KR101531642B1 - 개선된 크로스토크를 갖는 통신 플러그 - Google Patents

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폴 더블유. 와치텔
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팬듀트 코포레이션
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Abstract

통신 플러그는 플러그 바디와, 플러그 바디 내에 적어도 부분적으로 있는 복수의 접점 쌍들을 갖고, 접점 쌍들은 접점 쌍들 중 하나의 접점 쌍의 개별적인 접점들과 접점 쌍들 중 다른 접점 쌍들의 다른 개별적인 접점들 사이에 고유 비대칭 커플링을 포함한다. 제 2 비대칭 커플링 요소들은 접점 쌍들 중 하나의 접점 쌍의 개별적인 접점들과 접점 쌍들 중 다른 접점 쌍들의 다른 개별적인 접점들 사이에 연결된다. 상기 제 2 비대칭 커플링 요소들은, 상기 고유 비대칭 커플링과 조합될 때, 상기 접점 쌍들 중 하나의 접점 쌍의 상기 개별적인 접점들과 상기 접점 쌍들 중 다른 접점 쌍들의 상기 다른 개별적인 접점들 사이에 균형잡힌 대칭 커플링을 제공한다.

Description

개선된 크로스토크를 갖는 통신 플러그{COMMUNICATION PLUG WITH IMPROVED CROSSTALK}
본 개시 내용은 일반적으로 개선된 크로스토크(crosstalk)를 갖는 통신 플러그들(communication plug)에 관한 것으로, 더 구체적으로 균형잡힌(balanced) 크로스토크를 갖는 통신 플러그들에 관한 것이다.
현재의 ANSI/TIA-568-C.2 구조화된 케이블 표준은 카테고리 5e(CAT5E)로부터 카테고리 6A(CAT6A)로의 구성요소(component) 및 채널 동작에 대한 요건들을 정의하는데, 이들 요건들은 통신 네트워크들에서 공통적으로 사용된 것과 같은 RJ45 유형의 플러그들에 대한 요건들을 포함한다. 그러한 플러그들은 일반적으로 각각의 4-연선(four-twisted-pair)의 통신 케이블들에 연결되고, 패치 패널(patch panel)들, 벽의 잭(wall jack)들, 이더넷 스위치(Ethernet switch)들, 라우터(router)들, 서버(server)들, 물리적 층 관리 시스템들, 파워-오버-이더넷(power-over-Ethernet) 기기, 보안 디바이스들(카메라들 및 센서들을 포함), 및 도어 액세스 기기와 같은 다양한 네트워크 기기에서의 RJ45 잭들과 짝을 이룰 수 있다. RJ45 플러그들은 또한 전화들, 팩스 기계들, 컴퓨터들, 프린터들, 복사기들, 및 다른 기기와 같은 워크스테이션 주변 기기들에서 RJ45 잭들과 짝을 이룰 수 있다. 플러그들은 대응하는 채널들에서의 구성요소들인데, 상기 채널들은 사용자의 컴퓨터를 라우터에 연결시킬 수 있어서, 예를 들어, 인터넷, 또는 다른 근거리 네트워크(LAN) 디바이스들과의 연결을 제공한다.
전형적인 구조화된 케이블 환경은 컴퓨터 워크스테이션들을 갖는 오피스/작업 영역들을 갖는 상업용 빌딩을 포함할 수 있으며, 이들 컴퓨터 워크스테이션들은 LAN에 연결되고, 패치 패널들, 벽의 잭들, 이더넷 스위치들, 라우터들, 서버들, 및/또는 물리적 층 관리 시스템들을 통해 인터넷에 연결된다. 패치 코드(patch cord)들, 존 코드(zone cord)들, 백본 케이블(backbone cabling), 및 수평 케이블(horizontal cabling)과 같은 다양한 케이블/코드들은 전술한 기기를 상호 연결시키기 위해 빌딩 전체에 걸쳐 사용된다. 캐비넷(cabinet)들, 랙(rack)들, 케이블 관리, 오버헤드 라우팅 시스템들, 및 다른 그러한 기기는 상기 기기 및 케이블을 관리가능한 시스템으로 조직화하는데 사용될 수 있다.
그러한 통신 네트워크들에 대한 복잡도, 데이터 속도 및 동작 주파수가 증가함에 따라, 플러그들, 잭들 및 케이블과 같은 상이한 채널 구성요소들 사이의 바람직하지 않은 상호 작용들에 대한 잠재력이 증가한다. 임의의 통신 시스템에서와 같이, 이들 통신 네트워크들은 채널을 통해 송신된 정보를 신뢰성있게 송신 및 수신하기 위해 최소의 신호 대 잡음 요건들을 갖는다. 그러한 시스템들에서의 채널은 전이중 통신 모드(full duplex communication mode)로 동작하는 4-연선(4개의 송신 라인들) 송신 매체를 포함한다. 10 기가비트 이더넷(CAT6A)에 대해, 예를 들어, 각 연선(회로)은 최대 10 기가비트 용량을 대응하는 채널에 제공하기 위해 2.5 기가비트/s로 동작한다. 그러한 채널들에서의 잡음의 하나의 형태는 크로스토크이며, 이러한 크로스토크는 회로(또는 케이블 쌍) 신호에서의 교란인데, 이러한 교란은 인접한 회로(케이블 쌍)에서의 신호에 의해 야기된다.
크로스토크는 채널(내부 NEXT 및 내부 FEXT로 지칭됨) 내의 차동 전도성 경로 쌍들 사이의 송신 라인의 근단(NEXT) 및 원단(FEXT)에서 발생하는 것을 특징으로 할 수 있거나, 이웃 채널(에어리언(alien) NEXT 및 에어리언 FEXT로 지칭됨)에서의 차동 전도성 경로 쌍들에 결합될 수 있다. 그러한 통신 시스템들에 일반적으로 사용되는 차동 신호들로 인해, 동일한 잡음 신호(공통 모드 잡음)가 전도성 경로 쌍에서의 각 전도성 경로에 추가되는 한, 전도성 경로들 사이의 전압차는 동일한 상태로 남아있고, 그러한 통신 모드 크로스토크는 주어진 연선에 대해 차동 신호에 영향을 미치지 않는다.
데이터 송신이 꾸준하게 증가하였기 때문에, 플러그 및/또는 잭 내의 밀접하게 이격된 평행한 전도체들 중에서, 용량성 및 유도성 커플링(coupling)들로 인한, 그리고 적어도 부분적으로 다양한 회로 구성요소들의 분배된 전기 파라미터들로 인한 크로스토크는 점점 더 문제가 생기게 되었다. 채널의 4개의 쌍들 사이의 용량성 및 유도성 커플링들이 동일하지 않으면, 불균형이 존재하고, 그러한 불균형의 결과는 모드 변환(mode conversion)이라 불리는 현상이다. 모드 변환에서, 공통 모드 잡음은 차동 신호로 변환되고, 차동 신호는 공통 모드 신호로 변환될 수 있다. 희생(victim) 채널에서의 회로 불균형의 존재시, 이웃 채널로부터의 비교적 무해한 공통 모드 신호였을 수 있던 것은 희생 채널에서의 차동 신호로 변환되어, 이를 통해 희생 채널의 신호 대 잡음비를 불리하게 감소시킨다. 도 1a 및 도 1b는 전형적인 통신 플러그를 도시하고, 플러그 바디는 내부 와이어들 및 접점들을 도시하기 위해 반투명하게 도시되어 있다. 도 1a는 상부 우측 사시도이고, 도 1b는 상부 평면도이다. 플러그(100)는 RJ45 플러그 바디(102) 및 변형 경감 부트(strain relief boot)(114)를 포함한다. 4개의 차동 와이어 쌍들(108)(108a, 108b, 108c, 및 108d)은 플러그 바디 내에 배치된다.
전형적인 설치 동안, 쌍들(108)은 꼬여지지 않아, 플러그 바디(102)에 정렬되고, 핸드헬드 공구(handheld tool)로 크림프(crimp)되어, 쌍들(108)은 플러그의 노즈(nose)에서 절연 관통 접점(IPC : insulation piercing contact)들(109)과 접촉한다. 플러그(100)가 RJ45 잭에 삽입될 때 IPC들은 연결점을 제공한다. 이러한 설계가 ANSI/TIA-568-C.2 구조화된 케이블 표준에 대한 것이지만, 이러한 설계는 플러그 바디(102) 내의 와이어들의 꼬여지지 않은 평행한 부분을 따라 IPC 영역에서의 이웃 전도체들 사이의 균형 잡히지 않은 용량성 및 유도성 커플링으로 귀착된다. 상호동작성(interoperability) 및 역호환성(backwards compatibility)에 대해, ANSI/TIA-568-C.2는, 플러그가 디-임베디드(de-embedded) 범위 내에 내부 크로스토크를 갖고, 접점들(1 내지 8)이, 접점(1)이 접점(2)에 인접하고 접점(2)이 접점(3)에 인접하는 등과 같은 순서로 배치되는 것을 요구한다. 접점들의 이러한 방위(orientation)는 각 쌍의 전도체들 사이의 본래 동일하지 않은 양의 커플링으로 귀착된다. 이웃 회로들 사이의 용량성 및 유도성 커플링은 근접성에 크게 의존하는데, 즉 희생 회로가 공격자(aggressor) 회로에 더 가까이 있을수록, 커플링은 더 커지고, 이에 따라 희생 회로에서의 커플링된 신호는 더 커진다. 쌍(3-6)의 전도체(3)와 쌍(1-2)의 전도체(2) 사이의 용량성 및 유도성 커플링은 쌍(1-2)의 전도체(2)와 쌍(3-6)의 전도체(3) 사이의 더 가까운 근접성으로 인해 쌍(3-6)의 전도체(3)와 쌍(1-2)의 전도체(1) 사이의 용량성 및 유도성 커플링보다 훨씬 더 강하다. 이러한 불량한 균형은 모드 변환을 초래하는데, 이것은 쌍(1-2) 상의 플러그를 통해 전파하는 차동 신호의 일부분이 쌍(1-2) 상의 공통 모드 신호로 변환되도록 한다. 모드 변환의 왕복 특성으로 인해, 쌍(1-2) 상의 플러그를 통해 전파하는 임의의 공통 모드 신호의 일부분은 쌍(1-2) 상의 차동 신호로 변환될 것이다. RJ45 플러그(100)에서의 불량한 균형과 연관된 모드 변환으로부터의 악영향은 에어리언(alien) 크로스토크 파라미터들(예를 들어, 파워 썸 에어리언 근단 크로스토크(PSANEXT) 및 파워 썸 에어리언 감쇠 대 크로스토크 비의 원단(PSAACRF)) 및 균형 파라미터들(예를 들어, 횡단 변환 손실(TCL) 및 횡단 변환 전송 손실(TCTL))과 같이 카테고리 6A 채널 상에서 이루어진 많은 측정들에서 보여질 수 있다. 전술한 수동 비-꼬임(manual untwisting) 프로세스의 제조 불일치도 또한 성능 변이성(performance variability)을 초래할 수 있다.
플러그(100) 및 대응하는 모드 변환에서의 불량한 균형은 또한 카테고리 6A 채널에 대한 저하된 전자기 간섭/전자기 호환성(EMI/EMC) 성능을 초래할 수 있다. 균형잡히지 않은 플러그(100)를 통과하는 차동 신호로부터 생성되는 공통 모드 신호는 주변 환경으로 방사할 것이다. 더 높은 모드 변환은 더 큰 방사된 에너지에 대응한다. 이와 반대로, 채널이 워키 토키들, 셀 폰들 등과 같은 외부 소스들로부터 전자기 간섭을 받을 때, 공통 모드 신호는 채널에서 유도된다. 그러한 공통 모드 신호가 균형잡히지 않은 플러그(100)를 통과할 때, 그러한 신호의 일부분은 차동 신호로 변환되고, 이것은 채널에서의 총 잡음에 기여할 것이다. 더 높은 모드 변환은 비례하여 더 높은 차동 잡음을 초래한다.
전형적인 RJ45 플러그(100)의 다른 결점은 "슈퍼-쌍(super-pair)" 현상에 관련된다. 산업 표준들은 플러그 접점들이 접점들(4 및 5)에 대해 분리된 접점들(3 및 6)을 갖는 것을 요구한다. 플러그(100)에서, 와이어 쌍(3-6)(도면 부호(108b))은 또한 와이어 쌍(4-5)(도면 부호(108c))에 대해 분리된다. 와이어 쌍(3-6)의 이러한 분리로 인해, 전도체(3)는 쌍(1-2)(도면 부호(108a))에 전도체(6)보다 더 강하게 커플링되고, 전도체(6)는 쌍(7-8)(도면 부호(108d))에 대해 전도체(3)보다 더 강하게 커플링된다. 전도체(3) 상의 신호가 전도체(6) 상의 신호의 반대 극성에 있기 때문에, 쌍(1-2)은 쌍(7-8)의 반대 극성에 있을 것이다. 연결 하드웨어 및 케이블의 설계에 따라, 쌍(1-2) 및 쌍(7-8)은 차동 "슈퍼-쌍"으로서 작용할 수 있고, 채널을 통해 쌍(3-6)으로부터 크로스토크를 전파할 수 있다. "슈퍼-쌍" 신호는 카테고리 6A 채널의 PSANEXT 및 PSAACRF 성능을 저하시킬 수 있다.
4개의 쌍들 사이의 균형잡힌 크로스토크를 초래하는 쌍들 사이의 균형잡힌 커플링을 갖는 통신 플러그가 종래 기술에 필요하고, 이것은 간섭 소스들로부터 전자기장 레벨들의 더 낮은 전자기 복사선 및 더 높은 허용오차에 의해 야기된 개선된 PSANEXT, PSAACRF, TCL, 및/또는 TCTL 성능 뿐 아니라 개선된 EMI/EMC 성능을 제공할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 하나의 형태에서, 통신 케이블과 통신 잭 사이에 전기 접점을 이루는 통신 플러그를 포함한다. 플러그는 플러그 바디, 회로 보드, 케이블을 위한 접점들, 및 잭을 위한 접점들을 포함한다. 플러그 바디는 통신 케이블을 수용하기 위한 공동(cavity)을 갖고, 여기서 통신 케이블은 축을 따라 플러그 바디에 인입한다. 회로 보드는 공동에 위치되고, 복수의 트레이스들 중 적어도 2개 사이에 커플링을 제공하도록 배치된 복수의 트레이스들을 갖는다. 회로 보드는 축에 대해 각진 적어도 하나의 표면을 갖는다.
회로 보드의 각진 표면은 예를 들어 플러그 바디의 공동에서 일정 각도로 회로 보드를 설치함으로써 구현될 수 있다. 대안적으로, 회로 보드는 축에 대해 각진 표면을 갖는 몰딩된 바디(molded body) 상에 위치될 수 있다. 예를 들어, 회로 보드는 몰딩된 바디 주위에 감겨진 플렉시블 인쇄 회로 보드(flexible printed circuit board)일 수 있다.
공통 모드 쵸크들은 각 와이어 쌍에 대한 회로 보드 상에 포함될 수 있다. 이것은 차동 신호들을 크게 감쇠시키지 않고도 와이어 쌍들 상에서 전파될 수 있는 공통 모드 신호들을 감쇠시키는데 도움을 줄 수 있다.
본 발명은 본 발명의 다른 형태에서, 복수의 케이블 전도체 쌍들을 갖는 통신 케이블과 통신 잭 사이에 전기 접촉을 이루기 위한 통신 플러그를 포함하고, 이러한 통신 플러그는 통신 케이블을 수용하기 위한 공동을 갖는 플러그 바디와, 플러그 바디 내에 적어도 부분적으로 복수의 접점 쌍들을 포함한다. 복수의 접점 쌍들은 대응하는 케이블 전도체 쌍들과 전기 접촉을 이루고, 접점 상들의 적어도 하나의 접점은 접점 쌍들 중 다른 것의 양쪽 접점들과 거의 등거리에 있다.
본 발명은 본 발명의 다른 형태에서, 플러그 바디와, 플러그 바디 내에 적어도 부분적으로 복수의 접점 쌍들을 갖는 통신 플러그이고, 접점 쌍들은 접점 쌍들 중 하나의 쌍의 개별적인 접점들과 접점 쌍들 중 다른 쌍의 다른 개별적인 접점들 사이의 고유 비대칭 커플링을 포함한다. 제 2 비대칭 커플링 요소들은 접점 쌍들 중 하나의 쌍의 개별적인 접점들과 접점 쌍들 중 다른 쌍의 다른 개별적인 접점들 사이에 연결된다. 제 2 비대칭 커플링 요소들은 고유 비대칭 커플링과 조합할 때, 접점 쌍들 중 하나의 쌍의 개별적인 접점들과 접점 쌍들 중 다른 쌍의 다른 개별적인 접점들 사이의 균형잡힌 비대칭 커플링을 제공한다.
본 발명은 본 발명의 다른 형태에서, 통신 케이블 및/또는 통신 기기를 포함하는 통신 시스템을 포함한다. 통신 플러그는 통신 케이블 및/또는 통신 기기에 연결된다. 통신 플러그는 플러그 바디와, 플러그 바디 내의 적어도 부분적으로 복수의 접점 쌍들을 포함하고, 접점 쌍들은 접점 쌍들 중 하나의 쌍의 개별적인 접점들과 접점 쌍들 중 다른 쌍의 다른 개별적인 접점들 사이의 고유 비대칭 커플링을 갖는다. 제 2 비대칭 커플링 요소들은 접점 쌍들 중 하나의 쌍의 개별적인 접점들과 접점 쌍들 중 다른 쌍의 다른 개별적인 접점들 사이에 연결된다. 제 2 비대칭 커플링 요소들은 고유 비대칭 커플링과 조합할 때, 접점 쌍들 중 하나의 상의 개별적인 접점들과 접점 쌍들 중 다른 쌍의 다른 개별적인 접점들 사이에 균형잡힌 대칭 커플링을 제공한다.
본 발명은 본 발명의 다른 형태에서, 공동을 갖는 플러그 바디를 갖는 통신 플러그와, 공동에 위치되고 복수의 전도체 쌍들을 한정(define)하는 복수의 트레이스들을 갖는 회로 보드와, 쌍들 중 하나의 쌍을 한정하는 트레이스들 중 2개의 트레이스들 사이에 연결된 공통 모드 쵸크를 포함한다.
본 발명은 본 발명의 다른 형태에서, 통신 플러그를 설계하는 방법을 포함하며, 상기 방법은 플러그에서 고유 비대칭 크로스토크를 감소시키는 단계와; 플러그에서 대칭 크로스토크를 생성하기 위해 플러그에 다른 비대칭 크로스토크를 추가하는 단계를 포함한다.
본 발명은 본 발명의 다른 형태에서, 통신 케이블과 통신 잭 사이에 전기 접촉을 이루기 위한 통신 플러그를 포함하고, 이러한 통신 플러그는 통신 케이블을 수용하기 위한 공동을 갖는 플러그 바디를 포함하고, 통신 케이블은 축을 따라 플러그 바디에 인입한다. 회로 보드는 공동에 위치되고, 복수의 트레이스들을 갖는다. 접점들은 회로 보드 및 잭 상의 트레이스들 사이에 전기 접촉을 이루기 위해 포함되고, 각 접점들은 축에 평행한 표면적을 갖고, 표면적은 미리 결정된 값보다 더 작다.
전술한 및 다른 특징들 및 장점들과, 이들을 달성하는 방식은 더 명백해질 것이고, 본 개시 내용은 첨부 도면과 연계하여 취해진 다음의 설명을 참조하여 더 잘 이해될 것이다.
도 1a는 플러그 바디가 내부 와이어들 및 접점들을 도시하기 위해 반투명으로 도시된, 전형적인 통신 플러그를 도시한 사시도.
도 1b는 플러그 바디가 내부 와이어들 및 접점들을 도시하기 위해 반투명으로 도시된, 도 1a의 전형적인 통신 플러그를 도시한 다른 사시도.
도 2a는 플러그 바디가 내부 구성요소들을 도시하기 위해 반투명으로 도시된, 본 발명에 따른 통신 플러그의 일실시예를 도시한 사시도.
도 2b는 플러그 바디가 내부 구성요소들을 도시하기 위해 반투명으로 도시된, 도 2a의 통신 플러그를 도시한 다른 사시도.
도 3a는 도 2a 및 도 2b의 구성에 따라 회로 보드와 맞물린 와이어들의 조립체의 측면도.
도 3b는 도 3a의 조립체의 사시도.
도 4a는 본 발명에 따른 회로 보드의 일실시예의 반-균형잡힌 IDC 레이아웃의 개략도.
도 4b는 본 발명에 따른 회로 보드의 일실시예의 균형잡힌 IDC 레이아웃의 개략도.
도 5는 플러그 바디가 내부 구성요소들을 도시하기 위해 반투명으로 도시된, 도 2a 및 도 2b의 통신 플러그를 도시한 측면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라, 플러그 접점들이 어떻게 삽입되는지를 도시한, 도 2a 및 도 2b의 플러그의 회로 보드의 일실시예의 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이 사용된 제 1 접점 유형 및 제 2 접점 유형의 사시도.
도 8a는 본 발명의 일실시예에 따라, 플러그 바디가 내부 구성요소들을 도시하기 위해 반투명으로 도시된, 다른 통신 플러그의 사시도.
도 8b는 플러그 바디가 내부 구성요소들을 도시하기 위해 반투명으로 도시된, 도 8a의 통신 플러그의 다른 측면을 도시한 사시도.
도 9a는 도 8a 및 도 8b의 통신 플러그에 사용하기 위해 회로 보드, 바디 및 IDC들을 포함하는 조립체의 사시도.
도 9b는 구성 세부사항들을 도시한, 도 9a의 조립체의 단면을 확대하여 도시한 사시도.
도 10a는 잭 접점 조립체와 인터페이스하는 와이어 가이드, 회로 보드, 바디, IDC들, 및 와이어들을 포함하는 조립체의 단편을 도시한 측면도.
도 10b는 플러그 바디 내부의 도 10a의 조립체를 도시한 추가 측면도.
도 11a는 설치된 IDC들을 도시한, 도 9a의 조립체의 사시도.
도 11b는 대안적인 구성에서 설치된 IDC들을 도시한, 도 11a에 도시된 것과 유사한 조립체의 사시도.
도 12는 접점 패드들을 도시한, 도 11b에 도시된 것과 유사한 조립체의 밑면의 사시도.
도 13은 플러그 바디가 내부 구성요소들을 도시하기 위해 반투명으로 도시된, 공통 모드 쵸크들을 갖는 통신 플러그의 사시도.
도 14는 도 13의 회로 보드와 맞물린 와이어들의 조립체의 사시도.
도 15a는 쵸크들을 갖는 플러그의 부분의 단면도.
도 15b는 쵸크들을 갖는 플러그의 부분의 사시도.
도 16은 도 2a 및 도 2b의 플러그에 사용된 PCB의 2개의 층들의 PCB 레이아웃을 도시한 도면.
도 17은 도 2a 및 도 2b의 플러그에 사용된 PCB의 다른 2개의 층들의 PCB 레이아웃을 도시한 도면.
도 18은 도 16 및 도 17로부터의 4개의 모든 층들의 PCB 레이아웃을 도시한 도면.
대응하는 도면 부호들은 여러 도면들 전체에 대응하는 부분들을 나타낸다. 본 명세서에 설명된 예시들은 하나의 형태에서 본 발명의 하나의 바람직한 실시예를 도시하고, 그러한 예시들은 임의의 방식으로 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
도면들을 참조하면, 도 2a 내지 도 7은 제 1 실시예에 관한 것인 반면, 도 8a 내지 도 15b는 제 2 실시예에 관한 것이다. 예시된 실시예들은 예들을 이용하여 설명되고, 임의의 방식으로 청구된 본 발명의 범주를 한정하도록 의도되지 않는다. 예를 들어, 2개의 예시된 실시예들의 하나 이상의 조합들, 또는 하위 조합들은 청구된 본 발명 내에 있고, 보호 범주 내에 포함되도록 의도된다. 본 명세서에 첨부된 청구항들은 본 발명의 의도된 범주를 기재한다.
도 2a 및 도 2b는 통신 플러그(200)의 동일 크기의 도면들이고, 플러그 바디(202)는 내부 구성요소들을 도시하기 위해 반투명으로 도시된다. 플러그(200)는 회로 보드(212)에서의 플러그 바디(202)에서 와이어 가이드(210)를 통해 종단하는 와이어 쌍들(208)을 둘러싸는 외부 절연 자켓(206)을 포함하는 케이블(204)에 변형 경감 부트(214)를 통해 연결된다. 와이어 쌍들(208), 와이어 가이드(210), 및 회로 보드(212)는 도 3a 내지 도 7에 더 구체적으로 도시된다.
회로 보드(212)의 한가지 기능은 TIA-568-B.2-10 표준에 의해 요구되는 바와 같이, 적절한 양의 크로스토크를 제공하기 위해 데이터 경로에 커플링을 도입하는 수단을 제공하는 것이다. 회로 보드(212)는 바람직하게 원하는 균형 및 크로스토크 성능을 달성하기 위해 그러한 방식으로 배치된 내장된 커패시터들 및/또는 인덕터들을 포함하는 인쇄 회로 보드(PCB)이다. 이들 커패시터들 및/또는 인덕터들의 정확한 값들 및 배치는 특정한 플러그(200) 및 그 의도된 응용의 전기적 특성들에 따라 좌우될 것이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2a 및 도 2b의 구성에 따라 회로 보드와 맞물린 조립체(300)를 도시한다. 도 3a는 정면도인 반면, 도 3b는 등각도이다. 조립체(300)는, 플러그 바디(202) 및 변형 경감 부트(214)가 제거되었는지를 플러그(200)가 어떻게 보는 지를 예시한다.
조립체(300)는 외부 절연 자켓(206), 와이어 쌍들(208), 및 회로 보드(212)를 포함한다. 회로 보드(212)는 대응하는 잭(미도시)에서 플러그 인터페이스 접점들(PIC들)과 전기 접촉을 이루기 위해 접점들(304)을 포함한다. 회로 보드(212)는 또한 회로 보드(212) 상의 트레이스들(미도시)과 차동 와이어 쌍들(208) 사이에 전기 연결들을 이루기 위해 절연 변위 접점들(IDC들)(302a 내지 302b)을 포함한다. IDC들(302a 내지 302b)은 바람직하게 상부(302a) 및 하부(302b) 면들 모두 상에서 회로 보드(212)에 프레스-끼워맞춤(press-fit)된다.
도 4a 및 도 4b는 회로 보드(212)의 IDC들에 대한 2개의 대안적인 개념 구성들(412a 내지 412b)의 평면도들이다. 양쪽 구성들은 스태거 형태의 방위(staggered orientation)로 IDC들을 위치시키고, 이웃 쌍들 사이의 균형잡힌 커플링을 달성하기 위해 이웃 접점들 사이에 실질적으로 동일한 거리에 있다. 제 1 실시예(도 4a)에서, 회로 보드(412a)에서의 IDC 프레스-끼워맞춤 구멍들(416a)은 회로 보드(416a)의 길이에 대해 대각선 방위로 구성된다. 이와 같이, 상이한 와이어 쌍에 대한 임의의 다른 구멍에 가장 가까운 특정한 와이어 쌍에 대한 IDC 프레스-끼워맞춤 구멍은 그러한 상이한 와이어 쌍에 대한 구멍들 모두에 등거리에 있도록 배치되어, 인접한 IDC 쌍들 사이에 더 균형잡힌 커플링이 제공된다. 그러므로, 회로 보드(412a)에서, 거리(D1)는 거리(D2)와 동일하고, 거리(D3)는 거리(D4)와 동일하고, 거리(D5)는 거리(D6)와 동일하다. 유사하게, 제 2 실시예(도 4b)에서, 동일한 유형의 균형잡힌 커플링을 제공하기 위해, 프레스-끼워맞춤 구멍들(416b)은 정사각형 구성에서 대각선으로 배치되어, 거리(D1)는 거리(D2)와 동일하고, 거리(D3)는 거리(D4)와 동일하다.
IDC 프레스-끼워맞춤 구멍들(416a 내지 416b)과 같은 접점 프레스-끼워맞춤 구멍들(414)은 또한 인접한 접점들 사이의 크로스토크 및 대응하는 불균형들을 최소화하기 위해 스태거 형태의 구성으로 위치된다. 접점들 및 그 구성에 관한 추가 세부사항들은 도 6에 대해 제공될 것이다.
도 5는 통신 플러그(200)의 정면도이고, 플러그 바디(202)는 내부 구성요소들을 도시하기 위해 반투명으로 도시된다. 플러그(200)는 플러그 바디(202), 회로 보드(212), IDC들(302a 내지 302b), 및 와이어 가이드(210)를 포함하고, 외부 절연 자켓(206)에 의해 둘러싸인 와이어 쌍들(208)을 포함하는 케이블(204)에 연결된다. 와이어 가이드(210)는 IDC들(302a 내지 302b)과의 적절한 맞물림을 위해 와이어 쌍들(208)을 위치시킨다.
본 개시 내용의 특징은 플러그 바디(202) 내의 회로 보드(212)의 각진 구성이다. 측면(도 5)에서 보았을 때, 회로 보드(212)는 인입 케이블(204)에 대해 각도(502)로 각진다. 각도(502)는 또한 예를 들어, 플러그 바디(202)의 상부 및/또는 하부 표면에 의해 형성된 수평면과 같이, 플러그(200)에서의 다른 대상들에 대해 한정될 수 있다. 바람직한 실시예들에 따라, 각도(502)는 0도보다 크고 20도까지의 범위, 1도 내지 10도까지의 범위, 3도 내지 7도까지의 범위에 있을 수 있거나, 거의 5도일 수 있다. 다른 각도들도 또한 가능하며, 플러그 바디(202) 내의 이용가능한 공간에 따라 좌우될 것이다. 일반적으로, 각도(502)는 0도보다 크지만, 탄젠트가 y/x인 각도보다 작을 것이며, 여기서 y 및 x는 플러그 바디(202)의 일반적으로 직사각형 내부 단면의 내부 높이 및 길이를 각각 나타낸다. 각도(502)의 상부 경계들은 플러그 바디(202)의 내부 기하학적 구성(geometry) 이외의 다른 여러 인자들에 의해 결정될 것이고, 본 발명에 따라, 이들 인자들은 회로 보드(212)의 두께, 와이어 쌍들(208)에서의 절연된 와이어들의 반경, 및 접점들(304)(도 3a 내지 도 3b를 참조) 및 IDC들(302a 내지 302b)의 기하학적 구성들을 포함한다.
일정 각도로 회로 보드(212)를 위치시키는 것은 플러그 바디(202), 특히 플러그 바디의 IDC 단부 내에 넓은 공간을 생성하여, IDC들(302a 내지 302b)은 플러그 바디(202)와 간섭하지 않고도, 그리고 플러그 바디(202)의 크기를 증가시키지 않고도, 회로 보드(212)의 상부 및 하부 모두 상에 장착될 수 있다. 각도(502)는, 또한 8개의 금속 접점들(바람직한 실시예에서)이, 회로 보드(212)가 수평에 있는 경우 필요하였을 것보다 더 짧아지게 된다. 다시 이것은 인접한 접점들과 그로부터 초래된 연관된 불균형들 사이의 고유 커플링을 최소화한다.
IDC들(302a 내지 302b)이 회로 보드(212)의 상부 및 하부 면 상에 위치시키는 것은 인접한 와이어 쌍들을 회로 보드(212)의 대항 면들 상으로 분리시킴으로써 차동 쌍들 사이의 크로스토크를 최소화한다. 도 1a 내지 도 1b에 도시된 기존의 설계에 비해 다른 이점은, 와이어 쌍(3-6)이 와이어 쌍(4-5) 주위에 더 이상 분리될 필요가 없다는 것이다. 쌍(3-6)의 요구된 분리는 그 대신 회로 보드(212) 상의 트레이스들을 이용하여 더 제어된 방식으로 달성될 수 있다. 이것으로 인해, 훨씬 더 작은 "슈퍼-쌍" 신호가 플러그(200)에서 생성되게 할 수 있고, 와이어 종단/IDC(302a 내지 302b) 영역에서 크로스토크 복잡도의 주요 원인을 회피한다.
도 6은, 접점들(304a 내지 304b)이 일실시예에 따라 삽입되는 경우를 도시한 회로 보드(412b)의 등각도이다. 회로 보드(412b)는 예를 들어, 도 2a 내지 도 2b, 도 3a 내지 도 3b, 및 도 5에 도시된 회로 보드(212)로서 작용할 수 있다. IDC 구멍 패턴(416b)은 도 4b에 도시된 것과 매칭된다.
회로 보드(412b)는 8개의 금속 접점들(304a 내지 304b)을 수용하기 위한 8개의 스태거 형태의 구멍들(414)을 포함한다. 이들 접점들(304a 내지 304b)은 예를 들어, 회로 보드(412b)에 프레스 끼워맞춤되거나 땜납될 수 있다. 스태거 형태의 구성은 인접한 접점들(304a 내지 304b) 사이의 크로스토크 및 대응하는 불균형들을 최소화한다.
임의의 산업 표준 RJ45 잭과 짝을 이루기 위해 호환하는 접점 위치들을 보장하기 위해, 2개의 상이한 형태들/크기들은 도 7에 도시된 바와 같이 스태거 형태의 접점들(304a 내지 304b)에 제공된다. 더 짧은 접점(304a)은 회로 보드(416b)의 잭 단부의 에지에 더 가까운 구멍들(414)에 사용되는 반면, 더 긴 접점(304b)은 에지로부터 더 먼 구멍들(414)에 사용된다. 도시된 바와 같이, 쌍(3-6)은 더 긴 접점들(304b)에 대해 도시되는 반면, 다른 쌍들은 더 짧은 접점들(304a)에 대해 도시된다. 접점들(304a 내지 304b)의 위치 및 반경은 0.020 인치의 접촉 반경을 규정하는 산업 표준 IEC 60603-7에 따르도록 설계된다.
도 8a 및 도 8b는 대안적인 통신 플러그(1200)의 등각도이고, 플러그 바디(1202)는 내부 구성요소들을 도시하기 위해 반투명으로 도시된다. 플러그(1200)는, 복수의 와이어 쌍들(1208)에 걸쳐 위치된 외부 절연 자켓(1206)을 포함하는 케이블(1204)에 변형 경감 부트(1214)를 통해 연결된 플러그 바디(1202)를 포함한다.
와이어 가이드(1210)는 와이어 쌍들(1208)로부터 와이어들을 위치시켜, 이들은 바디(1210) 상의 회로 보드(1212)와의 전기 접촉(도 8a 및 도 8b에 도시되지 않은 IDC들을 통해)을 이룰 수 있다. 바디(1210)는 바람직하게, 회로 보드(1212)가 그 위에 위치되는 몰딩된 플라스틱 바디이다. 회로 보드(1212)는 바람직하게 바디(1210)에 부착된 플렉시블 인쇄 회로 보드이다. 다른 구현들이 가능할 수 있지만, 도 8a 내지 도 12에 도시된 예는 몰딩된 플라스틱 바디에 부착된 플렉시블 인쇄 회로 보드에 대해 설명된다.
회로 보드(1212)는 TIA-568-B.2-10 표준에 의해 요구된 적절한 양의 크로스토크를 제공하기 위해 데이터 경로(와이어 쌍들(1208)로부터 접점들(1600)까지, 도 12를 참조)에 커플링을 도입하도록 설계된다. 회로 보드(1212)는 원하는 균형 및 크로스토크 성능을 달성하도록 배치된 내장된 커패시터들 및 인덕터들과 같은 전기적 특징들을 포함할 수 있다. 전기적 특징들의 정확한 값들 및 배치들은 원하는 응용 및 수반된 전기적 및/또는 기계적 제약들에 따라 좌우될 것이다.
도 9a 및 도 9b는 도 8a 및 도 8b의 대안적인 통신 플러그에 사용하기 위해 플렉시블 회로 보드(1212), 바디(1216), 및 IDC들(1302)을 포함하는 조립체의 사시도들이다. IDC들(1302)은 바람직하게 바디(1216)의 후방 단부에서 적절한 크기의 구멍들 또는 포켓들(1306)에 프레스 끼워맞춤된다. 케이블(1204)로부터의 각 차동 쌍은 IDC들(1302) 중 하나를 통해 회로 보드(1212)와 접촉한다.
회로 보드(1212)(도시된 예에서, 플렉시블 인쇄 회로 보드)는 바람직하게 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 바디(1216)의 후방 에지들에 걸쳐 접히는 주석 도금된 접점 패드를 포함한다. 구멍들은 바디(1216)에서 구멍들 또는 포켓들(1306)에 대응하도록 회로 보드(1212)에 위치될 수 있다. 그런 후에, IDC들(1302)이 구멍들 또는 포켓들(1306)에 프레스 끼워맞춤될 때, 고유한 힘은 IDC들(1302)과 회로 보드(1212) 사이의 가스 밀폐 연결을 생성하여, 대응하는 전기적 연결들을 생성한다. 이러한 구성은 또한 회로 보드(1212)를 바디(1216)에 고정시키는데 도움을 준다.
예시된 예에서, 도 9a, 도 9b 및 도 10a에 도시된 바와 같이, IDC들(1302)은 회로 보드(1212)의 양쪽 단부들에서, 바디(1216)의 상부 및 하부 에지들(1308)쪽으로 위치된다. 이것은, 와이어 쌍들(1208a 내지 1208b)(도 9a 및 도 9b에서는 미도시됨)에서의 개별적인 와이어들이 IDC들(1302)을 통해 회로 보드(1212)와 접촉할 때 상대적으로 분리되도록 한다. 인접한 와이어들의 이러한 분리는 차동 쌍들(1208a 내지 1208b) 사이의 크로스토크를 감소시킨다.
또한 플러그 바디(1202), 케이블(1204), 와이어 가이드(1210), 및 전형적인 RJ45 통신 잭으로부터의 잭 접점 조립체(1050)는 도 10a 및/또는 도 10b에 도시된다. 와이어 가이드(1210)는 IDC들(1302)과의 적절하고 반복가능한 맞물림을 위해 와이어 쌍들(1208a 내지 1208b)에서의 와이어들을 위치시키는데 사용된다. 예를 들어, 와이어 가이드(1210)는 IDC들(1302)의 위치에 대응하는 위치들에서 개별적인 와이어들을 고정시키도록 구성된 복수의 슬롯들 및/또는 유지(retention) 부재들을 포함할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 도 9a의 조립체의 사시도이며, 2개의 대안적인 구성들에서 설치된 IDC들(1302)을 도시한다. 도 11a에서, 상부 IDC들(1302a) 및 하부 IDC들(1302b)은 바디(1216) 상의 회로 보드(1212)의 각 단부에 정렬된 각 선형 행들(rows)에 설치된다. 도 11b에서, 상부 IDC들(1302c)은 바디(1216)의 후방으로 향하는(rear-facing) 상부 코너들에 대응하는 위치에서 회로 보드(1212)의 일단부에 설치된다. 하부 IDC들(1302d)은 바디(1216)의 후방으로 향하는 하부 코너들에 대응하는 위치에서 회로 보드(1212)의 타단부에 설치된다.
도 8a 내지 도 11b에 도시된 설계는, 와이어 쌍(3-6)이 도 1a 및 도 1b에 도시된 전형적인 플러그의 경우에서와 같이 와이어 쌍(4-5) 주위로 분리되는 것을 요구하지 않는다. 분리는 그 대신 더 제어된 방식으로 회로 보드(1212) 상에서 구현될 수 있고, 이것은 더 작은 "슈퍼-쌍" 신호가 플러그에서 생성되도록 할 수 있다. 이것은 와이어 종단/IDC(1302) 영역에서 크로스토크 복잡도의 주요 원인을 회피한다.
도 12는 도 11b에 도시된 것과 유사한 조립체의 밑면의 사시도이고, 산업 표준 RJ45 잭과 전기 접촉을 이루기 위해 접점 패드들(1600)을 도시한다. 접점들(1600)은 IDC들(1302)과 마주보는 바디(1216)의 단부에서 회로 보드(1212) 상에 위치한 8개의 금속 접점 패드들인 것이 바람직하다. 예시된 예에서, IDC들(1302)은 회로 보드(1212)의 어느 한 단부에 위치되는 반면, 접점 패드들은 회로 보드(1212)의 길이의 중간에 또는 그 주위에 위치된다. 접점 패드들(1600)은 바람직하게 산업 표준 IEC 60603-7(0.020 인치)에 따른 에지 반경을 제공하도록 구성된다.
접점 패드들(1600)은, 회로 보드(1212) 상에 구리를 노출시킴으로써 그리고 회로 보드(1212)가 바디(1216)에 감겨지고(플렉시블 회로 보드의 경우에) 바디(1216)에 부착된 후에 니켈 및 금으로 구리를 도금함으로써 생성될 수 있다. 바디(1216)의 형태는, 접점들이 호환하는 산업 표준 치수들을 갖는 것을 보장하는데 도움을 준다. 8개의 접점 패드들(1600)이 바람직하게 회로 보드(1212) 상의 트레이스들로부터 생성되기 때문에, 이들 접점 패드들은 고유하게 얇고(높이 방향으로), 쌍 전도체들 사이에 비교적 작은 양의 용량성 및 유도성 커플링을 제공하고, 이에 따라 이웃한 접점 패드들(1600) 사이에 매우 적은 커플링을 초래한다. 이것은 플러그에 대한 균형 성능을 개선시킬 수 있다.
도 13 내지 도 15b는 전술한 실시예들에 포함될 수 있는 추가 특징을 도시한다. 플러그에서 특정한 와이어 쌍 상에서 전파할 수 있는 임의의 공통 모드 신호를 감쇠시키는데 도움을 주기 위해, 표면 장착 쵸크와 같은 쵸크는 회로 보드 상에 포함될 수 있다. 바람직하게, 하나의 쵸크는 각 와이어 쌍들에 대해 포함된다. 공통 모드 쵸크들을 플러그 설계에 병합함으로써, 몇몇 카테고리 6A 채널들은 전자기 간섭의 비교적 더 높은 레벨들을 허용할 수 있다. 공통 모드 쵸크들은 간섭 원인에 의해 야기된 공통 모드 신호들을 감쇠시켜, 그 결과 채널에서 더 낮은 잡음 레벨이 초래된다.
도 13 및 도 14는 도 2a 내지 도 7의 실시예들에서 구현된 쵸크 특징을 도시한다. 도 13은 잭 접점 조립체(1050)와 인터페이스되는 플러그(플러그 바디(202), 와이어 가이드(210), 및 케이블(204)에 연결된 변형 경감 부트(214)를 구비함)를 도시하는 한편, 도 14는 와이어 쌍들(208)을 갖는 케이블(204)에 연결된, 플러그의 몇몇 내부 구성요소들(예를 들어, 회로 보드(212))을 도시한다. 회로 보드(212)는 상부 면 상에 2개의 공통 모드 쵸크들(1802a)을 갖고, 하부 면 상에 2개의 공통 모드 쵸크들(1802b)을 갖는다. 따라서, 4개의 와이어 쌍들(208) 각각에 대한 공통 모드 신호들을 감쇠시키기 위해 총 4개의 쵸크들이 있다.
도 15a 및 도 15b는 도 8a 내지 도 12의 실시예들에서 구현된 쵸크 특징을 도시하며, 여기서 회로 보드(1212)는 2세트들의 IDC들(1302a 내지 1302b) 사이의 몰딩된 바디(1216) 주위에 감겨진 플렉시블 인쇄 회로 보드이다. 공통 모드 쵸크들(1802c 내지 1802d)은 회로 보드(1212)의 하부 면에 부착된다. 회로 보드(1212)가 바디(1216) 주위에 감겨질 때, 쵸크들(1802c 내지 1802d)은 바디(1216)에서의 포켓들(1218) 내에 위치될 것이다. 이것으로 인해, 전체 플러그 치수들을 여전히 유지하면서, 바디(1216)의 크기는 커지게 된다.
도 16은 도 2a 및 도 2b의 플러그에 사용된 PCB의 2개의 층들의 레이아웃이고; 도 17은 도 2a 및 도 2b의 플러그에 사용된 PCB의 다른 2개의 층들의 레이아웃이고; 도 17은 도 16 및 도 17로부터 모두 4개의 층들의 PCB 레이아웃이다. 도 16 내지 도 18은 추가된 크로스토크 요소들(C"'15, C"'16, C"'83, 및 C"'84), 및 공통 모드 쵸크들의 위치들에 대한 실시예를 도시한다. 크로스토크 요소들은 패드 커패시터들인데, 이러한 패드 커패시터들은 PCB의 하나의 층 상에 커패시터의 한 면과, PCB의 다른 층 상에 커패시터의 다른 면을 갖는다. 차동 신호 발신(signaling) 응용들을 위해 설계된 공통 모드 쵸크들은 코어 주위에 감겨진 2개의 차동 코일들/전도체들 각각을 갖는 단일 페라이트 코어를 포함하고, 코일들은 각 PCB 트레이스와 직렬 상태에 있다. 차동 신호가 쵸크를 통해 전파할 때, 차동 전도체들을 통해 동일하고 반대 전류 흐름이 있다. 이것은 페라이트 코어 내에 자기 플럭스의 제거를 발생시켜, 차동 신호에 대한 저 임피던스 경로로 귀착된다. 공통 모드 신호가 쵸크를 통해 전파할 때, 전도체들을 통한 전류흐름은 동일하고, 동일한 전파 방향에 있다. 이것은 페라이트 코어 내에 누적 자기 플럭스를 발생시켜, 공통 모드 신호들에 의해 보여진 증가된 임피던스로 귀착된다.
도 1a 및 도 1b의 종래 기술의 플러그에서 8개의 플러그 접점들 및 전도체들의 배치가 주어지면, 차동 쌍들 사이의 커플링에서 고유한 양의 불균형이 있다. IPC 접점 영역에서, 차동 쌍(1-2)의 전도체(2) IPC는 차동 쌍(1-2)(도 1a 및 도 1b에서 명백함)의 전도체(1) IPC보다 차동 쌍(3-6)의 전도체(3) IPC에 훨씬 더 근접하다. 이것은 차동 쌍(1-2)의 전도체(1) 및 전도체(2) 상의 일정하지 않은 용량성 부하들로 인해 모드 변환을 초래하는 쌍(1-2)과 쌍(3-6) 사이의 비대칭 크로스토크 관계로 귀착된다. 쌍(1-2)과 쌍(3-6) 사이의 용량성 크로스토크는 IPC 접점 영역에서의 이러한 커플링에 의해 좌우된다.
도 1a 및 도 1b의 플러그 접점들에 대해 도 6 및 도 7에 도시된 플러그 접점들의 표면적을 감소시킴으로써, 접점들 사이의 용량성 커플링은 감소되고, 이를 통해 쌍(1-2)과 쌍(3-6) 사이의 고유 비대칭 크로스토크가 감소된다. 다시 쌍들 사이의 전체 크로스토크는 표면적에서의 감소로 인해 또한 감소된다. ANSI/TIA-568-C.2에서의 플러그의 차동 크로스토크 요건들에 따르도록 유지하기 위해, 추가 크로스토크는 도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이 내장된 커패시터들의 형태로 인쇄 회로 보드(PCB)에 추가된다. 쌍(1-2)의 전도체(1)와 쌍(3-6)의 전도체(6) 사이에 도입된 커패시터는 PCB 상의 쌍들(1-2)과 쌍들(3-6) 사이의 비대칭 크로스토크 관계로 귀착된다. PCB에서의 이러한 비대칭은 접점 영역에서의 비대칭에 대해 미러링된다(mirrored). 접점 영역에서 용량성 커플링에서의 불균형에 의해 도입되는 모드 변환은 PCB 상의 용량성 커플링에서의 불균형에 의해 도입된 모드 변환에 의해 파생된다(offset). 플러그에서 쌍들(1-2)과 쌍들(3-6) 사이의 순 용량성 크로스토크는 이제 균형잡히게 되고, 전체 모드 변환은 쌍(1-2)의 전도체(1) 및 전도체(2) 상의 동일한 용량성 부하로 인해 최소화된다.
도 1a 및 도 1b의 종래 기술의 플러그에서의 크로스토크는 플러그 접점들 및 플러그 접점들에 연결된 케이블 와이어들의 분배된 전기 파라미터들의 함수이며, 이것은 특히 이들 구성요소들의 분배된 인덕턴스 및 커패시턴스와, 이와 연관된 대응하는 용량성 및 유도성 커플링을 포함한다. 하지만, 커플링의 주요한 모드는 플러그 접점들로 인해 주로 용량성이며, 이것은 대략 플레이트 커패시터들이 플레이트들(접점들)의 영역에 비례하고 커패시터 플레이트들(접점들) 사이의 거리에 반비례하는 커패시턴스를 갖는다고 생각될 수 있다. 이 때 쌍 전도체들 사이의 크로스토크는 쌍 전도체들 사이의 커패시턴스에 거의 비례한다. CXY를 전도체(X 및 Y) 사이의 크로스토크(접점들 사이의 커패시턴스에 거의 비례함)라 할 것이고, 쌍들(1-2, 3-6)에 대해, 쌍들(1-2, 3-6)의 전도체들 사이의 상대 거리로 인해
ANSI/TIA-568-C.2의 디-임베디드 XTLK 범위 내의 C23-C13+C16-C26 (요건 1)
및
C23>>C13>>C26>>C16 (관계 1)을 갖는다. 관계식 1(관계 1)은, C23, C13, C26, 및 C16 어느 것도 동일하지 않기 때뭍에 비대칭 크로스토크(커플링)를 나타내고, ANSI/TIA-568-C.2의 요건들을 충족하는 임의의 플러그는 요건 1(요건 1)에 따라야 한다. 또한, 다음의 논의의 목적을 위해, 그리고 접점들(2 및 3) 사이의 커플링이 상대적인 근접도로 인해 좌우되기 때문에, 수학식 1이라 하자.
C23-C13+C16-C26 = C'23 (수학식 1)
이에 반해, 본 발명은 감소된 접점 영역들로 인해 플러그 접점 영역에서 감소된 크로스토크를 갖고, 또한 개별적인 새로운 IDC 요소들로의 플러그 접점들의 절연 관통 특징들의 분리로 인해 감소된 크로스토크를 갖고, 이러한 IDC 요소들은 PCB에 연결되고, IDC 요소들은 전술한 바와 같이 반-균형 잡힌(semi-balanced) 또는 균형 잡힌 방위로 조직화될 수 있다. 본 발명에서, 각 새로운 플러그 접점들의 크로스토크 커플링들(C"23, C"13, C"16, C"26)은 종래 기술의 플러그에서 각각 그 대항 부분들(counterparts)(C23, C13, C16, C26)보다 개별적으로 적다. 따라서, C"23, C"13, C"16, C"26이 수학식 1로 치환될 때, 수학식의 좌변은 C'23보다 작고, 요건 1은 또한 충족되지 않는데, 즉 C"23-C"13+C"16-C"26은 ANSI/TIA-568-C.2의 디-임베디드 XTLK 범위 외부에 놓일 수 있다. C"23, C"13, C"16, C"26은 반드시 동일하지 않기 때문에 비대칭 크로스토크(커플링)를 여전히 포함한다. 새로운 플러그 접점의 크로스토크들(C"23, C"13, C"16, C"26)에서의 감소는 본 발명에 유리하게 사용되는 적어도 하나의 설계 자유도를 제공한다.
본 발명은 PCB에서의 비대칭 크로스토크 요소(C"'16)에 추가하여, C"23-C"13+C"16-C"26+C"16은 ANSI/TIA-568-C.2의 디-임베디드 XTLK 범위 내에 있다. 추가로, C"'16의 값은 수학식 2가 되도록 선택된다.
C"23-C"13+C"16-C"26 = C"'23(유효 플러그 접점 크로스토크) = C"'16.
(수학식 2)
C"'16은, 새로운 유효 플러그 접점 크로스토크(C"'23)가 효율적으로 그 사이에 있는 접점 전도체들(2-3)에 비교할 때 마주보는 접점 전도체들(1-6) 사이에 C"'16이 위치하기 때문에 미러링된 크로스토크 요소이다. C"'16은, PCB 송신 라인들의 분배된 전기 파라미터들로 인한 이러한 쌍 조합에 대한 다른 고유 플러그 PCB 커플링 요소들이 C"'16보다 상당히 더 낮은 값을 갖는 제 2 비대칭 커플링 요소이다. C"'16이 고유 비대칭 커플링 C"'23과 조합될 때, 균형잡힌 대칭 커플링은 수학식 2의 동일성, 또는 대략적인 동일성으로 인해 이러한 쌍 조합의 개별적인 접점들 사이에 존재한다. 쌍(1-2)의 각 전도체 상의 동일한 용량성 부하로 인해 최소화된 모드 변환을 초래하는 이러한 쌍 조합에 대한 개별적인 접점들 사이의 균형잡힌 대칭 커플링이 본 발명에 존재한다.
동일한 기술은 쌍(1-2)과 쌍(4-5)(구성요소(C"'15) 참조), 쌍(3-6)과 쌍(7-8)(구성요소(C"'83) 참조), 및 쌍(4-5)과 쌍(7-8)(구성요소(C"'84) 참조)에 대해 PCB 상에 적용된다. 쌍 조합(3-6, 4-5)에 대하여, 이러한 쌍 조합에 대한 크로스토크의 레벨이 디-임베디드 범위 내에 있도록 상승될 필요가 있는 경우, 커플링이 대략 동일한 양들로 3-4와 5-6 사이에 추가될 수 있지만, 쌍(4-5) 주위의 분리 쌍(3-6)으로 인해 그것은 자연적으로 균형잡힌 대칭 커플링이다. 쌍 조합(1-2, 7-8)은 이들 쌍들의 분리 및 크로스토크의 대응하는 낮은 레벨들로 인해 관심 대상이 아니다. IDC들의 균형잡힌 특성은, 전술한 IDC 레이아웃이 또한 플러그의 고유 비대칭 커플링을 감소시키는 본 발명에 유리하게 사용된 적어도 하나의 설계 자유도를 제공한다.
본 발명이 바람직한 설계를 갖는 것으로 설명되었지만, 본 발명은 본 개시 내용의 사상 및 범주 내에서 추가로 변형될 수 있다. 그러므로, 본 출원은 본 발명의 일반적인 원리들을 이용하여 본 발명의 임의의 변경들, 용도들, 또는 적응들(adaptations)을 커버하도록 의도된다. 추가로, 본 출원은, 본 발명이 속하고 첨부된 청구항들의 한계들 내에 있는 종래 기술에 알려지거나 상업적으로 실시되는 본 개시 내용으로부터의 그러한 이탈들을 커버하도록 의도된다.

Claims (28)

  1. 통신 케이블과 통신 잭 사이에 전기 접촉을 이루기 위한 통신 플러그로서,
    상기 통신 케이블을 수용하기 위한 공동(cavity)을 갖는 플러그 바디로서, 상기 통신 케이블이 축을 따라 상기 플러그 바디(body)에 인입하는, 플러그 바디와;
    상기 공동에 위치되고 복수의 트레이스들을 갖는 회로 보드로서, 상기 회로 보드는 상기 축에 대해 각진 적어도 하나의 표면을 갖는, 회로 보드와;
    상기 회로 보드 상의 트레이스들과 상기 케이블 사이에 전기 접촉을 이루기 위한 제 1 접점들로서, 상기 제1 접점들은 특정한 와이어 쌍에 대한 접점이 상이한 와이어 쌍에 대한 양쪽 접점들에 대해 등거리에 있도록 스태거 형태의 구성(staggered configuration)으로 배치되는 상기 제 1 접점들; 및
    회로 보드 상의 트레이스들과, 상기 플러그가 인터페이스되는 잭 상의 접점들 사이에 전기 접촉을 이루기 위한 제 2 접점들을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 플러그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 트레이스들은 상기 복수의 트레이스들 중 적어도 2개 사이에 커플링(coupling)을 제공하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 통신 플러그.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통신 케이블은 4개의 쌍(pair)들로 배치된 8개의 와이어들을 갖고, 상기 제 1 접점들은 8개의 와이어들의 대응하는 와이어들과 전기 접촉을 이루기 위해 4개의 절연 변위 접점(IDC) 쌍들로 배치된 8개의 IDC들이고, 상기 제 2 접점들은 8개의 접점들이고, 상기 회로 보드는 상기 IDC들과 상기 8개의 접점들 사이로 연장하는 8개의 트레이스들을 갖는 것을 특징으로 하는 통신 플러그.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 IDC들은 상기 회로 보드에서의 구멍들에 프레스-끼워맞춤(press-fit)되는 것을 특징으로 하는 통신 플러그.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 IDC들의 제 1 서브셋(subset)은 상기 회로 보드의 상부 면에 프레스-끼워맞춤되고, 상기 IDC들의 제 2 서브셋은 상기 회로 보드의 하부 면에 프레스-끼워맞춤되는 것을 특징으로 하는 통신 플러그.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 구멍들은 균형잡힌 커플링을 인접한 IDC 쌍들에 제공하도록 스태거 형태의 구성(staggered configuration)으로 배치되는 것을 특징으로 하는 통신 플러그.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 접점들은 상기 회로 보드 상의 구멍들에 프레스-끼워맞춤되는 것을 특징으로 하는 통신 플러그.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제 2 접점들에 대한 상기 구멍들의 서브셋은 스태거 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통신 플러그.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제 2 접점들의 제 1 서브셋은 상기 제 2 접점들의 제 2 서브셋의 형태와 다른 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 통신 플러그.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 표면은 상기 축에 대해 1도 내지 10도의 범위로 각진 것을 특징으로 하는 통신 플러그.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 회로 보드는 길이를 갖고, 상기 공동은 길이, 폭 및 높이를 갖고, 상기 공동의 길이, 폭 및 높이 각각은 상기 회로 보드의 길이보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 통신 플러그.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 회로 보드는 복수의 층들을 포함하고, 상기 복수의 트레이스들은 상기 복수의 층들 상에 배치되고, 상기 회로 보드는 복수의 트레이스들 중 적어도 2개의 트레이스들의 교차부(crossover)를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 플러그.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 회로 보드는 상기 회로 보드 상의 상기 트레이스들의 각 쌍에 대한 공통 모드 쵸크를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 플러그.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 공통 모드 쵸크는 표면 장착 쵸크인 것을 특징으로 하는 통신 플러그.
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