KR20180092976A - 현장 종단 가능 rj45 플러그 조립체 - Google Patents

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데이비드 씨. 스태니슬라프
앤드류 씨잭
프랭크 엠. 스트라카
로버트 이. 프란슨
조슈아 에이. 발렌티
바이타스 제이. 바이트쿠스
마이클 에이. 톰
폴 더블유. 와치텔
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팬듀트 코포레이션
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Abstract

종단 영역에 연결된 RJ45 플러그를 포함하는 현장 종단 플러그 조립체. 상기 종단 영역은 와이어 캡, 후방 슬레드 및 조립체 케이블의 이중나선에 전기적으로 연결된 절연 변위 콘택트(IDC)가 부착된 전기 기판 조립체를 포함한다. 와이어 캡은 후방 슬레드에 삽입될 때 IDC에 대한 통신 케이블의 이중나선을 종단시키도록 구성되었다. IDC는 적어도 제1 및 제2 IDC를 포함하며, 제1 IDC는 제1 수평 길이 및 제1 수직 길이를 갖고 그리고 제2 IDC는 제2 수평 길이 및 제2 수직 길이를 갖는다. 제1 수직 길이는 제2 수직 길이와 동일하지 않지만 제1 수직 길이와 제1 수평 길이의 합은 제2 수직 길이와 제2 수평 길이의 합과 동일하다.

Description

현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체
본 발명은 일반적으로 RJ45 타입 플러그 커넥터에 관한 것이며 특히 종단에 와이어 캡 기술을 사용하는 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체에 관한 것이다.
카테고리 6A(CAT6A) RJ45 현장 종단 가능 플러그(field terminable plug)에 대한 세계적 수요는 이더넷 타입 통신 시스템에 이용되고 있는 새로운 장치들에 대한 증가하는 수요를 해결하기 위한 것으로 확인되었다. 이용되고 있는 이러한 새로운 장치에는 무선 액세스 포인트, 보안카메라, 그리고 오디오 비주얼(audio visual, AV) 익스텐더가 포함된다. 이러한 장치에 대한 액세스는 종종 제약이 있으며 이러한 좁은 공간에 적합한 RJ45 솔루션이 필요하다. 현재 CAT6A RJ45 플러그용으로 시판되는 솔루션들이 있다. 그러나 현재의 솔루션들은 여러 가지 이유로 선호되지 않는다. 첫째, 현장에서 조립하기 어려운 수많은 소형 부품들이 있다. 둘째, CAT6A 플러그의 길이와 딱딱함으로 인해 제한된 공간 애플리케이션에서 사용되기 어려울 수 있다. 셋째, 이러한 현재의 CAT6A 플러그는 상당히 좁은 범위의 케이블 직경과 와이어 게이지에서만 사용될 수 있어서, 현장 시공자들은 케이블 타입이 다른 것에 대처하기 위해 다수의 플러그를 소지해야만 한다.
현장에서 조립하기 직관적이고, 길어도 간편하며, 접근에 제약이 있는 한정된 영역에서 RJ45 종단 작업을 하기에 충분히 유연하고, 0.151인치에서 0.332인치 범위의 외경의 케이블을 수용할 수 있고, 22-26AWG의 와이어 게이지 범위의 케이블을 수용할 수 있으며, 3/4인치 도관에 맞는 현장 종단 가능 RJ45 플러그가 필요하다.
종단 영역에 연결된 RJ45 플러그를 포함하는 현장 종단 가능 플러그 조립체. 종단 영역은 와이어 캡, 후방 슬레드, 및 조립체 케이블의 이중나선에 전기적으로 연결된 절연 변위 콘택트(IDC)가 있는 전기 기판 조립체를 포함한다. 와이어 캡은 와이어 캡이 후방 슬레드에 삽입될 때 IDC에 대한 통신 케이블의 이중나선을 종단하도록 구성된다. IDC는 적어도 제1 및 제2 IDC를 포함하며, 제1 IDC는 제1 수평 길이 및 제1 수직 길이를 갖고 그리고 제2 IDC는 제2 수평 길이 및 제2 수직 길이를 갖는다. 제1 수직 길이는 제2 수직 길이와 동일하지 않지만 제1 수직 길이와 제1 수평 길이의 합은 제2 수직 길이와 제2 수평 길이의 합과 동일하다.
실시 예에서, 전기 기판 조립체는 보상 회로를 갖는 인쇄 회로 기판을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 플러그 조립체의 제1 실시 예를 특징으로 하는 통신 시스템의 등각도(isometric view)이다.
도 2는 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체의 등각도이다.
도 3은 도 2의 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체의 분해 등각도이다.
도 4는 도 2의 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체와 함께 사용될 수 있는 전기 기판 조립체의 사시도이다.
도 5는 도 4의 전기 기판 조립체를 위한 인쇄 회로 기판(PCB)에 대한 트레이싱(tracing)을 도시한다.
도 6-8은 도 2의 현장 종단 가능 플러그 조립체에 연결된 케이블의 종단을 도시한다.
도 9는 더 작은 게이지에 대해 스트레인 릴리프 시스템을 사용하는 도 2의 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체의 다른 실시 예의 등각도이다.
도 10은 현장 종단 가능 UTP RJ45 플러그 조립체의 제2 실시 예를 포함하는 통신 시스템의 등각도이다.
도 11은 현장 종단 가능 플러그 조립체의 제2 실시 예의 전면, 평면 등각도이다.
도 12는 도 11의 현장 종단 가능 플러그 조립체의 저면 등각도이다.
도 13은 도 11의 현장 종단 가능 플러그 조립체의 분해도이다.
도 14는 도 11의 현장 종단 가능 플러그 조립체용 전기 카트리지 조립체의 등각도이다.
도 15a는 엇갈려 배치된 콘택트(staggered contacts)를 강조한 도 11의 현장 종단 가능 플러그 조립체의 배면도이다.
도 15b는 도 11의 현장 종단 가능 플러그 조립체의 콘택트용 스탬핑 다이의 플랫 패턴이다.
도 15c는 콘택트의 엇갈린 배치(staggering)를 더욱 강조한 도 11의 현장 종단 가능 플러그 조립체의 PCB 및 콘택트의 측면도이다.
도 15d는 도 11의 현장 종단 가능 플러그 조립체의 IDC와 인접 플러그의 2개의 IDC의 결합을 도시한다.
도 16-18은 도 11의 현장 종단 가능 플러그 조립체에 연결된 케이블의 종단을 도시한다.
도 19는 현장 종단 가능 UTP RJ45 플러그 조립체의 제 3 실시 예를 포함하는 통신 시스템의 등각도이다.
도 20은 현장 종단 가능 플러그 조립체의 제 3 실시 예의 전면, 평면 등각도이다.
도 21은 도 20의 현장 종단 가능 플러그 조립체의 저면 등각도이다.
도 22는 도 21의 현장 종단 가능 플러그 조립체의 분해도이다.
도 23은 도 21의 현장 종단 가능 플러그 조립체용 전기 카트리지 조립체의 등각도이다.
도 24a는 도 21의 현장 종단 가능 플러그 조립체의 배면도이다.
도 25-27은 도 21의 현장 종단 가능 플러그 조립체에 연결된 케이블의 종단을 도시한다.
도 28은 더 작은 게이지에 대해 상이한 스트레인 릴리프 시스템을 사용하는 도 21의 현장 종단 가능 플러그 조립체에 대한 대안의 현장 종단 가능 플러그 조립체의 등각도이다.
도 29는 명확성을 위해 모든 비 신호 전달 구성요소가 제거된 대응하는 벡터 다이어그램을 포함하는 도 21의 현장 종단 가능 플러그 조립체의 측면도를 도시한다.
도 30은 도 21의 현장 종단 가능 플러그 조립체의 스파이스(Spice) 모델의 전체 개략도이다.
도 31-37은 상이한 쌍 조합에 대한 도 30의 단순화된 개략도이다.
도 37은 도 21의 현장 종단 가능 플러그 조립체에 대한 PCB 레이아웃의 평면도를 도시한다.
도 38은 도 21의 현장 종단 가능 플러그 조립체에 대한 PCB 레이아웃의 3차원 등각도이다.
도 39는 도 38의 PCB 레이아웃에 대한 개별적인 층들을 도시한다.
본 발명은 특허 제7,476,120호, 제7,452,245호, 및 제8,968,024호에 기술된 것과 유사한 와이어 캡(wire cap)이 있는 잭(jack)에 종단되는 것과 유사하게 케이블에 종단되며, 제한된 공간에 맞도록 조작될 수 있게 하는 방식으로 구성된 CAT6A 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체이다.
도 1은 RJ45 잭(1014), 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(1020) 및 통신 케이블(1034)로 채워진 패치 패널(1012)(이것은 무선 액세스 포인트, 보안 카메라, 또는 AV 익스텐더일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다)이 있는 통신 시스템(1010)을 도시한다. 도 2는 통신 케이블(1034) 상에 종단되기 전에, 고객이 그것을 받아들이게 될 현장 종단 플러그 조립체(1020)의 정면 등각도를 도시한다. 도 3은 현장 종단 RJ45 플러그 조립체(1020)의 분해도이고, 이것은 플러그 조립체(1022), CAT6A 조립 케이블(1024) 및 종단 영역(1026)(종단 처리와 상기 언급된 특허에 기재된 잭의 종단 처리와 유사 함)을 포함한다.
플러그 조립체(1022)는 플러그 하우징 조립체(1050), 케이블 결합 어댑터(1052), 분배기(1054) 및 플러그 부트(1056)를 포함한다.
종단 영역(1026)은 후방 슬레드(1040), 전기 기판 조립체(1042), 보호 캡(1044) 및 와이어 캡(1032)를 포함한다. 도 4는 전기 기판 조립체(1042)의 등각도이며, 이것은 절연 변위 콘택(insulation displacing contact, IDC)(1046), IDC 지지체(1046) 및 인쇄 회로 기판(PCB)(1048)을 포함한다.
CAT6A 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(1020)는 ANSI/TIA-568-C.2에 정의된 플러그 요구 조건을 충족해야 한다. 예를 들어, 모든 쌍 조합에 대해 근단누화(near end crosstalk, NEXT) 크기 요구 사항이 있다. 마찬가지로 원단누화(far end crosstalk, FEXT), 반환 손실(return loss, RL) 및 위상 요구 사항이 있다. 플러그 조립체(1022)는 RJ45 플러그의 성능 요건을 충족 시키도록 조정된다. 따라서, 종단 영역(1026)에서 발생하는 부가적인 노이즈 또는 성능 저하 상호 작용(예를 들어, 임피던스 불일치)이 거의 존재해서는 안된다. 종단 영역(1026)의 노이즈가 너무 크면, 이 영역은 채널 내의 다른 커넥터처럼 보일 수 있고, 많은 적용에 있어 현장 종단 가능 CAT6A RJ45 플러그로서 사용되는 데 기능을 제한할 것이다.
도 5는 PCB(1048)의 정면도이다. 도 5를 참조하면, 아래 첨자 번호는 ANSI/TIA-568-C.2에 정의된 RJ45 핀 위치를 나타낸다. IDCs(1046)은 도금된 관통 구멍(1049) 내로 조립된다. CAT6A 조립 케이블(1024)의 도체(1025)는 도금된 관통 구멍(1051)에 납땜된다. IDCs의 물리적 배치로 인해, 보상될 필요가 있는 종단 영역(1026)에서 쌍 대 쌍 결합이 존재한다. 예를 들어, IDC(10464)는 후방 슬레드(1040)의 IDC(10461)에 인접한다. 이것은 4-5 쌍과 1-2 쌍 간의 불균형 결합을 발생시키며, 이로 인한 누화(crosstalk)가 전기 성능에 악영향을 미친다. IDC(10464)와 IDC(10461) 간의 이러한 누화의 영향을 완화하고 종단 영역(1026)을 통해 성능을 향상시키기 위해, 보상 커패시터(105324 및 105315)가 PCB(1048)에 사용된다. 커패시터(105324)는 트레이스 2와 4 사이의 용량성 결합을 추가한다. 마찬가지로, 커패시터(105315)는 트레이스 1과 5 사이의 용량성 결합을 추가한다. 커패시터(105324 및 105315)는 IDC(10461)와 IDC(10464) 사이에서 발생되는 누화로서 대략 180° 위상 차가 있는 적절한 누적 누화 크기를 가산함으로써 보상한다. 이것은 종단 영역(1026)의 영역 내에서 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(1020)를 통해 성능을 저하시킬 상당한 수준의 누화를 야기시키지 않는 보다 명료한 차동 전송 라인을 만들어낸다. 커패시터(105324 및 105315)가 존재하는 것과 동일한 이유로, 커패시터(105337 및 105368)는 IDC(10463)와 IDC(10468) 사이에서 발생되는 누화를 보상하기 위해 사용된다. 커패시터(1053)는 개별 컴포넌트로 도시되어 있지만, 대안적으로 PCB(1048)의 구리 층에 내장되거나, 인터디지트(interdigit) 커패시터일 수 있거나, 또는 다른 수단에 의해 생성될 수 있다.
현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(1020)의 종단작업은 도 6에 도시된 바와 같이 이중나선 통신 케이블(1034) 상에 와이어 캡(1032)를 조립함으로써 시작된다. 통신 케이블(1034)의 각각의 컨덕터(1057)는 와이어 캡(1032)의 각각의 유지 슬롯(1055)에 매핑된다. 다음 와이어 캡(1032) 및 통신 케이블(1034)은 도 7에 도시된 바와 같이 후방 슬레드(1040)에 조립된다. 이 종단 방법은 상기 특허에서 언급된 방법과 유사하다. 도 8은 이중나선 통신 케이블(1034) 상에 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(1020)의 완전한 종단을 도시한다.
대안으로, 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(1020)는 22 ~ 26AWG 범위의 도체를 갖는 케이블에 종단되도록 한다. 이 범위는 와이어 캡(1032) 및 IDC(1046)에 의해 결정된다. 도 9는 더 작은 직경의 케이블, 즉 28 및 30AWG에 종단을 가능하게 하는 다른 실시 예인 28-30AWG 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체 (1120)를 나타낸다. 28-30AWG IDC(1146) 및 28-30AWG 와이어 캡(1132)은 대안적인 실시 예의 발명에서 IDC(1046) 및 와이어 캡(1032)을 대체한다.
현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(1020)는 카테고리 5E(CAT5E) 및 카테고리 6(CAT6)에도 사용할 수 있다. 또한, 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(1020)는 차폐 플러그 조립체, 차폐 케이블 및 차폐 와이어 캡을 포함하는 차폐 종단 영역을 사용하여 차폐 응용을 위해 개조될 수 있다. 또한, 후방 슬레드의 모양은 3/4 인치 도관에 보다 쉽게 끼울 수 있도록 사각형에서 원형까지 달라질 수 있다.
도 10은 RJ45 잭(2014), 현장 종단 가능 UTP RJ45 플러그 조립체(2020), 및 이중나선 케이블(2030)이 장착된 패치 패널(2012)(이것은 무선 액세스 포인트, 보안 카메라, 또는 AV 익스텐더일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아님)가 있는 통신 시스템(2010)을 도시한다.
도 11은 이중나선 케이블(2030) 상에 종단되기 전의 현장 종단 가능 플러그 조립체(2020)의 전면, 평면 등각도를 도시한다. 현장 종단 가능 플러그 조립체(2020)는 종단 영역(2024)(이는 미국 특허 번호 8,287,317의 종단 영역과 유사하며, 여기에서 그 전체가 본원에 참고로 인용 됨) 및 전방 플러그 조립체(2022)를 포함한다.
도 12는 현장 종단 가능 플러그 조립체(2020)의 저면 등각도를 도시한다. 종단 영역(2024)은 와이어 캡(2055) 및 스트레인 릴리프 클립(2056)(도 13에 도시 됨)을 포함할 수 있다. 전방 플러그 조립체(2022)는 후방 플러그 하우징(2054), 상부 전방 플러그 하우징(2050), 하부 전방 플러그 하우징(2052) 및 (도 13에 도시 된) 전기 카트리지 조립체(2026)를 포함한다. 와이어 캡(2055)상의 와이어 캡 잠금 레버(2036) 및 후방 플러그 하우징(2054)상의 와이어 캡 잠금 창(2038)은 전방 플러그 조립체(2022)와 케이블 종단 영역(24)이 함께 고정되도록 한다.
도 13은 현장 종단 가능 RJ45 UTP 플러그 조립체(2020)의 분해도이며, 전방 플러그 조립체(2022) 및 종단 영역(2024)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 전방 플러그 조립체(2022)는 전기 카트리지 조립체(2026)를 포함한다. 전기 카트리지 조립체(2026)는 먼저 상부 전방 플러그 하우징(2050)과 맞물린 다음 상부 전방 플러그 하우징(2050)을 홈(2042 및 2043)(상부 전방 하우징(2050) 및 하부 전방 플러그 하우징(2052)에서, 각각 확인된다)을 통해 하부 전방 플러그 하우징(2052) 위로 슬라이딩 시킴으로써 상부 전방 플러그 하우징(2050) 및 하부 전방 플러그 하우징(2052)에 둘러싸인다. 전방 플러그 조립체(2022)는 후방 플러그 하우징(2054)의 잠금 특징부(2044)를 상부 전방 플러그 하우징(2050) 및 하부 전방 플러그 하우징(2052) 각각의 잠금 래치(2045 및 2046)와 결합함으로써 완성된다.
도 14는 전기 카트리지 조립체(2026)의 등각도이다. 전기 카트리지 조립체(2026)는 인쇄 회로 기판(PCB)(2060), 절연 변위 콘택트(IDC)(2062), 플러그 콘택트(2064), 상부 콘택트 지지체(2066) 및 하부 콘택트 지지체(2068)를 포함한다. 플러그 콘택트는 모두 동일한 프로파일을 갖지만, 각 콘택트가 각 인접 콘택트에 대해 180° 회전하도록 배열된다. 도 12 및 14를 참조하면, 하부 컨택트 지지체(2068)의 플러그 래치(2032)는 하부 전방 플러그 하우징(2052)상의 홈(2034)에 위치한 리브(도시되지 않음)와 결합하는 노치(2038)를 갖는다.
도 15a는 상부 콘택트 지지체(2066) 및 하부 콘택트 지지체(2068)에 끼워진 IDC들(2062)의 엇갈린 위치를 도시하는 플러그 조립체(2022)의 배면도이다. 도 15b는 IDC들(2062)을 위한 스탬핑 다이의 플랫 패턴을 도시하며, 모든 IDC들(2062)들에 대하여 일정한 리드 길이를 보여준다. 도 15c는 PCB(2060) 상에 장착된 IDC의 측면도를 도시하며, IDC가 수평 길이(Xn)와 수직 길이(Yn)로 구성되어 있는 총 리드 길이(L)가 일정하도록 수직 및 수평 방식으로 서로 엇갈리게 배치되어 있다. 이것은 다음 방정식으로 더 강조된다.
L = X1 + Y1 = X2 + Y2 = X3 + Y3 = X4 + Y4
이러한 방식으로 콘택트의 엇갈린 배치는 플러그 간 불균형을 감소시키는 것을 도울 수 있다(인접한 플러그의 2개의 IDC에 대한 IDC의 결합을 도시하는 도 15d를 참조).
현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(2020)의 종단은 도 16에 도시된 바와 같이 이중나선 케이블(2030) 상에 와이어 캡(2055) 및 스트레인 릴리프 클립(2056)을 포함하는 케이블 종단 영역(2024)을 조립함으로써 시작된다. 이중나선 케이블(2030)의 각각의 도체(2058)는 와이어 캡(2055)의 각각의 보유 슬롯(2059)에 매핑된다. 다음으로, 케이블 종단 영역(2024) 및 이중나선 케이블(2030)은 도 17에 도시된 바와 같이 후방 플러그 하우징(2054)에 조립된다. 도 18은 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(2020)를 이중나선 케이블(2030)에 완전히 종단한 것을 도시한다.
현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(2020)는 22 내지 26AWG 범위의 도체를 갖는 케이블에 종단되도록 설계된다. 이 범위는 와이어 캡(2055) 및 IDC(2062)에 의해 결정된다. 와이어 캡(2055) 및 IDC(2062)에 대한 수정은 보다 작은 직경의 도체, 즉 28 및 30AWG로의 종단을 가능하게 할 것이다.
현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(2020)는 카테고리 5E(CAT5E) 및 카테고리 6(CAT6) 정격 케이블에도 사용될 수 있다. 또한, 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(2020)는 차폐 플러그 조립체, 차폐 케이블 및 차폐 와이어 캡을 포함하는 차폐 종단 영역을 사용하여 차폐 응용에 맞게 수정될 수 있다. 또한 후방 플러그 하우징의 모양은 "3/4" 인치 도관에 보다 쉽게 끼울 수 있도록 사각형에서 원형까지 달라질 수 있다.
도 19는 RJ45 잭(3014), 현장 종단 가능 UTP RJ45 플러그 조립체(3020) 및 이중나선 케이블(3030)이 탑재된 패치 패널(3012)(무선 액세스 포인트, 보안 카메라, 또는 AV 익스텐더일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다)이 있는 통신 시스템(3010)을 도시한다.
도 20은 이중나선 케이블(3030) 상에 종단되기 전에, 고객이 받아들이게 되는바 대로, 현장 종단 가능 UTP RJ45 플러그 조립체(3020)의 전면 평면 등각도를 도시한다. 도 21은 현장 종단 가능 UTP RJ45 플러그 조립체(3020)의 저면 등각도를 도시하며, 플러그 조립체(3022) 및 케이블 종단 영역(3024)(미국 특허 제8,287,317B2호(Straka et al.)에 기재된 잭의 해당 부분과 유사하다)을 보여준다. 도 21은 또한 하부 컨택트 지지체(3068)의 플러그 래치(3032)가 잠금 해제하기 위해 전방 플러그 하우징(3052)의 홈(3034) 내에서 휘어지도록 허용되는 방법을 도시한다. 또한, 도 21은 후방 플러그 하우징(3054)의 와이어 캡 잠금 레버(3038) 및 와이어 캡(3055)의 와이어 캡 잠금 포켓(3036)을 도시하며, 이것은 플러그 조립체(3022)와 케이블 종단 영역(3024)이 함께 고정될 수 있도록 해준다.
도 22는 현장 종단 가능 RJ45 UTP 플러그 조립체(3020)의 분해도로서, 플러그 조립체(3022) 및 케이블 종단 영역(3024)을 포함한다. 플러그 조립체(3022)는 상부 콘택트 지지체(3066) 및 전방 플러그 하우징(3052) 상에 발견되는 홈(3042 및 2043)에 의해 전방 플러그 하우징(3052)에 미끌어져 들어가는 전기 카트리지 조립체를 포함한다. 플러그 조립체(3022)는 후방 플러그 하우징(3054)의 잠금 특징부(3044) 및 전방 플러그 하우징(3052)의 잠금 래치(3045)를 이용하여 후방 플러그 하우징(3054)를 고정시키고 그리고 ANEXT 포일(3050)을 둘러쌈으로써 완료된다. 케이블 종단 영역(3024)은 와이어 캡(3055), 스트레인 릴리프 클립(3056) 및 와이어 맵 레이블(3053)을 포함한다. 도 23은 전기 카트리지 조립체(3026)의 등각도이며, 인쇄 회로 기판(PCB)(3060), 절연 변위 컨택트(IDC)(3062), 플러그 컨택트(3064), 상부 컨택트 지지체(3066) 및 하부 컨택트 지지체(3068)를 포함한다. 도 24는 플러그 조립체(3022)의 배면도이며, 상부 컨택트 지지체(3066) 및 하부 컨택트 지지체(3068)에 끼워진 IDC들(3062)의 엇갈린 배치를 도시한다.
현장 종단 가능 UTP RJ45 플러그 조립체(3020)의 종단작업은 도 25에 도시된 바와 같이 와이어 캡(3055) 및 스트레인 릴리프 클립(3056)을 포함하는 케이블 종단 영역(3024)을 이중나선 케이블(3030) 상에 조립함으로써 시작된다. 이중나선 케이블(3030)의 각각의 도체(3058)는 와이어 캡(3055)의 각각의 유지 슬롯(3059)에 매핑된다. 다음의 케이블 종단 영역(3024) 및 이중나선 케이블(3030)은 도 26에 도시된 바와 같이 후방 플러그 하우징(3054)에 조립된다. 이 종단 방법은 Panduit의 TG 스타일 잭과 일치한다. 도 27은 이중나선 케이블(3030) 상에 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(3020)의 완전한 종단을 도시한다.
현장 종단 가능 UTP RJ45 플러그 조립체(3020)는 22 내지 26AWG 범위의 도체를 갖는 케이블에 종단되도록 설계되었다. 이 범위는 케이블 종단 영역(24) 및 IDC(62)에 의해 결정된다. 와이어 캡(3055) 및 IDC(3062)를 수정하면 더 작은 직경의 케이블 및 도체, 즉 28 내지 30AWG를 종단 처리할 수 있다.
현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(3020)는 카테고리 5E(CAT5E) 및 카테고리 6(CAT6) 정격 케이블에도 또한 사용될 수 있다. 또한, 현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(20)는 차폐 플러그 조립체, 차폐 케이블 및 차폐 와이어 캡을 포함하는 차폐 종단 영역을 사용하여 차폐 응용을 위해 수정될 수 있다. 또한 후방 플러그 하우징의 모양은 3/4 인치 도관에 보다 쉽게 끼워지도록 사각형에서 원형까지 달라질 수 있다.
현장 종단 가능 RJ45 플러그 조립체(20)는 이중나선 케이블(3030)의 종단을 위해 방향이 수정될 수 있다; 수직으로 45° 위아래로 좌우로 그리고 수평으로 45°; 그리고 조립체(24)의 수정에 의해 수직으로 상하 그리고 수평으로 좌우로 90°.
도 28은 케이블 종단 영역(3124)의 스트레인 릴리프 클립(3156)과 플러그 래치(3132)의 상응하는 부분에 대한 후방 플러그 하우징(3154)의 일부인 와이어 캡 잠금 레버(3138)가 있는 180° 방향이 뒤집힌 현장 종단 가능 UTP RJ45 플러그 조립체(3120)를 도시한다.
일부 경우, 현장 종단 가능 플러그(3020)의 케이블 종단 영역(3024)의 이러한 배치 및 설계는 전체 플러그의 누화 특성에 부정적 영향을 미칠 수 있는 일부 쌍 조합들 사이에 원하지 않는 결합을 생성한다. 컨택트 블레이드(3064)에서의 결합 및 이들 사이의 대응하는 물리적 거리와 함께, 와이어 캡(3055) 및 IDC(3062)에서의 결합은 최적의 성능 범위를 벗어나는 누화 크기 및 위상 특성을 초래한다. 이러한 편차를 완화하기 위해, IDC(3062)에 매우 근접한 용량성 결합이 PCB(3060)에 도입되어 이 종단 영역(3024) 내에서 자연적으로 발생하는 원하지 않는 결합을 상쇄시킨다. 결과적으로, 누화 크기 및 위상 특성은 상기 플러그의 블레이드(3064) 영역내의 결합에 의해 대체로 결정될 수 있으며, 각 쌍 조합에 대한 적절한 성능 범위 내에 머무를 수 있다.
도 29는 명확성을 위해 모든 비 신호 전달 구성 요소가 제거된 현장 종단 가능 플러그(3020)의 측면 프로파일을 도시한다. 아래에는 플러그(3020)의 영역에서 차동 쌍 대 쌍 전자기 결합의 소스가 벡터로 그래픽으로 표현되는 일반적인 벡터 다이어그램(3069, 3071)이 도시되어있다. 벡터(3070)는 와이어 캡(3055) 내의 도체의 결합을 나타낸다. 벡터(3072)는 IDC들(3062)의 결합을 나타낸다. 벡터(3074)는 와이어 캡(3055) 및 IDC(3062)에서의 누적 누화를 상쇄하거나 완화시키기 위해 존재하는 PCB(3060)상의 보상 요소를 나타낸다. 즉, 벡터(3074)는 이상적으로 벡터(3070)와 벡터(3072)의 합계를 상쇄한다. 점선(3078)은 플러그(3020)의 후방 및 플러그(3020)의 전방을 식별하는 것을 돕기 위해 도시된다. 점선(3078)의 좌측은 플러그(3020)의 후방이다. 플러그(3020)의 배면에서 무시할 수 있는 수준의 누화를 발생시킨다. 따라서, 벡터(3074)가 벡터(3070) 및 벡터(3072)를 상쇄하는데 효과적이라는 것이 중요하다. 벡터(3076)는 플러그(3020)가 ANSI/TIA-568-C.2에 정의된 누화 크기 요구사항에 따르는데 요구되는 필요한 쌍 대 쌍 결합을 나타낸다. 플러그(3020)의 후방(점선(3078)의 왼쪽)의 누화는 ANSI/TIA-568-C.2의 누화 요구 사항과 동일한 극성일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 일부 쌍의 조합은 같은 극성의 누화를 가질 수 있으며 다른 쌍의 조합은 반대 극성의 누화를 가질 수 있다. 벡터 다이어그램(3069)은 와이어 캡(3055)(벡터(3070X))의 누화 및 IDC(벡터(3072X))의 누화가 필요한 누화(벡터(3076X))와 동일한 극성을 갖는다는 것을 도시한다. 따라서 PCB(3060)(벡터(3074C))의 보상 요소는 상쇄하기 위해 반대 극성을 갖는 누화를 갖는다. 아래 첨자 "X"는 여기에서 누화를 의미하며, 여기서 누화는 ANSI/TIA-568-C.2에 필요한 전체 플러그 누화와 동일한 극성을 갖는 누화를 의미한다. 아래 첨자 "C"는 보상을 의미하며 일반적으로 ANSI/TIA-568-C.2에 요구되는 전체 플러그 누화와 반대 극성을 갖는 누화라고 언급된다. 벡터 다이어그램(3071)은 와이어 캡(3055)(벡터(3070C))의 누화와 IDC(벡터(3072C))의 누화가 필요한 누화(벡터(3076C))와 반대 극성을 갖는 것을 도시한다. 따라서 PCB(3060)(벡터(3074X))의 보상 요소는 상쇄하기 위해 같은 극성을 갖는 누화를 가지게 될 것이다. 와이어 캡(3055) 및 IDC(3062)의 누화의 극성에 관계없이, 플러그(3020)의 후방에서의 전체 누화를 무시할 수 있는 수준으로 감소시키기 위해 반대 극성의 누화가 PCB(3060)에 추가된다.
도 30은 현장 종단 가능 UTP RJ45 플러그 조립체(3020)의 스파이스(spice) 모델의 전체 개략도로서, 플러그 조립체의 3개의 주요 섹션 각각에서 시뮬레이션된 비의도적 정전용량을 도시한다. 의도적 결합이 IDC 비아(vias) 가까이에 추가된다. 이것은 플러그(3020)의 후방(IDC(3062) 및 와이어 캡(3055) 영역)에서 원하지 않는 누화를 감소시키고, 블레이드(3064) 및 플러그(3020)의 전방 근처의 누화가 전체 플러그 누화 특성을 결정하도록 만든다. 또한 누화 및 상호 인덕턴스가 추가되고 플러그 조립체의 나머지 NEXT 및 FEXT를 향상시켜 필요한 성능을 얻도록 각각 잘 조정되었다. 전체 도식의 이 값들은 다음 도면들에서 명확성을 위해 개별 쌍 조합의 간단한 도시로 세분된다.
도 31은 쌍 조합(12-78)에 대한 개략도이다. 전체 회로도와 마찬가지로, 플러그 조립체(3020)는 와이어 캡과 와이어(3055), 트레이스 또는 PCB(3060), 및 블레이드 콘택트(3064)의 3개의 주요 섹션으로 나뉜다. 비의도적 커패시턴스는 수직 심볼로 도시되며, 여기에서 조정을 위해 추가된 어떠한 커페시턴스 요소도 90도 회전되어 도시된다; 즉 0.04pF의 보상 캡(28)이 플러그(3020)의 후방에서 누화를 감소시키기 위해 IDC(3062) 용 도금 관통 구멍 근처의 PCB(3060)에 추가된다. 비록 명시적으로 도시되지는 않았지만, 각각의 도체는 자기 인덕턴스를 나타내는 것으로 이해된다.
이들 도체들 사이의 유도성 결합은 개략도의 각 주요부에 도시된 상호 인덕턴스에 의해 회로도로 표현된다.
도 32는 쌍 조합(12-36)에 대한 개략도이다. 비록 명시적으로 도시되지는 않았지만, 각각의 도체는 자기 인덕턴스를 나타내는 것으로 이해된다. 이들 도체 간의 유도 결합은 회로도의 각 주요 섹션에 표시된 상호 인덕턴스로 회로도에 표시된다. 플러그(3020) 후방의 누화를 수용 가능한 수준으로 줄이기 위해 조정요소가 요구되지 않음에 유의한다. 그러나 ANSI/TIA-568-C.2에 대해 전체(12-36) 누화 크기를 준수하기 위해 블레이드(3064) 근처에 0.1pF의 누화 캡(23)이 추가된다.
도 33은 쌍 조합(12-45)에 대한 개략도이다. IDC(3062) 용 도금 관통 구멍 근처의 PCB(3060)에 대한 0.29pF의 누화 캡(15)의 추가는 플러그(3020)의 후방의 누화를 감소시킨다. 명시적으로 표시되지는 않았지만, 각 도체는 자기 인덕턴스를 나타내는 것으로 이해된다. 이들 도체 간의 유도 결합은 회로도의 각 주요 섹션에 표시된 상호 인덕턴스로 회로도에 표시된다.
도 34는 쌍 조합(36-78)에 대한 개략도이다. 플러그(3020)의 후방에서 누화를 줄이기 위해 IDC(3062)의 도금된 관통 구멍 근처의 PCB(3060)에 0.3pF의 보상 캡(68)이 추가된다. 전체(36-78) 누화의 크기를 준수하기 위해 0.15pF의 누화 캡(67)이 블레이드(3064) 근처에 추가된다. 비록 명시적으로 도시되지는 않았지만, 각각의 도체는 자기 인덕턴스를 나타내는 것으로 이해된다. 이들 도체 간의 유도 결합은 회로도의 각 주요 섹션에 표시된 상호 인덕턴스로 회로도에 표시된다.
도 35는 쌍 조합(36-45)에 대한 개략도이다. 전체적인(36-45) 누화 크기를 준수하기 위해 0.05pF의 누화 캡(34 및 56)이 블레이드(3064) 근처에 추가된다. 비록 명시적으로 도시되지는 않았지만, 각각의 도체는 자기 인덕턴스를 나타내는 것으로 이해된다. 이들 도체 간의 유도 결합은 회로도의 각 주요 섹션에 표시된 상호 인덕턴스로 회로도에 표시된다. 또한 플러그 조립체의 적절한 NEXT 및 FEXT 성능을 달성하기 위해 조정된 상호 유도성 누화 M35, M46, M34 및 M56에 유의한다.
도 36은 쌍 조합(45-78)에 대한 개략도이다. 플러그(3020)의 후방에서 누화를 감소시키기 위하여 0.125pF의 보상 캡(58)이 IDC(62) 용 도금된 관통 구멍 근처의 PCB(3060)에 추가된다. 명시되지는 않았지만, 각각의 도체가 자기 인덕턴스를 나타내는 것으로 이해된다. 이 도체 간의 유도 결합은 회로도의 각 주요 섹션에 표시된 상호 인덕턴스로 회로도에 표시된다.
도 37은 PCB(3060) 레이아웃의 평면도이다. 튜닝을 위한 모든 전류 운반 트레이스와 핑거 캡은 외부 상단 및 하단 층에 있으며, 내장 튜닝 캡은 중간의 2번째 및 3번째 층에 있다. 블레이드 컨택트 비아(vias)(3061)는 이미지의 상단 근처에 위치되어 있고, IDC 비아(vias)(3063)는 이미지의 하단 근처에 위치되어 있다.
도 38은 PCB(3060) 레이아웃의 3차원 등각도이다. 도 39는 PCB(3060) 레이아웃의 모든 4개의 개별 층을 도시한다.
본 발명의 특정 실시 예들 및 응용들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 본 명세서에 밝혀진 정확한 구조 및 구성에 한정되지 않으며, 이것으로 미루어 볼 때 설명된 바와 같이 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정, 변경 및 변형이 명백히 가능하다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (3)

  1. 현장 종단 플러그 조립체(field terminal plug assembly)에 있어서,
    RJ45 플러그;
    상기 RJ45 플러그에 연결된 종단 영역;을 포함하고,
    상기 종단영역은 와이어 캡, 후방 슬레드 및 조립체 케이블의 이중나선에 전기적으로 연결된 절연 변위 콘택트(IDC)가 부착된 전기 기판 조립체를 포함하며, 상기 와이어 캡은 상기 후방 슬레드에 삽입될 때 상기 IDC에 대한 통신 케이블의 이중나선을 종단시키도록 구성되었고 여기서 상기 IDC는 적어도 제1 및 제2 IDC를 포함하며, 상기 제1 IDC는 제1 수평 길이 및 제1 수직 길이를 갖고 그리고 상기 제2 IDC는 제2 수평 길이 및 제2 수직 길이를 가지며, 또한 상기 제1 수직 길이는 상기 제2 수직 길이와 동일하지 않지만 상기 제1 수직 길이와 상기 제1 수평 길이의 합은 상기 제2 수직 길이와 상기 제2 수평 길이의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 현장 종단 플러그 조립체.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 종단 영역은 보호 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 종단 플러그 조립체.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 전기 기판 조립체는 보상 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 종단 플러그 조립체.
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