CN102668267B - 具有改进的串扰补偿的通信连接器 - Google Patents

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Abstract

一种通讯插座，其包括具有一个面的外壳，该面具有插头接收孔。导电通路对从位于该插头接收孔的对应插头接口触头延伸到对应输出端子。第一电路板被连接到插头接口触头，以及第二电路板连接到插头接口触头和输出端子。该第一电路板具有用于第一导电通路对组合的第一单级串扰补偿，其极性与该插头的串扰极性相反。该第二电路板包括相反极性的第二单级串扰补偿，其用于在第一电路板上未被补偿的一些导电通路对。这些级在信号工作频率范围内为对应的导电通路对组合实质上消除由该插头导致的所有串扰。

Description

具有改进的串扰补偿的通信连接器
发明领域
本发明总地涉及串扰补偿，以及更具体地，涉及通信插座中的串扰补偿。
发明背景
在电通信系统中，在一对导电通路(即，导电通路对)上以差分信号形式传输数据有时比在单个导电通路上有利，其中所传输的信号包括导电通路之间的电压差而无需考虑存在的绝对电压。导电通路对中的各导电通路能够采集来自外部源例如相邻的数据线或其他源的电噪声。基于差分信号较少地受到外部源的影响这一事实，使用差分信号是有利的。
对差分信号的一个关注方面是由相邻的差分导电通路对而产生的电噪声，其中，各导电通路对的单个导体以不等同的方式(电感或者电容)耦合，以使得对相邻导电通路对的噪声增加。这被称为串扰。串扰可以发生在一个通道(被称为内部NEXT和内部FEXT)中差分导电通路之间的传输线的近端(NEXT)和远端(FEXT)通道，或者可以耦合到相邻通道的差分导电通路(被称为外部NEXT和外部FEXT)。一般而言，只要将同样的噪声信号增加给导电通路对中的各导电通路，那么那些导电通路之间的电压差将保持几乎相同并且串扰最小化。
在通信工业中，随着数据传输速率的稳定增加，由插头和/或插座内的密集平行导体之间的电容耦合和电感耦合而引起的串扰也已经越来越成为问题。具有改进的串扰性能的模块化连接器已经被用来满足日益增长的需求标准。例如，最新的连接器已经引入预定量的串扰补偿来消除不受欢迎的NEXT，相应地，这也给该系统带来了增强的频带宽度。对于某些导电通路对组合，这些串扰补偿典型地以两级或更多级来实现，从而解决插头和插座中耦合之间的相位差。这些两级或更多级通常是必须的，因为串扰源位于插头处，随着频率的升高，从补偿的源(位于插座处)的电距离(相位差)也越来越大。采用两级时，各级之间的相位差和极性差都被选定，从而使得它们提供串扰消除并且典型地增强该系统的NEXT频带宽度。然而，为了消除来自插头的串扰，两级补偿方案需要两倍于最小必须数量的电容器。这些额外电容器的增加会使回波损耗变劣并且产生制造方面的问题，其中，电容器中的小制造变化会导致插座故障。因此，一种持续的需求是设计新的和改进的补偿方法与设备。
发明概述
本发明在其一种形式中包括用于在信号工作频要范围内补偿配合的通信插头中的串扰源的通信插孔，其中，该插座包括具有第一面的外壳，该第一面中具有插头接收孔。多个导电通路对从位于该插头接收孔处的对应插头接口触头延伸到对应的输出端子。这多个导电通路对包括连接到该插头接口触头的第一电路板和连接到该插头接口触头和该输出端子的第二电路板。该第一电路板具有与用于至少第一导电通路对组合的该插头的串扰极性相反的第一单级串扰补偿。该第二电路板包括与用于至少一些在第一电路板上未被补偿的导电通路对的该插头的串扰极性相反的第二单级串扰补偿。对于所有的信号工作频率，这些级实质上消除由用于相应的该多个导电通路对组合的该插头而导致的所有串扰。
本发明在其另一种形式中包括用于在信号工作频率范围内连接到至少一个通信插头的通信系统，该通信插头具有串扰源，其中该通信系统包括具有至少一个插座接收孔的电气装置。一通信插座在该插座接收孔处连接到该电气装置。该插座包括具有第一面的外壳，该第一面中具有插头接收孔。多个导电通路对从位于该插头接收孔处的对应插头接口触头延伸到对应的输出端子。这多个导电通路对包括连接到该插头接口触头的第一电路板和连接到该插头接口触头和输出端子的第二电路板。该第一电路板具有与用于至少第一导电通路对组合的该插头的串扰极性相反的第一单级串扰补偿。该第二电路板包括与用于至少一些在该第一电路板上未被补偿的导电通路对的该插头的串扰极性相反的第二单级串扰补偿。对于所有的信号工作频率，这些级实质上消除由用于相应的多个导电通路对组合的该插头而导致的所有串扰。
本发明在其又一种形式中包含一种在具有多个导电通路对的通信插座中进行补偿的方法，其中该多个导电通路对包括用于与配合插头实现接触的插头接口触头。该补偿方法用于补偿该插头中的串扰源。该方法包括这些步骤：提供与该插头接口触头直接接触并设置在该插头接口触头之上从而在此处该插头与该插头接口触头实现接触的电路板；以及在该电路板处为用于至少一个导电通路对组合的该插头的实质上所有串扰进行补偿。
本发明在其又一种形式中包括用于在信号工作频率范围内补偿配合的通信插头中的近端串扰源的通信插座，其中，该配合的插头包括多个插头触头。该插座包括具有第一面的外壳，其中该第一面具有插头接收孔。多个导电通路对包括连接到该插头接口触头的电路板，其中该插头触头在该插头接口触头之上啮合该插头接口触头。该电路板具有与用于至少第一组合导电通路对的该插头的串扰极性相反的第一单级串扰补偿。在所有工作频率上，该单级串扰补偿为至少一个组合导电通路对实质上消除由用于该至少一个导电路径对组合的该插头而导致的所有近端串扰。该插头接口触头包括靠近该插头触头与该插头接口触头相啮合处的插头接触点。该单级串扰补偿从该插头接触点并沿着该多个导电路径对设置一定的物理距离，在最高预期信号工作频率上相当于最大3.0度的该信号电相位。
本发明至少一个实施例的优点是具有最少数量补偿电容器的补偿技术。
本发明至少一个实施例的另一个优点是改进该通信插座的制造效率/可靠性。
本发明至少一个实施例的又一个优点是改进该通信插座中的回程损耗。
本发明至少一个实施例的又一个优点是由于至少部分地改进该通信插座中的回程损耗而改进通信通道性能。
附图简介
通过结合附图参考以下本发明实施例的描述，本发明的上述及其它特征和优点、以及获得它们的方式将会变得更加明显，并且将会更好地理解本发明，其中：
图1示出了用于传输电信号形式数据的传输通道的一部分；
图2示出了端接在典型通信插头处的典型第一电缆；
图3示出了典型通信插座的分解透视图；
图4是不具有配合的通信插头的典型通信插座的断面侧视图；
图5是具有配合的通信插头的该典型通信插座的断面侧视图；
图6是移除线帽后的该典型通信插座的后视图；
图7是典型柔性板的示意图；
图8是配合到前端橇板之前的该典型柔性板的等比例视图；
图9是该典型柔性板的各个层；
图10是该典型刚性板的示意图；
图11为该典型刚性板的等比例视图；以及
图12为该典型刚性板的各个层。
在所有的视图中，对应的附图标记表示对应的零件。这里给出的例子以一种形式示出了本发明的一个最佳实施方式，并且这样的例子不能以任何方式被解释为是对本发明范围的限制。
详述
参照这些附图，更重要的是参照图1，其中示出电气系统20，其包括用于以电信号的形式传输数据的传输通路100的一部分。如从左至右所示，该通道100的这部分可包括第一电缆102、通信插头104、通信插座108、以及第二电缆108，其中第一电缆102端接到通信插头104以及第二电缆108端接到通信插座106。当通信插头104和通信插座106配合时，数据可通过配合的插头104/插座108(即，连接器)在第一电缆102(以及任何与其连接的装置)和第二电缆108(以及任何与其连接的装置)之间传输。在一个例子中，第一电缆102和通信插头104可以是将计算装置(例如，个人电脑)连接到通信插座106的插塞电缆的一部分，以及第二电缆108可以是将通信插座106连接到容纳计算机网络设备(例如，开关)的电通信室的水平电缆。也可以是其它的例子。另外，通信系统20可以包括一个或多个附加通道109，其可以紧邻通信系统20中的另一个通道。
通信系统20还可以包括具有至少一个插座接收孔28的设备24，其在图1中被示出为接线面板，但是该设备可以是无源设备或者有源设备。无源设备的例子可以是但不限于模块化配线盘、冲压配线盘、耦合器、墙壁插座等。有源设备的例子可以是但不限于以太网开关、路由器、服务器、物理层管理系统、以及可在数据中心/电通信室找到的以太网上驱动设备(power-over-equipment)；安全装置(摄像头及其他传感器等)和门禁设备；以及电话机、电脑、传真机、打印机及可在工作站区域找到的其他外部设备。通信系统20可进一步包括机柜、机架、电缆管理和悬挂布线系统、以及其他类似设备。
虽然插座106被示出为非屏蔽模块化插座，但是插座106可以被替换为冲压式、屏蔽式或其他类型的插座，或它们的组合。
传输通道100典型地包括至少四个穿过第一电缆102、配合的插头104/插座106以及第二电缆108的导电通路。这些导电通路可以成对地设置，从而使得数据可以以差分信号的形式在导电通路上传输。因此，传输通道100以及其中的各连接器和电缆可以包括设置成两对的至少四个导电通路。在一个优选例子中，传输通道100将包括设置成四对的八个导电通路：导电通路4和5(即，对45)、导电通路3和6(即，对36)、导电通路1和2(即，对12)、和导电通路7和8(即，对78)。从这个方面来说，传输通道中的连接器可以为RJ45连接器，并且电缆可以包括四对扭绞铜导线，或者换句话说，总共有八根导线。也可以是其它的设置方式。
图2示出了端接在典型通信插头104处的典型第一电缆102。如所示，典型第一电缆102可以为具有导线1-8的四扭绞电缆，其中导线4和5为扭绞线对，导线3和6是扭绞线对，导线1和2是扭绞线对，以及导线7和8是扭绞线对。典型通信插头104可以是具有触头1-8的RJ45插头。在电缆102与插头104端接的过程中，电缆的扭绞线对一般地在一端处解开，然后该导线被插入到插头104中，从而使得电缆导线1-8与插头触头1-8对齐。然后该插头触头被压接到该电缆导线，从而在电缆导线和插头触头之间形成电连接。
通信插头104中的导电通路(例如，端接的导线和触头)的紧邻会导致在这些导电通路之间产生电容耦合和/或电感耦合。耦合的量高度地依赖于导电通路的相对邻近程度，导电通路之间的距离越小，所产生的耦合就越强(更大的电容)，以及导电通路之间的距离越大，所产生的耦合就越弱(更小的电容)。这可以典型地通过如下的方程部分地理解：
C＝εA/d  (方程1)
其中C为导电通路之间的电容，A为由介电常数为ε的绝缘材料(例如，空气或其他绝缘体)分开的导电通路的面积，以及d是导电通路之间的距离。每个组合对之间的插头内的串扰耦合量被限定在ANSI/TIA/EIA-588-588-B.2-1和ISO11801标准规定的范围内。插头内允许的最高串扰量出现在组合对45-36之间、然后是36-12之间和36-78之间、再然后是45-12之间和45-78之间，并且最小串扰量位于组合对12-78上。这可以通过观看插头104的几何形状来大致地理解，如图2所示和如上所述。
对于两对导电通路，单个导电通路可以通过四种不同的方式相互作用，并且因此存在四个可能的耦合元件。由于这些对上差分信号的特性，这些耦合元件中的两个耦合元件典型地为第一极性，以及另外的两个耦合元件典型地为与该第一极性相反的第二极性。这些导电通路对之间的耦合元件的合成然后会在那些导电通路对之间产生串扰，这会干涉传输通道100中该导电通路对上的数据传输。
在具有四个导电通路对的通信插头104中，如图2所示的RJ45插头，具有六个可呈现串扰的导电通路对组合：45-36、36-12、36-78、45-12、45-78、和12-78。典型地，然而，从应用的观点来看，如果那些通路被至少四对其它的导电通路分开的话，两个导电通路之间的串扰被认为是可忽略的。因此，对组合12-78会呈现可忽略的对间串扰。然而，各个其它对组合会呈现不可忽略的对间串扰量。
对组合45-36典型地呈现最大量的对间串扰，这是因为对36在端接点处跨越对45而分裂开。在对组合45-36中，两者都彼此邻接的导电通路3和4以及导电通路5和6会引入占主导地位的某个极性串扰成分，这里被称作为正。另一个方面，都由一个导电通路分开的导电通路3和5以及导电通路4和8会引入占主导地位得相反极性的串扰成分，这里被称作为负。正极与负极性之间的差值为180°相位差。因此，用于对组合45-36的对间插头串扰的量可以表示为：
PXT45-36＝C43+C56-(C46+C35)  (方程2)
在对组合36-12中，彼此邻近的导电通路2和3会引入占主导地位的某个极性的串扰成分，在这里其被称作为正。另一个方面，由一个导电通路分开的导电通路1和3会引入占主导地位的相反极性的串扰成分，在这里其被称作为负。导电通路1和6也会引入正极性串扰成分，但是由于这些导电通路之间的分开，该成分是可忽略的。类似的，导电通路2和6会引入负极性串扰成分，但是由于这些导电通路之间的分开，该成分是可忽略的。因此，对组合36-12的对间插头串扰量可以表示为：
PXT36-12＝C23-C13  (方程3)
在对组合36-78中，彼此邻近的导电通路8和7会引入占主导地位的某个极性的串扰成分，在这里其被称作为正。另一个方面，由一个导电通路分开的导电通路6和8会引入占主导地位的相反极性的串扰成分，在这里其被称作为负。导电通路3和8也会引入正极性串扰成分，但是由于这些导电通路之间的分开，该成分是可忽略的。类似的，导电通路3和7会引入负极性串扰成分，但是由于这些导电通路之间的分开，该成分是可忽略的。因此，对组合36-78的对间插头串扰量可以表示为：
PXT36-78＝C67-C68  (方程4)
在对组合45-12中，由一个导电通路分开的导电通路2和4会引入占主导地位的某个极性的串扰成分，在这里其被称作为正。另一个方面，均被两个导电通路分开的导电通路1和4以及导电通路2和5会引入占主导地位的相反极性的串扰成分，在这里其被称作为负。导电通路1和5也会引入正极性串扰成分，但是由于这些导电通路之间的分开，该成分是可忽略的。因此，对组合45-12的对间插头串扰量可以表示为：
PXT45-12＝C42-(C41+C52)  (方程5)
在对组合45-78中，由一个导电通路分开的导电通路5和7会引入占主导地位的某个极性的串扰成分，在这里其被称作为正。另一个方面，均由两个导电通路分开的导电通路4和7以及导电通路5和8会引入占主导地位的相反极性的串扰成分，在这里其被称作为负。导电通路4和8也会引入正极性串扰成分，但是由于这些导电通路之间的分开，该成分是可忽略的。因此，对组合45-78的对间插头串扰量可以表示为：
PXT45-78＝C57-(C47+C58)  (方程6)
现在将参考图3-6描述典型的通信插座。图3是示出该典型通信插座106的分解透视图。图4-5示出了该典型通信插座106的侧视图，其分别没有和具有配合的通信插头104。图6示出了移除导线帽122的典型通信插座106的后视图。该典型通信插座106优选为符合6类标准的RJ45插座，如在ANSI/TIA/EIA-568-B.2-1.中限定的那样。如图所示，通信插座106可包括外壳112、凸头114、刚性板116、绝缘层剥离触头(IDCs)118、以及后橇板120。该典型通信插座106也可包括其它的元件。例如，通信插座106被示出为模块化无屏蔽插座。通信插座106也可以为冲压式插座或者屏蔽的模块化插座。
外壳112可具有接收通信插头104的开口111。凸头114可以位于外壳112之内并且提供通信插头触头和刚性板116之间的接口。如图所示，在这方面，凸头114可包括多个插头接口触头(PICs)126，其中每个插头接口触头在第一端113处与相应的插头触头耦合，并且在第二端以柔性插针117各自啮合刚性板116中的相应的电镀通孔123A-H(参看图4，5和11)。如图所示，PICs128优选为被芯棒119包绕，在这种情况下，PICs126中的每个均包括在第一端113和第二端117之间弯折的凹面。PICs126可以通过底部前橇板128和顶部前橇板130支撑在凸头114上，其中该底部前橇板128和顶部前橇板130均机械地连接到PICs126的第二端附近。
凸头114也可以包括柔性板124，其可以包括当柔性板124与PICs126接触时提供串扰补偿的元件。如图所示，柔性板124优选为具有类似于PICs126弯折的凹面，尤其是当围绕着与PICs126相同的芯棒119包绕时，并且包括位于至上一个侧面上的导电迹线121，其便于与PICs126电连接。在这个方面，柔性板124可以位于PICs126的第一端113和第二端117之间，从而使得每个PIC126与柔性板124的对应导电迹线121接触。位于PICs128和柔性板124之间的接触点优选地紧邻PICs126和插头触头之间的接触点，以使得插头中的串扰源和补偿电容器C26、C35、C46和C37之间的电距离最小化，并且由此使得位于柔性板上的串扰补偿效果最大化。特别地如图5所示，柔性板124首先在弯折接触点127处接触PICs126。主电容器区域129从芯棒119处大约水平延伸(如图5所示)。插头触头131在插头接触点133处接触PICs126。将会被最小化的电距离为插头接触点133和补偿电容器C26、C35、C46和C37的质心143(包括互连迹线长度的补偿电容器C26、C35、C46和C37的“质量中心”的组合；从弯曲接触点127沿着各自的导电迹线大致为0.060英寸)之间的距离。在理想的情况下，该电距离为零，即直接位于插头点133之下。然而，电容值合适和面积无限小的补偿电容器需要直接放置在插头接触点133处，这不是实际中可以实现的。此外，该理想位置导致了机械设计上的挑战，因为插头104上的梳状元件135在单独的PICs126之间交错。结果，这样的设计高度地受限于补偿电容器的位置(直接位于PICs126之下)和补偿电容器的尺寸(应当不横向延伸超过PICs128)，以避免干涉梳状元件135。此外，将补偿电容器直接设置在插头接触点133下会产生其它的挑战，比如在该插头相对于该插座重复插入/退出循环之后，在补偿电容器和PICs128之间难以维持可靠的电接触；以及该插座难以通过高击穿电压(高电势，按照UL1863标准)测试。
对于特别在图5中示出的布局和设计，计算插头接触点133和补偿电容器C26、C35、C46和C37的质心143之间的电距离会是困难的，这是因为插头触头131、PICs126以及补偿电容器C26、C35、C46和C37容易受到许多不同边界条件的影响，即，它们不是由均匀电介质以及等截面围绕的等截面的单一导体。相反地，特别在图5示出的布局和设计示出了多个不同的由各种非均匀电介质(空气，插头104的塑料，底部前橇板128和顶部前橇板130的塑料以及柔性衬底140)围绕的截面变化的导体(插头触头131、PICs128以及柔性板124的导体和电容器)，这些非均匀电介质也具有变化的截面并相对这些导体具有不同的位置。
尽管如此，可以采用合理的计算方法来计算插头接触点133和补偿电容器C26、C35、C46和C37的质心143之间的电距离。以相位差表示的插头接触点133和补偿电容器C26、C35、C46、C37的质心143之间最坏情况下的电距离出现在最高工作频率处，对于CAT6插座(工作频率为0-250MHz)来说，该最高工作频率是250MHz。这是因为波长(360°的相位变化)与频率成反比；因此，对于在最高工作频率处给定的离插头接触点133的物理距离表现为比在较低工作频率处对于同样的物理距离有更大的相位变化。
对于示出的实施例，在插头接触点133与补偿电容器C35和C46的质心143之间沿着该导体的实际距离为0.225英寸。假定沿着这个相同通路的复合相对介电常数为2.5，这个物理距离等效于在250MHz时大约为2.7度的电相位。在仍然满足现行的具有1.5dB余量(margin)的CAT6ANSI/TIA/EIA-568-B.2-1NEXT标准时，作为从插头接触点133起的单行程并且假定串扰源在插头距离插头接触点133大致0.090英寸(电相位为1.1度)处有效，该计算得到的最大可容许电相位距离大约为3.3度。然而，这个计算在相对理想的条件下是准确的，而这种情况在真实插座中是不可能达到的。本发明的信号导电通路(对12、36、45和78)中的每个均包括传输线路，该传输线路包括对应的PICs126、柔性板124上的迹线、刚性板116上的迹线、以及IPCs118。正如任何类似的传输线路一样，与其相关的是分布电参数(典型有分布电阻、电容、电感和电导)，它们产生有时被称作附加的、非预期的耦合元件，比如寄生电容和电感。采用″寄生″作标记是因为这些元件典型地使插座性能相对于理想性能而言降低，虽然他们有时可以帮助改进性能。除了传输导体的分布电参数以外，集成的、独立的元件如柔性板24和刚性板116上的补偿和回波损耗电容器额外地具有与其相关的分布电参数，它们会使插座性能相对理想性能降低(或者可能帮助)。因此，在实际的插座中，插头接触点133和补偿电容器C35和C46(C26和C37会相隔的更远，但也将工作在规定的最大值内)或其他位于柔性板124上的任何补偿元件的质心143之间的最大容许物理距离以电相位距离来表示的话优选为3.0度，更优选的范围在1.5度和3.0度之间。对于示出的实施例，插头接触点133和补偿电容器C35和C46(C26和C37会相隔地更远，但也将工作在规定的范围内)的质心之间物理距离的更优选范围以电相位差表示为在2.5度和2.9度之间。插头接触点133和柔性板上的补偿电容器的质心之间的所有这些相位差是对于最高信号工作频率而言的，在CAT6中最高信号工作频率是250MHz。对于较低的工作频率，比如CAT5e(最大为100MHz)，本发明是可成比例变化的。对于工作在最高工作频率为500兆赫的CAT6A，本发明是可成比例变化的，只要将在500MHz时的相关的NEXT规格和满足国外CAT8A不同串扰规格的平衡因素考虑在内即可。
插头中的串扰源和补偿电容器C26、C35、C46和C37之间的最小电距离降低或消除了串扰和补偿之间的相位差，特别是升高了工作频率，这使得串扰补偿的效果最大化。
刚性板116可以包括两组的电镀通孔，其包括与PICs126上的顺从插针(即PIC通孔)连接的一组(123A-H)和与绝缘层剥离接触触头(IPCs)118上的顺从插针连接的一组(115A-H)。相应地，刚性板116可以包括多个导电迹线(特别参见图11和12)，每个导电迹线在PIC通孔和对应的IDC通孔之间延伸。在这方面，刚性板116提供PICs126和IDCs118之间的接口。刚性板116也可包括其他的元件(C14、C36和C58)，这些元件提供串扰补偿和/或其他类型的补偿，更多细节如下所述。
IDCs118可以主要地坐落于橇板120内部并且提供刚性板116和第二电缆108之间的接口。在这方面，IDCs118中的每一个可在第一端啮合刚性板116上一个对应的电镀通孔115A-H，并且IDCs118中的每一个可在第二端处端接第二电缆108的对应导线。为了便于容易地在IDCs118中端接电缆，通信插座106可以另外地包括导线帽122，其可以为在与IDCs118端接之前包含和配置第二电缆108的导线的单独部件。一旦该导线坐落于电线帽122内，导线帽122可以与后橇板120搭锁在一起，使得该导线与IDCs118产生电连接。
在典型通信插座106内，各导电通路可包括PIC126、柔性板124上的迹线、刚性板116上的迹线、以及IDC118。这些导电通路可以从通信插座106的输入端子(例如PICs126的第一端)延伸到输出端子(例如，IDCs118的第二端)。通信插座106中导电通路的紧邻布置可使得在这些导电通路之间产生相对小的电容和/或电感寄生耦合。这些电容的和电感耦合可以是分布和/或离散电参数的结果。通信插座106中导电通路之间的寄生耦合也会对通信插头104中产生的串扰做出贡献。
为了补偿通信插头104和/或通信插座108中产生的串扰，通信插座108优选地包括串扰补偿。特别地，通信插座106优选地包括用于各导电通路对组合的串扰补偿，这些导电通路对组合呈现不可忽略的串扰(例如，对组合45-36、36-12、36-78、45-12、以及45-78)。理想地，通信插座的串扰补偿的位置尽可能接近插头触头(例如，在凸头114中)，从而使不受欢迎的串扰和串扰补偿之间的相位差最小化。然而，对于通信插座106的凸头114中给定的有限面积(特别在柔性板124上)，难以为插头104和插座106之间邻近接触点的所有对组合提供有效地串扰补偿。
典型通信插座106将串扰补偿分布在双电路板-柔性板124和刚性板116之间，对于每个对组合来说，该串扰补偿仅有单个补偿级，或者位于柔性板上或者位于刚性板上。在本发明的上下文中，一级被视为用于特定对组合的补偿元件集合，当该插头配合到该插座时，这些补偿元件全部位于距该插头触头大致相同距离的位置处。例如，并且特别参考图7和8，用于对组合45-36的补偿包括C46和C35，从而实现物理上小的电容器和使质心与接触点127的距离最小化。因此，这个补偿已经被分成两个电容器。然而，这两个电容器被视为单级，因为它们与对应的配合插头触头的电距离大致相同(相位相同)。典型通信插座106可以包括用于柔性板124上的更有问题的对组合(即，具有较高串扰的对组合，比如对45-36、36-12和36-78)的单级串扰补偿，其紧邻该插头触头。在这方面，典型通信插座106可以减少在不受欢迎的串扰和用于最有问题对的串扰补偿之间的相位差。因此，典型通信插座106可包括用于刚性板116上的较少有问题的对组合(即，具有较低串扰的对组合，即45-12和45-78)的单级串扰补偿。在这方面，因为这些对组合上的串扰较低，在不受欢迎的串扰和串扰补偿之间的相位差较少地被关注。
通过如此分布该串扰补偿、典型通信插座106能为更有问题的对组合提供更有效的串扰补偿。特别地，通过把柔性板124的有限面积专注于更有问题的对组合，与用于全部的对组合相比，插座设计人员能更完全地补偿柔性板124上的那些对组合的串扰。类似地，插座设计人员能完全地补偿刚性板116上的较少有问题对组合中的串扰。这降低或消除了对多个串扰补偿的需要，相应地，这可以降低插座设计的复杂性和并提高可制造性。另外，第二级的去除降低了插座上所需的电容器的数量并通常可以极大地改进连接器的整体回波损耗。
一般而言，这里使用的术语″单级插座″表示一种插座，其中用于克服配合的插头和插座中NEXT的有意的主要机构仅通过单级补偿而完成。很好理解的是，实质上所有的配合的插头和插座具有许多由插座的总体布局和结构所固有的寄生元件导致的无意的补偿和串扰元件。这些元件为插座的整体NEXT性能带来相对较少的影响。然而，在单级补偿网络中，用于克服由插头(特别在较高的频率上)导致的串扰的主要机构仅位于单级中。该单级能够被确定为具体的、特意设计到该系统中的电容器并且该电容器的规格通常大于该系统中用于对组合的任意其他电容器。相对于那些被认为是单级补偿的方案，移动或改变任何无意的补偿或串扰(在合理范围内)仅需要调整该单级的大小(或者向上或者向下)来应对这个改变并确保消除在低频区上的串扰。然而，该单级电容器的移除确保使整个插座不会满足NEXT的要求，无论在其他任何区域做何种应对。
现在参考图7-9描述典型柔性板124。图7是典型柔性板124的示意图。图8示出了典型柔性板124的等比例视图。图9示出了典型柔性板124的各个层。柔性板124为印刷电路板，其由介电常数(ετ)大约为3.4的柔性衬底140制成。衬底140为0.001″厚并将顶层142与底层144分隔开。该柔性板卷绕前橇板130的芯棒119，其中其顶层142与PICs128接触，PICs128也卷绕相同的芯棒。由于该区域的薄的特性，柔性板的接触面积141也被称作为″指状物″。该指状物为暴露的镀金铜区域，其通过切掉该电路板的一些部分而形成。该切除部分用于将柔性板124定位于前橇板130上。
衬垫电容器(pad capacitor)C26、C35、C46和C37形成于在柔性板124上的顶层142和底层144之间。这些衬垫电容器为对组合45-36、36-12以及36-78增加串扰补偿。这些对组合位于该柔性板内，以使它们与插头的距离最小。对45-36由电容器C35和C46补偿，对36-12由电容器C26补偿，以及对36-78由电容器C37补偿。
对组合45-36上的补偿是独特的，因为该补偿也包括延伸到指状物121之下的区域141的电容，在指状物121之下该柔性板接触PICs。这是做是为了减少该插头与这些电容器的距离。通过将这些电容器放置于PICs之下，可以通过使串扰源(插头)和柔性板的补偿源之间的距离最小化来增加对NEXT的更多的余量(margin)。用于对45-36上的NEXT的补偿被分成两个电容器，这是因为，对于给定的衬底124的厚度和电介质以及柔性板124的一般几何形状，适当大小的单个电容将不能像这两个电容器那样接近该插头。
因此，柔性板124可以包括耦合在导电通路4和6之间的补偿元件(C46)、耦合在导电通路3和5之间的补偿元件(C35)、和/或它们的组合。如图7-9所示，典型柔性板124可以包括补偿元件C35和补偿元件C46，这两者都可以形成为横跨该PCB的主区域和该指状物。优选地，补偿元件C35和C46组合起来提供用于对组合45-36的仅一级串扰补偿。需要两个相对较大的电容器C35和C46用于对组合45-36，这是因为在插头中对组合45-36的串扰相对较大。在这方面，补偿元件C35和其接触点127之间的距离(以及时间延迟)以及补偿元件C46和其接触点之间的距离(以及时间延迟)优选为是相同的。在一个例子中，补偿元件C35和C46可以均为表面面积大致为0.0011平方英寸(±20％)且电容值大致为0.9pF的衬垫电容器。也可以为其他的例子。
为了补偿对组合36-12中的串扰，柔性板124可以包括耦合在导电通路1和3之间的补偿元件(C13)、耦合在导电通路2和6之间的补偿元件(C26)、和/或它们的组合。如图7-9所示和如上所述，典型柔性板124包括唯一的补偿元件C26。在一个例子中，补偿元件C26可以是衬垫电容器，其表面面积大致为0.000674平方英寸(±20％)且电容值为0.6pF。也可以为其他的例子。
为了补偿对组合36-78中的串扰，柔性板124可以包括耦合在导电通路3和7之间的补偿元件(C37)、耦合在导电通路6和8之间的补偿元件(C68)、和/或它们的组合。如图7-9所示和如上所述，典型柔性板124包括唯一的补偿元件C37。在一个例子中，补偿元件C37可以为表面面积大致为0.0011平方英寸(±20％)且电容值大致为0.9pF的衬垫电容器。也可以为其他的例子。
参照图10-12描述了典型的刚性板16。图10为典型刚性板116的示意图。图11示出了典型刚性板116的等比例视图。图12是示出了典型刚性板116的各个层。刚性板116是4层印刷电路板。刚性板116包括将顶部导电迹线层161与内部导电迹线层1(163)分隔开来的0.025″的迭压层162、将内层1(163)与内部导电迹线层2(165)分隔开来的0.004″的核心衬底层164、以及将内层2(165)与底部导电迹线层167分隔开来的0.025″的迭压层166。
该刚性板116将凸头114的PICs126连接到IDCs118，并且额外地为对组合45-12(C14)和45-78(C58)提供单级补偿，以及为对36提供回波损耗元件C36。PICs126和IDCs118通过刚性板上的电镀通孔(分别为123A-H和116A-H)连接到刚性板116。该刚性板的顶层161和底层167上的迹线将PICs126上的各导电通路连接到IDCs118上的其对应导电通路。
衬垫电容器形成在内层1(163)和内层2(165)之间。这些衬垫电容器增加了用于对组合45-12和45-78的串扰补偿。由于该插头引起的串扰量较低，这些电容器不需要紧邻该插头布置，所以它们放置得远离刚性电路板116(尽管它们可以放置在柔性电路板124上)。对45-12由电容器C14补偿，以及对45-78由C58补偿。
位于内层1(163)和内层2(165)之间的另一个衬垫电容器C36用于改进对36上的回波损耗。C36增加导线3和6之间的电容，以降低该区域的阻抗从而实现良好的整体回波损耗。
因此，如上所述，刚性板116优选地包括用于较少成问题对组合的仅一级串扰补偿。例如，刚性板116可以包括分别用于对组合45-12和45-78的仅一级串扰补偿：C14和C58。用于每个组合的补偿元件优选地具有与该对组合的合成串扰元件相反的极性。在一个例子中，补偿元件可以是衬垫电容器(padcapacitor)，每个电容器具有位于刚性板116的一层上的第一衬垫和位于刚性板116的另一层上的第二衬垫，如图11和12特别地示出的那样。如图11和12所示，衬垫电容器可以位于刚性板116的内层上，但是也可以位于刚性板116的外层上。进一步的，如图所示，衬垫电容器可连接在PIC通孔之间，但是也可连接在PIC通孔和IDC通孔之间的沿着导电通路的其它位置。另外，补偿电容器可实现为集成的电容器、安装在刚性板116上的其他离散电容器、基于分布电参数的其他电容器、以及分布和离散元件的组合。
为了补偿对组合45-12中的串扰，刚性板116可以包括耦合在导电通路1和4之间的补偿元件(C14)、耦合在导电通路2和5之间的补偿元件(C25)、和/或它们的组合。如图10-12所示，典型刚性板116包括唯一的补偿元件C14。在一个例子中，补偿元件C14可以为衬垫电容器，其面积为0.01英寸乘以0.01英寸(±20％)且电容值大约为0.2pF。也可以为其他的例子。
为了补偿对组合45-78中的串扰，刚性板116可以包括耦合在导电通路4和7之间的补偿元件(C47)、耦合在导电通路5和8之间的补偿元件(C58)、以及它们的组合。如图10-12所示，典型刚性板116包括唯一的补偿元件C58。在一个例子中，补偿元件C58可以为衬垫电容器，其面积为0.03英寸乘以0.03英寸(±20％)且电容值大约为0.4pF。也可以为其他的例子。
除了该串扰补偿之外，刚性板116也可包括其他类型的补偿，比如回波损耗补偿。例如，刚性板116可以包括用于具有差回波损耗性能的导电通路对的回波损耗补偿。刚性板116上的这个回波损耗补偿可以采用一个或多个离散的电容补偿元件的形式，每个电容补偿元件耦合在一对的两个导电通路之间。该电容补偿元件用于确保该区域的整体阻抗接近100欧姆从而为该对提供最优的回波损耗性能。在一个例子中，该补偿元件可以是衬垫电容器，该电容器具有位于该刚性板116一个层上的第一衬垫和位于刚性板116另一个层上的第二衬垫。如图11-12所示，该衬垫电容器可以位于刚性板116的内层上，但是也可位于刚性板116的外层上。进一步的，如图所示，衬垫电容器可连接在PIC通孔之间，但是也可连接在PIC通孔和IDC通孔之间沿着导电通路的其它位置。
如图10-12所示，为了改进对36上的回波损耗，典型刚性板116可以包括补偿元件C36。在一个例子中，补偿元件C36可能为衬垫电容器，其面积为0.02英寸乘以0.02英寸(±20％)且电容大致为0.3pF。也可以为其他的例子。
尽管本发明已经被描述为具有最优设计，但是，在本公开内容的精神和范围之内，本发明还可以进一步地修改。因此，本申请意于覆盖采用本发明一般构思而得到的任何变化、应用或适应性修改。进一步的，本申请意于覆盖在本发明所属的领域内采用公知常识或惯用技术手段而对本公开内容的变更，这样的变更仍然落入所附权利要求的限定范围之内。

Claims (29)

1.一种用于在信号工作频率范围内补偿配合的通信插头中串扰源的通信插座，包括：
具有第一面的外壳，所述第一面具有插头接收孔；
从位于所述插头接收孔的通信插头接口触头延伸到对应输出端子的多个导电通路对，所述多个导电通路对包括连接到所述插头接口触头的第一电路板和连接到所述插头接口触头和所述输出端子的第二电路板，所述第一电路板包括用于至少所述导电通路对的第一组合的第一单级串扰补偿，其具有与所述插头的串扰极性相反的极性，所述第二电路板包括用于至少一些未被所述第一电路板补偿的所述导电通路对的第二单级串扰补偿，其具有与该插头的串扰极性相反的极性，其中所述这些级在信号工作频率范围内为对应的所述多个导电通路对组合实质上消除由插头引起的所有串扰。
2.如权利要求1所述的通信插座，其特征在于，所述第一电路板在所述插头接口触头处接触所述导电通路对并且不接触所述输出端子。
3.如权利要求1所述的通信插座，其特征在于，所述第一电路板包括柔性电路板。
4.如权利要求3所述的通信插座，其特征在于，还包括位于所述外壳内的前橇板，所述前橇板具有一芯棒，所述插头接口触头至少部分地卷绕所述芯棒，并且所述第一电路板位于所述插头接口触头和所述芯棒之间。
5.如权利要求4所述的通信插座，其特征在于，所述第一电路板位于所述插头接口触头的第一端和所述插头接口触头的第二端之间。
6.如权利要求1所述的通信插座，其特征在于，所述第二电路板包括刚性电路板。
7.如权利要求1所述的通信插座，其特征在于，所述第一单级串扰补偿和所述第二单级串扰补偿中的至少一个包括衬垫电容器。
8.如权利要求1所述的通信插座，其特征在于，所述第二电路板还包括用于至少一个所述导电通路对的回波损耗补偿。
9.如权利要求1所述的通信插座，其特征在于，所述多个导电通路对包括对12、36、45和78，并且所述第一单级串扰补偿包括分别用于对组合45-36、36-12以及36-78的的补偿电容器。
10.如权利要求9所述的通信插座，其特征在于，所述第二单级串扰补偿包括分别用于对组合45-12和45-78的补偿电容器。
11.如权利要求1所述的通信插座，其特征在于，所述输出端子是绝缘层剥离触头。
12.一种用于在信号工作范围内连接到至少一个通信插头的通信系统，所述通信插头具有串扰源，所述通信系统包括：
至少具有一个插座接收孔的电气设备；
在所述插座接收孔处连接到所述电气设备的通信插座，所述通信插座包括具有第一面的外壳，所述第一面中具有插头接收孔；从位于所述插头接收孔的通信插头接口触头延伸到对应输出端子的多个导电通路对，所述多个导电通路对包括连接到所述插头接口触头的第一电路板和连接到所述插头接口触头和所述输出端子的第二电路板，所述第一电路板包括用于至少所述导电通路对的第一组合的第一单级串扰补偿，其具有与该插头的串扰极性相反的极性，所述第二电路板包括用于至少一些没有被所述第一电路板补偿的所述导电通路对的第二单级串扰补偿，其具有与该插头的串扰极性相反的极性，其中所述这些级在信号工作频率范围内为对应的所述多个导电通路对组合实质上消除由插头引起的所有串扰。
13.如权利要求12所述的通信系统，其特征在于，所述第一电路板在所述插头接口触头处接触所述导电通路对并且不接触所述输出端子。
14.如权利要求12所述的通信系统，其特征在于，所述第一电路板包括柔性电路板。
15.如权利要求14所述的通信系统，其特征在于，还包括位于所述外壳内的前橇板，所述前橇板有一芯棒，所述插头接口触头至少部分地卷绕所述芯棒，并且所述第一电路板位于所述插头接口触头和所述芯棒之间。
16.如权利要求15所述的通信系统，其特征在于，所述第一电路板位于所述插头接口触头的第一端和所述插头接口触头的第二端之间。
17.如权利要求12所述的通信系统，其特征在于，所述第二电路板包括刚性电路板。
18.如权利要求12所述的通信系统，其特征在于，所述第一单级串扰补偿和所述第二单级串扰补偿中的至少一个包括衬垫电容器。
19.如权利要求12所述的通信系统，其特征在于，所述第二电路板还包括用于至少一个所述导电通路对的回波损耗补偿。
20.如权利要求12所述的通信系统，其特征在于，所述多个导电通路对包括对12、36、45和78，并且所述第一单级串扰补偿包括分别用于对组合45-36、35-12以及36-78的的补偿电容器。
21.如权利要求20所述的通信系统，其特征在于，所述第二单级串扰补偿包括分别用于对组合45-12和45-78的补偿电容器。
22.如权利要求12所述的通信系统，其特征在于，所述输出端子是绝缘层剥离触头。
23.如权利要求12所述的通信系统，其特征在于，所述电气设备为接线面板。
24.一种通信插座中的补偿方法，所述通信插座具有直接地从插头接口触头延伸到对应输出端子的多个导电通路对，所述补偿用于补偿配合的插头中的串扰源，所述方法包括这些步骤：
提供与所述插头接口触头直接接触并位于所述插头接口触头处的电路板，该插头在此处之上接触所述插头接口触头，其中所述电路板不与所述输出端子直接接触；以及
在所述电路板处为用于至少一个导电通路对组合的该插头的全部所述串扰进行补偿，
其中所述多个导电通路对包括连接到所述插头接口触头的第一电路板和连接到所述插头接口触头和所述输出端子的第二电路板，所述第一电路板包括用于至少所述导电通路对的第一组合的第一单级串扰补偿，其具有与所述插头的串扰极性相反的极性，所述第二电路板包括用于至少一些未被所述第一电路板补偿的所述导电通路对的第二单级串扰补偿，其具有与该插头的串扰极性相反的极性，其中所述这些级在信号工作频率范围内为对应的所述多个导电通路对组合实质上消除由插头引起的所有串扰。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，还包括弯曲所述电路板而至少部分地围绕所述通信插座的前橇板的芯棒的步骤。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，还包括在所述第二电路板处为用于至少另一个导电通路对组合的该插头的实质上全部串扰进行补偿的步骤。
27.一种用于在信号工作频率范围内补偿配合的通信插头中的近端串扰源的通信插座，该配合的插头包括多个插头触头，包括：
具有第一面的外壳，该第一面具有插头接收孔；
从位于所述插头接收孔的通信插头接口触头直接延伸到对应输出端子的多个导电通路对，所述多个导电通路对包括连接到所述插头接口触头的电路板，该插头触头在此处之上啮合所述插头接口触头，所述电路板不直接接触所述输出端子，所述电路板包括用于至少一个所述导电通路对组合的单级串扰补偿，其具有与该插头的串扰极性相反的极性，其中所述单级串扰补偿在信号工作频率范围内为所述至少一个导电通路对组合实质上消除由该插头引起的所有近端串扰，所述插头接口触头包括插头接触点，插头触头大约在此处啮合所述插头接口触头，所述单级串扰补偿位于与所述插头接触点具有一物理距离且平行于多个导电通路对的位置，并且所述单级串扰补偿在信号工作频率范围内的最高频率处提供大约相当于最大3.0度信号电相位的补偿。
28.如权利要求27所述的通信插座，其特征在于，在信号工作频率范围内的最高频率处，所述物理距离在1.5度和3.0度信号电相位之间。
29.如权利要求27所述的通信插座，其特征在于，在信号工作频率范围内的最高频率处，所述物理距离2.5度和2.9度信号电相位之间。
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