JP3798660B2 - 電気的コネクタ用漏話補償 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明の分野
本発明は電気的コネクタ、より具体的には、異なる通信路を含む隣接した対間の漏話を減すよう設計されたコネクタに係る。
【０００２】
本発明の背景
高い伝送速度及び周波数を用いた光通信システムの到来とその後の発展は、これまでよりはるかに高い周波数を扱うことのできる電気的システムの一層の発展の原因となってきた。少くとも現在、電気システムの優位性があり、そのようなシステムが競争しうるためには、光システムで可能なものより、高い周波数で働かなければならない。
【０００３】
電気通信システムにおいて、単一のワイヤではなく、一対のワイヤ（以後“ワイヤ対”という）に渡る平衡した信号の形で、情報（ビデオ、オーディオデータ）を伝送することが、しばしば有利である。その場合、伝送される信号は存在する絶対的な電圧にかかわらず、ワイヤ間の電位差を含む。ワイヤ対間の各ワイヤは、発光、自動車のスパークプラグ及びラジオ局といった多くの源から電気的雑音を拾うことがある。個々の導電体と接地間といったワイヤ対内のインピーダンス対称性により、平衡は影響を受ける。１つの導電体についての接地に対するインピーダンスが、他方の導電体についての接地に対するインピーダンスと異なる時、共通のモード（縦）信号は、異なるモード（横）に、あるいはその逆に変換され、好ましくない。加えて、反射減衰量は入射信号の反射で、それは終端インピーダンスが信号源インピーダンスと整合しない時起る。しかし、より重要なのは、長距離に渡って同じ一般的な方向に延びる近くのワイヤから拾う電気的雑音である。これは漏話と呼ばれ、同じ雑音信号がワイヤ対内の各ワイヤに加わる限り、ワイヤ間の電圧差は、同じに保たれる。上述のすべての状況において、好ましくない信号が導電体上に存在し、それらは情報信号を妨げる可能性がある。導電体の隣接した対に対するコネクタ中の存在する漏話補償方式は、近接の駆動対から誘導された休止対上の差分漏話、すなわち結合された差分漏話を補償するよう設計されている。しかし、ほとんどのそのような方式は、駆動対と休止対間の共通モードに対する差分モードの漏話は補償しない。漏話のこの後者の形の補償がないため、隣接した対内に不平衡の信号が誘導される。従って、平衡を達成するためには、差分入力信号によって生じる差分漏話だけでなく、差分入力信号により生じる共通モードの漏話及び共通信号により生じる差分モードの漏話を補償することが望ましい。参照文献としてここに含まれるハシム（Ｈａｓｈｉｍ）の米国特許第５，９６７，８５３号には、導電体の異なる対間の容量を用いた補償構成が示されており、それは共通モードに対する差分モードの結合と、差分対差分漏話結合の両方を打ち消す。容量は一般に、コネクタに結合されたプリントワイヤボード（ＰＷＢ）内に設計され、個別の対間で補償（又は結合）の所望の量が生じるような値に選択される。そのような補償構成において、設計技術は適確な判断を必要とし、信号伝送の指定されたパラメータに対するある水準の平衡が得られることのためにのみ適用できる。
【０００４】
ここに明細書が参照文献として含まれるデンクマン（Ｄｅｎｋｍａｎｎ）の米国特許第５，１８６，６４７号及びアドリアエンセンス（Ａｄｒｉａｅｎｓｓｅｎｓ）の第５，９９７，３５８号には、決められた大きさ及び位相の漏話が発生されるステージを作ることにより、補償用漏話が導入されるコネクタが示されている。ステージはコネクタ内のある導電体の交差又は適切に配置した容量により生じる。両方の特許は差分漏話補償を明らかにしているが、ハシム（Ｈａｓｈｉｍ）の特許のような共通モード漏話に対する差分モード漏話については、扱っていない。
【０００５】
本発明の要約
本発明はコネクタ内の導電体構成に係る。デンクマン（Ｄｅｎｋｍａｎｎ）ら及びアドリアエセンス（Ａｄｒｉａｅｓｓｅｎｓ）らの特許に述べられているクロスオーバ技術を用いるのが好ましいが、必要ではない。この場合、ｎステージの補償があり、ｎ≧３で、次式のアルゴリズムに基いている。
（ａ−ｂ）^ｎ （１）
３又はそれ以上のｎの任意の値に対して、アルゴリズムを解いた時、個々の項の係数が、漏話要素の大きさを与える。その第１は最初の漏話で、残りは補償のいくつかのステージのそれぞれにおける補償である。従って、
（ａ−ｂ）^３ ＝ａ^３ −３ａ^２ ｂ＋３ａｂ^２ −ｂ^３ （２）
において、係数は＋１，−３，＋３，−１である。アドリアエンセンス（Ａｄｒｉａｅｎｓｓｅｎｓ）らの特許で与えられた解析で指摘されているように、発生した漏話及び補償用漏話の位相差を補償するには、１を越えるステージが必要である。アルゴリズムはｎの３又はそれ以上の値、従って３又はそれ以上のステージに適用でき、項の係数は補償の大きさ及び極性を示し、一方べき指数ｎはステージの数を決る。ｎの値が大きいほどステージが多く、より良好な補償の結果が得られる。しかし、以下で明らかになるように、ｎ＞３の値に対しては、実際上の限界がある。
【０００６】
本発明の別の実施例において、４つの対Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ及びＩＶを作る８つのリードを有するコネクタは、第１及び第３の対、Ｉ及びＩＩＩを含む最適漏話用に構成された導電体を有し、それは以下で明らかになるように、最も重要である。なぜなら、通常のコネクタ使用中、それらはほとんどの漏話を示すからである。対ＩＩ−ＩＩＩ及びＩＩＩ−ＩＶ間の漏話も重要である。（１）ｎ＝３のアルゴリズムに従うと、対ＩＩ（リード１及び２は対Ｉ（リード４及び５）及びＩＶ（リード７及び８）と同様、デンクマン（Ｄｅｎｋｍａｎｎ）らの特許にある例で示されている型の２つのクロスオーバを有する。対ＩＩＩ（リード３及び６）は１つのクロスオーバを有し、それは対Ｉ，ＩＩ及びＩＶと相互作用し、ｎ＝３の場合についてアルゴリズム（１）で予測されるような３つのステージの合計を生じ、いくつかのステージの補償用漏話の大きさは、アルゴリズム（１）の係数値と極性に従う。以下の詳細な説明から明らかになるように、コネクタ内には対Ｉ及びＩＩＩ、ＩＩ及びＩＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶ間の差分モード結合の３つのステージがあり、結合の全てが、最終的な結果として、アドリアエンセンス（Ａｄｒｉａｅｎｓｓｅｎｓ）らの特許に述べられているように、最適位相に対するベクトル合計と、最小の漏話に対する補償の大きさを生じる。
【０００７】
アルゴリズム（１）を含む本発明の原理は、以下で述べるように、他のコネクタ構成及びリード対間の漏話が問題を起す他の可能性のある構成にも適用できる。
本発明の原理及び特徴は、添付図面に関連した以下の詳細な記述から、より容易に理解されるであろう。
【０００８】
詳細な記述
図１はたとえば４つのワイヤ対を構成する８つのワイヤを有する高速局ハードウェア１１及びケーブル１２間の相互接続を示す。ハードウェア１１及びケーブル１２間の相互接続は、ジャックフレーム１４、コネクタ１６、ウォールプレート１７及びケーブル１９を経てハードウェアへ及ぶハードウェアから電気的信号を運ぶモジュールプラグ１８を含む標準的な接続１３の使用による。ウォールプレート１７はフレーム１４及びコネクタ１６に対するマウント部として働き、コネクタ中には固定された位置でフレーム１４を含む開口２１を通してプラグ１８が挿入できる。
【０００９】
プラグ１８及びジャックフレーム１４用の終端配線割当は、コマーシャルビルディング・テレコミュニケーションズ・ワイヤリングスタンダードにより指定され、図２に示されている。図２からわかるように、ワイヤ１及び２はワイヤ対ＩＩを含み、ワイヤ４及び５はワイヤ対Ｉを含み、ワイヤ３及び６はワイヤ対ＩＩＩ、ワイヤ７及び８はワイヤ対ＩＶを含む。配線割当のこの標準により、より高い周波数で問題が生じる。ワイヤ対ＩＩＩはジャックフレーム１４の開口２２中をのぞくように、ワイヤ対Ｉの下になると考える。もし、ジャックフレーム１４及びコネクタ１６が相互に平行で、ほぼ同じ平面内にある導電路を含むなら、対Ｉ及びＩＩＩ間に漏話があり、それは周波数とともに増加し、１ＭＨｚ以上では許容できないほど高いであろう。
【００１０】
図３には、高周波電気的コネクタ１６及びジャックフレーム１４の分解透視図が示されている。コネクタ１６はスプリングブロック２３、リードフレーム２４及び２６、カバー２７を含む。リードフレーム２４及び２６はそれぞれ４つの平坦な細長い導電体要素２８及び２９を含み、それは絶縁性変位コネクタ３１の一端で終端する。スプリングブロック２３の最上面は一連の溝３２を有し、それは図４に示されたパターンでリードフレーム２４及び２６を保持する構成になっている。この場合、対Ｉ，ＩＩ及びＩＶを形成する金属リードは、それぞれ領域Ｘで、単一の非接触クロスオーバを有する。これはデンクマン（Ｄｅｎｋｍａｎｎ）らの特許に示された導電体構成である。
【００１１】
アセンブリにおいて、絶縁性変位コネクタ３１はブロック２３の壁３３上に保持され、その中の溝が導電体受け溝３４と一致する。領域Ｘ’における導電体２８及び２９の他端は、スプリングブロック２３のノーズ３６の周囲に曲り、モジュールジャックフレーム１４内のばね接触を形成し、カバー２７が取りつけられた後、その中にスプリングブロック２３が挿入される。
【００１２】
先に指摘したように、漏話を減すための導電体の構成にはいくつかの構成がこれまでにあり、現在もある。これらの構成のほとんどは、経験的な決定に基いており、異なる周波数範囲で、また相互に異なる。
【００１３】
ここで残りの議論は、本発明の原理とたとえば一般的に図３及び４に示された型のコネクタへの応用について行う。それらはいくつかのワイヤ対の導電体構成で異なる。しかし、これらの原理は他のコネクタ構成及び本質的に漏話とそれによる有害な効果を減すことが望ましい他の漏話発生装置に適用できることを、理解すべきである。
【００１４】
図５はそれぞれワイヤ対Ａ及びＢに対する３ステージ差分対差分補償構成を示す。漏話は対Ａの部分Ｘ中で対Ａ及びＢ間で発生する。理解を容易にするため、これは＋１単位の大きさを持つように示されている。補償の３つのステージは、Ｙ^１ ，Ｙ^２ 及びＹ^３ と印がつけられ、−３単位、＋３単位及び−１単位のステージの中での補償用漏話の大きさをもつ。これらの値は、部分Ｘの値＋１に沿って、ｎ＝３についてのアルゴリズム（１）の項の係数に対応し、正味の結果は対Ａ及びＢに対する差分対差分漏話補償である。図６には、対Ｃ及びＤについてのクロスオーバ構成が示されており、この場合、信号が対Ｃ又は対Ｄのいずれに入るかによらず、共通対差分又は差分対共通漏話補償がある。しかし、差分対差分補償はない。
【００１５】
図７は差分対差分モード漏話及び共通対差分又は差分対共通モード漏話の補償のための図３に示された型のコネクタ中の導電体の経路の構成を示す。８つの導電体は１から８の数字がつけられ、対Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ及びＩＶの方向は図２に示されたとうりで、標準的なプロトコルである。図７からわかるように、対Ｉ及びＩＩＩはｎ＝３の示されたアルゴリズム当りの補償システムを有する。図の底から出発して、対Ｉ中の底と第１のクロスオーバ４１間の部分は、最初の漏話Ｘに対してである。対Ｉ中の第１のクロスオーバ４１と対ＩＩＩ中のクロスオーバ４３の部分は、３単位の長さで、−３単位の補償の最初のステージとなる。対ＩＩＩ中のクロスオーバ４３と対Ｉ中の第２のクロスオーバ４２の間の部分も、３単位の長さで、第２の補償ステージ＋３をなす。ステージＩ中の第２のクロスオーバ４２と構成図の最上部間の部分は、１単位の長さで、値−１の最終補償ステージを与える。対ＩＩ及びＩＩＩ、対ＩＶ及びＩＩＩ間には同じ補償構成がある。対Ｉ及びＩＩ、対Ｉ及びＩＶ、対ＩＩ及びＩＶは、この構成では差分対差分モードの補償は持たない。従って、最も面倒な差分対は、３ステージ補償により補償される。図８はこの効果を示す表である。
【００１６】
第１の対の差分モードを第２の対の共通モードに結合させることは、第２の対の共通モードを第１の対の差分モードに結合することの逆で、終端インピーダンスに関連した比だけ異なるのみである。従って、すべての必要な情報を捕獲するために、差分モードを放射することを考えるだけが必要である。共通モードのピックアップにおいて、受信対上のクロスオーバは無関係で、従って放射対上のクロスオーバのみを考える。従って、放射対上に存在する場所は、部分を展開したアルゴリズム（１）の係数の比の長さに分割する。図７の導電体構造（やはり知られたリードフレーム）において、対ＩＩＩは放射対と考えられ、１ステージの補償を有し、共通モード漏話を効果的に補償する。このように、クロスオーバ４３は３ステージ差分対差分モード補償（ｎ＝３）及び１ステージの共通対差分又は差分対共通モード補償を容易にする。
【００１７】
図９は本発明の別の実施例中の導電体の経路構成で、図１０は図９の構成におけるいくつかの対上の漏話効果を示す表である。図９からわかるように、対ＩＩ及びＩＶのそれぞれは、２つのクロスオーバ４１及び４２をもつ。しかし、この実施例において、対Ｉはクロスオーバを持たない。対Ｉの下にある対ＩＩＩは、３つのクロスオーバ４４，４６及び４７を有し、それにより対Ｉに対し３つのステージの補償を有する。その結果、図の表に示されるように、共通モード対差分モード漏話に対しては、本質的に完全な補償がある。図１０中の表から、対Ｉ−ＩＩＩ、ＩＩ−ＩＩＩ及びＩＩＩ−ＩＶに対しては、差分対差分補償には、本質的に完全な補償がある。このように、図７の構成のように、対ＩＩＩは差分モード対差分モード補償及び共通モード対差分モード補償を生じるよう構成され、平衡のとれた接続ができる。
【００１８】
図７及び９に示された本発明の実施例の両方は、ｎ＝３であるアルゴリズム（１）の使用で得られる結果を示す。ｎは３より大きい値を持ってよく、それによっていくつかの項中の係数の値により予測される大きさをもつ補償のより多くのステージが必要になることを、理解すべきである。その結果、本発明の精神及び視野を離れることなく、より微妙な量の補償ができる。
【００１９】
本発明の様々な特徴は、他の型のコネクタ又は接続中に組込んでよく、かつ当業者には他の修正又は適応ができる可能性のあることを、理解すべきである。そのような変形及び修正のすべてが、上述の本発明の視野の中に含まれる。更に、特許請求の範囲で指定される他の要素と組合せて、任意の構造、材料又は動作を含み、機能を果すものを含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】高速局と電気通信ケーブルを相互接続するためのモジュールコネクタの使用を示す透視図である。
【図２】前面から見た８位置遠距離出力（Ｔ５６８Ｂ）用のジャックコンタクトワイヤ構成を示す図である。
【図３】本発明で用いる型の高周波電気的コネクタの分解透視図である。
【図４】図３に示された型のコネクタ中で用いるような従来技術の導電体構成のリードフレームの平面図である。
【図５】差分モード対差分モード労は無し保証用のワイヤ構成図である。
【図６】共通モード対差分モード漏話補償用のワイヤ構成図である。
【図７】本発明に従う第１の導電体アセンブリの構成図である。
【図８】図７の導電体構成についての漏話補償を示す表である。
【図９】本発明に従う第２の導電体構成図である。
【図１０】図９の導電体構成についての漏話補償を示す表である。
【符号の説明】
１〜８ リード、ワイヤ
１１ 高速局ハードウエア
１２ ケーブル
１３ 接続
１４ ジャックフレーム
１６ コネクタ
１７ ウォールプレート
１８ プラグ
１９ ケーブル
２１，２２ 開口
２３ スプリングブロック、ブロック
２４，２６ リードフレーム
２７ フレーム
２８，２９ 導電体要素、導電体
３１ コネクタ
３２ 溝
３３ 壁
３４ 導電体受け溝
３６ ノーズ
４１，４２，４３，４４，４６，４７ クロスオーバ

Claims (9)

1. 与えられた周波数にて、あらかじめ決められた量の補償用信号を発生し、同様の量の有害信号をほぼ打ち消すための電気コネクタであって、該コネクタの入力及び出力端子間に相互接続路を形成する複数の対の金属導電体を有し、該対の少くともいくつかは相互に隣接する電気的コネクタにおいて、
   第１の大きさと極性を有する補償用信号が前記対間に電気的に対合されている相互接続路に沿った第１の位置で第１の補償ステージ、及び第２の大きさと極性を有する補償用信号が対間に電気的に対合されている相互接続路に沿った第２の位置で第２の補償ステージを含み、
   第３の大きさ及び極性を有する補償用信号が該対の間に電気的に対合されている相互接続路に沿った第３の位置における少くとも第３の補償ステージを含み、
   いくつかのステージにおける補償用信号の大きさ及び極性はアルゴリズム
   (ａ−ｂ)^ｎ
   で与えられ、
   展開したアルゴリズムの係数の値及び符号は、該ステージにおける信号を補償する大きさ及び極性を決定づけ、ｎはｎ≧３の値であり補償ステージの数に等しくなっている電気コネクタ。
2. 前記ステージは前記コネクタ中で差分モード対差分モード漏話補償を生じるよう構成される請求項１記載の電気コネクタ。
3. 前記ステージは少くとも一対の組合せ上に、共通モード対差分モード漏話補償を生じるよう構成される請求項２記載の電気コネクタ。
4. いくつかのステージのそれぞれによって与えられる補償用信号は、相互に関連する少くとも一対の内の導電体の位置の変化により、前記対中の次のステージの中の信号を逆転するように影響を受ける請求項１記載の電気コネクタ。
5. 導電体の位置の変化は、対の２つの導電体の非導電性クロスオーバを含む請求項１記載の電気コネクタ。
6. 導電体の４つの対Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ及びＩＶを有し、対Ｉ及びＩＩＩ中の差分モード信号間に補償の３つのステージ、対ＩＩ及びＩＩＩ間に補償の３つのステージ、対ＩＩＩ及びＩＶ間に補償の３つのステージを有し、前記ステージのそれぞれは作用する対中の導電体の非導電性クロスオーバにより規定される請求項１記載の電気コネクタ。
7. 対間の補償はまた、共通モード対差分モード補償も含む請求項６記載の電気コネクタ。
8. 対ＩＩＩは共通モード対差分モード補償を生じる単一の非導電性クロスオーバを有する請求項７記載の電気コネクタ。
9. ４つの導電体対Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ及びＩＶを有し、対ＩＩＩは３つのクロスオーバを有し、対Ｉはクロスオーバをもたず、それによって３つのステージの差分モード対差分モード補償と、３つのステージの共通モード対差分モード補償を有する請求項１記載の電気コネクタ。

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