that time can be read. This is named a crosstalk chart.
以上所定のNEXT、FEXT値を実現するための相互インダクタンスM k および結合容量
C k が満たすべき数値的具体要件があきらかとなった。後述するように、基板上の線路間では、相互インダクタンスよりも結合容量を制御するほうが自由度があって容易である。従って、コネクタの設計にあたっては、まず基板上にジャックとクランプ端子間の信号パスをM k が最小となるように引きまわし、しかる後対間の結合容量を所定値に制御するという手順になる。
Mutual inductance M k and coupling capacitance to achieve the specified NEXT and FEXT values
The numerical specific requirements to be satisfied by C k became clear. As will be described later, it is easier to control the coupling capacitance than the mutual inductance between lines on the substrate. Therefore, in designing the connector, the signal path between the jack and the clamp terminal is first drawn on the board so that Mk is minimized, and then the coupling capacity between the pairs is controlled to a predetermined value.
漏話補償の対象とする対間の相互インダクタンスMkを小さく抑えるには、基板上で新たにM kを創出することも有効であるが、それ以前に他のデバイスであるジャックと端子それぞれのMkを評価し、両者が逆特性で互いに相殺しあうような端子配列を選ぶことはさらに有効な手段である。 In order to keep the mutual inductance Mk between pairs subject to crosstalk compensation small, it is also effective to create a new Mk on the board, but before that, the Mk of each jack and terminal, which is another device, is effective. It is a more effective means to evaluate and select a terminal arrangement in which both cancel each other with opposite characteristics.
具体の実施例に先立ち基板上の線路間で相互インダクタンスと結合容量を制御する方法について述べる。 Prior to a specific embodiment, a method for controlling mutual inductance and coupling capacitance between lines on a substrate will be described.
往復線路間の相互インダクタンスは線路閉回路によって発生する磁束の鎖交割合から求めることができる(竹山説三著「電磁気学現象理論」第15章、丸善昭和18年)。図15のような(1)(2)および(3)(4)のような2 対の往復線路があるとすると、対間の相互インダクタンスM k は次式であたえられる。
(数式12)
Mk=(μ0l /2 π)log e {(1+α)(1 −α)}(H)
ここに
(数式13)
α=a/b
aは線路間隔、b は対間隔、l は線路長、μ0 は真空透磁率である。数式12,13からも分かるとおり、いずれかの往復線路の往路と復路を入れ替えることによってM k の極性を逆転させることができる。図16テストピースによる実験検証結果を示す。計算値と実測値がよく一致している。以上により基板上のM k は線路間隔、線路対間距離および線路長などによって制御できることが了解されるであろう。
The mutual inductance between the reciprocating lines can be obtained from the interlinkage ratio of the magnetic flux generated by the closed circuit (Shinzo Takeyama, “Electromagnetism Phenomenon”, Chapter 15, Maruzen 18). Assuming that there are two pairs of reciprocating lines such as (1) (2) and (3) (4) as shown in FIG. 15, the mutual inductance Mk between the pairs is given by the following equation.
(Formula 12)
Mk = (μ 0 l / 2π) log e {(1 + α) (1−α)} (H)
Here (Formula 13)
α = a / b
a is a line interval, b is a pair interval, l is a line length, and μ 0 is a vacuum permeability. As can be seen from Equations 12 and 13, the polarity of M k can be reversed by exchanging the forward path and the return path of one of the round-trip lines. Fig. 16 shows the results of experimental verification using test pieces. The calculated value and the measured value are in good agreement. From the above, it will be understood that M k on the substrate can be controlled by the line spacing, the distance between line pairs, the line length, and the like.
つぎに結合容量C k の制御について述べる。C k 制御は所定の線路間に容量付加することによって比較的容易に行うことができる。付加容量の形式は基板を挟むプレート型でも可能だが、同一面内で構成できるインターディジタル型のほうが調整が容易である。図17はテストピースによってディジタル段数と容量値を実験的に求めた結果である。数pFオーダの容量制御が可能である。 Next described control of the coupling capacitor C k. C k control can be performed relatively easily by adding a capacitance between predetermined lines. The type of additional capacitance can be a plate type with the substrate sandwiched, but the interdigital type that can be configured on the same plane is easier to adjust. FIG. 17 shows the results of experimental determination of the number of digital stages and the capacitance value using a test piece. Capacitance control on the order of several pF is possible.
図18はテストピースを作成して検証した漏話モデルの特性である。実線はM k 、C k の測定値から求めた漏話減衰量の計算値、プロットが実測値である。両者が比較的よい一致を示していることから、上述してきた漏話解析と設計要件が正当なものであることが了解される。 FIG. 18 shows the characteristics of the crosstalk model that was created and verified. The solid line is the calculated value of the crosstalk attenuation obtained from the measured values of M k and C k , and the plot is the actual measurement value. Since both show a relatively good agreement, it is understood that the above-described crosstalk analysis and design requirements are valid.
実際例として、図3 ,4 に示すような従来の埋込み型電話用ローゼットを回路基板の変更のみによってCat.5e化した結果について説明する。本コネクタは通常のLAN コネクタ(図6)と異なり、クランプ端子にリリース機構をもつ前述のS 型スプリングを採用、成端後のリトライが可能であるという点で独自性をもつものであるが、図5のように金属製のスプリングホルダが1mm 間隔で10mm2 以上の面積で対向していることから、電磁気的境界条件が複雑であることが予想された。実際、IDC 端子を用いたものでは容量バランスだけで特性を出すことが容易であったが、本コネクタでは本発明のように相互インダクタンスをも考慮した回路設計が必要である。 As an actual example, the result of converting the conventional embedded telephone rosette as shown in FIGS. 3 and 4 into Cat.5e only by changing the circuit board will be described. Unlike the normal LAN connector (Fig. 6), this connector is unique in that it uses the aforementioned S-type spring with a release mechanism at the clamp terminal and can be retried after termination. Since the metal spring holders face each other with an area of 10 mm 2 or more at 1 mm intervals as shown in FIG. 5, it was expected that the electromagnetic boundary conditions were complicated. Actually, with the use of the IDC terminal, it was easy to obtain the characteristics only by the capacitance balance, but this connector requires a circuit design that also takes into account the mutual inductance as in the present invention.
LAN コネクタにおいては8 極8 芯のうち端子12、36、54および78が対をなしている。プラグおよびジャック部では端子番号が1 から8 まで順番に並ぶことから、対54を対36が跨ぐ形となる。このため36/54 対間のアドミタンスバランスがもっとも悪く、漏話補償上最大のネックとなることはよく知られているとおりである。したがって説明の簡単のため、以下36/54 間の漏話補償について説明する。 In the LAN connector, terminals 12, 36, 54, and 78 of 8-pole 8-core are paired. In the plug and jack sections, the terminal numbers are arranged in order from 1 to 8, so that the pair 54 straddles the pair 54. Therefore, it is well known that the admittance balance between 36/54 pairs is the worst and the biggest bottleneck in crosstalk compensation. Therefore, for the sake of simplicity of explanation, the crosstalk compensation between 36/54 is described below.
図19,20に実施例における基板回路パタンを示す。36/54 間の結合相互インダクタンスMkは0.57nHであった。上述の設計要件による結合容量の最適値は特性インピーダンスZ0=100 Ωとして数式7より計算されるごとく-0.23pF である。各線間にインターディジタルコンデンサを付加することによって結合容量を上記の値近くに設定した上でNEXTが最大化されるように付加容量の微調整をはかった。その結果100MHzにおけるNEXT値は63dBとなった。そのときのC k 値は-0.60pF であった。M k とC k から求めたNEXT、FEXTの計算値(51dB、44dB)と実測値(63dB、54dB)は比較的よく一致している。 19 and 20 show substrate circuit patterns in the embodiment. The coupling mutual inductance Mk between 36/54 was 0.57nH. The optimum value of the coupling capacitance according to the above design requirements is −0.23 pF as calculated from Equation 7 with the characteristic impedance Z 0 = 100 Ω. By adding an interdigital capacitor between each line, the coupling capacitance was set close to the above value, and the additional capacitance was finely adjusted so that NEXT was maximized. As a result, the NEXT value at 100 MHz was 63 dB. The C k value at that time was −0.60 pF. NEXT calculated from M k and C k, the calculated value of the FEXT (51dB, 44dB) and measured values (63dB, 54dB) are relatively good agreement.
Ckの最適値やNEXT、FEXTには計算値と実測値に0.数pF もしくは10dB 程度のずれがあるがこれはM k、Ckの測定精度や特性インピーダンスの不整合等によるものであって、100MHzオーダの高周波域にあっては良い対応と見なすことができる。 The optimal value of Ck, NEXT and FEXT are 0. There is a deviation of about several pF or 10 dB, but this is due to the measurement accuracy of Mk and Ck, mismatch of characteristic impedance, etc., and can be regarded as a good response in the high frequency range of the order of 100 MHz.
また36/54 以外の端子においても、モジュラージャックにおけるMkとクランプ端子のMkが逆極性で相互に相殺しあうような端子配列を選定しているため、Mkは最大でも1nHと低く押さえることができた。その結果全ペア間のNEXT,FEXTの周波数特性はそれぞれ図21、22のようになり、1MHz 〜100MHzの全周波数範囲における最悪値マージンはCat.5e規格に対して、NEXT,FEXTとも5 dB 程度確保できている。 For terminals other than 36/54, the Mk of the modular jack and the Mk of the clamp terminal are selected so that the opposite polarities cancel each other, so Mk can be kept as low as 1nH at the maximum. It was. As a result, the frequency characteristics of NEXT and FEXT between all pairs are as shown in Figs. 21 and 22, respectively. The worst-case margin in the entire frequency range of 1MHz to 100MHz is about 5 dB for both NEXT and FEXT compared to the Cat.5e standard. It has been secured.
1 露出型のモジュラージャック
2 同上、クランプケース
3 同上、ケーブル芯線解除ボタン、
4 同上、基板
5 同上、ベース
6 同上、カバー
7 埋込型ローゼットのモジュラージャック
8 同上、クランプ端子
9 同上、ケーブル芯線解除ボタン
10 同上、基板
11 同上、ベース
12 同上、カバー
13 110型LAN コネクタ
14 110型LAN コネクタのモジュラージャック
15 110型クランプ端子
1 Exposed type modular jack 2 Same as above, Clamp case 3 Same as above, Cable core release button,
4 Same as above, Board 5 Same as above, Base 6 Same as above, Cover 7 Modular jack of embedded type rosette 8 Same as above, Clamp terminal 9 Same as above, Cable core release button 10 Same as above, Board 11 Same as above, Base 12 Same as above, Cover 13 110 type LAN connector 14 110 type LAN connector modular jack 15 110 type clamp terminal
Claims (3)
C k M k <0
かつ
|C k |≦4(10-NEXT/20−10-FEXT/20)/2 ω
|M k |≧Z0(10 -NEXT/20+10-FEXT/20)/ω
を満足すべく設定したことを特徴とする通信用ケーブル、あるいは通信用モジュラージャック、クランプ端子もしくは両者を含む通信用モジュラーローゼット。 In a multi-channel communication transmission system in which the characteristic impedance of each round-trip line pair is Z 0 , when the minimum values of the near-end crosstalk attenuation between channels and the far-end crosstalk attenuation at the signal angular frequency ω are NEXT and FEXT, respectively, Pair coupling capacitance C k and coupling mutual inductance M k
C k M k <0
And
| C k | ≦ 4 (10 -NEXT / 20 -10 -FEXT / 20) / 2 ω
| M k | ≧ Z 0 ( 10 -NEXT / 20 +10 -FEXT / 20) / ω
A communication cable or a communication modular rosette including a communication modular jack, a clamp terminal, or both.
Ck =−4Mk /Z0 2
なる関係式を満たし、かつ、所定の周波数f における遠端漏話減衰量の所要値FEXTに対して
2 πf |M k |/Z0 ≦10-FEXT/20
なる不等式が成り立つように設定したことを特徴とする通信用ケーブル、あるいは通信用モジュラージャック、クランプ端子もしくは両者を含む通信用モジュラーローゼット。 Multi-channel communication transmission system consisting of two or more components such as modular jacks, clamp terminals, or circuit boards that electrically couple them, and requiring near-end crosstalk attenuation greater than far-end crosstalk attenuation The coupling capacitance C k and the coupling mutual inductance M k between the channel pair
C k = -4M k / Z 0 2
For the required value FEXT of the far-end crosstalk attenuation at a predetermined frequency f.
2 πf | M k | / Z 0 ≦ 10 -FEXT / 20
A communication modular rosette including a communication cable, a communication modular jack, a clamp terminal, or both, characterized in that the following inequality is established.
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JP2007115549A (en) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Mitsumi Electric Co Ltd | Electric connector retaining device |
-
2004
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