JP4101375B2 - モジュラープラグ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモジュラープラグ、特に通信システムの信号ライン間のクロストーク（漏話）を低減するモジュラープラグと称される電気コネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ通信システムにおけるデータ伝送速度の上昇に伴い、クロストーク問題が顕在化している。このクロストークは、容量性又は誘電性結合により、1つの信号線から隣接する信号線にカップリング（結合）されるストレー（浮遊）エネルギーであると定義される。このクロストークは、伝送中の信号の純度を阻害する信号中へのノイズとなる。
【０００３】
一般に使用される電気通信配線（ワイヤリング）システムでは、非シールド（遮蔽）型ツイストペア線を使用し、ワイヤ対を相互にツイスト（撚り合わせ）している。ツイストペア線は相互に関連する信号を伝送するので、信号ペアとも称される。斯る信号ペアの各ワイヤは、相互に等しく逆極性の信号を伝送する。換言すると、これらワイヤは、振幅が等しい正及び負の信号を伝送する。これら両信号は等振幅且つ逆極性であるので、両ワイヤには大きさが等しく逆向きの電磁界を生じることとなる。ツイストペア線では、これら等振幅逆極性の電磁界は相殺する。従って、1つのツイストペアと隣接するツイストペア間でのクロストークは殆どないか皆無である。
【０００４】
非シールドツイストペア線システムのクロストーク発生源は、主としてシステム中のケーブル全長の間に配置又は挿入されてインタフェースする電気コネクタ内である。電気通信システム用の業界標準の電気コネクタには、モジュラープラグとモジュラージャックがある。これらコネクタは、相互に隣接して平行に配置される端子を有するので、斯る近接且つ平行配置は異なる信号ペアの隣接ライン間にクロストークを生じ易くなる。さらに、モジュラープラグの端子は、ＥＶＡ／ＴＩＡ−５６８等の既知の業界規格では、ツイストペア線いずれか1つに専用である。従って、これらワイヤの端部はプラグ内で近接した平行シーケンスに配置されなければならず、これがクロストーク発生源となる。
【０００５】
従来のクロストーク低減技法は、主としてモジュラージャックとこのモジュラージャックを取付ける回路基板に集中していた。伝送信号の周波数増加の対数関数でクロストークは増加するので、データ伝送速度が上昇するにつれてモジュラープラグ内での更なるクロストーク低減策が必要となった。
【０００６】
米国特許第５，５７１，０３５号は、ワイヤオーガナイザ又はロードバーを有するモジュラープラグ型電気コネクタを開示する。これにより、コネクタ内でワイヤをオーガナイズされたアレイ状に維持して、コネクタ内でのクロストークを低減している。ロードバーは、溝が形成された上下面を有し、各溝は対応する信号ペアの両ワイヤを受容する。この装置は、異なる信号ペアのワイヤ間の分離を増加して異なる信号ペア間のワイヤで起きたであろうクロストークを避けるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、斯るモジュラープラグの端子間で幾分かのクロストークがある。また、通信ケーブルのモジュラージャックで生じるクロストークは、200−300ＭＨｚオーダーの極めて高周波では顕著になる。従って、モジュラープラグでのクロストークを低減し、通信システムの総合クロストーク特性を更に改善する必要があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のモジュラープラグは、複数の信号ペアを形成する複数のツイストペア線を含む通信ワイヤの先端部をアンツイストして並列配置し、ハウジング内に保持される複数のコンタクトと接続されるものであって、並列配置されたワイヤ先端部に補償インサートを設け、この補償インサートの導電トレースを選択されたワイヤに接続してクロストークを補償することを特徴とする。
【０００９】
好適実施形態例では、この補償インサートは導電トレースが形成された回路基板と、導電トレースを選択されたワイヤに接続するコンタクトピンとを有する。また、補償インサートのコンタクトピンは、予め回路基板に固定されているのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のモジュラープラグの好適実施形態の構成及び動作を添付図を参照して詳細に説明する。
【００１１】
先ず、図1は、一般にモジュラープラグと称されるタイプの電気コネクタ１０を示し、このモジュラープラグは電気通信（テレコミュニケーション）システムの複数の導電性ワイヤ11と相互接続する為にモジュラージャック（図示せず）と嵌合する。ここで説明するコネクタ10は、8本の通信ケーブルと共に使用する8ポジションモジュラープラグであるが、異なる数の通信ワイヤに接続される他のコネクタにも適用可能であることは勿論である。
【００１２】
ワイヤ11は、製造工程で相互にツイストされるペア線より成る。各ツイストペア線は信号ペアに関連する。これらワイヤ11の端部はツイストを解き（アンツイストし）、コネクタ10に成端（接続）する前に並列配置される。この並列配置されたワイヤは、相互に固着して米国特許第5,592,739号に開示する如く一体リボンケーブル（平形ケーブル）としても良い。これら並列配置されたワイヤには1乃至8の一連の番号が付与される。業界規格（標準）によると、ワイヤ1−2は、信号ペアであり、ワイヤ7−8も信号ペアである。更に、ワイヤ4−5は信号ペアであり、ワイヤ3−6はワイヤ4−5の両側にあり、これも信号ペアである。この配置によると、隣接ワイヤの接近により、相互に異なる信号ペアのワイヤである隣接するワイヤ3と4間に幾分かのクロストークが生じ、同様に別の信号ペアのワイヤである隣接ワイヤ5及び6間にもクロストークが生じ得る。本発明によると、これら生じ得るクロストークを相殺する補償手段をワイヤに設けている。
【００１３】
電気コネクタ10は誘電体ハウジング12を具える。このハウジング12は、複数（この特定例にあっては8個）の端子13を保持し、対応するスロット14内に並列配置される。各端子13は、通信ケーブルのワイヤ1−8のそれぞれに専用である。ハウジング12は、ワイヤ受容端15とキャビティ16とを有し、このキャビティ16はワイヤ受容端からハウジング12内に延出する。キャビティ16は、ハウジング12の成端側でスロット14と連通している。
【００１４】
電気コネクタ10にワイヤを成端する前には、端子13は対応するスロット14内で持ち上げ位置であり、ワイヤ1−8がキャビティ16内に挿入可能であり、端子13と正しくアライメントされる。各ワイヤ1−8は、絶縁ジャケットで被覆された導電性コア（芯線）を有する。端子13は、適当な工具を用いてワイヤ1−8内に打込まれて、端子がワイヤの絶縁ジャケットを刺通してコアと電気的接続を行う。
【００１５】
更に、コネクタ10は、クロストーク補償用インサート20を具える。このインサート20は、ハウジング12のワイヤ受容端からキャビティ16内に挿入して取付けられる。この補償インサート20は、回路基板21の如き誘電体サブストレートを含み、その表面に導電性トレース22が形成されている。これら各トレース22は、ワイヤ1−8のうち選択されたワイヤに電気的接続され且つ各トレース22は選択された他のワイヤと近接関係でサブストレート上に横方向に延びる。これにより、両者間に容量性結合を生じさせる。
【００１６】
例えば、ワイヤ3に選択接続されたトレース22は、サブストレート上を横方向にワイヤ5の下方に延ばす。これにより、ワイヤ3と5間にキャパシタンスを付加し、ワイヤ3及び4間のクロストークを補償する。また、ワイヤ4に選択接続されたトレースは、ワイヤ6の下方にサブストレート上を横方向に延び、これによりワイヤ4と6間にキャパシタンスを付加し、ワイヤ5，6間のクロストークを補償する。
【００１７】
導電トレース22をワイヤに電気的接続する手段が回路基板上に取付けられたコンタクトピン24により設けられ、半田付けにより導電トレース22に電気的接続される。コンタクトピン24には、鋭いエッジを有し、補償インサート20がワイヤ1−8のアレイに適用されると、各ワイヤのジャケットを刺通してコアと接続することにより選択されたワイヤを導電トレース22に接続する。導電トレース22は、モジュラープラグ内又は通信ケーブルシステム内のどこかで、自然に生じ得る少なくともいくつかの問題となり得るクロストークを相殺する為に必要なレベルのクロストーク補償を行う。
【００１８】
ワイヤのアレイに適用された後、補償インサート20は、コネクタハウジング12のキャビティ16内に取付けられる。この補償インサート20は、適当なラッチ機構によりキャビティ16内に固定可能である。次に、上述の如く端子13をワイヤ1−8に打込む。
【００１９】
本発明の他の実施形態例を図2に示す。この例にあっては、コンタクトピン34は、回路基板31の導電トレース32に最初に取付けられない。その代り、回路基板31は、スルーホール33を有する。これらスルーホール33は導電トレース32のパッド35で包囲され、接触ピン34が個別部材であり、選択されたワイヤとスルーホール33内に挿入され、これによりワイヤを導電トレースと電気的に接触し且つワイヤを回路基板３１に固定（ロック）する。
【００２０】
更に、本発明の別の実施形態例を図3に示す。この場合には、回路基板41は、導電トレース42を有し、各トレース42は対応するコンタクトピン44が接続されるワイヤ端と、対応するコンタクトパッド47に接続されるターミナル端とを有する。コンタクトピン44は、回路基板41に取付けられ、ワイヤの絶縁被覆を切断して導電コアと接触するよう構成された1対の対向するビームが形成された圧接コンタクトを有する。
【００２１】
スタッファキャップ４５を使用してワイヤをビーム間の所定位置に押込む。コンタクトパッド47は、コネクタハウジング40の端子48と接触可能である。端子48は、ハウジング40の嵌合面に露出し、相手モジュラージャック（図示せず）の端子と接触する。各端子48は、横方向に開口するＵ字状接触部49を有し、回路基板41の前端を受け、回路基板41のコンタクトパッド47の1つと接触する。回路基板41は、ノッチ43を有し、コネクタハウジング40のラッチ部材を受け、回路基板41をコネクタハウジング40内に固定する。
【００２２】
導電トレース42が所定間隔で回路基板41に形成され、信号ペア間に容量性カップリングを付与し、信号ペア間のクロストークを補償し、コネクタのクロストークを低減する。回路基板上にトレースを形成してクロストーク補償を行う種々の手法が知られており、これらは本発明の範囲に含まれるものである。その一例は、米国特許第5,414,393号に開示されており、ここに参考資料として引用する。
【００２３】
本発明の更に別の実施形態例を図4に示す。図3の例と同様に、回路基板51は導電トレース52を有する。各導電トレース52はスタッファキャップ55を受ける圧接コンタクトに接続される。更に、導電トレース52のターミネーション端は、回路基板の前縁の複数の平行板状コンタクト57に接続される。また、導電トレース52は、回路基板51上に、コネクタのクロストーク補償の為に形成されている。コネクタハウジング50のキャビティ56はハウジング50の前方嵌合面に開口し、コンタクト57はスロット58を介して嵌合面に露出され、回路基板51がハウジング50内に取り付けられるとき、モジュラージャックのコンタクトと接触する。
【００２４】
本発明の他の実施形態例を図5に示す。この例の補償インサートはフレキシブルフィルム等のフレキシブル誘電体サブストレート61より成る。このサブストレート61は、導電トレース62を有し、その面に接着剤を含んでいてもよい。このフレキシブルサブストレート61はワイヤ配列の周囲に巻回され、接着剤にてワイヤに固定される。コンタクトピン64がフレキシブルサブストレート61を介してワイヤを刺通し、導電性トレースと接触する。
【００２５】
以上、本発明のモジュラープラグのいくつかの好適実施形態例を図示し詳細に説明した。しかし、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。
【００２６】
【発明の効果】
上述の説明から理解される如く、本発明のモジュラープラグによると、複数のツイストペア線をアンツイストして並列配置した状態で補償インサートと接続し、選択されたワイヤ間に容量性カップリングを生じさせることにより、隣接ツイストペア線間のクロストークを低減して通信システムの性能を良好にすることが可能である。従って、クロストークが問題となり得る高速データ通信システム用モジュラープラグに適用する場合に特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のモジュラープラグの第1実施形態例の分解斜視図である。
【図２】 本発明のモジュラープラグの第2実施形態例の図1と同様の図である。
【図３】 本発明のモジュラープラグの第3実施形態例の図1と同様の図である。
【図４】 本発明のモジュラープラグの第４実施形態例の図1と同様の図である。
【図５】 本発明のモジュラープラグの第５実施形態例の図1と同様の図である。
【符号の説明】
１０，４０，５０ ハウジング
１１ ツイストペア線
２０ 補償インサート
２１，３１，４１，５１，６１ 回路基板
２２，３２，４２，５２，６２ 導電トレース
２４，３４，４４，５４，６４ コンタクトピン

Claims (2)

1. 複数の信号ペアを形成する複数のツイストペア線を含むワイヤの先端部をアンツイストして並列配置し、ハウジング内に保持される複数のコンタクトと接続するモジュラープラグであって、並列配置された前記ワイヤの先端部に補償インサートを設け、該補償インサートに形成された導電トレースを選択された前記ワイヤに接続してクロストークを補償するモジュラープラグにおいて、
   前記補償インサートは、前記導電トレースが形成された回路基板と、前記ワイヤのジャケットに刺通して前記導電トレースを前記選択されたワイヤに接続するコンタクトピンとを有することを特徴とするモジュラープラグ。
2. 前記補償インサートの前記コンタクトピンは、前記回路基板に固定されていることを特徴とする請求項１記載のモジュラープラグ。

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