具有模式轉(zhuǎn)換控制電路的通信插頭和接插線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總地涉及通信連接器并且更具體地涉及當(dāng)與通信插座匹配以形成匹配的插頭-插座連接時(shí)可以呈現(xiàn)改進(jìn)的串?dāng)_性能的通信插頭(諸如RJ-45插頭)。
【背景技術(shù)】
[0002]許多硬接線通信系統(tǒng)使用插頭和插座連接器將通信電纜連接至另一個(gè)通信電纜或者計(jì)算機(jī)裝置。舉例來說，高速通信系統(tǒng)通常使用這種插頭和插座連接器將計(jì)算機(jī)、打印機(jī)及其它設(shè)備連接至局域網(wǎng)和/或外部網(wǎng)絡(luò)(諸如因特網(wǎng))。圖1描繪了圖示可以怎樣使用插頭和插座連接器使計(jì)算機(jī)11與例如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器20互連的這種硬接線高速通信系統(tǒng)的高度簡化示例。
[0003]如圖1所示，計(jì)算機(jī)11通過電纜12連接至安裝在壁裝插座板19中的通信插座15。電纜12是在其每個(gè)端部處包括通信插頭13、14的接插線。通常，電纜12包括八個(gè)絕緣導(dǎo)體。如圖1所示，插頭14插入到通信插座15前側(cè)中的腔體或者“插頭孔口” 16中，以使得通信插頭14的觸點(diǎn)或者“插頭插片”與通信插座15的相應(yīng)觸點(diǎn)匹配。如果電纜12包括八個(gè)導(dǎo)體，則通信插頭14和通信插座15將通常各自具有八個(gè)觸點(diǎn)。通信插座15包括其后端處的導(dǎo)線連接組件17，該導(dǎo)線連接組件容納來自第二電纜18的多個(gè)導(dǎo)體(例如，八個(gè))，這些導(dǎo)體被單獨(dú)地壓到導(dǎo)線連接組件17中的槽中以在第二電纜18的每個(gè)導(dǎo)體與通過通信插座15的多個(gè)導(dǎo)電通路的相應(yīng)導(dǎo)電通路之間建立機(jī)械連接和電連接。第二電纜18的另一端連接至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器20，該網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可以位于例如電信間中。類似地，通信插頭13插入到設(shè)置在計(jì)算機(jī)11后面的第二通信插座(圖1中未示出)的插頭孔口中。因此，接插線12、電纜18和通信插座15在計(jì)算機(jī)11與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器20之間提供多個(gè)電通路。這些電通路可以用于在計(jì)算機(jī)11與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器20之間傳遞信息信號(hào)。
[0004]當(dāng)通過通信電纜中的導(dǎo)體(例如，絕緣銅導(dǎo)線)傳輸信號(hào)時(shí)，來自外部源的電噪聲可能由導(dǎo)體拾取，從而降低信號(hào)的質(zhì)量。為了抵消這種噪聲源，上面描述的通信系統(tǒng)中的信息信號(hào)通常通過一對(duì)導(dǎo)體(在下文中為“差分對(duì)”或者僅僅“對(duì)”)而不是通過單個(gè)導(dǎo)體在設(shè)備之間傳輸。每個(gè)差分對(duì)的兩個(gè)導(dǎo)體在通信電纜和接插線中緊密地絞合在一起，以使得八個(gè)導(dǎo)體被布置為四個(gè)絞合的導(dǎo)體差分對(duì)。在差分對(duì)的每個(gè)導(dǎo)體上傳輸?shù)男盘?hào)具有相等的幅度，但相反的相位，并且信息信號(hào)作為承載在該對(duì)的兩個(gè)導(dǎo)體上的信號(hào)之間的電壓差嵌入。當(dāng)通過絞合的導(dǎo)體差分對(duì)傳輸信號(hào)時(shí)，差分對(duì)中的每個(gè)導(dǎo)體通常從這些外部源拾取大約相同量的噪聲。由于信息信號(hào)通過取得在差分對(duì)的兩個(gè)導(dǎo)體上承載的信號(hào)的差來提取，因此減法過程可以幾乎抵消噪聲信號(hào)，并且由此信息信號(hào)通常不受干擾。
[0005]再次參照?qǐng)D1，能夠看出一系列插頭、插座和電纜段將計(jì)算機(jī)11連接至服務(wù)器20。每個(gè)插頭、插座和電纜段包括四個(gè)差分對(duì)，并且因此在計(jì)算機(jī)11與服務(wù)器20之間提供總共四個(gè)差分傳輸線路，該差分傳輸線路可以用于承載其間的雙向通信(例如，差分對(duì)中的兩個(gè)可以用于將信號(hào)從計(jì)算機(jī)11承載至服務(wù)器20，而其它兩個(gè)差分對(duì)可以用于將信號(hào)從服務(wù)器20承載至計(jì)算機(jī)11)。圖1所示級(jí)聯(lián)插頭、插座和電纜布線段在兩個(gè)終端設(shè)備(例如，計(jì)算機(jī)11和服務(wù)器20)之間提供連通性，此處稱為“信道”。因此，在大多數(shù)高速通信系統(tǒng)中，“信道”包括四個(gè)差分對(duì)?？上У氖牵總€(gè)插頭-插座連接部(例如，插頭14與插座15匹配的位置)內(nèi)的導(dǎo)體和接觸結(jié)構(gòu)的接近能夠產(chǎn)生電容和/或電感耦合。連接器中的這些電容和電感耦合(以及電纜布線中可能出現(xiàn)的類似耦合)引起另一種類型的噪聲(稱為“串?dāng)_”)。
[0006]特別地，“串?dāng)_”指的是來自通過第二“干擾”差分對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)的不需要的信號(hào)能量，該信號(hào)能量電容地和/或電感地耦合至第一“受擾”差分對(duì)的導(dǎo)體上。感應(yīng)串?dāng)_可以包括近端串?dāng)_(NEXT)，其是在與相同位置處的源相對(duì)應(yīng)的輸入位置處測量的串?dāng)_(即，其感應(yīng)電壓信號(hào)沿著與不同通路中的起始干擾信號(hào)的方向相反的方向傳播的串?dāng)_)，以及遠(yuǎn)端串?dāng)_(FEXT)，其是在與輸入位置處的源相對(duì)應(yīng)的輸出位置處測量的串?dāng)_(即，其信號(hào)沿著與不同通路中的干擾信號(hào)相同的方向傳播的串?dāng)_)。兩種類型的串?dāng)_都包括不合需要的噪聲信號(hào)，其干擾通過受擾差分對(duì)傳輸?shù)男畔⑿盘?hào)。
[0007]盡管可利用能夠顯著降低通信電纜段內(nèi)的串?dāng)_效應(yīng)的方法，但是為了維持向后兼容性而在多年前采用并且仍然有效的通信連接器配置通常不布置接觸結(jié)構(gòu)以使連接器硬件中的差分對(duì)之間的串?dāng)_最小化。例如，根據(jù)2009年8月11日由電信產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)批準(zhǔn)的ANSI/TIA-568-C.2標(biāo)準(zhǔn)，在模塊化插頭的觸點(diǎn)與模塊化插座的觸點(diǎn)匹配的連接區(qū)域(此處稱為“插頭-插座匹配區(qū)域”)中，插座的八個(gè)觸點(diǎn)1-8必須成排對(duì)準(zhǔn)，其中如圖2所描繪的，八個(gè)觸點(diǎn)1-8被布置為四個(gè)差分對(duì)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，在TIA/EIA 568的B類配置下，圖2中的觸點(diǎn)4和5構(gòu)成對(duì)1，觸點(diǎn)I和2構(gòu)成對(duì)2，觸點(diǎn)3和6構(gòu)成對(duì)3，以及觸點(diǎn)7和8構(gòu)成對(duì)4。觸點(diǎn)1、3、5和7是所謂的“尖端”觸點(diǎn)，而觸點(diǎn)2、4、6和8是“環(huán)形”觸點(diǎn)。如從圖2可清楚的，八個(gè)觸點(diǎn)1-8的該布置將導(dǎo)致差分對(duì)之間的不等耦合，并且由此在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化通信系統(tǒng)中的每個(gè)連接器中引入NEXT和FEXT兩者。由于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化RJ-45插頭-插座接口而出現(xiàn)的不等耦合通常稱為“侵入”串?dāng)_。
[0008]由于為了支持增大數(shù)據(jù)速率的通信，硬接線通信系統(tǒng)已經(jīng)向更高頻率移動(dòng)，因此插頭和插座連接器中的串?dāng)_已經(jīng)成為更顯著的問題。為了解決該問題，通信插座現(xiàn)在通常包括串?dāng)_補(bǔ)償電路，該串?dāng)_補(bǔ)償電路引入“補(bǔ)償”串?dāng)_，用于抵消由于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化連接器配置在插頭-插座匹配區(qū)域中引入的大量“侵入”串?dāng)_。為了確保由不同供應(yīng)商制造的插頭和插座將在一起很好地工作，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須在RJ-45插頭中的多種差分對(duì)組合之間生成的侵入串?dāng)_量以使該插頭符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，盡管現(xiàn)在可以制造呈現(xiàn)低得多的侵入串?dāng)_水平的RJ-45插頭，但是仍然需要確保RJ-45插頭在差分對(duì)之間注入行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的侵入串?dāng)_量以使得將與RJ-45插頭和插座的安裝基礎(chǔ)維持向后兼容性。通常，使用所謂的“多級(jí)”串?dāng)_補(bǔ)償電路。在Adriaenssens等人的美國專利N0.5，997，358中描述了這種串?dāng)_電路，其全部內(nèi)容通過引用合并于此，如同在此處被完全闡明一樣。
[0009]可以將串?dāng)_分類為差分串?dāng)_或者共模串?dāng)_。差分串?dāng)_指的是表現(xiàn)為受擾差分對(duì)的兩個(gè)導(dǎo)體之間的電壓差的串?dāng)_信號(hào)。由于當(dāng)通過取由受擾差分對(duì)上的導(dǎo)體承載的電壓的差來提取受擾差分對(duì)上承載的信息信號(hào)時(shí)電壓差沒有減去，因此這種類型的串?dāng)_使受擾差分對(duì)上承載的任何信息信號(hào)劣化。共模串?dāng)_指的是差分對(duì)的兩個(gè)導(dǎo)體上出現(xiàn)的串?dāng)_信號(hào)。由于干擾共模信號(hào)通過用于恢復(fù)受擾差分對(duì)上的信息信號(hào)的減法過程來抵消，因此共模串?dāng)_通常不干擾受擾差分對(duì)上的信息信號(hào)。
[0010]然而，共模串?dāng)_可以生成另一種類型的串?dāng)_，稱為“外來”串?dāng)_。外來串?dāng)_指的是兩個(gè)通信信道之間出現(xiàn)的串?dāng)_。外來串?dāng)_可以出現(xiàn)在例如緊密間隔的連接器(例如，接插板)或者捆在一起的通信電纜中。例如，第一通信電纜中的差分對(duì)可以與第二緊鄰?fù)ㄐ烹娎|中的差分對(duì)串?dāng)_。由于共模信號(hào)通常不通過差分信號(hào)那樣的自相抵消的方式來自相抵消，因此可以在差分對(duì)上承載的共模信號(hào)尤其可能生成外來串?dāng)_。顯然，連接器之間和電纜之間的物理分離可以用于減少外來串?dāng)_。然而，因?yàn)橛捎凇安粍?dòng)產(chǎn)”限制和/或易于電線管理，捆綁電纜和接插線以及將通信連接器緊密鄰近地設(shè)置在接插板上是慣例，因此這通常是不實(shí)際的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了包括具有第一至第八導(dǎo)體的通信電纜的接插線。第四導(dǎo)體和第五導(dǎo)體絞合在一起形成第一雙絞線對(duì)，第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體絞合在一起形成第二雙絞線對(duì)，第三導(dǎo)體和第六導(dǎo)體絞合在一起形成第三雙絞線對(duì)，以及第七導(dǎo)體和第八導(dǎo)體絞合在一起形成第四雙絞線對(duì)。插頭附接至通信電纜。插頭包括容納通信電纜的殼體以及第一至第八插頭觸點(diǎn)，該插頭觸點(diǎn)包括以數(shù)字順序基本上成排對(duì)準(zhǔn)的插頭接觸區(qū)域。插頭還包括印刷電路板，該印刷電路板具有將第一至第八導(dǎo)體連接至相應(yīng)的第一至第八插頭觸點(diǎn)的第一至第八導(dǎo)電通路。第一導(dǎo)電通路的第一部分和第二導(dǎo)電通路的第一部分被路由為傳輸線路，以及在其間路由第六導(dǎo)電通路的第一部分。
[0012]在一些實(shí)施例中，第一導(dǎo)電通路的第一部分、第二導(dǎo)電通路的第一部分和第六導(dǎo)電通路的第一部分全部在印刷電路板的相同側(cè)上。在其它實(shí)施例中，第一導(dǎo)電通路的第一部分和第二導(dǎo)電通路的第一部分在印刷電路板的第一層上，以及第六導(dǎo)電通路的第一部分在不同于第一層的印刷電路板的第二層上。第七導(dǎo)電通路的第一部分和第八導(dǎo)電通路的第一部分還可以以并排方式路由為傳輸線路，以及在其間可以路由第三導(dǎo)電通路的第一部分。第三和第六導(dǎo)電通路可以彼此交叉至少兩次和/或可以在印刷電路板上形成擴(kuò)展回路。
[0013]在一些實(shí)施例中，第六導(dǎo)電通路的第一部分可以配置為當(dāng)信號(hào)入射在第六導(dǎo)電通路上時(shí)將基本上相等量的能量耦合到第一和第二導(dǎo)電通路的第一部分上。在第一導(dǎo)電通路的第一部分與第二導(dǎo)電通路的第一部分之間路由的第六導(dǎo)電通路的第一部分可以包括差分-共模串?dāng)_抵消電路，該差分-共模串?dāng)_抵消電路至少部分地抵消從第三插頭觸點(diǎn)注入到第一和第二插頭觸點(diǎn)上的共模串?dāng)_。差分-共模串?dāng)_抵消電路的至少一部分可以位于容納第一至第八插頭插片的印刷電路板的前半部上。
[0014]根據(jù)本發(fā)明另外的實(shí)施例，提供了包括具有第一至第八導(dǎo)體的通信電纜的接插線。第四導(dǎo)體和第五導(dǎo)體絞合在一起形成第一雙絞線對(duì)，第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體絞合在一起形成第二雙絞線對(duì)，第三導(dǎo)體和第六導(dǎo)體絞合在一起形成第三雙絞線對(duì)，以及第七導(dǎo)體和第八導(dǎo)體絞合在一起形成第四雙絞線對(duì)。插頭附接至通信電纜。該插頭包括容納通信電纜的殼體以及第一至第八插頭觸點(diǎn)，該插頭觸點(diǎn)包括以數(shù)字順序基本上成排對(duì)準(zhǔn)的插頭接觸區(qū)域。插頭還包括印刷電路板，該印刷電路板具有將第一至第八導(dǎo)體連接至相應(yīng)的第一至第八插頭觸點(diǎn)的第一至第八導(dǎo)電通路。在印刷電路板上，第二導(dǎo)電通路的第一部分比第六導(dǎo)電通路的第一部分更靠近第七和第八導(dǎo)電通路，以及第七導(dǎo)電通路的第一部分比第三導(dǎo)電通路的第一部分更靠近第一和第二導(dǎo)電通路。
[0015]在一些實(shí)施例中，在第一和第二導(dǎo)電通路的基本上平行的第一部分之間路由第六導(dǎo)電通路的第一部分。第六導(dǎo)電通路的第一部分可以與第一和第二導(dǎo)電通路的第一部分基本上等距離。第六導(dǎo)電通路的第一部分可以配置為將基本上相等量的能量耦合到第一和第二導(dǎo)電通路的第一部分上。第一和第二導(dǎo)電通路的第一部分可以大致并排地路由為差分傳輸線路，以及可以在第一和第二導(dǎo)電通路的第一部分之間路由第六導(dǎo)電通路的第一部分。
[0016]根據(jù)本發(fā)明另外的實(shí)施例，提供了包括具有第一至第四導(dǎo)體的通信電纜的接插線。第一和第二導(dǎo)體形成第一差分對(duì)，以及第三和第四導(dǎo)體形成第二差分對(duì)。插頭附接至通信電纜。該插頭包括容納通信電纜的殼體以及第一至第四插頭觸點(diǎn)。插頭還包括印刷電路板，該印刷電路板具有將第一至第四導(dǎo)體連接至相應(yīng)第一至第四插頭觸點(diǎn)的第一至第四導(dǎo)電通路。第三插頭觸點(diǎn)將共模串?dāng)_注入到第一和第二插頭觸點(diǎn)上，以及第四導(dǎo)電通路包括與第一和第二導(dǎo)電通路耦合的區(qū)段以至少部分地抵消該共模串?dāng)_。
[0017]在一些實(shí)施例中，第一至第四插頭觸點(diǎn)包括以數(shù)字順序基本上成排對(duì)準(zhǔn)的插頭接觸區(qū)域，和/或第三和第四導(dǎo)電通路在印刷電路板上形成擴(kuò)展回路。第一和第二導(dǎo)電通路的第一部分可以以并排方式路由為傳輸線路，以及可以在其間路由第四導(dǎo)電通路的第一部分。第一、第二和第四導(dǎo)電通路的第一部分可以全部在印刷電路板的相同側(cè)上。第三和第四導(dǎo)電通路可以彼此交叉至少兩次。第四導(dǎo)電通路的第一部分可以配置為將基本上相等量的能量耦合到第一和第二導(dǎo)電通路的第一部分上。
[0018]根據(jù)本發(fā)明另外的實(shí)施例，提供了包括通信電纜的接插線，該通信電纜具有第一至第八導(dǎo)體，其中第四和第五導(dǎo)體絞合在一起形成第一雙絞線對(duì)，第一和第二導(dǎo)體絞合在一起形成第二雙絞線對(duì)，第三和第六導(dǎo)體絞合在一起形成第三雙絞線對(duì)，以及第七和第八導(dǎo)體絞合在一起形成第四雙絞線對(duì)。插頭附接至通信電纜。插頭具有容納通信電纜的殼體、包括以數(shù)字順序基本上成排對(duì)準(zhǔn)的插頭接觸區(qū)域的第一至第八插頭觸點(diǎn)以及至少部分地在殼體內(nèi)的印刷電路板。印刷電路板包括將第一至第八導(dǎo)體連接至相應(yīng)第一至第八插頭觸點(diǎn)的第一至第八導(dǎo)電通路。第六導(dǎo)電通路的第一部分被路由為使得當(dāng)由信號(hào)激勵(lì)時(shí)，該部分將基本上相等量的信號(hào)能量耦合到第一導(dǎo)電通路的第一部分和第二導(dǎo)電通路的第一部分上。
[0019]在一些實(shí)施例中，第六導(dǎo)電通路的第一部分包括鄰近第一導(dǎo)電通路的第一部分安置的第一電流承載通路以及鄰近第二導(dǎo)電通路的第一部分安置的第二電流承載通路。在這種實(shí)施例中，第一導(dǎo)電通路的第一部分、第二導(dǎo)電通路的第一部分以及第六導(dǎo)電通路的第一部分可以全部在印刷電路板的相同層上。在一些實(shí)施例中，第一導(dǎo)電通路的第一部分和第二導(dǎo)電通路的第一部分可以在第六導(dǎo)電通路的第一部分的第一電流承載通路與第六導(dǎo)電通路的第一部分的第二電流承載通路之間。在其它實(shí)施例中，第六導(dǎo)電通路的第一部分的第一電流承載通路可以與第一導(dǎo)電通路的第一部分垂直地堆疊以及第六導(dǎo)電通路的第一部分的第二電流承載通路可以與第二導(dǎo)電通路的第一部分垂直地堆疊。
[0020]在一些實(shí)施例中，第一導(dǎo)電通路的第一部分和第二導(dǎo)電通路的第一部分可以在印刷電路板的第一層上，以及第六導(dǎo)電通路的第一部分可以是在不同于第一層的印刷電路板的第二層上的加寬跡線。在一些實(shí)施例中，第六導(dǎo)電通路的第一部分可以與第一導(dǎo)電通路的第一部分和第二導(dǎo)電通路的第一部分重疊。印刷電路板可以是柔性印刷電路板?？梢栽诘谝粚?dǎo)電通路的第一部分與第二導(dǎo)電通路的第一部分之間路由第六導(dǎo)電通路的第一部分。
[0021]根據(jù)本發(fā)明另外的實(shí)施例，提供了包括具有第一至第八導(dǎo)體的通信電纜的接插線。第四導(dǎo)體和第五導(dǎo)體絞合在一起形成第一雙絞線對(duì)，第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體絞合在一起形成第二雙絞線對(duì)，第三導(dǎo)體和第六導(dǎo)體絞合在一起形成第三雙絞線對(duì)，以及第七導(dǎo)體和第八導(dǎo)體絞合在一起形成第四雙絞線對(duì)。插頭附接至通信電纜。該插頭包括容納通信電纜的殼體以及第一至第八插頭觸點(diǎn)。插頭還包括印刷電路板，該印刷電路板具有將第一至第八導(dǎo)體連接至相應(yīng)第一至第八插頭觸點(diǎn)的第一至第八導(dǎo)電通路。在第二導(dǎo)電通路與第六導(dǎo)電通路之間設(shè)置第一串?dāng)_注入電路以及在第一導(dǎo)電通路與第六導(dǎo)電通路之間設(shè)置第二串?dāng)_注入電路。
[0022]在一些實(shí)施例中，當(dāng)差分地激勵(lì)第三雙絞線對(duì)時(shí)，第一和第二串?dāng)_注入電路基本上抵消從第三雙絞線對(duì)注入到第二雙絞線對(duì)上的共模串?dāng)_。插頭還可以包括第二導(dǎo)電通路與第三導(dǎo)電通路之間的第三串?dāng)_注入電路。在這種實(shí)施例中，當(dāng)差分地激勵(lì)第三雙絞線對(duì)時(shí)，第一、第二和第三串?dāng)_注入電路可以基本上抵消從第三雙絞線對(duì)注入到第二雙絞線對(duì)上的共模串?dāng)_。在其它實(shí)施例中，插頭包括設(shè)置在第一導(dǎo)電通路與第三導(dǎo)電通路之間的第三串?dāng)_注入電路。
[0023]在一些實(shí)施例中，第一串?dāng)_注入電路包括第二導(dǎo)電通路與第六導(dǎo)電通路之間的印刷電路板上的第一電容器。同樣地，第二串?dāng)_注入電路可以是第一導(dǎo)電通路與第六導(dǎo)電通路之間的印刷電路板上的第二電容器。第一電容器可以直接鄰近第二插頭觸點(diǎn)地連