NO301254B1 - Kontaktsett for kopling av parkabel til et kretskort - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et kontaktsett som omfatter en kretskortkontakt og en for denne tilpasset kabelkontakt. Kontaktsettet tilveiebringer en kopling for en fler-pars skjermet parkabel til et kretskort, og er egnet for å inngå som del av et bredbånds-kommunikasjonsutstyr.

Utviklingen av datakommunikasjon har ført til et behov for overføring av større og større datahastigheter, og dermed høyere og høyere frekvenser. Det vanligste data-overførings-mediet som brukes lokalt, er i dag parkabel. Parkabelen, som er et kosteffektivt medium, har utviklet seg fra opprinnelig å være beregnet på telefoni, til å kunne håndtere datakommunikasjon med båndbreddekrav på 100 MHz eller mer.

For opp til 100 MHz båndbredde er parkabelsystemer i dag standardisert, med angitte krav til kvalitet på såvel kabel som kontaktmateriell. Kontaktmateriell som benyttes, er i stor utstrekning såkalte RJ45-kontakter, beregnet for 4 pars kabel. RJ45-kontakten er standardisert både med hensyn til fysisk utforming og med hensyn til elektriske (dvs. transmi-sjonsmessige) krav. I Europa er kravene til kabel og kontaktmateriell definert av Cenelec, i hovedsak gjennom normen EN 50173.

Parkabler for høyere frekvenser enn 100 MHz er ikke standardisert. Flere produsenter av kabel har likevel lansert produkter som vil kunne overføre frekvenser på mer enn 300 MHz, kanskje helt opp mot 600 MHz. Slik kabel krever en spesiell konstruksjon, hvor det rundt hvert enkelt par blir lagt en folieskjerm for å skjerme mot overhøring (krysstale) fra nabopar. I tillegg til dette har kabelparene gjerne en felles, flettet ytterskjerm. Den samlede skjermingen gir kabelen utmerket beskyttelse mot innstråling fra og utstråling mot omverdenen (EMC, "Electromagnetic compatibility").

Heller ikke kontaktmateriell for parkabel for frekvenser over 100 MHz er standardisert. De standardiserte RJ45-kontaktene kan muligens forbedres til å klare noe høyere frekvenser enn 100 MHz, men det ligger likevel en definitiv grense ved 2-3 00 MHz, hvor krysstalen mellom kontaktpinnene - par mot par - blir for høy.

IBM har lansert et kablingssystem som innbefatter et kontaktsett kalt "MiniC". Avskjermingsmåten og plasseringen av kontaktfingre innvendig i disse kontaktene, gjør imidlertid at brukbarheten ved høye frekvenser er begrenset, dvs. oppad til ca. 300 MHz.

Foreliggende oppfinnelse har således som mål å frembringe et kontaktsett som overvinner slike begrensninger og gir gode overføringsegenskaper opp til og eventuelt forbi 600 MHz.

Målet oppnås ifølge oppfinnelsen med en kretskortkontakt av den type som defineres nøyaktig i det vedføyde patentkrav 1, og en kabelkontakt av den type som defineres nøyaktig i det vedføyde patentkrav 6. Ytterligere spesielle utførelser av kontaktene defineres i de tilknyttede øvrige patentkravene.

Oppfinnelsen skal nå belyses nærmere ved gjennomgang av et eksempel på en utførelse av den, og det henvises samtidig til de vedføyde tegningene, hvor

fig.1viser sentrale trekk ved en utførelse av en kretskortkontakt ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser tilsvarende sentrale trekk ved en kabelkontakt tilpasset kretskortkontakten i fig. 1,

fig. 3 viser delene i fig. 1 og fig. 2 sammensatt,

fig. 4 viser samme kretskortkontakt som i fig. 1, men mer komplett,

fig. 5 a og b viser ytterligere kompletterende trekk ved kabelkontakten på fig. 2,

fig. 6 viser en ytre skjermhylse for kabelkontakten,

fig. 7 viser kabelkontakten med et ytre plastdeksel, og fig. 8 viser de to kontaktene sammenkoplet.

I hovedsak består kontaktsettet ifølge oppfinnelsen av to deler, nemlig (1) en kretskortkontakt med kontakt pinner som loddes til ledningsbaner på kretskortet, og (2) en kabelkontakt med kontakth yIser beregnet for montering på en fler-pars kabel med individuelt skjermede par.

I fig. 1 vises sentrale trekk ved kretskortkontakten KR, i planriss og sideriss. På kretskortet 1 er anbrakt et antall par av kontaktpinner, i det viste eksempelet fire par. Et par pinner 3 er før fastlodding satt inn i små pinneholdere 2 av isolerende materiale, fortrinnsvis plast. Pinneholderne kan også eventuelt være forbundet med hverandre ved hjelp av små plaststrenger 4, vist stiplet på figuren, slik at holderne sammen utgjør en enhet som er lett å håndtere og plassere på kretskortet. Huller er boret i kretskortet 1 i tilpassede posisjoner for konfigurasjonen av pinner som skal fastloddes. I eksempelet vises en kvadratisk konfigurasjon av pinneholdere, og hver pinneholder 2 er anbrakt på samme måte i et hjørne av kvadratet. En typisk dimensjon for en praktisk kontakt ville være at kvadratsiden a er lik 10 mm, mens avstanden mellom to pinner i et par, b, kan være lik 2 mm. Vanligvis vil kontaktpinnene være belagt med gull. Det spesielle som fremgår av figuren, er her orienteringen av pinneholderne 2. Det skal legges merke til at hver pinneholder, eller rettere sagt linjen som i planrisset forbinder to kontaktpinner i et par, er orientert 90° vendt i forhold til de nærmest liggende pinneholdernes orientering. Denne orien-teringsmåten er et vesentlig trekk ved oppfinnelsen, og bidrar til å redusere overhøring mellom settene av pinnepar, særlig fordi magnetfelt-koplingen blir minimalisert. Kontaktpinnene 3 er forøvrig kommersiell handelsvare. Referansetall 5 angir loddepunkter for kontaktpinnene 3 på undersiden av kretskortet 1.

Det skal bemerkes at i prinsipp må ikke kontakten være kvadratisk, og i prinsipp kan det forekomme et annet antall par enn fire. Men man vil alltid søke å utnytte det gitte tverrsnittsareal slik at hvert pinnepar holdes så langt unna et annet pinnepar som praktisk mulig, og i tillegg skal altså den nærmestliggende nabo-pinneholder ha typisk dimensjon vendt 90°.

Fig. 2 viser tilsvarende sentrale deler i kontaktsettets kabelkontakt KA, også her ved hjelp av et planriss (nederst på figuren) og et sideriss (øverst). Kabelkontakten omfatter et tilsvarende antall godt ledende kontakthylser 13 som skal kunne tres tett ned på kontaktpinnene 3 i kretskortkontakten, og hvert par av slike kontakthylser 13 er også innrettet for terminering av trådpar øverst, dvs. parkabelens trådpar fastloddes eller fastkrympes øverst på kontakthylsene 13. Siden de to kontaktene skal passe sammen, må konfigurasjonen av par av kontakthylser 13 stemme nøyaktig overens med konfigurasjonen av kontaktpinner 3 i kretskortkontakten, og dette gir seg i det viste eksempelet utslag i en nøyaktig tilsvarende konfigurasjon av kontakthylse-holdere 12 av tilsvarende isolerende materiale, eksempelvis plast. Kontakthylsene 13 er vanligvis gullbelagte, og har en slisset, fjærende side som sikrer god elektrisk kontakt med kontaktpinnene 3 i kretskortkontakten. Også hylsene er kommersiell handelsvare, på samme måte som kontaktpinnene.

I fig. 3 fremgår en sammensetning av de samme elementer som er vist i fig. 1 og fig. 2. I siderissdelen av fig. 3 fremgår klart at hylseholderne 12 i kabelkontakten nå står oppå pinneholderne 2 i kretskortkontakten, og kontakthylsene13er tredd utenpå kontaktpinnene 3 og griper tett om disse.Planrissdelen av figuren ligner svært på planrissdelen av fig. 1, men det fremgår at hylsene 13 er tredd utenpå pinnene 3.

Så langt er bare vist kontaktdeler uten avskjerming, dvs. bare selve leder-delene samt disse delenes isolasjon/holder-deler. I fig. 4 fremgår imidlertid at kretskortkontakten også er utstyrt med en ytre skjermramme 6, i eksempelet i form av en metall-"kasse" som er åpen i sin øvre ende, og som nederst er fastloddet til kretskortbaner i loddepunkter 7. I eksempelet er tverrsnittet av skjermrammen kvadratisk, og rammen er av fjærende metall, typisk 0,3 mm fortinnet fjærbronse.Rammen 6 er også slisset i hjørnene øverst, og brettet noe utover i toppen, se referansetall 9, slik at kabelkontakten kan entre lett ovenfra, samtidig som det vil dannes god elektrisk kontakt mellom kabelkontakens ytre skjerm og rammen.

I tillegg til at skjermrammen 6 nederst er utført med fire loddeben som loddes til baner på kretskortet 1, har rammen på hver side nederst en forlengelse 8 som er brettet innover mellom pinneholderne 2. Innbrettingene 8 er bøyd litt oppover med en knekk 10, slik at de danner en fjærende kon-taktflate mot en indre del av kabelkontakten som altså trykkes ned i kretskortkontaktens indre. De innbrettede kontaktfjærene 8 er et sentralt element i foreliggende oppfinnelse, og sikrer en lavohmig, elektrisk kontinuerlig overgang mellom en indre, ledende skjermdel i kabelkontakten og kretskortkontaktens skjermramme 6.

Slik det fremgår av det viste utførelseseksempelet, dekker de innbrettede kontaktfjærene 8 hele det åpne tverrsnittet mellom pinneholderne i kretskortkontaktens indre, og dette gir en fordelaktig utforming med tanke på avskjerming.

I fig. 5a vises en sentral kjernedel 11 i kabelkontakten, i planriss nederst og sideriss øverst. Kjernedelen 11 er av godt ledende materiale, og er fortrinnsvis utført i et massivt stykke, typisk av kopper med fortinning. Skjermkjernedelen er tilformet for å fylle ut rommet mellom hylseholderne 12, både for å støtte disse og for å fungere som skjerm mellom dem. Siderisset øverst i fig. 5a viser en gunstig utforming av skjermkjernedelens 11 øvre område, idet dette er vist med en avskrånende del oppover mot en pyramideformet spiss 14. Slik det fremgår av fig. 5b, som viser et sideriss øverst og et snitt nederst, tilveiebringer den avspissede formen oppover mulighet for å føre kabelpar 16 med omgivende folieskjermer langs førings- og støttebaner ned mot punktene hvor lederne 15 skal loddes eller krympes fast til øvre del av kontakthylsene 13. Kontakthylsene 13 passer inn i utsparingsområder i kante-ne/hjørnene av skjermkjernedelen 11, som uten slike områder ville ha hatt et kvadratisk tverrsnitt. Skjermkjernedelen 11 rager noe nedenfor nedre kant av hylseholderne 12, slik det fremgår av øvre del av fig. 5b.

I fig. 6 vises en skjermhylse for kabelkontakten. I øvre venstre del av fig. 6 vises skjermhylsen tredd ned utenpå skjermkjernedelen 11 slik den vises i øvre del av fig. 5b. Derved klemmes de skjermede kabelparene 16 godt inntil førings- og støttebanene på øvre del av skjermkjernedelen 11. Skjermhylsen 17 er brettet og formet i ett stykke, og tres inn på kabelenden før kabelen termineres. Etter at kabelen er montert, tres skjermhylsen 17 over skjermkjernedelen 11 og hylseholderne 12. Materialet som utgjør skjermhylsen 17, er typisk 0,3 mm fortinnet kopperfolie. Øverst på skjermhylsen er det anbrakt en klemring 18 for kabelens ytterskjerm.

Tverrsnittet av skjermhylsen 17 i dens nedre del, er tilpasset kontakten forøvrig, slik det fremgår av nedre venstre figurdel i figur 6, og har dimensjon for å passe trangt innenfor skjermrammen 6 i kretskortkontakten.

I fig. 7 fremgår den ferdige kabelkontakten ifølge den viste utførelsen av oppfinnelsen, og her med et plastdeksel 19 montert over den ytre kabelskjermen. Plastdekselet 19 er støpt i ett stykke, og tres inn på kabelenden før skjermhylsen tres inn på denne. Etter at kabelen er montert og skjermhylsen er tredd ned over skjermkjernen og hylseholderne, tres til slutt plastdekselet ned over den ytre skjermhylsen.

Endelig viser fig. 8 de to kontaktene i sammenkoplet tilstand, og vi bemerker at innvendig i kretskortkontaktens skjermramme 6, ligger nå kabelkontaktens hylseholdere tett an mot kretskortkontaktens pinneholdere, kontakthylsene er tredd ned over kontaktpinnene, og skjermkjernedelen presser nå mot de innbrettede kontaktfjærene eller tungene 8 nederst i kretskortkontakten. Dette siste trekket sikrer altså god avskjerming mellom lederparene hele veien.

Som tidligere nevnt, kan man altså forestille seg kontaktsettet utformet for kabler med fler enn fire kabelpar, selv om fire-pars kabel er det som er mest aktuelt for tiden. Kontaktsettets tverrsnitt trenger således ikke nødvendigvis å være et kvadrat, men kan være en mangekant eller rent generelt ha en annen type ytre form. Det viktige er at hver pinneholder er anordnet slik at orienteringen for avstanden mellom pinnene i paret, er vendt 90° i forhold til det nærmestliggende tilsvarende par, at man anordner parene så langt fra hverandre som mulig innen det gitte tverrsnittsareal, og at skjermrammen på sin nedre kant har forlengede kontakt-tunger brettet inn i mellomrommene for å danne fjærende metallkon-taktflater, slik at direkte kontakt oppnås med en tilpasset skjermkjernedel i kabelkontakten. Når det gjelder kabelkontakten, skal selvfølgelig skjermkjernedelen være tilpasset slik at utsparingene for hylseholderne ligger på plasser slik at hylseholderne "matcher" kabelkontaktens pinneholdere. Trekket med føringsbaner i form av en avspisset øvre form på skjermkjernedelen, er ikke absolutt nødvendig, men er et fordelaktig trekk.

Eksperimenter med en utførelse som den foran omtalte, har gitt resultater som vist i nedenstående tabell:

Kontakten er således fullt brukbar ved en så høy frekvens som 6 00 MHz.

Claims (11)

1. Kretskortkontakt (KR) for mottak av en tilpasset kabelkontakt (KA), hvilke to kontakter utgjør et kontaktsett for kopling av en fler-pars parkabel med individuelt skjermede par (16) for bredbåndskommunikasjon til et kretskort (1), hvilken kretskortkontakt (KR) omfatter en ytre skjermramme (6) av metall som fastloddes til kretskortet (1), og et antall par med parallelle, ledende kontaktpinner (3) innenfor skjermrammen (6) og som fastloddes til kretskortet (1), hvor avstanden mellom to kontaktpinner (3) i et par definerer en orientering for paret,karakterisert ved at hvert par av kontaktpinner (3) i utgangspunktet er montert gjennomgående i og ragende ut under og over en egen, isolerende pinneholder (2) og med orientering vendt 90° i forhold til det eller hvert nærmestliggende pars orientering, og med hver pinneholder (2) anordnet ytterst mot skjermrammen (6) for å maksimalisere avstanden parene imellom, og at skjermrammen (6) på sin nedre kant mot kretskortet (1) har forlengede tunger (8) brettet inn i mellomrommene mellom naboliggende pinneholdere (2) og med skråknekk (10) oppover for å danne fjærende metall-kontaktflater.

2. Kretskortkontakt ifølge krav 1,karakterisert ved at skjermrammen (6) er formet hovedsakelig med mange-kantet tverrsnitt parallelt med kretskortet (1), og at pinneholderne (2) er hovedsakelig parallellepipediske plastbiter anbrakt i hjørner av mangekant-tverrsnittet.

3. Kretskortkontakt ifølge krav 2, tilpasset fire-pars parkabel, karakterisert vedat skjermrammen (6) har kvadratisk tverrsnitt og at hver innbrettet tunge (8) fra skjermrammen (6) har bredde hovedsakelig lik avstanden mellom to nabo-pinneholdere (2) og lengde lik halve kvadratsiden, slik at tungene (8) tilsammen dekker hovedsakelig hele det åpne tverrsnittsareal mellom pinneholderne (2).

4. Kretskortkontakt ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat pinneholderne (2) med innmonterte kontaktpinner (3) er forbundet med hverandre med små plaststrenger (4) for å utgjøre en strukturell enhet som er lett å håndtere.

5. Kretskortkontakt ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat skjermrammen (6) ved sin øvre kant er tildannet med et antall slisser og med noe ut-skrådd utforming (9), for å lette innføring av kabelkontakten (KA) .

6. Kabelkontakt (KA) for isetting i en tilpasset kretskortkontakt (KR), hvilke to kontakter utgjør et kontaktsett for kopling av en fler-pars parkabel med individuelt skjermede par (16) for bredbånds-kommunikasjon til et kretskort (1), hvilken kabelkontakt (KA) omfatter en ytre skjermhylse (17) av metall med form tilpasset for trang innpasning i en mottakende skjermramme (6) i kretskortkontakten (KR) , et isolerende deksel (19) som omgir en øvre del av skjermhylsen (17) innbefattet et åpningsområde hvor parkabelen er ment å entre kabelkontakten (KA), og et antall par ledende kontakthylser (13) innenfor skjermhylsen (17) for terminering av ledningsparene (16) i parkabelen og for å tres direkte på kontaktpinner (3) i kretskortkontakten (KA) ved isetting, hvor avstanden mellom to kontakthylser (13) i et par definerer en orientering for paret,karakterisert ved at hvert par av kontakthylser (13) er montert gjennomgående i en egen, isolerende hylseholder (12) og med orientering vendt 90° i forhold til det eller hvert nærmestliggende pars orientering, med hver hylseholder (12) anordnet ytterst mot skjermhylsen (17) for å maksimalisere avstanden parene imellom, og med utforming av hylseholderne (12) for direkte anlegg mot tilsvarende pinneholdere (2) i kretskortkontakten (KR) i isatt stilling, og at en skjermkjernedel (11) av metall hovedsakelig opptar rommet inne i skjermhylsen (17) mellom hylseholderne (12) for å avskjerme mellom og støtte disse, idet skjermkjernedelen (11) rager frem nedenfor hylseholderne (12) for ved isetting å gå i direkte kontakt med fjærende metalltunger (8) anordnet nederst i kretskortkontakten (KR).

7. Kabelkontakt ifølge krav 6, karakterisert ved at skjermhylsen (17) er formet hovedsakelig med mange-kantet tverrsnitt, og at hylseholderne (12) er hovedsakelig parallellepipediske plastbiter anbrakt i hjørner av mangekant-tverrsnittet.

8. Kabelkontakt ifølge krav 7, tilpasset fire-pars parkabel,karakterisert vedat skjermhylsen (17) har kvadratisk tverrsnitt, og .at yttergrensen av skjermkjernedelens (11) tverrsnitt i området ved og under hylseholderne (12) har form som et kvadrat med like og likt plasserte, rette rektangelformede innsnitt ved hvert hjørne.

9. Kabelkontakt ifølge et av kravene 6-8,karakterisert vedat skjermkjernedelen (11) i området over hylseholderne (12) har oppad avskrådd form til en pyramideformet spiss (14), for tilveiebringelse av skrå førings- og støttebaner for hvert ledningspar (16) i parkabelen ned til hver enkelt hylseholder (12) hvor hver ledning festes til øvre ende av en kontakthylse (13).

10. Kabelkontakt ifølge krav 9, karakterisert vedat skjermhylsen (17) er formtilpasset for å klemme hvert ledningspar (16), som omgis av en metall-folie, til god kontakt med skjermkjernedelen (11) langs hovedsakelig hele førings- og støttebanen.

11. Kabelkontakt ifølge et av kravene 6-10,karakterisert vedat skjermkjernedelen (11) er utformet som en massiv metallblokk.