KR102064784B1 - Connector for high speed cable - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고속 케이블 커넥터에 대한 것으로서, 특히, 하우징 물질의 유전율과 터미널의 폭 및 터미널 간의 거리 간의 관계를 통해 임피던스를 매칭시키는 고속 케이블 커넥터에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to high speed cable connectors and, more particularly, to high speed cable connectors that match impedance through a relationship between the dielectric constant of the housing material and the width of the terminal and the distance between the terminals.
커넥터는 케이블의 양단에 구비되어 케이블 양단의 기기를 연결하는 정접촉 부품이다. 이러한 커넥터는 기존에는 단순히 기기간을 전기적으로 연결하는 수단에 불과하였으나, 데이터 전송량이 점점 증가하는 추세에 따라 데이터를 고속으로 전송하기 위한 구조가 적용되고 있다.The connector is provided at both ends of the cable and is a positive contact part for connecting the equipment at both ends of the cable. In the past, such a connector is merely a means for electrically connecting devices, but a structure for transmitting data at high speed has been applied according to an increasing trend of data transmission.
특히, 최근에는 영상기기의 해상도가 비약적으로 상승함에 따라 해당 영상기기에 전송되는 데이터량도 비약적으로 증가하고 있다. 따라서, 영상기기에 데이터를 전송하는 케이블도 이에 맞춰 고속 데이터 전송이 가능해야 한다. 하지만, 고화질 멀티미디어 인터페이스(High Definition Multimedia Interface, HDMI) 커넥터의 경우 기존의 고속 케이블 커넥터 구조로는 전송속도가 48Gbps(각 차동 신호 채널(Differential Signal Channel) 당 12 Gbps)인 HDMI 2.1의 스펙을 만족시킬 수 없다. 따라서, 고속 전송 스펙을 만족시킬 수 있는 고속 케이블 커넥터가 요구되고 있다.In particular, as the resolution of a video device has increased dramatically, the amount of data transmitted to the video device has also increased dramatically. Therefore, the cable for transmitting data to the video device should be capable of high-speed data transmission accordingly. However, the high definition multimedia interface (HDMI) connector can meet the specification of HDMI 2.1, which has a transmission speed of 48 Gbps (12 Gbps per differential signal channel) using a conventional high-speed cable connector structure. Can not. Therefore, there is a demand for a high speed cable connector that can satisfy the high speed transmission specification.
본 발명의 목적은 고속 전송 스펙을 만족시킬 수 있는 고속 케이블 커넥터를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a high speed cable connector that can satisfy the high speed transmission specification.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 하우징에 다수개의 터미널이 소정간격 이격되어 구비된 고속 케이블 커넥터에 있어서, 상기 다수개의 터미널의 매칭 임피던스(Z0)는,In order to achieve the above object, the present invention provides a high-speed cable connector in which a plurality of terminals are spaced a predetermined interval in the housing, the matching impedance (Z 0 ) of the plurality of terminals,
이며, Is,
상기 이고,remind ego,
상기,remind ,
상기 , remind ,
상기 , 상기 εr 은 상기 하우징의 유전율, 상기 W는 상기 다수개의 터미널의 폭, 상기 S는 상기 다수개의 터미널 간의 간격인 고속 케이블 커넥터를 제공한다.remind Ε r is the permittivity of the housing, W is the width of the plurality of terminals, and S is the spacing between the plurality of terminals.
여기서, 일 때,here, when,
상기 는, 이며,remind Is, Is,
일 때, when,
상기 는, 이다.remind Is, to be.
본 발명은 하우징 물질의 유전율과 터미널의 폭 및 터미널 간의 거리 간의 관계를 통해 임피던스를 매칭시켜 고속 전송 스펙을 만족시킬 수 있다.The present invention can meet high speed transmission specifications by matching impedance through a relationship between the dielectric constant of the housing material and the width of the terminal and the distance between the terminals.
도 1은 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터의 부분 개략 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터의 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터의 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터가 적용되지 않았을 때 임피던스 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터가 적용된 임피던스 그래프.1 is a perspective view of a high speed cable connector according to the present invention;
2 is a partial schematic perspective view of a high speed cable connector according to the present invention;
3 is a side view of a high speed cable connector according to the present invention;
4 is a plan view of a high speed cable connector according to the present invention;
5 is an impedance graph when the high-speed cable connector according to the present invention is not applied.
6 is an impedance graph to which a high-speed cable connector according to the present invention is applied.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 하기에서 설명되는 본 실시예는 고속 케이블 커넥터로 고화질 멀티미디어 인터페이스(High Definition Multimedia Interface, HDMI) 커넥터를 예시한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. This embodiment, described below, illustrates a High Definition Multimedia Interface (HDMI) connector with a high speed cable connector. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like reference numerals in the drawings refer to like elements.
도 1은 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터의 사시도이다.1 is a perspective view of a high speed cable connector according to the present invention.
본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터는 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(100)과, 하우징(100)에 구비된 리셉터클 터미널(200), 및 리셉터클 터미널(200)이 구비된 하우징(100)을 감싸는 메탈 하우징(400)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the high-speed cable connector according to the present invention surrounds the
하우징(100)은 리셉터클 터미널(200)을 보호하고 리셉터클 터미널(200)의 위치를 고정시키기 위한 것으로서, 합성수지 등과 같이 절연성 재질인 것이 바람직하다. 또한, 이러한 절연성 재질의 하우징(100)은 재질의 고유한 유전율, 즉, 하우징(100) 유전율(εr)을 갖는다. 이러한 하우징(100)은 플러그 터미널(300)과 접속되는 리셉터클 터미널(200)의 접속부위와 케이블과 연결되는 케이블 연결부위를 제외한 영역을 감싸는 형태로 형성된다. 이에 따라 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터는 보다 상세하게, 도 1을 참조하면, 커넥터 간의 연결에 의한 다수개의 리셉터클 터미널의 접속부위(200)와, 케이블과 연결되는 케이블 연결부위를 제외한 영역을 감싸는 형태이며, 다수개의 리셉터클 터미널(200)의 길이 방향으로 일부가 연장되어 하우징 플레이트를 형성하는 하우징(100)과, 하우징 플레이트의 일면과 타면에 각각 소정간격 이격되어 구비되어 케이블 연결부위로 연장되어 노출된 다수개의 리셉터클 터미널(200), 및 하우징(100)을 감싸는 메탈 하우징(400)을 포함한다.The
도 2는 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터의 부분 개략 사시도이다. 또한, 도 3은 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터의 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터의 평면도이다.2 is a partial schematic perspective view of a high speed cable connector according to the present invention; 3 is a side view of the high speed cable connector according to the present invention, and FIG. 4 is a plan view of the high speed cable connector according to the present invention.
리셉터클 터미널(200)은 신호를 전달하기 위한 것으로서, 본 실시예는 플러그 터미널(300)과 접속되는 리셉터클 터미널(200)을 예시하며, 플러그 터미널(300)과 접속되는 리셉터클 터미널(200) 영역의 하우징(100) 두께(h)와 하우징(100) 유전율(εr)에 따른 리셉터클 터미널(200) 폭(W) 및 리셉터클 터미널(200) 간격(S)을 조절하여 임피던스를 매칭시킨다. 또한, 본 실시예는 리셉터클 터미널(200)이 리셉터클 데이터 터미널(220, 230)과 리셉터클 접지 터미널(210, 240)을 포함하는 것을 예시하며, 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터는 리셉터클 데이터 터미널(220, 230)과 리셉터클 접지 터미널(210, 240)이 데이터 전송용 터미널 영역 내에서 반복적으로 구비된다.The
리셉터클 데이터 터미널(220, 230)은 데이터를 전송하기 위한 터미널로서, 제1 리셉터클 데이터 터미널(220)과, 제1 리셉터클 데이터 터미널(220)과 소정간격 이격된 제2 리셉터클 데이터 터미널(230)을 예시한다.The
리셉터클 접지 터미널(210, 240)은 접지를 위한 터미널이며, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 리셉터클 데이터 터미널(220)의 일측에 구비된 제1 리셉터클 접지 터미널(210)과, 제2 리셉터클 데이터 터미널(230)의 타측에 구비된 제2 리셉터클 접지 터미널(240)을 예시한다. 이에 따라, 본 실시예는 제1 리셉터클 접지 터미널(210)과 제1 리셉터클 데이터 터미널(220), 제2 리셉터클 데이터 터미널(230), 및 제2 리셉터클 접지 터미널(240)이 순차적으로 소정간격 이격되어 구비된다. 또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 리셉터클 커넥터와 플러그 커넥터가 접속되면, 제1 및 제2 리셉터클 접지 터미널(210, 240)에는 플러그 터미널(300)의 제1 및 제2 플러그 접지 터미널(310, 340)이 각각 접속된다. 또한, 제1 및 제2 리셉터클 데이터 터미널(220, 230)에는 플러그 터미널(300)의 제1 및 제2 플러그 데이터 터미널(320, 330)이 각각 접속된다. 물론, 이는 하나의 터미널 단위로서, 전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터는 이러한 터미널 단위가 데이터 전송용 터미널 영역 내에서 반복적으로 형성된다.The
여기서, 본 실시예는 상기 소정간격, 즉, 리셉터클 접지 터미널(210, 240)과 리셉터클 데이터 터미널(220, 230) 사이의 간격 및 제1 리셉터클 데이터 터미널(220)과 제2 리셉터클 데이터 터미널(230) 사이의 간격을 터미널 간격(S)이라 정의하고, 리셉터클 접지 터미널(210, 240)과 리셉터클 데이터 터미널(220, 230)의 가로 길이를 터미널 폭(W)이라 정의한다. 또한, 데이터 고속 전송이 가능하도록 임피던스를 매칭시키기 위해 하우징(100) 유전율(εr)과 터미널 폭(W) 및 터미널 간격(S)을 조절한다. 이때, 하우징(100)의 두께(h)는 고정인 것으로 가정하며, 이에 따라, 터미널 인피던스(Z0)는 아래의 수학식 1과 같이 하우징(100) 유전율(εr)과 터미널 폭(W) 및 터미널 간격(S)에 의한 함수로 표현할 수 있으며, 이는 다시 유전상수(εeff)와 일반함수 K로 나타낼 수 있다.In this embodiment, the predetermined interval, that is, the interval between the
수학식 1에서 εr 은 하우징(100) 유전율이며, W는 터미널 폭, S는 터미널 간격을 의미한다. 또한, εeff 는 실효적 유전율이다.In
이와 같이, 본 발명은 하우징(100) 두께(h)가 일정하다고 할 때, 하우징(100) 유전율(εr)과 터미널 폭(W) 및 터미널 간격(S)을 조절하여 임피던스 매칭을 이룰 수 있다.As such, when the thickness h of the
여기서, 수학식 1의 실효적 유전율(εeff)는 아래의 수학식 2와 같이 하우징(100) 유전율(εr)과 일반함수 K로 표현할 수 있다.Here, the effective dielectric constant ε eff of
본 발명의 고속 케이블 커넥터에서 터미널 주위의 유전체는 공기와 하우징(100) 물질이 복합적으로 존재하기 때문에 유전율은 공기와 하우징(100) 물질을 함께 고려한 실효적 유전율이 사용되어야 한다.In the high speed cable connector of the present invention, since the dielectric material around the terminal is a mixture of air and the
따라서, 터미널 주위의 필드값들을 적분하여 터미널의 임피던스(Z0) 값을 도출한다. 터미널 주위의 필드값들을 적분하여 인덕턴스와 커패시턴스 등의 성분값을 추출하고, 이를 이용하여 터미널의 임피던스(Z0)값을 도출한다. 여기서, 필드값들을 적분하는 것은 타원 적분 이론을 적용하며, 이는 아래의 수학식 3 내지 수학식 7과 같다.Therefore, the field values around the terminal are integrated to derive the impedance Z0 value of the terminal. By integrating the field values around the terminal, the component values such as inductance and capacitance are extracted, and the impedance (Z0) value of the terminal is derived using this. Here, integrating the field values applies an elliptic integration theory, which is expressed by Equations 3 to 7 below.
수학식 3에서 k는 터미널 폭(W)과 터미널 간격(S)만으로 연산되며, k'은 아래의 수학식 4와 같다.In Equation 3, k is calculated using only the terminal width W and the terminal spacing S, and k 'is expressed as Equation 4 below.
또한, k1은 아래의 수학식 5와 같이 연산할 수 있다.In addition, k 1 may be calculated as shown in Equation 5 below.
수학식 2에서 는 의 범위와 k의 범위에 따라 아래의 수학식 6 및 수학식 7과 같이 연산한다.In equation (2) Is It is calculated according to the following Equations 6 and 7 according to the range of and k.
도 5는 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터가 적용되지 않았을 때 임피던스 결과 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터가 적용된 임피던스 결과 그래프이다.5 is an impedance result graph when the high speed cable connector according to the present invention is not applied, and FIG. 6 is an impedance result graph to which the high speed cable connector according to the present invention is applied.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터가 적용되지 않은 기존의 케이블 커넥터는 특성 임피던스(TDR Impedance)가 0.1ns와 0.3ns 사이에서 스펙 아웃(Spec-out)되는 것을 볼 수 있다. 이는 임피던스 매칭이 되지 않아 90 내지 110옴(Ω)의 범위값을 갖는 특성 임피던스를 충족하지 못하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the conventional cable connector to which the high speed cable connector according to the present invention is not applied has a characteristic impedance (TDR Impedance) between 0.1 ns and 0.3 ns. It can be seen that the impedance is not matched and does not satisfy the characteristic impedance having a range of 90 to 110 Ω.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 고속 케이블 커넥터가 적용된 케이블 커넥터는 특성 임피던스(TDR Impedance)가 전 구간에서 90 내지 110옴(Ω) 범위를 벗어나지 않아 스펙을 충족하는 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the cable connector to which the high speed cable connector according to the present invention is applied does not exceed the characteristic impedance (TDR Impedance) in the range of 90 to 110 ohms in all sections.
상술한 바와 같이, 본 발명은 하우징(100) 물질의 유전율과 터미널의 폭 및 터미널 간의 거리 간의 관계를 통해 임피던스를 매칭시켜 고속 전송 스펙을 만족시킬 수 있다.As described above, the present invention can satisfy the high speed transmission specification by matching impedance through a relationship between the dielectric constant of the material of the
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the drawings and examples, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed within the scope of the claims.
100: 하우징 200: 리셉터클 터미널
210: 제1 리셉터클 접지 터미널
220: 제1 리셉터클 데이터 터미널
230: 제2 리셉터클 데이터 터미널 240: 제2 리셉터클 접지 터미널
300: 플러그 터미널 310: 제1 플러그 접지 터미널
320: 제1 플러그 데이터 터미널
330: 제2 플러그 데이터 터미널 340: 제2 플러그 접지 터미널
400: 메탈 하우징100: housing 200: receptacle terminal
210: first receptacle ground terminal
220: first receptacle data terminal
230: second receptacle data terminal 240: second receptacle ground terminal
300: plug terminal 310: first plug ground terminal
320: first plug data terminal
330: second plug data terminal 340: second plug ground terminal
400: metal housing
Claims (3)
상기 하우징 플레이트의 일면과 타면에 각각 소정간격 이격되어 구비되어 상기 케이블 연결부위로 연장되어 노출된 다수개의 터미널, 및
상기 하우징을 감싸는 메탈 하우징을 포함하는 고속 케이블 커넥터에 있어서,
상기 다수개의 터미널의 매칭 임피던스(Z0)는,
이며,
상기 이고,
상기 이며,
상기 이고,
상기 이며,
상기 εr 은 상기 하우징의 유전율,
상기 W는 상기 다수개의 터미널의 폭,
상기 S는 상기 다수개의 터미널 간의 간격이며,
상기 는,
,
인 고속 케이블 커넥터.A housing that surrounds an area excluding a connection part of a plurality of terminals by a connection between connectors and a cable connection part connected to a cable, and a part of which extends in a longitudinal direction of the plurality of terminals to form a housing plate;
A plurality of terminals provided on one surface and the other surface of the housing plate and spaced apart from each other by a predetermined interval, and extended to the cable connection part;
In the high-speed cable connector comprising a metal housing surrounding the housing,
The matching impedance Z 0 of the plurality of terminals is
Is,
remind ego,
remind Is,
remind ego,
remind Is,
Ε r is the dielectric constant of the housing,
W is the width of the plurality of terminals,
S is an interval between the plurality of terminals,
remind Is,
,
High speed cable connector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180106719A KR102064784B1 (en) | 2018-09-06 | 2018-09-06 | Connector for high speed cable |
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JP2017216171A (en) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | ヒロセ電機株式会社 | Connector and connector system |
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2018
- 2018-09-06 KR KR1020180106719A patent/KR102064784B1/en active IP Right Grant
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