TWI548161B

TWI548161B - Connector socket structure

Info

Publication number: TWI548161B
Application number: TW103130725A
Authority: TW
Inventors: ke-wei Wu
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2016-09-01
Also published as: TW201611434A

Description

連接器插座的接腳結構

本發明係關於一種連接器插座的接腳結構，特別關於一種可減少串音及損耗以符合更嚴格的規範的連接器插座的接腳結構。

近幾年來，網路傳輸的進步促進資料傳輸率爆炸性地增加，並且在現今的資料傳輸當中，透過一對稱為「差動對」的導體來傳輸信號，其優於透過單一導體。差動對的運作方式為在每一導體上傳輸相同幅度，但是相位相反的信號。運用差動對技術的資料傳輸就是已知的平衡式傳輸。相較於單端傳輸，差動信號一般比較不會受到外部電氣雜訊的影響。並且通常來說，網路傳輸用的差動對的兩個導體會以精確的控制比例絞在一起。控制良好的絞線可提高雜訊的耐受度，並且降低資料傳輸的位元錯誤率(BER，bit error rate)。

考量現今市場上差動銅纜的支配地位，因此標準規範的制定仍繼續專注在定義使用者友善的RJ-45接頭介面以達到向下相容性。RJ-45接頭在1991年成為網路接頭的標準指定介面，當時的資料傳輸速度只有10Mbs/sec，並且操作頻率只到16MHz，這稱之為Category 3。

今日符合IEEE 802.3an 10GBASE-T協定的Augmented Category 6標準(例如TIA-568-C.2和ISO-11801 ed.2)一樣使用RJ-45接頭，不過傳輸速率已經提昇1000倍(10Gbs/sec)，而操作頻率達到500MHz。由於RJ-45的既定幾何結構會伴隨串音及損耗，所以在高頻上使用RJ-45接頭極具挑戰性。

當涉及到RJ-45插座或配線板連接硬體(此後稱為「插座」)的傳輸能力鑑定，就必須考慮到兩種測量值：傳輸(串音)與反射(損耗)。在標準指定的傳輸需求當中，近端串音(NEXT)、遠端串音(FEXT)及插入損耗(IL)為需要滿足的關鍵參數，而回波損耗(RL)為反射測量所決定的參數。

來自一條信號導體的能量會由於兩信號導線之間產生的電場，以及由於電場同時變化所產生的磁場，而部分導入相鄰的信號導線內，這種電容與電感耦合便會呈現出串音的現象。串音為由於電磁耦合，而意外來自另一個導體的不需要的信號，因此這些失真的信號通常會影響到應該通過已分配差動信號路徑的信號。

串音來自於RJ-45插頭(此後稱為「插頭」)，在插頭與插座接合時，會有不少量的串音耦合(NEXT和FEXT)，標準RJ-45插座採用簡單設計，以等距並且平行排列方式，相隔1.016mm來排列1至8號彈性接點(如第1圖所示)。

用插頭內部的接觸片壓接的線對之間會寄生電容與電感耦合，這些接觸片具有大片面積，變成傳輸與接收的天線，並且接點3和接點6當中線對分岔，耦合了相鄰的其他三個線對，而惡化所有的配對組合。在所有信號干擾當中，第一差動對與第三差動對之間的近端耦合最為嚴重，因為第三差動對發散且實體上包裹住第一差動對(如第2圖所示)。因此，在RJ-45插座連接至RJ-45插頭來傳輸高頻資料信號時，在接合區域上由於阻抗不匹配所產生的串音與回波損耗都會急遽增加，尤其是在特定相鄰線對之間會產生高近端串音(NEXT)。這些都是可以理解的，因為接合彈性接點3(尖端)更靠近接合彈性接點4(環)，而非靠近接合彈性接點5(尖端)。同樣地，接合彈性接點6(環)更靠近接合彈性接點5(尖端)，而非靠近接合彈性接點4(環)(如第3圖所示)。因此接合第一差動對與第三差動對之間發生的差異電容與電感耦合會產生巨大的近端串音(NEXT)及遠端串音(FEXT)。

目前已知有RJ-45插座設計成可抑制或補償接合RJ-45插頭所導入的串音，理論上運用等量且反相於雜訊的電容與電感耦合，這樣導入的修正信號可抵消導入的雜訊，進而解決串音的問題，這種方式稱為「補償」。換言之，若連線硬體(插座或配線板)內的電磁補償與插頭的極性相反並且幅度相當，如此便可達成平衡式差動信號傳輸。

如第4圖所示，其顯示由標準規定方法所得出的RJ-45標準規格插頭之近端串音(NEXT)向量，顯然，第一差動對及第三差動對最需要進行電容與電感補償，以形成我們所要的平衡式傳輸。

因此，如何發明出一種連接器插座的接腳結構，以使其可減少串音及損耗以符合更嚴格的規範，將是本發明所欲積極揭露之處。

有鑑於上述習知技術之缺憾，發明人有感其未臻於完善，遂竭其心智悉心研究克服，進而研發出一種連接器插座的接腳結構，以期達到可減少串音及損耗以符合更嚴格的規範的目的。

為達上述目的及其他目的，本發明係提供一種連接器插座的接腳結構，其包含：一第一彈性接腳，其具有相互連接的一第一電傳導段及一第一電接觸段，該第一電傳導段具有一第一電固定端，該第一電接觸段具有一第一V形電接觸部；一第二彈性接腳，其具有相互連接的一第二電傳導段及一第二電接觸段，該第二電傳導段具有一第二電固定端，該第二電接觸段具有一第二V形電接觸部；一第三彈性接腳，其具有相互連接的一第三電傳導段及一第三電接觸段，該第三電傳導段具有一第三電固定端，該第三電接觸段具有一第三V形電接觸部；一第四彈性接腳，其具有相互連接的一第四電傳導段及一第四電接觸段，該第四電傳導段具有一第四電固定端，該第四電接觸段具有一第四V形電接觸部；一第五彈性接腳，其具有相互連接的一第五電傳導段及一第五電接觸段，該第五電傳導段具有一第五電固定端，該第五電接觸段具有一第五V形電接觸部；一第六彈性接腳，其具有相互連接的一第六電傳導段及一第六電接觸段，該第六電傳導段具有一第六電固定端，該第六電接觸段具有一第六V形電接觸部；一第七彈性接腳，其具有相互連接的一第七電傳導段及一第七電接觸段，該第七電傳導段具有一第七電固定端，該第七電接觸段具有一第七V形電接觸部；以及一第八彈性接腳，其具有相互連接的一第八電傳導段及一第八電接觸段，該第八電傳導段具有一第八電固定端，該第八電接觸段具有一第八V形電接觸部；其中，該第四電傳導段及該第五電傳導段上下間隔排列且分別呈寬帶狀，該第四電接觸段及該第五電接觸段位於該第四電傳導段及該第五電傳導段的不同側且橫向間隔並列並呈細條狀，其餘的彈性接腳分別依序橫向間隔並列於該第四彈性接腳及該第五彈性接腳的二側並呈細條狀，該第一電固定端、該第三電固定端、該第五電固定端及該第七電固定端位於一第一直線上，該第二電固定端、該第四電固定端、該第六電固定端及該第八電固定端位於一第二直線上，該第一直線與該第二直線相互間隔且位於同一平面，該等V形電接觸部位於一第三直線上。

上述的連接器插座的接腳結構中，該第四電傳導段及該第五電傳導段的耦合長度為7公厘，寬度為1.5公厘，該第四電接觸段與該第四電傳導段的第四連接處至該第四V形電接觸部的長度為2公厘，該第五電接觸段與該第五電傳導段的第五連接處至該第五V形電接觸部的長度為4公厘。

上述的連接器插座的接腳結構中，該第一電接觸段具有一第一內側段及一第一外側段連結於該第一V形電接觸部的二端，該第一內側段連接於該第一電傳導段；該第二電接觸段具有一第二內側段及一第二外側段連結於該第二V形電接觸部的二端，該第二內側段連接於該第二電傳導段；該第三電接觸段具有一第三內側段及一第三外側段連結於該第三V形電接觸部的二端，該第三內側段連接於該第三電傳導段；該第四電接觸段具有一第四內側段及一第四外側段連結於該第四V形電接觸部的二端，該第四內側段連接於該第四電傳導段；該第五電接觸段具有一第五內側段及一第五外側段連結於該第五V形電接觸部的二端，該第五內側段連接於該第五電傳導段；該第六電接觸段具有一第六內側段及一第六外側段連結於該第六V形電接觸部的二端，該第六內側段連接於該第六電傳導段；該第七電接觸段具有一第七內側段及一第七外側段連結於該第七V形電接觸部的二端，該第七內側段連接於該第七電傳導段；該第八電接觸段具有一第八內側段及一第八外側段連結於該第八V形電接觸部的二端，該第八內側段連接於該第八電傳導段；該等內側段位於同一平面，該第三內側段與該第三外側段的夾角、該第五內側段與該第五外側段的夾角及該第七內側段與該第七外側段的夾角呈50度，該第一內側段與該第一外側段的夾角、該第二內側段與該第二外側段的夾角、該第四內側段與該第四外側段的夾角、該第六內側段與該第六外側段的夾角及該第八內側段與該第八外側段的夾角呈80度。

上述的連接器插座的接腳結構中，該第一彈性接腳及該第三彈性接腳之間具有一第一U形缺口，該第二彈性接腳位於該第一U形缺口。

上述的連接器插座的接腳結構中，該第六彈性接腳及該第八彈性接腳之間具有一第二U形缺口，該第七彈性接腳位於該第二U形缺口。

藉此，本發明之連接器插座的接腳結構可減少串音及損耗以符合更嚴格的規範。

1‧‧‧連接器插座的接腳結構

11‧‧‧第一彈性接腳

111‧‧‧第一電傳導段

1111‧‧‧第一電固定端

112‧‧‧第一電接觸段

1121‧‧‧第一V形電接觸部

1122‧‧‧第一內側段

1123‧‧‧第一外側段

114‧‧‧第一連接處

12‧‧‧第二彈性接腳

121‧‧‧第二電傳導段

1211‧‧‧第二電固定端

122‧‧‧第二電接觸段

1221‧‧‧第二V形電接觸部

1222‧‧‧第二內側段

1223‧‧‧第二外側段

124‧‧‧第二連接處

13‧‧‧第三彈性接腳

131‧‧‧第三電傳導段

1311‧‧‧第三電固定端

132‧‧‧第三電接觸段

1321‧‧‧第三V形電接觸部

1322‧‧‧第三內側段

1323‧‧‧第三外側段

133‧‧‧第一U形缺口

134‧‧‧第三連接處

14‧‧‧第四彈性接腳

141‧‧‧第四電傳導段

1411‧‧‧第四電固定端

142‧‧‧第四電接觸段

1421‧‧‧第四V形電接觸部

1422‧‧‧第四內側段

1423‧‧‧第四外側段

144‧‧‧第四連接處

15‧‧‧第五彈性接腳

151‧‧‧第五電傳導段

1511‧‧‧第五電固定端

152‧‧‧第五電接觸段

1521‧‧‧第五V形電接觸部

1522‧‧‧第五內側段

1523‧‧‧第五外側段

154‧‧‧第五連接處

16‧‧‧第六彈性接腳

161‧‧‧第六電傳導段

1611‧‧‧第六電固定端

162‧‧‧第六電接觸段

1621‧‧‧第六V形電接觸部

1622‧‧‧第六內側段

1623‧‧‧第六外側段

163‧‧‧第二U形缺口

164‧‧‧第六連接處

17‧‧‧第七彈性接腳

171‧‧‧第七電傳導段

1711‧‧‧第七電固定端

172‧‧‧第七電接觸段

1721‧‧‧第七V形電接觸部

1722‧‧‧第七內側段

1723‧‧‧第七外側段

174‧‧‧第七連接處

18‧‧‧第八彈性接腳

181‧‧‧第八電傳導段

1811‧‧‧第八電固定端

182‧‧‧第八電接觸段

1821‧‧‧第八V形電接觸部

1822‧‧‧第八內側段

1823‧‧‧第八外側段

184‧‧‧第八連接處

2‧‧‧印刷電路板

3‧‧‧連接器插座

4‧‧‧連接器插頭

91‧‧‧第一直線

92‧‧‧第二直線

93‧‧‧第三直線

第1圖係為RJ-45插座之示意圖。

第2圖係為RJ-45插頭之示意圖。

第3圖係為RJ-45插頭串音發生之示意圖。

第4圖係為RJ-45插頭各差動對之間串音量之示意圖。

第5圖係為本發明具體實施例之立體圖。

第6圖係為第5圖之前視圖。

第7圖係為第5圖之左側視圖。

第8圖係為第5圖之右側視圖。

第9圖係為第5圖之俯視圖。

第10圖係為第5圖之仰視圖。

第11圖係為本發明具體實施例應用之示意圖一。

第12圖係為本發明具體實施例應用之示意圖二。

第13圖係為本發明具體實施例回波損耗vs頻率之示意圖。

第14A~14C圖係為本發明具體實施例電場與磁場之示意圖。

第15圖係為本發明具體實施例第四彈性接腳及第五彈性接腳之示意圖。

第16圖係為本發明具體實施例相位vs頻率及量vs頻率之示意圖。

第17圖係為本發明具體實施例配對結果之示意圖。

第18圖係為第11圖之前視圖。

第19圖係為第18圖A-A之剖面圖。

第20圖係為第18圖B-B之剖面圖。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：

請參考第5圖至第12圖，如圖所示，本發明係提供一種連接器插座的接腳結構1，其包含一第一彈性接腳11、一第二彈性接腳12、一第三彈性接腳13、一第四彈性接腳14、一第五彈性接腳15、一第六彈性接腳16、一第七彈性接腳17及一第八彈性接腳18，該等彈性接腳11、12、13、14、15、16、17、18的編號即為RJ-45連接器插座3的彈性接腳編號且一對一對應於RJ-45連接器插頭4的導電接片編號，以使該連接器插頭4插入該連接器插座3時，該連接器插座3的彈性接腳11、12、13、14、15、16、17、18可電連接於該連接器插頭4的同一編號的導電接片，該第四彈性接腳14及該第五彈性接腳15形成第一差動對，該第一彈性接腳11及該第二彈性接腳12形成第二差動對，該第三彈性接腳13及該第六彈性接腳16形成第三差動對，該第七彈性接腳17及該第八彈性接腳18形成第四差動對。該第一彈性接腳11具有相互連接的一第一電傳導段111及一第一電接觸段112並以其第一連接處114做分界，該第一電傳導段111具有一第一電固定端1111，該第一電接觸段112具有一第一V形電接觸部1121；該第二彈性接腳12具有相互連接的一第二電傳導段121及一第二電接觸段122並以其第二連接處124做分界，該第二電傳導段121具有一第二電固定端1211，該第二電接觸段122具有一第二V形電接觸部1221；該第三彈性接腳13具有相互連接的一第三電傳導段131及一第三電接觸段132並以其第三連接處134做分界，該第三電傳導段131具有一第三電固定端1311，該第三電接觸段132具有一第三V形電接觸部1321；該第四彈性接腳14具有相互連接的一第四電傳導段141及一第四電接觸段142並以其第四連接處144做分界，該第四電傳導段141具有一第四電固定端1411，該第四電接觸段142具有一第四V形電接觸部1421；該第五彈性接腳15具有相互連接的一第五電傳導段151及一第五電接觸段152並以其第五連接處154做分界，該第五電傳導段151具有一第五電固定端1511，該第五電接觸段152具有一第五V形電接觸部1521；該第六彈性接腳16具有相互連接的一第六電傳導段161及一第六電接觸段162並以其第六連接處164做分界，該第六電傳導段161具有一第六電固定端1611，該第六電接觸段162具有一第六V形電接觸部1621；該第七彈性接腳17具有相互連接的一第七電傳導段171及一第七電接觸段172並以其第七連接處174做分界，該第七電傳導段171具有一第七電固定端1711，該第七電接觸段172具有一第七V形電接觸部1721；該第八彈性接腳18具有相互連接的一第八電傳導段181及一第八電接觸段182並以其第八連接處184做分界，該第八電傳導段181具有一第八電固定端1811，該第八電接觸段182具有一第八V形電接觸部1821；其中，該等電接觸段112、122、132、142、152、162、172、182係分別藉由該等V形電接觸部1121、1221、1321、1421、1521、1621、1721、1821彈性電連接連接器插頭4的該等導電接片，該等電固定端1111、1211、1311、1411、1511、1611、1711、1811係分別用以固定於一印刷電路板2的八固定孔並電連接刺破端子，該第四電傳導段141及該第五電傳導段151係為上下間隔排列且分別在橫向上呈寬帶狀，該第四電接觸段142連接於該第四電傳導段141的端部的一側，該第五電接觸段152連接於該第五電傳導段151的端部的另一側，該第四電接觸段142及該第五電接觸段152位於該第四電傳導段141及該第五電傳導段151的不同側且橫向間隔並列並呈細條狀，其餘的彈性接腳11、12、13、16、17、18分別依序橫向間隔並列於該第四彈性接腳14及該第五彈性接腳15的二側並呈細條狀，因此該第四電傳導段141及該第五電傳導段151的寬度可相同且較其餘的電傳導段111、121、131、161、171、181的寬度為寬，該第一電固定端1111、該第三電固定端1311、該第五電固定端1511及該第七電固定端1711位於一第一直線91上，該第二電固定端1211、該第四電固定端1411、該第六電固定端1611及該第八電固定端1811位於一第二直線上92，該第一直線91與該第二直線92相互平行間隔且位於同一平面，該等V形電接觸部1121、1221、1321、1421、1521、 1621、1721、1821位於一第三直線93上且開口朝向同一方向，該第三直線93與該第一直線91及該第二直線92平行。

如上所述，在該連接器插座3的幾何結構可接受的情況下，該第一直線91與該第二直線92可相隔的越遠越好，該第一直線91與該第二直線92相隔的越遠，該第三彈性接腳13及該第四彈性接腳14之間所產生的電容及電感的干擾越少，同理，該第五彈性接腳15及該第六彈性接腳16之間所產生的電容及電感的干擾亦越少。另外，呈寬帶狀的該第四電傳導段141及該第五電傳導段151的寬度較寬可形成共有的電容以儲存電能，該第四電傳導段141及該第五電傳導段151越寬且上下電容形成時，邊緣場(fringing field)越小，第一差動對(該第四彈性接腳14及該第五彈性接腳15)對於第三差動對，相較於其他的差動對對於第三差動對，由於第一差動對的阻抗被加以控制，因此第一差動對的射頻邊緣效應(radio frequency fringing effect)被極小化，進而減少了第一差動對對於第三差動對的溢散，如第16圖所示，另外，由於第一差動對的阻抗被更佳地控制，進而促使第一差動對的回波損耗被改善，如第13圖所示。除此之外，請參考第14A~14C圖，如圖所示，呈寬帶狀的該第四電傳導段141及該第五電傳導段151的寬度較寬可使電場的向量集中，其可使電感朝向側向，如該第四彈性接腳14朝向該第六彈性接腳16，該第五彈性接腳15朝向該第三彈性接腳13；另外，串音的大小及相位可藉由補償而抵銷，該第四電傳導段141及該第五電傳導段151呈寬帶狀可使該第四彈性接腳14與該第六彈性接腳16之間的距離被縮短，及使該第五彈性接腳15與該第三彈性接腳13之間的距離被縮短，其相互之間的磁耦合即為抵銷所需之轉移的極性，即等量(equal magnitude)及反相(opposite phase)。

請參考第15圖至第17圖，如圖所示，上述的連接器插座的接腳結構l中，該第四電傳導段141及該第五電傳導段151的耦合長度可為7公厘，寬度可為1.5公厘，另外，為使該第四電接觸段142及該第五電接觸段152可與連接器插頭電接觸且防止該第四電接觸段142及該第五電接觸段152相互碰觸，因此該第四電接觸段142與該第四電傳導段141的第四連接處144至該第四V形電接觸部1421的長度可實施的最小距離為2公厘，該第五電接觸段152與該第五電傳導段151的第五連接處154至該第五V形電接觸部1521的長度可實施的最小距離為4公厘，藉由此幾何結構可相較於該連接器插座3與該連接器插頭4的電接觸區所產生的雜訊提供相同大小及相反相位的訊號以消除近端串音。

請參考第5圖及第18圖至第20圖，如圖所示，上述的連接器插座的接腳結構1中，該第一電接觸段112可具有一第一內側段1122及一第一外側段1123連結於該第一V形電接觸部1121的二端，該第一內側段1122連接於該第一電傳導段111；該第二電接觸段122可具有一第二內側段1222及一第二外側段1223連結於該第二V形電接觸部1221的二端，該第二內側段1222連接於該第二電傳導段121；該第三電接觸段132可具有一第三內側段1322及一第三外側段1323連結於該第三V形電接觸部1321的二端，該第三內側段1322連接於該第三電傳導段131；該第四電接觸段142可具有一第四內側段1422及一第四外側段1423連結於該第四V形電接觸部1421的二端，該第四內側段1422連接於該第四電傳導段141；該第五電接觸段152可具有一第五內側段1522及一第五外側段1523連結於該第五V形電接觸部1521的二端，該第五內側段1522連接於該第五電傳導段151；該第六電接觸段162可具有一第六內側段1622及一第六外側段1623連結於該第六V形電接觸部1621的二端，該第六內側段1622連接於該第六電傳導段161；該第七電接觸段172可具有一第七內側段1722及一第七外側段1723連結於該第七V形電接觸部1721的二端，該第七內側段1722連接於該第七電傳導段171；該第八電接觸段182可具有一第八內側段1822及一第八外側段1823連結於該第八V形電接觸部1821的二端，該第八內側段1822連接於該第八電傳導段181。本發明的連接器插座的接腳結構1實施時可不需有該等外側段1123、1223、 1323、1423、1523、1623、1723、1823，但為限制該等電接觸段112、122、132、142、152、162、172、182不浮動，因此本發明的連接器插座的接腳結構1實施時可增設該等外側段1123、1223、1323、1423、1523、1623、1723、1823以受其他結構限制，另外，該第三外側段1323、該第五外側段1523及該第七外側段1723的尾端可彎折為水平；另外，若本發明的連接器插座的接腳結構1實施時增設有該等外側段1123、1223、1323、1423、1523、1623、1723、1823時，為迴避該第一差動對及該第三差動對之間耦合的干擾，該等內側段1122、1222、1322、1422、1522、1622、1722、1822可位於同一平面，該第三內側段1322與該第三外側段1323的夾角、該第五內側段1522與該第五外側段1523的夾角及該第七內側段1722與該第七外側段1723的夾角可呈50度，該第一內側段1122與該第一外側段1123的夾角、該第二內側段1222與該第二外側段1223的夾角、該第四內側段1422與該第四外側段1423的夾角、該第六內側段1622與該第六外側段1623的夾角及該第八內側段1822與該第八外側段1823的夾角可呈80度。

請再參考第5圖，如圖所示，上述的連接器插座的接腳結構1中，該第一彈性接腳11可呈L形、該第三彈性接腳13可呈L形或該第一彈性接腳11及該第三彈性接腳13分別可呈L形以使該第一彈性接腳11及該第三彈性接腳13之間可具有一第一U形缺口133，進而使該第二彈性接腳12可便於設置於該第一彈性接腳11及該第三彈性接腳13之間的第一U形缺口133。

請再參考第5圖，如圖所示，上述的連接器插座的接腳結構1中，該第六彈性接腳16可呈L形、該第八彈性接腳18可呈L形或該第六彈性接腳16及該第八彈性接腳18分別可呈L形以使該第六彈性接腳16及該第八彈性接腳18之間可具有一第二U形缺口163，進而使該第七彈性接腳17可便於設置於該第六彈性接腳16及該第八彈性接腳18之間的第二U形缺口163。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。