用于將電子元件鏈接到通信線的器件的制作方法
【專利摘要】一種用于將電子元件3連接到通信線4的連接器件，該連接器件包括用于承載差分信號的至少兩個導(dǎo)體，該連接器件包括連接到線以發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的至少一個數(shù)據(jù)交換接口組件8、12以及用于將電子元件連接到線的連接裝置9，該連接器件還從連接裝置到接口組件順序地至少包括：安排用于在通信線的每個導(dǎo)體上執(zhí)行共模過濾的第一變壓器TA；安排用于執(zhí)行電氣隔離使得將通信線至少從接口組件分隔開的第二變壓器TB；與第二變壓器并聯(lián)連接并由兩個線圈構(gòu)成的第三變壓器TC，該兩個線圈具有包括不連接到第二變壓器且連接到電子元件的框架接地的端子的端子；以及安排用于提供電氣隔離以至少將接口組件與框架接地分隔開的第四變壓器TD。
【專利說明】用于將電子元件鏈接到通信線的器件[0001 ] 本發(fā)明涉及用于將電子元件鏈連接到通信線的連接器件。

【背景技術(shù)】
[0002]為證實用于安裝到飛行器上的設(shè)備，特別需要驗證設(shè)備在其被放置在類似于它可能在飛行器上遭遇的那些環(huán)境條件下時的行為。該設(shè)備經(jīng)受電池鑒定測試，期間驗證設(shè)備在經(jīng)受這樣的環(huán)境條件時是否正常運行，或以可接受的降級模式運行，或未被損壞，或確實干擾了設(shè)備的其它部分的運行。這些測試通常包括氣候測試(溫度、濕度等)、機械測試(振動、碰撞等)、電磁兼容性測試、對承受擊中飛行器的閃電的能力的測試等。
[0003]在各電磁兼容性測試中，有設(shè)法驗證電子元件在它被暴露在特定級別的射頻能量中時的行為的射頻敏感性測試。這些測試還包括導(dǎo)電敏感性測試，期間電流以掃過廣譜的頻率被注入連接到電子元件的各電纜。
[0004]為了驗證電子元件忍受閃電擊中的能力，提供類似于導(dǎo)電敏感性測試以及通過設(shè)備的各連接器直接執(zhí)行的電流注入測試的測試。
[0005]執(zhí)行特別關(guān)鍵的功能的某些電子元件，例如用于電子飛行控制系統(tǒng)的電子元件，被要求不僅能夠承受這樣的注入的電流，并且能夠在這樣的注入發(fā)生時正常運行。
[0006]因此，需要電子元件即使在幾百毫安的電流以范圍100千赫(kHz)到400兆赫(MHz)的變化的頻率被注入數(shù)字差分通信線時，仍能夠以正常方式通過數(shù)字差分通信線發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。所注入的電流尤其導(dǎo)致沿著線的各導(dǎo)體傳播的高級別的共模干擾。
[0007]為了使得電子元件能夠成功通過這樣的測試，可以設(shè)想將連接器件安裝在電子元件上，以將其通過具有與線的相應(yīng)導(dǎo)體串聯(lián)連接的兩個線圈的第一變壓器以及中心抽頭類型的第二變壓器連接到通信線，以將該電子元件從通信線電氣隔離。第二變壓器可具有帶有兩個傳統(tǒng)連接端子的線圈以及連接到線圈中點的附加的連接端子。因此，由注入的電流產(chǎn)生的共模干擾被變壓器過濾，并通過中心抽頭向電子元件的框架接地放電。
[0008]這樣的變壓器的使用，除了在以對應(yīng)于連接器件的諧振頻率(由第一變壓器的電感組件和第二變壓器的電容組件引起)的頻率傳播共模干擾時以外，將是高效的。以這樣的諧振頻率(引起接收元件的阻抗的銳減并因此引起共模電流的激增)，存在共模干擾破壞電子元件的各組件或甚至干擾通信的嚴(yán)重風(fēng)險。
[0009]發(fā)明目的
[0010]本發(fā)明的目的是提供用于將電子元件連接到差分通信線的連接器件，使得能夠甚至在電子元件遭受閃電測試或?qū)щ娒舾行詼y試(存在將電流以變化的頻率注入通信線)時，避免損壞電子元件并維持通過線的通信。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明提供用于將電子元件連接到通信線的連接器件，該連接器件包括用于承載差分信號的至少兩個導(dǎo)體，該連接器件包括連接到線以發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的至少一個數(shù)據(jù)交換接口組件以及用于將電子元件連接到線的連接裝置，該連接器件還(從連接裝置到接口組件)順序地至少包括:
[0012]第一變壓器，安排用于對通信線的每個導(dǎo)體執(zhí)行共模過濾；
[0013]第二變壓器，安排用于執(zhí)行電氣隔離以將通信線至少與接口組件分隔開；
[0014]與所述第二變壓器并聯(lián)連接并由兩個線圈制成的第三變壓器，所述線圈具有包括不連接到所述第二變壓器且連接到所述電子元件的框架接地的各端子的端子；以及
[0015]第四變壓器，安排用于提供電氣隔離以至少將所述接口組件與框架接地分隔開。
[0016]當(dāng)電流被注入通信線以產(chǎn)生等于諧振頻率(由第一變壓器電感組件和第二變壓器的電容組件引起)的頻率的共模干擾時，在共模中提供零阻抗的第三變壓器將干擾放電至電子元件的框架接地，而不考慮干擾的頻率。因此，以器件的諧振頻率傳播的共模干擾沒有破壞電子元件的各組件的風(fēng)險，也沒有干擾數(shù)據(jù)在通信線上的交換的風(fēng)險。
[0017]借助于對本發(fā)明的特定的非限制性實施例的以下描述，可更好地理解本發(fā)明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]參見附圖，在附圖中:
[0019]圖1 一 4是本發(fā)明的連接器件四種不同實施例的電路圖；
[0020]圖5示出了本發(fā)明的連接器件，其中變壓器線圈由印刷電路的軌跡線圈構(gòu)成；以及
[0021]圖6示出了結(jié)合在單個分立組件內(nèi)的本發(fā)明的連接器件的變壓器線圈。

【具體實施方式】
[0022]參見圖1，在第一實施例中，本發(fā)明的連接器件1、2，被結(jié)合到用于通過差分?jǐn)?shù)字通信線4發(fā)送數(shù)據(jù)的第一電子元件3和用于接收數(shù)據(jù)的第二電子元件5中。在該示例中，數(shù)據(jù)通過單一鏈接(即，僅在發(fā)送數(shù)據(jù)的第一電子元件3和接收數(shù)據(jù)的第二電子元件5之間的一個方向中)傳送。
[0023]除了本發(fā)明的電子連接器件，每個電子元件3和5具有各自的控制模塊6、7，例如微控制器或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，且其用于第一電子元件3的功能之一是生成第一電子元件3要發(fā)送的數(shù)據(jù)，其用于第二電子元件5的功能之一是處理由第二電子元件5接收到的數(shù)據(jù)，即，例如，解釋數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)、或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。在第一和第二電子元件中，數(shù)據(jù)由控制模塊6、7經(jīng)由本發(fā)明的連接器件1、2分別生成和接收。
[0024]第一電子元件3和第二電子元件5的連接器件1、2分別包括:
[0025]數(shù)據(jù)交換接口組件8、12 ;
[0026]四個變壓器ΤΑ、TB、TC、TD 和 TE、TF、TG、TH ；以及
[0027]連接器9、13。
[0028]術(shù)語“數(shù)據(jù)交換接口組件”用于指既可以發(fā)送也可以接收，或可以同時發(fā)送并接收的組件。在以下的描述中，在發(fā)送器接口組件和接收器接口組件之間畫出了區(qū)別。自然地，該區(qū)別不妨礙發(fā)送器接口組件也能夠接收數(shù)據(jù)，或接收器接口組件也能夠發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0029]在此示例中，數(shù)據(jù)交換接口組件8是發(fā)送器接口組件而數(shù)據(jù)交換接口組件12是接收器接口組件。
[0030]發(fā)送器和接收器接口組件8和12兩者都設(shè)置了阻抗匹配電阻器(未示出)，以優(yōu)化數(shù)據(jù)通過通信線4的發(fā)送和接收。
[0031]除了第二電子郵件5的接口組件12(不同于第一電子元件的接口組件)是用于接收數(shù)據(jù)而不是發(fā)送數(shù)據(jù)的事實之外，第一電子元件和第二電子元件的連接器件1、2因此是一樣的。本說明書主要涉及第一電子元件3的連接器件1的安排和優(yōu)點，因為它們在第二電子元件5中是等同的。
[0032]第一電子元件3的連接器件1的發(fā)送器接口組件8因此被安排為從控制模塊6接收數(shù)據(jù)并使數(shù)據(jù)成形以使之符合以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)接著通過變壓器ΤΑ、TB、TC、TD以及連接器9以不同模式通過具有兩個導(dǎo)體14和15的通信線4發(fā)送。
[0033]連接器件1的變壓器TA、TB、TC、TD的每一個由具有兩個端子的線圈制成，對應(yīng)端子由點標(biāo)識以指定每個線圈的開始以及因此電流在每個線圈中流動的方向。
[0034]變壓器TA以這樣的方式安排，使得它的線圈的每一個具有連接到連接器9的一個端子并與通信線4的導(dǎo)體14、15的相應(yīng)一個串聯(lián)連接，并使得在每個線圈中流動的電流以相同方向流動。變壓器TA因此具有形成適合用于把高頻共模干擾過濾掉的過濾器裝置的電感組件。
[0035]變壓器TB被安排使得TB的線圈之一的兩個端子連接到TA的未連接到連接器9的端子中的相應(yīng)一個。變壓器TB用于將通信線4與位于到變壓器TB那一邊的各電子元件(包括發(fā)送器接口組件8)電隔離。在TB的每一個線圈中流動的電流以相同方向流動。變壓器TB因此具有形成用于限制低頻共模干擾的過濾裝置的電容組件。
[0036]變壓器TC與變壓器TB并聯(lián)連接，并通過其連接到變壓器TB的端子的兩個端子來連接到電子元件3的框架接地16。電流在變壓器TC的每個線圈中以相反方向流動。
[0037]當(dāng)具有對應(yīng)于由變壓器TA的電感組件和變壓器TB的電容組件導(dǎo)致的諧振頻率的諧振頻率的共模干擾在通信線4的各導(dǎo)體14和15上傳播時，通過變壓器TC向框架接地16放電，而不破壞電子元件3的電子組件。
[0038]應(yīng)當(dāng)觀察到，變壓器TC在差分模式下存在很高的阻抗，并且因此不降級由發(fā)送器接口組件發(fā)送到第二電子元件的數(shù)據(jù)。
[0039]最后，變壓器TD被以這樣的方式安排:變壓器TD的共用線圈的兩個端子每個連接到變壓器TB的線圈未連接到變壓器TA的相應(yīng)端，并且以這樣的方式使得變壓器TD的另一個線圈的兩個端子連接到發(fā)送器接口組件8。變壓器TD用于將框架接地與位于變壓器TD那一邊的各電子元件(包括發(fā)送器接口組件8)電隔離。在變壓器TD的每一個線圈中流動的電流以相同方向流動。
[0040]上面描述的本發(fā)明的連接器件因此使其可能在不降級被發(fā)送的數(shù)據(jù)的情況下，在低頻和高頻提供有效的過濾，并消除在對應(yīng)于器件的電容和電感組件導(dǎo)致的諧振頻率的頻率處的共模干擾。
[0041]參見圖2，在第二實施例中本發(fā)明的連接器件101可結(jié)合在通過差分?jǐn)?shù)字通信線104發(fā)送數(shù)據(jù)并接收數(shù)據(jù)的第一電子元件103中，該數(shù)據(jù)與同樣設(shè)置了本發(fā)明的連接器件的第二電子元件(圖2未示出)進行交換。在此示例中，數(shù)據(jù)通過半雙工鏈接交換，即，數(shù)據(jù)在第一電子元件103和第二電子元件之間以一個方向或另一個方向而不是同時在兩個方向內(nèi)流動。
[0042]第一電子元件自然具有控制模塊106，控制模塊106被特別安排以執(zhí)行由上述發(fā)送和接收控制模塊執(zhí)行的功能(生成、接收,并處理數(shù)據(jù))。
[0043]本示例中的第一電子元件103中的本發(fā)明的連接器件101包括發(fā)送器接口組件108和接收器接口組件112，連同四個變壓器T’ A、T’ B、T’ C、T’ D和連接器109，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。接口組件設(shè)置了阻抗匹配電阻器。
[0044]發(fā)送器接口組件108具有連接到接收器接口組件112的兩個輸入E1和E2的兩個輸出S1和S2，從而允許第一電子元件通過通信線104交替發(fā)送并接收數(shù)據(jù)。
[0045]四個變壓器T’A、T’B、T’C、T’D的每一個由兩個線圈制成，每個線圈具有兩個端子。變壓器具有與針對第一端子描述的類似的那些功能，并且在每個線圈中流動的電流以類似于第一實施例的那些方向流動。然而，該示例中的變壓器T’C和T’D的每一個由兩個線圈制成，所述線圈選自變壓器設(shè)備TF1 (特別地三線圈變壓器)的三個線圈。
[0046]變壓器T’ A和T’ B以與圖1的變壓器TA和TB相似方式安排。變壓器T’ C的每個線圈具有連接到變壓器T’ B的未連接到T’ A的端子的端子。T’ C的未連接到T’ B的端子連接到第一電子元件103的框架接地116。變壓器T’D的線圈120與T’C的線圈共用。T’D的其它線圈的端子連接到發(fā)送器接口組件108的輸出S1、S2并連接到接收器接口組件112的輸入E1、E2。
[0047]三線圈變壓器TF1因此具有同時用于變壓器T’C和T’D兩者的一個線圈120，并且首先簡化了器件，并且其次允許傳送能量損耗的減少(焦耳損耗、無負(fù)載損耗等)。該損耗的減少改善了通過變壓器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，并改善了將共模干擾放電到電子元件103的框架接地116。
[0048]參見圖3，第三實施例中的本發(fā)明的連接器件201是再一次結(jié)合到用于通過半雙工鏈接來交換數(shù)據(jù)的第一電子元件203中。本發(fā)明的連接器件201再一次具有發(fā)送器接口組件208和接收器接口組件212，四個變壓器T〃A、T〃B、T〃C、T〃D，和連接器209。變壓器T〃A、T〃B、T〃C、T〃D具有類似于針對第一實施例描述的那些的功能。它們由線圈制成，其中電流以類似于前兩個實施例的那些方向流動。本發(fā)明的第三實施例類似于本發(fā)明的第二實施例，不同的是該示例中的連接器件設(shè)置了四個線圈的變壓器設(shè)備TF2，額外的線圈221與T〃D的線圈并聯(lián)連接，其端子連接到發(fā)送器接口組件208和接收器接口組件212。四個線圈的變壓器TF2比三個線圈的變壓器TF1更容易平衡，即更容易以這樣的方式設(shè)計變壓器以確保電流通過端子對稱流動。
[0049]參見圖4，第四實施例中的本發(fā)明的連接器件301是再一次結(jié)合到用于通過半雙工鏈接來交換數(shù)據(jù)的第一電子元件303中。再一次，連接器件具有發(fā)送器接口組件308和接收器接口組件312、四個變壓器T〃’ A、T〃’ Β、Τ〃’ C、Τ〃’ D，和連接器309。
[0050]在此示例中，變壓器Τ〃’Β、T〃’D的每一個由取自變壓器設(shè)備TF3(在此示例中，三線圈變壓器)的三個線圈中的兩個線圈制成。
[0051]變壓器T〃’A以與圖1中的變壓器TA類似的方式安排。變壓器T〃’B以這樣的方式安排:變壓器T〃’ B的線圈之一的兩個端子連接到變壓器T〃’ A的未連接到連接器309的相應(yīng)端子。變壓器T〃’ B的未連接到變壓器T〃’ A的線圈320為變壓器T〃’ B和T〃’ D共用。變壓器T〃’ D的另一個線圈連接到發(fā)送器和接收器接口組件308和312。變壓器T〃’ C的每一個線圈具有一個連接到線圈320的端子。變壓器T"’ C的未連接到線圈320的端子連接到第一電子元件303的框架接地316。
[0052]線圈320因此被變壓器T〃’ B和T〃’ D兩者使用。這再一次使得簡化器件、降低損耗、便于平衡、以及消除存在于上述各實施例中在變壓器TC或T’ C或T〃C和電子元件的框架接地之間的電容耦合成為可能。
[0053]為了制造本發(fā)明的連接器件，可作出規(guī)定，使用印刷電路軌跡線圈來制造變壓器的線圈。有利地，并參見圖5，其示出了電子元件403的印刷電路404中的清漆421、銅422，和絕緣423的各層，本發(fā)明的器件401的變壓器的軌跡線圈424跨印刷電路404的內(nèi)部的銅層分布，并且發(fā)送器和接收器接口組件408和412安置在表面銅層上。變壓器因此不需要磁芯，并且它們因此不存在由對于磁芯而言過強的磁通量導(dǎo)致的任何飽和風(fēng)險。這樣的安排也使得印刷電路板(PCB)的小區(qū)域上的連接器件成為可能，以確保滿意的工業(yè)再現(xiàn)性坐寸。
[0054]參見圖6，還可能作出規(guī)定，將在印刷電路504的銅層522上制成的變壓器的線圈524直接結(jié)合到分立組件530 (例如球柵陣列(BGA)封裝)中。
[0055]本發(fā)明并不限于上述特定實施例，而是相反涵蓋落入由權(quán)利要求書限定的本發(fā)明范圍內(nèi)的任何變型。
[0056]盡管第一實施例的連接器件用于通過單一鏈接通信的第一和第二電子元件中，將那個器件用于半雙工鏈接是可能的。每個電子元件應(yīng)當(dāng)接著設(shè)置發(fā)送器數(shù)據(jù)交換接口組件和接收器數(shù)據(jù)交換接口組件，各組件以類似于其它實施例的器件的方式連接在一起并且被連接到單組變壓器或連接到各組變壓器。類似地，使用具有單一鏈接的其它各實施例的連接器件是可能的。每個電子元件接著設(shè)置僅一種發(fā)送器類型或接收器類型的接口組件。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將電子元件(3、103、203、403)連接到通信線(4、104)的連接器件，所述連接器件包括用于承載差分信號的至少兩個導(dǎo)體，所述連接器件包括連接到所述線以發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的至少一個數(shù)據(jù)交換接口組件(8、12、108、112)，以及用于將所述電子元件連接到所述線的連接裝置(9、13、109)，所述連接器件還從所述連接裝置到所述接口組件順序地至少包括: 第一變壓器(TA、T’ A、T〃A、T〃’ A)，安排用于對所述通信線的每個導(dǎo)體執(zhí)行共模過濾； 第二變壓器(TB、T’ B、T〃B、T〃’ B)，安排用于執(zhí)行電氣隔離以將所述通信線至少與所述接口組件分隔開； 與所述第二變壓器并聯(lián)連接并由兩個線圈制成的第三變壓器(TC、Τ’ C、T〃C、T〃’ c)，所述線圈具有包括不連接到所述第二變壓器且連接到所述電子元件的框架接地的各端子的端子；以及 第四變壓器(TD、T’ D、T〃D、T〃’ D)，安排用于提供電氣隔離以至少將所述接口組件與框架接地分隔開。
2.如權(quán)利要求1所述的連接器件，其特征在于，所述第三和第四變壓器(T’C，T’D)分別由第一線圈和第二線圈(120)以及由第二線圈(120)和三線圈變壓器設(shè)備(TFl)的第三線圈形成。
3.如權(quán)利要求1所述的連接器件，其特征在于，所述第二和第四變壓器(T"’B，T"〃D)分別由第一線圈和第二線圈(320)以及由第二線圈(320)和三線圈變壓器設(shè)備(TF3)的第三線圈形成。
4.如權(quán)利要求1所述的連接器件，其特征在于，所述第三變壓器(T〃C)和第四變壓器(T" D)分別由第一線圈和第二線圈以及由第二線圈和并聯(lián)于四線圈變壓器設(shè)備(TF2)的第四線圈(221)的第三線圈形成。
5.如權(quán)利要求1所述的連接器件，其特征在于，包括發(fā)送器數(shù)據(jù)交換接口組件(108)和接收器數(shù)據(jù)交換接口組件(I 12)，所述發(fā)送器類型接口組件的輸出(S1、S2)和所述接收器類型接口組件的輸入(E1、E2)被以所述接口組件可通過所述通信線經(jīng)由所述變壓器發(fā)送和接收數(shù)據(jù)這樣的方式連接在一起。
6.如權(quán)利要求1所述的連接器件，其特征在于，至少一個變壓器是由印刷電路(404)的軌跡線圈(424)制成。
7.如權(quán)利要求6所述的連接器件，其特征在于，全部的變壓器由印刷電路的軌跡線圈(524)制成并結(jié)合在共用的分立組件(530)內(nèi)。
【文檔編號】H04B3/30GK104412515SQ201380035120
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月6日
【發(fā)明者】F·吉約, J-M·庫爾泰耶, M·古利爾, M·諾萊特 申請人:薩甘安全防護公司