插拔连接器的制作方法

专利2022-05-09  104



1.本发明涉及一种用于联接数据导线的插拔连接器,带有插头壳体、带有用于联接数据导线的各一个芯线的一个或多个联接元件、带有一个或多个接触元件且带有一个或多个导体元件,各一个联接元件经由所述一个或多个导体元件与接触元件导电地连接。


背景技术:

2.用于将数据导线联接到电气设备(例如通讯装置、计算机或控制器)处的插拔连接器从实践中在不同的实施变型方案中已知。在此,数据导线通过以下方式容易地联接到电气设备处,即,数据导线与插拔连接器连接且插拔连接器与在电气设备处的对应的配对插拔连接器连接。与数据导线连接的插拔连接器大多数构造为插头,而在电气设备处所构造的配对插拔连接器于是构造为插头插座。
3.尤其地在edv网络中,作为插拔连接器经常使用rj45插头和rj45插座,其用于联接多芯线、尤其8芯线的数据导线。相应地,这样的插拔连接器于是具有八个联接元件以用于联接数据导线的八个单个的芯线,其中,作为联接元件一般而言设置有刀形触点(schneidkontakte)。单个联接元件在插头壳体内经由相应的导体元件与各一个接触元件导电地连接。数据导线的单个芯线备选地同样可以冲孔联接技术(pierce

anschlusstechnik)或卷压联接技术(crimp

anschlusstechnik)与插拔连接器的联接元件连接或与其焊接。接触元件用于与在配对插拔连接器中的相应的配对接触元件的电气连接,为此接触元件可从插头壳体的一端侧接近。
4.原则上同样可行的是,插拔连接器设置成用于联接具有仅一个芯线的数据导线。这样的数据导线可例如是天线电缆或同轴电缆。插拔连接器于是相应地同样须具有仅一个联接元件、导体元件和接触元件。
5.不取决于插拔连接器的具体设计方案,即不仅在先前所描述的rj45插拔连接器的情形中,而且在其它插拔连接器(如例如圆形插拔连接器)的情形中,存在这样的问题:通过插拔连接器可无意地改变待传递的信号。插拔连接器在信号传递方面的性能通过其传递特性描述。在此,重要的传递特性是反射损耗(r
ü
ckflussd
ä
mpfung),其有时也被称作反向散射损耗(r
ü
ckstreud
ä
mpfung)。
6.反射损耗是针对反射、即针对反射的功率相对于发出的功率的比的量度,一般而言给定为以分贝(db)为单位的对数量度。由于通过反射将发出的能量的一部分朝着发射器的方向返回,其产生信号传递的干扰。这样的反向散射或者反射在导线和插拔连接器内的不均质处出现。通常,不均质出现在波阻抗(wellenwiderstand)改变的位置各处、即尤其在具有不同波阻抗的构件之间的反射部位(sto
ß
stellen)和过渡处。这意味着,起干扰作用的反射通过以下方式可被避免,即,在传递路径上的所有部件和导体区段的波阻抗一致。如果这是该情况,则这被称作匹配(anpassung)。与之相反,当在传递路径中的单个部件和导体区段的波阻抗不一致时,则这被称作不匹配(fehlanpassung,有时称为错配)。
7.在实际中,针对不同传递技术确定或者标准化波阻抗。在许多edv网络中,波阻抗
在此为100 ohm。因此,一般而言在这样的网络中的所有部件(如尤其插拔连接器)被设计或者匹配于该被称作额定波阻抗(nenn

wellenwiderstand)的波阻抗。
8.由于在插拔连接器中的结构情况和在插拔连接器中存在的其它限制,在实际中然而仅可有条件地实现:在整个插拔连接器内的波阻抗的曲线(verlauf)与期望的额定波阻抗相符。由于预先给定的插头外观,接触元件彼此例如须具有预先给定的间距,这可导致在接触元件的区域中的波阻抗的改变。
9.在实际中,因此在允许较大的设计自由空间的插拔连接器内的区域、例如导体元件的区段尽可能精确地以额定波阻抗设计。与之相反,在其中由于结构情况或其它限制不可能维持额定波阻抗的区段中,产生的偏离的波阻抗被接受为随机的不匹配。
10.由de 10 2012 100 578 b4已知一种用于插拔连接器的电路板,其为了匹配电路板的总波阻抗具有附加的导体线路(leiterbahn)区段,其构成附加的电感或电容构件,由此在该区域中的波阻抗可被提高或降低。由此尝试将在该电路板上的总波阻抗匹配于所要求的额定波阻抗或者将在插拔连接器内的阻抗曲线尽可能在每次偏离之后再次匹配于额定波阻抗。
11.然而在此不利的是,通过附加的导体线路结构在插拔连接器内的附加空间需求是必要的,这限制了补偿措施的结构尺寸。此外,通过附加的导体线路结构所实现的电感或电容构件自身是附加的反射部位,其由于在这些反射部位处出现的反射降低了其补偿作用。最后,附加的导体线路结构需维持非常窄的公差极限,从而期望的补偿作用实际地发生,这与相应的制造耗费相联系。


技术实现要素:

12.因此本发明基于如下任务,即,提出一种尽可能简单且然而高效的措施,如可降低在插拔连接器中不期望的反射,从而使得对插拔连接器的反射损耗的要求可被遵守。
13.该任务在带有专利权利要求1的特征的开头所描述的插拔连接器中通过以下方式实现,即,单个导体元件的至少一个区段或单个接触元件的至少一个区段如此地构造和布置,使得该区段的波阻抗以如下方式有针对性地不匹配,即波阻抗的值与数据导线的额定波阻抗偏离。不同于目前在现有技术中所实践的那样,在其中允许较大设计自由空间的导体区段已经尽可能精确地以额定波阻抗设计,此时至少单个导体元件或单个接触元件的区段如此地设计,使得存在有针对性的不匹配。通过在插拔连接器的在其中存在设计自由空间(也就是说未规定或仅规定较少限制)的区域中的不匹配,因此在插拔连接器的其它区域中的不匹配可被平衡或至少在总和上被减小。
14.如果插拔连接器设置成用于联接带有仅一个芯线的数据导线,从而插拔连接器同样仅具有联接元件、接触元件和导体元件,则导体元件的至少一个区段或接触元件的至少一个区段在其波阻抗方面有针对性地不匹配。在本发明不应被限制于此的情况下,然而下面始终以此为出发点,即数据导线具有多个芯线且相应地插拔连接器同样具有多个联接元件、接触元件和导体元件。
15.如果根据本发明的插拔连接器例如设置成用于在edv网络中的使用,在其中额定波阻抗为100 ohm,则单个导体元件的至少一个区段或单个接触元件的区段如此地构造和布置,即使得该区段的波阻抗的值与100 ohm偏离。如果在插拔连接器中为了确保必要的传
递特性例如设置有电容器,则这导致在该区域中的波阻抗的减小。在这样的情况中,于是根据本发明单个导体元件的至少一个区段如此地设计,即使得其波阻抗相应地大于100 ohm,以便补偿波阻抗可能通过电容器的减小。与之相反,如果在插拔连接器中在一区段中布置有多个电感,在该区域中的波阻抗通过所述多个电感被提高,则根据本发明单个导体元件的至少一个区段被如此地匹配,即使得在该区段中的波阻抗相应地小于100 ohm。
16.先前已阐述:单个导体元件的至少一个区段或单个接触元件的至少一个区段如此地构造和布置,即使得该区段的波阻抗有针对性地不匹配。因此,有针对性的不匹配不仅可在单个导体元件的区域中而且可在接触元件的区域中实现。在两种情况中,优选地导体元件或者接触元件的宽度和/或厚度可至少在该区段中增大或缩小,分别相比于带有额定波阻抗的相应的导体元件或接触元件的宽度或者厚度。
17.根据本发明的另外的有利的设计方案,在两个导体元件或两个接触元件的区段之间的间距可相应地增大或缩小,相比于在带有额定波阻抗的两个导体元件或两个接触元件之间的间距。
18.从本发明的基本思想出发,即以有针对性地不匹配的方式设计在单个导体元件或单个接触元件的至少一个区段中的波阻抗,本领域技术人员在具体的设计中可考虑如下,即不仅导体元件而且接触元件的波阻抗取决于其几何和材料参数。因此,有针对性的不匹配可通过多个结构上的措施实现,其中,单个措施不仅可备选地而且可累加地执行。
19.所耦联的微带导线(mikrostreifenleitung)的波阻抗例如取决于单个微带导线的导体宽度w和导体厚度t。在此,导体宽度w的降低如同导体厚度t的降低一样导致波阻抗的提高,其中,然而导体宽度w的影响更大。相应地,导体宽度w的增大和导体厚度t的增大分别导致带导线的波阻抗的降低。此外,所耦联的微带导线的波阻抗同样取决于在两个导线之间的间距s。在此,间距s的缩小导致波阻抗的减小,而间距s的增大导致波阻抗的提高。
20.借助用于分别在插拔连接器中所设置的导体元件或接触元件的相应公式,本领域技术人员因此可以足够的精度确定先前所提及的几何参数的相应的改变对导体元件或接触元件的波阻抗具有何种影响。在例如具有作为接触元件的销钉式触点的插拔连接器的情形中,因此在接触元件的区域中的波阻抗的不匹配可通过以下方式有针对性地进行,即接触元件的直径和/或两个接触元件彼此的间距被相应地改变。
21.根据本发明的一种特别优选的设计方案,在插拔连接器的插头壳体中设置有至少一个电路板,其具有多个作为导体元件的导体线路。在此,电路板不仅可以是刚性的电路板而且可以是一个或多个彼此相叠布置的柔性电路板。在带有电路板的这样的插拔连接器中,于是有利地单个导体线路的至少一个区段有针对性地不匹配。在此,该区段可包括分别的导体线路的仅一部分或整个导体线路在其整个长度上同样可有针对性地不匹配,即例如导体线路的宽度w较小地选择,相比于这在与额定波阻抗匹配的情况中的情况。
22.在带有电路板的插拔连接器中,这些插拔连接器优选具有至少一个接地面,从而使得单个导体线路分别具有相对于接地面确定的间距h。根据本发明的一种设计方案,导体线路的波阻抗的有针对性的不匹配于是同样可通过以下方式获得,即至少在导体线路的区段中该区段相对于接地面的间距增大或缩小,相比于该区段相对于带有额定波阻抗的相应的导体线路的接地面的间距。在此,相对于接地面的间距的减小导致波阻抗的降低,而间距的增大同样产生更大的波阻抗。
23.先前已经阐述:通过在电路板上的单个导体线路的区段的有针对性的不匹配应补偿在电路板的其它区域中的波阻抗的由于其它限制不可避免的不匹配。优选地,在此进行电路板的所有导体线路的至少一个区段的有针对性的不匹配。不取决于此然而同样可设想:尤其当在其它导体线路中阻抗曲线在插拔连接器的整个长度上不或仅略微与额定波阻抗偏离时,那么仅在单个导体线路中进行有针对性的不匹配。
24.在用于联接数据导线的插拔连接器中,经由该数据导线信号应在edv网络中传递,经常必要的是,为了改善传递特性使用电容器,其布置在电路板上的确定位置处。必要的电容器的使用导致,导体线路在该区域中的波阻抗降低。在带有多个电容器布置在其上的电路板的插拔连接器的情形中,根据本发明的一种特别优选的设计方案因此设置成,单个导体线路至少在一区段中具有减小的宽度和/或相对于电路板的接地面的增大的间距h。两个措施导致:该区段的波阻抗被提高,从而使得波阻抗的由电容器所造成的降低可至少部分地补偿。
25.在此,导体线路的宽度w以例如20%的降低导致波阻抗以近10%的提高且导体线路相对于接地面的间距h以20%的提高导致波阻抗以大约5%的提高。在此,导体线路的区段相对于接地面的间距的提高可例如通过以下方式以简单的形式实现,即,接地面在导体线路的期望的区段的区域中具有相应的凹槽或空隙,由此导体线路相对于接地面的间距可被相应地增大。因此,本领域技术人员可通过先前所描述的措施的相应组合且取决于在电路板中存在的可行性方案产生导体线路的区段的有针对性的不匹配,也就是说导体线路在该区段中的波阻抗提高,由此总体而言整个导体线路的且进而同样插拔连接器的反射损耗可被改善。
26.用于提高两个相邻的导体线路的区段的波阻抗的一种备选的或附加的措施在于如下,即,增大两个相邻导体线路的区段的间距s。在此,间距s以例如20%的增大导致波阻抗以大约5%的增大。按照在导体线路在电路板上的位置方面存在何种设计自由空间,导体线路的几何参数因此可单独地或组合地有针对性地改变,以便实现波阻抗的期望的不匹配、即与额定波阻抗偏离的波阻抗。
27.不同的优选的措施先前已经描述,在其中通过改变不同的几何参数可实现该导体线路或所有导体线路的区段的波阻抗的提高。当因为导体线路的波阻抗由于确定的情况(例如接触元件的电感特性)被提高超过额定波阻抗,则期望朝着较小的波阻抗的方向的不匹配时,那么这些措施相应地同样可被应用。在这样的情况中,根据本发明的暂时的设计方案设置成,单个导体线路的宽度w至少在一区段中增大和/或单个导体线路的区段相对于接地面的间距h缩小。单个导体线路的宽度w以例如20%的增大导致波阻抗大约10%的减小且导体线路的区段相对于接地面的间距h同样20%的缩小导致波阻抗刚好5%的减小。同样地在此,先前所描述的措施不仅可被单独地而且可被组合地实现。
28.通过有针对性的不匹配减小两个导体线路的波阻抗的另外的可行性方案在于如下,即,两个相邻的导体线路的区段的间距s被缩小。间距s以30%的减小导致波阻抗以大约10%的降低。同样地,根据期望的不匹配应多大且导体线路的哪个几何参数在具体情况中可最容易地改变,该措施可独立地或与先前所描述的措施一起实现。
29.开头已经阐述:单个导体线路的至少一个区段如此地构造和布置,即使得该区段的波阻抗有针对性地不匹配。作为导体线路的仅一个区段的不匹配的替代原则上同样可行
的是,导体线路在其整个长度上相应地构造成,也就是说例如其宽度在整个长度上减小。因为导体线路在电路板上一般而言如此地布置或者由于空间情况必须是这样,即其除了笔直的区段之外同样具有偏转(umlenkung,有时称为转向),可为有利的是,仅在不具有偏转的单个导体线路的区段中如此地改变波阻抗,即使得其与额定波阻抗偏离。在此特别有利的是,仅这样的导体线路区段在其几何参数方面有针对性地改变,在其中至少两个导体线路彼此平行地延伸。由此,例如可由于不同的导体线路长度或偏转造成的附加的影响量可被避免。
附图说明
30.详细地存在设计和改进根据本发明的插拔连接器的多个可行性方案。为此不仅参照从属于专利权利要求1的专利权利要求,而且参照两个优选的实施例结合附图的下面的说明。在附图中:图1显示了插拔连接器的透视图示,图2以分解图示显示了根据图1的插拔连接器,图3以放大的详细图示显示了插拔连接器的电路板的第一实施形式,且图4以放大的详细图示显示了插拔连接器的电路板的第二实施形式。
具体实施方式
31.图1和2显示了根据本发明的插拔连接器1的实施例,其当前构造为可现场组装的rj45插拔连接器。在此,图1显示了在经装配的状态中的插拔连接器1(然而不带有被联接到插拔连接器1处的数据导线),而图2显示了插拔连接器1的分解图示。插拔连接器1具有带有壳体上部2a和壳体下部2b的两件式壳体2。在壳体2内布置有总共八个在此构造为刀形触点的联接元件3,和八个接触元件4,其中,各一个联接元件3经由导体元件5与接触元件4导电地连接。接触元件4布置和构造成对应于此处未示出的插座的相应的配对接触元件,构造为插头的插拔连接器1可被插入到其中。
32.在根据本发明的插拔连接器1的情形中,单个导体元件5的相应地至少一个区段6如此地构造和布置,即使得区段6的波阻抗有针对性地不匹配。这意味着,在区段6中的波阻抗的值与应被联接到插拔连接器1处的数据导线的额定波阻抗偏离。在edv网络中的数据导线的情形中,额定波阻抗一般而言为100 ohm,从而使得单个导体元件5的相应的区段6分别具有大于或小于100 ohm的波阻抗。在插拔连接器1的在图例中所示出的实施例中,联接元件3和接触元件4布置在电路板7上,其具有多个作为导体元件5的导体线路8。在此,在图2中所示出的电路板7是多分层电路板,其具有总共四个层或分层,其中,在图2中仅可见电路板7的上部层。
33.图3和4显示了在图2中所示出的电路板7的最上部的层的两个不同的实施例,一次作为整体图示且一次作为放大的详细图示。除了布置在电路板7的上侧或者电路板7的最上部的层上的导体线路8之外,电路板7的单个层分别还具有接地面9,其布置在导体线路8下方且通过电路板7的相应的基础材料与导体线路8分开。
34.单个导体线路8尤其可通过其为了在区段6中的波阻抗的有针对性的不匹配被改变的几何参数表征。
35.在图3中所示出的实施例的情形中,在区段6中两个导体线路8的宽度w减小,相比于带有额定波阻抗的相应的导体线路的宽度。由此,导体线路8的区段6的波阻抗大于额定波阻抗,这也就是说当前大于100 ohm。附加地,在图3中所示出的实施例的情形中,两个导体线路8的区段6相对于接地面9的间距h增大,为此在接地面9中构造有相应的空隙10。同样地,区段6相对于接地面9的间距h的增大导致导体线路8的区段6的波阻抗的增大,从而通过两个先前所描述的措施两个导体线路8在其区段6的区域中分别具有例如处在额定波阻抗之上大约15%至20%的波阻抗。
36.在电路板7的在图4中所示出的第二实施例的情形中,导体线路8的区段6的波阻抗同样提高,相比于额定波阻抗。为此,在根据图4的实施例的情形中在两个导体线路8的两个彼此平行延伸的区段6之间的间距s相对于与额定波阻抗的匹配增大。该措施可如在图4中所示出的那样与两个导体线路8在区段6中的宽度w的降低一起实现,或备选于在图3中所示出的两个措施实现。原则上将所有措施彼此组合同样是可行的。
37.改变导体线路8的区段6的波阻抗的另外的可行性方案在于,减小或增大导体线路8的厚度t。在此,厚度t的减小导致波阻抗的提高,而导体线路的厚度t的增大导致波阻抗的减小。导体线路的厚度t的改变对波阻抗的影响然而小于导体线路的宽度w的改变的影响。因为此外针对导体厚度的制造公差相对较大,所以导体线路8的波阻抗的有针对性的不匹配的该可行性方案一般而言较不太适合地且在实际中由此较不容易地实现。
38.由图3和4最后还可见:在两种实施变型方案中在导体线路8中的区段6如此地选择,即使得在该处导体线路8彼此平行地延伸且不具有偏转。这具有如下优点:由此避免对单个导体线路的波阻抗的由于不同导体长度或由于偏转可产生的另外的影响。

技术特征:
1.用于联接数据导线的插拔连接器(1),带有插头壳体(2),带有用于联接所述数据导线的各一个芯线的一个或多个联接元件(3),带有一个或多个接触元件(4)且带有一个或多个导体元件(5),各一个联接元件(3)经由所述一个或多个导体元件与接触元件(4)导电地连接,其特征在于,单个导体元件(5)的至少一个区段(6)或单个接触元件(4)的至少一个区段如此地构造和布置,即使得所述区段(6)的波阻抗以如下方式有针对性地不匹配,即所述波阻抗的值与所述数据导线的额定波阻抗偏离。2.根据权利要求1所述的插拔连接器(1),其特征在于,在所述区段(6)中所述单个导体元件(5)或所述单个接触元件(4)的宽度(w)和/或厚度(t)增大或缩小,相比于带有额定波阻抗的相应的导体元件(5)或接触元件(4)的宽度(w)和/或厚度(t)。3.根据权利要求1或2所述的插拔连接器(1),其特征在于,在两个导体元件(5)或两个接触元件(4)的所述区段(6)之间的间距(s)增大或缩小,相比于在带有额定波阻抗的两个导体元件(5)或两个接触元件(4)之间的间距(s)。4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的插拔连接器(1),其特征在于,设置有电路板(7),其具有多个作为导体元件(5)的导体线路(8)。5.根据权利要求4所述的插拔连接器(1),其特征在于,所述电路板(7)具有接地面(9)且单个导体线路(8)的区段(6)相对于所述接地面(9)的间距(h)增大或缩小,相比于带有额定波阻抗的相应的导体线路(8)相对于所述接地面(9)具有的间距(h)。6.根据权利要求5所述的插拔连接器(1),其中,在所述电路板上布置有电容器,其特征在于,所述单个导体线路(8)至少在区段(6)中具有减小的宽度(w)和/或相对于所述接地面(9)增大的间距(h)。7.根据权利要求4至6中任一项所述的插拔连接器(1),其中,在所述电路板(7)上布置有电容器,其特征在于,两个相邻的导体线路(8)的区段(6)彼此的间距(s)增大。8.根据权利要求4所述的插拔连接器(1),其特征在于,所述电路板(7)具有接地面(9)且所述单个导体线路(8)至少在区段(6)中具有增大的宽度(w)和/或相对于所述接地面(9)的减小的间距(h)。9.根据权利要求4或8所述的插拔连接器(1),其特征在于,两个相邻的导体线路(8)的所述区段(6)彼此的所述间距(s)缩小。10.根据权利要求4至9中任一项所述的插拔连接器(1),其特征在于,所述单个导体线路(8)的所述区段(6)其波阻抗与所述数据导线的额定波阻抗偏离,平行于布置在其旁边的导体线路(8)的至少一个区段(6)延伸。11.根据权利要求1至10中任一项所述的插拔连接器(1),其特征在于,所述插拔连接器(1)构造为rj45插拔连接器。
技术总结
描述且示出了一种用于联接数据导线的插拔连接器(1),带有插头壳体(2),带有一个或多个用于联接数据导线的各一个芯线的联接元件(3),带有一个或多个接触元件(4)且带有一个或多个导体元件(5),各一个联接元件(3)经由其与接触元件(4)导电地连接。在根据本发明的插拔连接器中,插拔连接器(1)的反射损耗由此被降低,即单个导体元件(5)的至少一个区段(6)或单个接触元件(4)的至少一个区段如此地构造和布置,即使得区段(6)的波阻抗以如下方式有针对性地不匹配,即波阻抗的值由数据导线的额定波阻抗偏离。阻抗偏离。阻抗偏离。


技术研发人员:S
受保护的技术使用者:菲尼克斯电气公司
技术研发日:2019.11.25
技术公布日:2021/6/29

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