相關(guān)專利的相互參照

本申請涉及2014年9月30日提交的題為“一種用于串?dāng)_控制的非連續(xù)接地層的高頻rj45插頭”的美國臨時(shí)專利申請no.62/057,443，以及2015年2月25日提交的題目為“用于串?dāng)_控制的非連續(xù)接地層的高頻rj45插頭”的美國非臨時(shí)專利申請no.14/598,793。美國臨時(shí)專利申請no.62/057,443和美國非臨時(shí)專利申請14/598,793通過引用并入本申請中，在本文中進(jìn)行完整闡述。本申請?zhí)卮烁鶕?jù)35u.s.c.§119（e），要求美國臨時(shí)專利申請no.62/057,443的優(yōu)先權(quán)。

本發(fā)明涉及減少由電連接器中的平行觸點(diǎn)引起的電信號干擾和回波損耗。更具體地說，它涉及在fcc型插頭中減少回波損耗和連接對與連接對之間諸如共模干擾等問題。

背景技術(shù)：

聯(lián)邦通信委員會已經(jīng)采用了電信業(yè)中所使用電連接器的某些營造標(biāo)準(zhǔn)，以提供互用互通性。最常用的連接器是fcc型模塊化插頭和插座，也稱為rj45插頭和插座。插頭通常被連接到多個(gè)導(dǎo)體，這些導(dǎo)體可連接到一個(gè)通信設(shè)備上。通常，每個(gè)插頭被連接到八個(gè)導(dǎo)體，形成四對。相應(yīng)的插孔通常安裝到面板或印刷電路板或墻壁插座上，該插座又連接到電信網(wǎng)絡(luò)。為了使電路閉環(huán)，插頭和插孔是互用互通的。

雖然大多數(shù)串?dāng)_和回波損耗問題都在插頭上，但通常是在插座上處理串?dāng)_和回波損耗。例如，本案申請人光電纜公司（opticalcablecorporation）的一個(gè)美國專利5,299,956，展示了連接到電路板的插座，其中板上的跡線用于消除主要出現(xiàn)在相應(yīng)插頭中的串?dāng)_。本案申請人光電纜公司（opticalcablecorporation）的另一個(gè)美國專利5,310,363展示了具有串?dāng)_消除和回波損耗降低功能的類似插孔。

雖然大多數(shù)串?dāng)_和回波損耗問題都在插頭上，但通常是在插座上處理串?dāng)_和回波損耗。例如，本案申請人光電纜公司（opticalcablecorporation）的一個(gè)美國專利5,299,956，展示了連接到電路板的插座，其中板上的跡線用于消除主要出現(xiàn)在相應(yīng)插頭中的串?dāng)_。本案申請人光電纜公司（opticalcablecorporation）的另一個(gè)美國專利5,310,363展示了具有串?dāng)_消除和回波損耗降低功能的類似插孔。

如前所述，如光電纜公司（opticalcablecorporation）的美國專利5,299,956中所指出的，串?dāng)_補(bǔ)償通常主要在連接到插座的電路板上進(jìn)行。然而，正確設(shè)計(jì)的插頭仍然是必不可少的，使其不會降低插座的串?dāng)_消除功能，且確保最小的回波損耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，提供了一種通信連接器，其包括殼體，由外殼接收的多對電觸頭和印刷電路板（pcb）。pcb至少包括第一和第二對導(dǎo)電信號跡線。第一對跡線連接到第一對觸點(diǎn)。第二對跡線連接到第二對觸點(diǎn)。pcb具有第一和第二區(qū)域。第一對跡線位于第一區(qū)域中，第二對跡線位于第二區(qū)域中。pcb還包括至少第一接地平面。第一接地平面有第一和第二部分。第一和第二部分基本上彼此電隔離。第一部分的至少一部分與第一對跡線的至少一部分相鄰。第二部分的至少一部分與第二對軌跡的至少一部分相鄰，從而提高信號傳輸性能。

根據(jù)本發(fā)明的另一形式，提供了一種通信連接器，其包括殼體，由殼體接收的多對電觸點(diǎn)和印刷電路板（pcb）。pcb包括至少第一和第二對導(dǎo)電信號跡線。第一對跡線連接到第一對觸點(diǎn)。第二對跡線連接到第二對觸點(diǎn)。pcb具有第一和第二區(qū)域。第一對跡線的至少一個(gè)跡線位于第一區(qū)域中，且第二對跡線中的至少一個(gè)跡線位于第二區(qū)域中。pcb還包括至少第一接地平面。第一接地平面具有間隙，從而形成彼此電斷開的第一和第二部分。第一部分的至少一部分與第一對跡線中至少一個(gè)跡線的至少一部分相鄰。第二部分的至少一部分與第二對跡線中至少一個(gè)跡線的至少一部分相鄰。

根據(jù)本發(fā)明的另一形式，提供了一種通信連接器，其包括殼體，由殼體接收的多對電觸點(diǎn)和印刷電路板（pcb）。pcb至少包括第一和第二對導(dǎo)電信號跡線。第一對信號跡線連接到第一對觸點(diǎn)，第二對信號跡線連接到第二對觸點(diǎn)。pcb還包括接地平面，具有第一介電常數(shù)的第一介電層和介電常數(shù)低于第一介電層的第二介質(zhì)層。第一電介質(zhì)層與接地平面的一側(cè)相鄰，第二電介質(zhì)層與接地平面的另一側(cè)相鄰，第二電介質(zhì)層也與第一和第二對信號跡線相鄰。優(yōu)選地，接地平面主要是與其上方相鄰的跡線耦合。

附圖說明

本發(fā)明所要保護(hù)的內(nèi)容體現(xiàn)在權(quán)利要求書中，以下描述與相應(yīng)的附圖是為更好的理解本發(fā)明本身及其他組件和優(yōu)勢以提供的參考：

圖1是本發(fā)明插頭的局部剖視圖，示出了與相應(yīng)的插座觸頭相接觸的電路板和插頭觸頭；

圖2是圖1所示插頭的局部示意圖，其中為了示例目的，已經(jīng)去除了插頭基體和塑料部件；

圖3是通過截面線3-3截取的圖2所示電路板的倒置截面圖；

圖4是圖1和圖2所示電路板的示意圖；

圖5是圖4中分離接地平面之一的示意圖；

圖6是圖4所示電路板更詳細(xì)的示意圖；

圖7是圖6所示電路板的示意圖，但是除去了電介質(zhì)材料，示出電路板的頂部；

圖8是圖7所示電路板的仰視圖。

圖9為跡線對1-3的插頭前向next（近端串?dāng)_）曲線圖；

圖10為跡線對2-3和3-4的插頭前向next（近端串?dāng)_）曲線圖；

圖11為跡線對2-1和1-4的插頭前向next（近端串?dāng)_）曲線圖；

圖12為跡線對2-4的插頭前向next（近端串?dāng)_）曲線圖；

圖13為跡線對1-3的插頭前向fext（遠(yuǎn)端串?dāng)_）曲線圖；

圖14為跡線對2-3和3-4的插頭前向fext（遠(yuǎn)端串?dāng)_）曲線圖；

圖15為跡線對2-1和1-4的插頭前向fext（遠(yuǎn)端串?dāng)_）曲線圖；

圖16為跡線對2-4的插頭前向fext（遠(yuǎn)端串?dāng)_）曲線圖；

圖17是所有四對跡線插頭的反向回波損耗曲線圖；

圖18是本發(fā)明的分離接地平面的插頭與非分裂接地面的插頭相比的跡線對1-2共模next損耗曲線圖；

圖19是本發(fā)明的分離接地平面的插頭與非分裂接地面的插頭相比的跡線對1-4共模next損耗曲線圖；

以及，圖20是本發(fā)明的分離接地平面的插頭與非分裂接地面的插頭相比的跡線對2-4共模next損耗曲線圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在更具體地參考圖1，提供了具有塑料本體12的插頭10。優(yōu)選地，插頭10具有標(biāo)準(zhǔn)fccrj45插頭的連接架構(gòu)，用于將四個(gè)信號線導(dǎo)體連接到相應(yīng)的rj45插孔，除了插孔觸點(diǎn)14，圖中未示出。插頭10包括按照fcc標(biāo)準(zhǔn)成對排列的八個(gè)觸點(diǎn)16。根據(jù)fcc標(biāo)準(zhǔn)，跡線對1包括第四和第五觸點(diǎn)，跡線對2由第一和第二觸點(diǎn)組成，跡線對3由第三和第六觸點(diǎn)組成，以及，跡線對4由第七和第八觸點(diǎn)組成。

插頭10還包括電路板18。電路板18優(yōu)選地由七層導(dǎo)體和介電材料組成，在圖3中更好地示出，其示出了電路板18的倒置橫截面。電路板18的頂層20包括對應(yīng)于四對導(dǎo)體對跡線中兩對的電路板跡線例如跡線22。電路板18的第二層24包括高性能高頻電介質(zhì)材料，例如可從isolalaminatesystemscorp.商購的fr408。電路板18的第三層26由第一分離接地平面26組成，其也在圖5中示出。電路板18的第四層28由標(biāo)準(zhǔn)電介質(zhì)材料組成，諸如也可從isolalaminatesystemscorp.商購的fr4。電路板18第五層30由第二分離接地平面30組成。電路板18的第六層32優(yōu)選地由與第二層24相同的高性能高頻電介質(zhì)構(gòu)成。第七層或底層34包括對應(yīng)于四個(gè)導(dǎo)體對跡線中另外兩對的另一層電路板跡線，如跡線35。

如圖5中最佳地示出的，第一接地平面26分離形成沿著跡線對方向縱向延伸的間隙36，以便有效地將接地平面26分成兩個(gè)電隔離元件50和52。分離區(qū)相對于跡線的位置會影響電性能。第二接地平面30也被分開，并且優(yōu)選地基本上與第一接地平面26相同。電路板18頂面和底面上的跡線終止于從電路板18一側(cè)伸出的電路板觸點(diǎn)38。作為參考，電路板18上伸出電路板觸點(diǎn)38的一側(cè)稱為頂面。諸如通孔40的多個(gè)通孔延伸穿過電路板18，使得電路板底部的跡線可以連接到相應(yīng)電路板觸點(diǎn)。例如，跡線35連接到導(dǎo)體46，導(dǎo)體46延伸穿過通孔（通孔未示出，因此導(dǎo)體46及其連接清晰可見），隨后又連接到電路板觸點(diǎn)48。八個(gè)電路板觸點(diǎn)38連接到八個(gè)相應(yīng)的插頭觸點(diǎn)16。

再次參考圖5，雖然26被稱為接地平面，但它包括至少兩個(gè)部分，優(yōu)選地兩個(gè)基本上電隔離的部分，即由間隙36分開的部分50和52。部分50和52表示為“基本上電隔離”，這意味著兩個(gè)元件彼此不接觸，并且間隙36足夠?qū)挘沟眉词乖?000mhz下，電能基本上也不跨越間隙36傳遞。也就是說，重要的是間隙36不要太小，使得來自部分50的實(shí)質(zhì)電流或電壓可通過電容或電感耦合轉(zhuǎn)移到部分52，反之亦然。此外，盡管接地平面26的部分50和52，優(yōu)選地在如圖2所示的相同平面上，但并不意在排除位于不同平面上的情況，而重要的是，部分50和52彼此不電接觸。優(yōu)選地，間隙36至少為0.08毫米寬。還優(yōu)選的是，間隙36不會太寬，不降低接地平面26的回波損耗抑制性。優(yōu)選地，間隙36不大于6.35毫米。

從圖7中可以看出，跡線對37在分離接地平面26的部分50上方并相鄰，跡線對39在分離接地平面26的部分52上方并相鄰。從跡線對37傳遞到部分50的任何能量將不會傳遞到部分52或跡線對39，因?yàn)殚g隙36將每個(gè)跡線上信號的返回電流與部分50和52電隔離。如圖8所示，在電路板18另一側(cè)接地平面30的兩個(gè)分開部分和跡線對41和43之間發(fā)生相同的電隔離。還可能的是，只有一對跡線對37跟部分50相鄰，只有一對跡線對39與部分52相鄰。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用分離接地平面增加了跡線之間的共模隔離，這增強(qiáng)了插頭10的差分對傳輸特性。這最好參照圖18,19和20進(jìn)行說明。例如，如圖18所示，將具有分離接地平面的插頭與具有非分離接地平面的插頭進(jìn)行比較，插頭的所有其它元件都相同。從圖18可以看出，對于分離接地平面1-2跡線對共模next損耗的共模情況對于高達(dá)2,000兆赫的帶寬而言具有更高的性能。

如圖19所示，對于具有分離接地平面的插頭，1-4跡線對共模next損耗的共模情況優(yōu)于具有如圖20所示非分離接地平面插頭的2-4跡線對。

此外，已經(jīng)測量了具有分離接地平面26和30的本發(fā)明插頭的前向next，其中分離形成的間隙在大約0.45毫米和1.65毫米之間。圖9至圖12顯示了針對當(dāng)前類別8標(biāo)準(zhǔn)測量的各種跡線對插頭前向next幅值。圖9顯示了跡線對1-3測量的next。圖10顯示了跡線對2-3和3-3測量的next。圖11顯示了跡線對1-2和1-4測量的next。圖12顯示了跡線對2-4測量的next。圖9-12所示的所有測量結(jié)果都超過了目前類別8next標(biāo)準(zhǔn)。在2,000mhz，跡線對1-3的next約為-15.1db；對于跡線對2-3，約為-23.0db；對于跡線對3-4，約為-23.5db；對于跡線對1-2，大約是-34.3db；對于跡線對1-4，大約是-41.5db；對于跡線對2-4，大約為-41.4db。

針對本發(fā)明的同一插頭的前向fext也已被測量。圖13至16顯示了用于各種跡線對插頭的前向fext。圖13顯示了跡線對1-3的fext測量值。圖14顯示了跡線對2-3和3-4的fext測量值。圖15顯示了跡線對1-2和1-4的fext測量值。圖16顯示了跡線對2-4的fext測量值。所有這些讀數(shù)顯示，本發(fā)明的插頭超過目前類別8fext標(biāo)準(zhǔn)。在2,000mhz，跡線對1-3的fext約為-29.3db；對于跡線對2-3，約為-36.1db；對跡線對3-4，約為-32.3db；對于跡線對1-2，大約是-36.2db；對于跡線對1-4，大約是-36.7db；對于跡線對2-4，約為-44.5db。

圖17顯示了本發(fā)明同一插頭的所有四對跡線對的回波損耗，其性能也超過了截至2014年12月1日類別8回歸損耗標(biāo)準(zhǔn)草案。在2,000mhz，跡線對1的回波損耗約為-15.5db；對于跡線對2，大約是-17.3db；對于跡線對3，大約是-12.5db；對于跡線對4，大約是-17.3db。

再次參見圖3，電路板18的第四或中心層28由廉價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)電介質(zhì)材料制成，例如fr4作為中心芯，并且主要用作電路板的基板。fr4由編織玻璃纖維制成，用環(huán)氧樹脂粘合劑粘合，并且具有相當(dāng)高的介電常數(shù)，取決于信號的頻率，例如介電常數(shù)為4.5。然而，更直接影響插頭傳輸質(zhì)量的材料是用于電路板第二層24和第六層32的電介質(zhì)，因?yàn)檫@些層緊鄰層20和34中的跡線。電介質(zhì)第二層和第六層的介電常數(shù)小于4.5，最好不超過3.7。這種較低的介電常數(shù)材料非常適合于高頻電容，并支持類別8的更高頻率傳輸，即高達(dá)2,000兆赫茲。優(yōu)選地，第二層和第六層材料為fr408。fr408也采用環(huán)氧樹脂粘合的編織玻璃纖維布制成，但設(shè)計(jì)用于更快的信號速度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用fr408作為第二和第六層有助于提高上述差分回波損耗。第二層和第六層fr408應(yīng)該比第四層fr4薄。優(yōu)選地，第二層和第六層的厚度為0.127±0.025mm。由于fr408比fr4更昂貴，因此通過僅使用薄層fr408而不降低信號質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了巨大的成本效益。fr408的厚度可以是任何標(biāo)準(zhǔn)可用尺寸。本文所用的pcb使用0.005英寸厚度層。厚度由所需的跡線幾何尺寸決定。

在rj45插頭上使用接地平面可以提高回波損耗。然而，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在接地層26中不使用分離形式或間隙36，相對于導(dǎo)體對的串?dāng)_會成為問題。接地平面上的分離形式迫使傳輸線的返回電流保持在傳輸線附近，從而增加插頭跡線之間的共模隔離，從而減少串?dāng)_。優(yōu)選地，接地平面26的厚度在0.0178毫米至0.0771毫米的范圍內(nèi)。此外，優(yōu)選的是，接地層26由銅制成。還優(yōu)選的是，電路板18一側(cè)上的跡線與其相鄰的接地平面26之間的距離在0.051毫米至0.61毫米之間。如本文所使用的術(shù)語“分離接地平面”的使用也可以是兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的接地平面。分離接地平面或分離接地平面的分開部分可以或可以不處于相同的電位。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如在連接器pcb中所定義的，將分離接地平面放置在成對的跡線之下，允許調(diào)整整個(gè)插頭中其它跡線對和單個(gè)導(dǎo)體之間的耦合參數(shù)。

參考前面對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的描述，顯而易見的是可以在其中進(jìn)行許多修改。應(yīng)當(dāng)理解，所有這些修改體現(xiàn)在落入本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍內(nèi)的所附權(quán)利要求中。

工業(yè)應(yīng)用

本發(fā)明能夠被利用的方式以及可以制造和使用本發(fā)明的方式將從前述內(nèi)容變得顯而易見，特別是在減少電連接器中的電信號干擾和回波損耗方面。