專利名稱：阻抗調(diào)諧連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及連接器，特別涉及阻抗特性提高并且在把信號電纜與印刷電路板連接時使用的連接器。
背景技術(shù)：
許多電子裝置依賴于用于在計算機的相關(guān)裝置之間或外圍裝置和電路板之間傳輸信號的傳輸線路。這些傳輸線路包含能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘栯娎|。
這些信號電纜可以使用公知的一個或多個扭絞線對，該扭絞線對沿著電纜長度扭絞在一起，該各扭絞線對均由相關(guān)接地屏蔽所包圍。這些扭絞線對通常接收互補信號電壓，即線對中的一根線可以察覺+1.0伏特信號，而線對中的另一根線可以察覺-1.0伏特信號。這樣，這些線可以被稱為“差分”線對，該術(shù)語是指這些線對傳送差分信號。當(dāng)把信號電纜的線路確定在通向電子裝置的路徑上時，這些信號電纜可以從用于發(fā)射自身電場的其他電子裝置的旁邊或附近經(jīng)過。這些裝置具有對諸如上述信號電纜那樣的傳輸線路產(chǎn)生電磁干擾的可能。然而，該扭絞線對結(jié)構(gòu)使得可以最少化或減少任何引發(fā)的電場，從而消除電磁干擾。
為了保持從該傳輸線路或電纜到相關(guān)電子裝置的電路的電氣性能完整性，希望的是獲得整個傳輸路徑中，即通過電纜、其連接器直到電路的大體恒定阻抗，或者避免傳輸路徑的較大的阻抗不連續(xù)性。在連接器匹配面對連接器阻抗進行控制的難度是眾所周知的，這是因為常規(guī)連接器的阻抗通常在連接器中并且在兩個匹配連接器部件的接口兩端之間變化。盡管通過保持信號導(dǎo)體和接地屏蔽的特定幾何形狀或物理配置來保持諸如電纜那樣的電氣傳輸線路中的期望阻抗是比較容易的，然而在與電纜結(jié)合的連接器與印刷電路板會合的區(qū)域內(nèi)通常遇到阻抗變化。因此，期望的是保持連接器及其與電纜連接中的期望阻抗。
因此，本發(fā)明提出一種連接器結(jié)構(gòu)，其提供有高水平的性能，并保持通過連接器到電路板的傳輸路徑的電氣特性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一般目的是提供一種用于高速數(shù)據(jù)傳輸連接用的改進型連接器，其中該連接器的整個阻抗不連續(xù)性最小，以便更好地試圖與傳輸線路的阻抗進行匹配。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于使電路板和端接于傳輸線路的對置連接器之間實現(xiàn)高性能連接的改進型連接器，其中，傳輸線路包括至少一對差分信號線和相關(guān)地線，并且對置連接器包括至少兩個信號端子和一個接地端子，該連接器具有在內(nèi)部設(shè)置的一對信號端子和與其相關(guān)的接地端子，該連接器的信號端子和接地端子采用一種方式配置，以便當(dāng)連接器與對置連接器接合時，減少阻抗不連續(xù)性的發(fā)生。
本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種連接器，其中，通過改變接地端子的尺寸以及接地端子相對于其兩根相關(guān)信號線的位置，可以對連接器的阻抗進行“調(diào)諧”，以獲得整個連接器的預(yù)選阻抗。
本發(fā)明的還一目的是提供一種用于把諸如IEEE 1394型電纜那樣的電纜與電子裝置的電路板連接的連接器，其中，該連接器具有許多分立的差分信號線和相關(guān)地線，其數(shù)量與電纜中包含的相等，該連接器的接地端子在尺寸和位置方面針對連接器的信號端子而構(gòu)成，以使連接器中的阻抗下降最小。
本發(fā)明的再一目的是提供一種用于使電路板和與信號電纜相關(guān)的連接器之間實現(xiàn)連接的連接器，其中，該連接器包括一對差分信號端子和與該信號端子對相關(guān)的接地端子，接地端子的尺寸被設(shè)計成對連接器中的阻抗進行控制，并且該連接器的接地端子與連接器的整個本體部中的信號端子對隔開，并包括端子的接觸部和本體部，以便建立和保持這三個端子間的期望的電氣關(guān)系。
本發(fā)明的還一目的是提供一種用于與對置連接器配合的性能提高的連接器，該連接器具有外殼和接地端子，該接地端子設(shè)置在連接器外殼內(nèi)并與兩個相關(guān)信號端子隔開，該接地端子具有本體部，該本體部比兩個信號端子的對應(yīng)本體部大，該接地端子和兩個信號端子在連接器的接觸部和本體部的雙方內(nèi)在三角形方位進行配置和保持，以便當(dāng)與對置電纜連接器接合時，減少連接器中發(fā)生的阻抗變化程度。
為了達到上述目的，通過本發(fā)明的一個實施例舉例說明的本發(fā)明的一個主要方面包括電路板用連接器，該連接器具有外殼，用于支撐匹配信號電纜中的各扭絞線對；三個導(dǎo)電端子，其采用t形接頭(triplet)的獨特模式，其中，兩個端子傳送差分信號，而剩下一個端子是用作差分信號線對的接地平面或接地回線的接地端子。兩個差分信號端子及其相關(guān)接地端子在板連接器內(nèi)的配置允許從電纜連接器的匹配區(qū)域，通過連接器的本體部向下直到裝設(shè)在電路板上的連接器端子的尾部對連接器的阻抗進行更有效地控制。
以這種方式，該各t形接頭包括一對信號端子，該信號端子對按照并排順序一起對準(zhǔn)，并且也彼此隔開預(yù)定距離。各差分信號端子對用的接地端子與兩個信號端子隔開，使得兩排端子存在于連接器的匹配區(qū)域內(nèi)。接地端子具有接觸部，該接觸部與信號端子的同類接觸部隔開，而接地端子的本體部也將與信號端子的對應(yīng)本體部隔開。在該范圍內(nèi)，接地端子在端子本體部延伸的垂直平面內(nèi)也與兩個信號端子隔開，以便至少部分地使接地端子與差分信號端子去耦，從而使匹配區(qū)域的阻抗實現(xiàn)校正性增加。
可以對接地端子的寬度和接地端子與信號端子的間隔進行選擇，以獲得諸如電容、電感等的某些電氣特性，所有這些特性都將對連接器的阻抗產(chǎn)生影響。接地端子的寬度在配合區(qū)域內(nèi)沿著端子的接觸部，以及在存在于端子的接觸部和尾部之間的過渡部或本體部的一部分中增加。接地端子本體部與信號端子本體部隔開，并位于與信號端子本體部不同的平面內(nèi)，因此，接地端子在其本體部內(nèi)的寬度增加將不會對端子尾部的并排間隔產(chǎn)生不利影響。
采用這種阻抗調(diào)節(jié)端子結(jié)構(gòu)，其為減少在連接器中發(fā)生的阻抗不連續(xù)性而又不改變差分信號端子的配合位置或間距提供了一個更大機會。因此，本發(fā)明的該方面可以合適稱為，為設(shè)置在電纜或其他電路中的各差分信號線對和相關(guān)地線配置提供一種“可調(diào)諧的”端子配置。接地端子的寬度在接地端子本體部內(nèi)從第一寬度減少到第二寬度。接地端子本體部與一對相關(guān)差分信號端子隔開，并且這些差分信號端子的寬度沿著其本體部從第一寬度減少到第二寬度。接地端子優(yōu)選地具有對稱形狀并且在差分信號端子本體部之間對準(zhǔn)。信號端子本體部沿著該延伸是不對稱的，但是它們采用對稱方式配置在一起，這樣，當(dāng)從后面觀察連接器時，這些信號端子位于接地端子的側(cè)面，因而，接地端子升高而與差分信號端子對不共面。
在本發(fā)明的又一主要方面，連接器把其接地端子和信號端子配置在三角形方位，以保持在板連接器的匹配區(qū)域內(nèi)的這三個端子之間發(fā)生的預(yù)定空間關(guān)系。使用不對稱信號端子導(dǎo)致差分信號端子在設(shè)置在接地端子寬度減少的位置下面的區(qū)域內(nèi)彼此首先耦合。信號端子沿著其本體部的較大寬度可使得在相同區(qū)域內(nèi)、即沿著本體部的接地端子的寬度在最接近差分信號端子本體部的區(qū)域內(nèi)減小。以這種方式，在接地端子和信號端子之間，在其接觸部內(nèi)和沿著其本體部發(fā)生耦合，直到接地端子寬度減小。此時，信號端子進一步與接地端子“去耦”，然后必須彼此根本耦合，以保持這三個端子的電氣關(guān)系，這產(chǎn)生正確的總阻抗。最后，所有三個端子在接地端子尾部和信號端子尾部重新耦合，其中，接地端子尾部位于兩個相關(guān)信號端子尾部之間。
通過閱讀以下詳細說明，將清楚了解本發(fā)明的這些和其他目的、特點和優(yōu)點。


在以下詳細說明過程中，將對附圖進行參照，其中，相同的參考編號表示相同的部件，在附圖中圖1是用于對板連接器的阻抗進行控制的公知的端子配置的透視圖；圖2是圖1的板連接器的端子配置的后視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)成并用于在板連接器中使用的端子和屏蔽配置的一個實施例的透視圖；圖4是圖3的端子和屏蔽配置的后視圖；圖5是圖3的端子和屏蔽配置的上平面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)成的連接器的透視圖，為清晰起見，用虛線示出了該連接器的后本體部；圖7是用于支撐連接器的第一組端子的第一端子外殼元件的透視圖，該組端子包括連接器的接地端子；圖8是圖7的端子外殼元件的前視圖；圖9是用于支撐包括連接器的差分信號端子在內(nèi)的第二組端子并可與圖8的第一端子外殼元件接合的第二端子外殼元件的透視圖；圖10是圖9的第二端子外殼元件的前視圖；圖11是連接器子組件的透視圖，其中，第一和第二端子外殼元件接合在一起，并且其端子形成到其最終位置內(nèi)；圖12是圖11的連接器子組件的前視圖；圖13是圖11的連接器子組件的透視圖，其用第一導(dǎo)電屏蔽施加到其一部分；
圖14是在連接器內(nèi)部屏蔽及其端子模塊的一部分的上方模制本體部之后的圖13的連接器的后透視圖；圖15是沿著圖14的線15-15所取的圖14的連接器的斷面圖；圖16A是通過電子裝置所取的斷面圖，示出了本發(fā)明的連接器的“內(nèi)部”應(yīng)用；圖16B是通過電子裝置所取的另一斷面圖，示出了本發(fā)明的連接器的“外部”應(yīng)用；圖17是示出在通向板連接器的電纜內(nèi)呈現(xiàn)的典型阻抗不連續(xù)性和在使用本發(fā)明的連接器的系統(tǒng)中呈現(xiàn)的阻抗不連續(xù)性的圖；圖18是用各種標(biāo)注圖17的圖相關(guān)的區(qū)域標(biāo)注電纜-板連接器組件的圖；圖19是在本發(fā)明的連接器中使用的替代端子結(jié)構(gòu)的透視圖；以及圖20是圖19的端子結(jié)構(gòu)的后平面圖，其中，為清晰起見，端子從其端子模塊上取下，并且在圍繞端子的位置示出屏蔽。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的是在增強高速電纜性能方面，特別是在輸入輸出(“I/O”)應(yīng)用以及其他類型的應(yīng)用方面特別有用的改進型連接器，并且本發(fā)明試圖向連接器的端接區(qū)域施加機械和電氣一致性的措施，以有助于該連接器在單獨以及與對置連接器組合時的性能改善。
與諸如攝像機或錄像機(camcorder)那樣的電子裝置相關(guān)的許多外圍設(shè)備在不同的頻率上來發(fā)射數(shù)字信號和其他信號。與計算機、例如計算機的CPU部相關(guān)的其他裝置高速操作來用于數(shù)據(jù)傳輸。高速電纜用于把這些設(shè)備與CPU連接，并也可以在某些應(yīng)用中用于把兩個或多個CPU連接在一起。一根特定電纜可以充分構(gòu)成為傳送這些高速信號，并且通常將包括差分信號線對，作為扭絞線對或單獨線對。
在高速數(shù)據(jù)傳輸方面的一個考慮因素是信號惡化。這涉及到受電纜和連接器的阻抗影響的串音和信號反射。通過屏蔽和使用差分信號線對，可以很容易地在電纜中對電纜中的串音和信號反射進行控制，但是在其他的考慮因素中，這些方面要在連接器中依靠在連接器中使用的各種不同材料的功效來控制是比較費力的。連接器的物理尺寸在高速應(yīng)用中限制了為獲得特定電氣性能而對連接器和端子結(jié)構(gòu)可以修改所達到的程度。
傳輸路徑中的阻抗失配會造成信號反射，而這經(jīng)常導(dǎo)致信號損失、抵消等。因此，期望的是在信號路徑上保持阻抗一致，以保持所發(fā)送信號的完整性。就阻抗而言，端接有電纜并提供一種用于把所發(fā)送信號傳送到設(shè)備的印刷電路板上的電路的裝置的連接器通常被控制得不是很好，并且該阻抗可能與電纜阻抗有很大變化。在這兩個元件之間的阻抗失配可能導(dǎo)致傳輸誤差、帶寬受限等。
圖17示出了在用于信號電纜的常規(guī)插頭和插座連接器組件中發(fā)生的阻抗不連續(xù)性。整個信號電纜中的阻抗接近于一恒定值或基線值，如圖17的右邊用51所示的。這種與基線的偏差由用50所示的粗實線表示。電纜阻抗與圖11的左邊用52所示以及“印刷電路板終端”軸左邊的電路板的阻抗大體匹配。該垂直軸“M”表示在插座連接器和印刷電路板之間的端接點，同時垂直軸“N”表示在兩個匹配插頭和插座連接器之間存在的接口，并且垂直軸“P”表示插頭連接器端接于電纜的點。
圖17的曲線50表示使用常規(guī)連接器獲得的典型阻抗“不連續(xù)性”，并表示發(fā)生的三個峰值和谷底值，該各峰值或谷底值距所示基線的各自距離(或值)為H1、H2和H3。這些距離是使用垂直軸的基部以歐姆為單位測量的，該垂直軸與具有零(“0”)歐姆值的水平“距離”軸相交。在這些常規(guī)連接器組件中，由H1表示的高阻抗將通常增加到約150歐姆，而由H2表示的低阻抗將通常減少到約60歐姆。在H1和H2之間的這種約90歐姆的大的不連續(xù)性對連接器在印刷電路板和電纜方面的電氣性能產(chǎn)生影響。
本發(fā)明涉及一種板連接器，該板連接器在I/O(輸入輸出)應(yīng)用中特別有用，并且具有一種改進型結(jié)構(gòu)，該改進型結(jié)構(gòu)允許把連接器的阻抗設(shè)定成使連接器仿效與其匹配的電纜并減少上述不連續(xù)性。實際上，本發(fā)明的連接器可以通過其設(shè)計來“調(diào)諧”，以提高連接器的電氣性能。
圖16A示出了本發(fā)明獲得有益使用所在的示范性“內(nèi)部”環(huán)境。在該環(huán)境中，本發(fā)明的連接器設(shè)置在諸如計算機101那樣的電子裝置的外壁108的內(nèi)部。因此，標(biāo)注為“內(nèi)部”。本發(fā)明的連接器也可以在“外部”應(yīng)用中使用，如圖1B所示，其中，連接器110中的一個安裝到電路板102上，但是部分地通過裝置101的外壁108延伸，使得其可以由用戶從裝置101的外部接觸到。連接器組件100包括一對第一和第二相互嚙合連接器，在本文中被描述為各個插座連接器110和插頭連接器104。這兩個連接器110中的一個安裝到裝置101的印刷電路板102上，而另一連接器104通常端接于通向外圍裝置的電纜105。
圖1是在于2001年8月28日發(fā)布的第6,280,209號美國專利中所述類型、并由本發(fā)明的受讓人擁有的插座連接器200的后端的透視圖。為了清晰目的，已去除通常形成連接器外殼的絕緣材料。該類型的插座連接器通常包括由絕緣外殼(未示出)支撐的多個端子204，該絕緣外殼的一部分由導(dǎo)電金屬屏蔽203包圍。來自金屬屏蔽的端子和引線在連接器的后部向下延伸，以便在尾部205端接，該尾部205可以裝設(shè)到設(shè)置在印刷電路板208上的導(dǎo)電軌跡線或焊盤207上。
在該類型的配置中，把端子配置成兩組，而且被支撐在連接器外殼底部的底部端子組包括一個或多個差分信號端子的通道(是指一根線傳送正電壓信號，另一根線傳送負電壓信號)。連接器外殼的頂部包括和支撐與各自信號通道相關(guān)的接地端子以及其他端子，例如電源輸出端子和電源返回端子，以及輔助端子和狀態(tài)端子。在該配置中，如圖1和圖2所示，端子204包括接觸部206a，其由連接器外殼支撐并與對置連接器104的接觸部匹配；尾部206c，其通過表面安裝部或通過通孔安裝的方式裝設(shè)到電路板上；以及本體部206b，其把接觸部和尾部互連在一起。
在圖1可以看出，頂部和底部端子組的端子204的本體部206b在其向下向電路板的延伸中被保持在相同的大體垂直平面內(nèi)。以前，這樣做是為了在各接地端子與其兩個相關(guān)差分信號端子之間保持期望尺寸關(guān)系。然而，采用該方式形成這些端子并把這些端子保持在單個平面內(nèi)有時是困難的。而且，當(dāng)把端子本體部保持在所示單個平面內(nèi)時，任何嘗試增加各信號通道的接地端子的尺寸、即寬度和表面積、都將使得連接器100的總寬度W增加。
本發(fā)明提供了一種解決該問題的方案。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)成的插座連接器300。該連接器在電路板應(yīng)用中獲得最佳功效，在該應(yīng)用中，該連接器提供了一種用于把電纜與電路板302上的電路301連接的裝置。該連接器包括兩組不同的端子305、306，該端子305、306配置成兩個不同的排，通常是連接器300的頂排和底排，該兩排被支撐在連接器外殼的兩個不同懸臂的葉片部上。連接器外殼優(yōu)選地由導(dǎo)電金屬屏蔽310和導(dǎo)電表面包圍，該導(dǎo)電金屬屏蔽310圍繞連接器300的匹配區(qū)域內(nèi)的接觸部延伸以提供電氣屏蔽，該導(dǎo)電表面可與對置連接器的屏蔽電氣嚙合。
在圖3～圖5的連接器300中，示出了兩個信號通道。各信號通道均包括一對信號端子，該信號端子對通過其尾部與電路板302上的差分信號電路軌跡線、以及對置連接器104的端子連接，而對置連接器104的端子依次地端接于電纜105的差分信號線(圖16B)。一個信號通道“A”包括兩個信號端子SA1和SA2，以及相關(guān)接地端子GA，而另一信號通道“B”包括兩個信號端子SB1和SB2及其相關(guān)接地端子GB。如圖所示，這種連接器的信號端子優(yōu)選地配置在連接器外殼的底部葉片上，而接地端子配置在連接器外殼的頂部葉片上。其他端子，例如電源輸出端子310和電源返回端子312以及狀態(tài)或額外端子314也優(yōu)選地配置在連接器外殼的頂部葉片上。
圖7～圖12示出了如何組裝本發(fā)明的連接器。圖7示出了第一或頂部端子模塊320，該端子模塊320包括本體部321和從端子模塊320向前突起的葉片部322。該葉片部322可以包括多個通道或凹槽323，在其內(nèi)容納接地端子、電源端子和額外端子。凹槽323通常通過介入壁彼此分離，介入壁324采用與形成本體部和葉片部所用相同的材料，通常是絕緣介質(zhì)材料形成。圖9示出了第二或底部端子模塊330，該端子模塊330也包括本體部331和從端子模塊330突起的葉片部332，該葉片部332把第二組不同的端子，即信號端子SA1-2和SB1-2支撐在與第一組端子，即接地端子所在平面隔開的平面內(nèi)。
第二端子模塊330還包括用于容納第二組端子、即信號端子的一系列凹槽333，并且該葉片部332包括用于使凹槽333彼此分離的一系列直立壁334。葉片部332還可以包括直立鍵部335，該直立鍵部335使各通道的信號端子分離并提供連接器的極化特征。
兩個端子模塊320、330可以采用圖11所示方式組裝在一起。在此方面，下部端子模塊330可以包括空腔336，該空腔336收容上部端子模塊320的對應(yīng)的對準(zhǔn)突起部326。一旦將兩個端子模塊組裝在一起，它們就合并形成圖11所示的連接器子組件340。可以將導(dǎo)電屏蔽310施加給該子組件340，以便圍繞兩個端子模塊320、330的端子支撐葉片部332、322延伸。為了把屏蔽310保持就位在子組件340上，可以在兩個端子模塊320、330的一部分和屏蔽310的一部分(例如其保持接片311)上模制絕緣本體部380。該本體部380在圖6中用虛線表示。優(yōu)選的是，本體部380采用介質(zhì)材料形成，該介質(zhì)材料充填在接地端子和信號端子之間的介入空間，并且如果需要，可以延伸到端子尾部351、361的一部分及該部分上。
如前所述，兩組端子具有在內(nèi)部形成的定義的接觸部350、360，其由各自端子模塊320、330收容；尾部351、361，其通過圖3所示的表面安裝或通過圖16A所示的通孔安裝連接到電路軌跡線上；以及端子本體部352、362，其使端子接觸部和尾部互連在一起。兩組端子的尾部351、361是交錯排列的，這是指，信號端子尾部361彼此隔開，以便定義用于收容頂部端子組的尾部351的一系列介入空間S(圖9)，使得所有尾部351、361優(yōu)選地在圖11所示的與水平平面相同的裝設(shè)平面內(nèi)排成一線，在尾部351、361是通孔安裝尾部的情況下，該裝設(shè)平面是垂直平面。
在本發(fā)明的一個重要方面，信號通道的信號端子和接地端子在其接觸部和本體部內(nèi)被保持成三角形關(guān)系，因此，構(gòu)成信號通道的各組端子被稱為“三單元組”或“T形接頭”。該關(guān)系在圖12中作了圖示，在圖中，接地端子GB位于虛三角形T的上頂點，而該信號通道的信號端子SB1和SB2位于三角形的下兩個頂點。該三角形關(guān)系的重要性在于，在信號端子和接地端子之間的尺寸可以連同信號通道的接地端子的尺寸一起改變，以便增大端子組間的電容和電感耦合。電容的增加將使得信號通道的阻抗降低。同樣，端子相對彼此的操作及其相對尺寸將對信號通道的電感產(chǎn)生影響，這也將對信號通道的阻抗產(chǎn)生影響。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，增加接地端子的尺寸，主要是接地端子的寬度將增加接地端子的表面積，而這又將依次增加由在兩個差分信號端子和接地端子之間發(fā)生的電容耦合引起的信號通道電容。在此之前，這種增加的寬度不能被保持在圖1～圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的連接器中的接地端子的垂直本體部352內(nèi)。使用本發(fā)明的連接器，接地端子本體部352與其相關(guān)信號端子本體部362偏離或從該本體部362移回并優(yōu)選地位于其自身平面內(nèi)。這樣，接地端子的寬度WG與信號端子在本體部區(qū)域內(nèi)的寬度WS相比可以增加，以便具有更大表面積。這種增加的表面積將增大信號通道的電容，使得在該區(qū)域內(nèi)的連接器的總阻抗降低。
并且，接地端子相對于信號端子的不共面間隔(即接地端子位于與信號端子所在平面隔開的垂直平面內(nèi))保持三角形關(guān)系，如圖5中的虛三角形T所示，其中，信號端子和接地端子用作三角形的頂點。這樣，當(dāng)從圖4所示的連接器的后部觀察時，盡管接地端子GB可以認(rèn)為位于兩個信號端子SB1、SB2之間，然而接地端子GB的外邊緣OE優(yōu)選地與其相關(guān)信號端子的內(nèi)邊緣IE重疊。這種尺寸差保持了在匹配區(qū)域中設(shè)置相同材料，即沿著連接器的接觸部的延伸。該物理關(guān)系使得其阻抗沿著圖18的線M跳躍地從幅度H1降低到H11。
意想不到的是，接地端子在其不共面方位中的位置也有助于制造本發(fā)明的連接器?？梢园褍山M端子插入模制成其各自支撐端子模塊320、330，然后在把第一組端子，即接地端子和電源端子彎制到其第二平面內(nèi)時，以更大可靠性形成這兩組端子。為了有助于該形成處理，如圖11所示，該第一端子也可以把支撐部件370模制到其上，該支撐部件370把端子保持在其彼此隔開的配置中，并提供形成部件用接觸點，用于與第一端子組的接觸作為整個組件，并把該第一端子組形成到其最終位置。為了進一步定義信號通道的電容，可以向位于上部或第二組端子內(nèi)的鄰接端子之間的介入空間“X”充填電介質(zhì)材料，通常是與模制第一端子模塊320所用相同的材料。可以對該材料的介電常數(shù)進行選擇，以便在各T形接頭或三單元組的三個端子之間產(chǎn)生特定電容。連接器的本體部380是在這些端子上模制的，并且其材料將充填在接地端子本體部352和信號端子本體部362之間的垂直空間。用于模制本體部380的電介質(zhì)材料可以針對該區(qū)域中的期望介電常數(shù)來選擇(最好見圖15的“F”處)。
而且，連接器的信號端子尾部和接地端子尾部被保持在單個平面內(nèi)，特別是對于表面安裝應(yīng)用(應(yīng)該理解，在通孔安裝應(yīng)用中，端子尾部和本體部可以重合，也可以位于同一平面內(nèi))。該平面與各自接觸刀片部350、360的平面大體平行。這樣，本發(fā)明提供了一種裝置，用于把信號通道端子的本體部和尾部保持在兩個不同的平面內(nèi)，同時與所有端子本體部被保持在與圖1～圖2所示的相同平面內(nèi)的連接器相比，增加連接器的密度。
通過該結(jié)構(gòu)，電纜或電路的各對差分信號端子均具有與其相關(guān)的通過連接器延伸的各自接地端子，因而從電氣性能方面來看，更接近于電纜及其相關(guān)插頭連接器。該結(jié)構(gòu)使電纜的信號線在電纜的整個長度中采用相同方式，并且通過插座連接器接口直到電路板采用大體相同方式“觀察”接地。該連接器接口在圖18作了示意性圖示，并且就整個連接組件或系統(tǒng)的阻抗和電氣性能而言，該連接器接口可以認(rèn)為是被劃分成四個不同區(qū)域I-IV。區(qū)域I表示電纜105及其結(jié)構(gòu)，而區(qū)域II表示當(dāng)電纜端接于連接器時，電纜連接器104和電纜105之間的端接區(qū)域。區(qū)域III表示在電纜連接器和板連接器110之間存在的匹配接口，其包括連接器104、110的匹配本體部。區(qū)域IV表示包括在板連接器110和電路板103之間端接的區(qū)域。圖17的線“P”、“N”和“M”已被疊加在圖18上，從而可以容易使兩個圖相關(guān)。
相關(guān)接地端子和信號端子的存在重要的是實現(xiàn)三個端子之間的電容耦合。該耦合僅僅是對連接器端子的最終總阻抗產(chǎn)生影響的一個方面。就T形接頭的端子而言，電阻、端子材料和自感也是對連接器的總特性阻抗產(chǎn)生影響的組成部分。如上所述，并參照圖4和圖5，接地端子本體部352的寬度大到足以使其在信號端子本體部362的一部分上延伸或至少部分地與該一部分重疊。優(yōu)選的是，接地端子的一部分總是位于與該特定信號通道相關(guān)的至少一方的一部分上或與該一部分重疊。在其他情況下，接地端子可以位于從信號端子的側(cè)邊緣畫出的虛線之間，也可以與這些虛線相接。接地端子在其本體部內(nèi)的較大寬度，與對應(yīng)的信號端子本體部的表面積相比具有較大的表面積，因此，接地端子本體部在信號端子本體部的區(qū)域上，具有較大的重疊接觸配合區(qū)域。并且，接地端子在本體部內(nèi)的增加的寬度帶來另外好處是使接地端子更堅固，這將便于接地端子的形成。
在位于圖18的區(qū)域III的匹配接口內(nèi)的接地端子接觸部350和信號端子接觸部360的區(qū)域中，接地端子的總板尺寸相對于其相關(guān)信號端子的總板尺寸是增加的，從而選擇性地減少連接器的阻抗。同樣，在由彼此隔開的信號端子本體部352和接地端子本體部362的雙方占用的第二平面內(nèi)，在接地端子和其信號端子之間的間隔增加，而接地端子的尺寸增加使得當(dāng)與圖1和圖2所示類型的連接器相比時，保持該連接器的電容增加和阻抗減少的電氣效應(yīng)。
該可調(diào)諧性的效應(yīng)在圖17中作了說明，其中，對在連接器組件中發(fā)生的總阻抗不連續(xù)性的減少作了說明。在本發(fā)明的連接器中預(yù)計發(fā)生的阻抗不連續(xù)性由圖17的虛線60表示。圖17的實線表示在圖3的連接器系統(tǒng)中碰到的典型的阻抗不連續(xù)性。通過把虛線和實線進行比較，該不連續(xù)性的峰值和谷值的幅度H11、H22和H33大幅減少。本發(fā)明被認(rèn)為能大幅減少在常規(guī)連接器組件中碰到的總不連續(xù)性。在一個應(yīng)用中認(rèn)為，最高程度的不連續(xù)性將約135歐姆(在H11)，而最低程度的不連續(xù)性將約85歐姆(在H22)。本發(fā)明的連接器的目標(biāo)基線阻抗將通常約110歐姆，公差約+/-25歐姆。因此可以設(shè)想，本發(fā)明的連接器將具有約50歐姆的總不連續(xù)性(H11和H22之差)，這使得從以上提到的約90歐姆的常規(guī)不連續(xù)性中減少幾乎50％之多。
圖19示出了可以在本發(fā)明的連接器中使用的端子結(jié)構(gòu)的另一實施例400。本實施例400與以前說明的實施例的不同在于，它使用不對稱信號端子的配置。在圖3～圖16的連接器中，信號端子在其接觸部360和本體部362的雙方內(nèi)，實際上對于其全長具有恒定寬度?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通過使信號端子沿著其長度不對稱，可以進一步對連接器的阻抗進行控制。該不對稱性在圖19和圖20作了圖示，在圖中可以看出，信號端子405包括接觸部406、尾部407以及本體部408，或把接觸部406和尾部407互連在一起的過渡部408。信號端子接觸部406和本體部408彼此隔開，并與其相關(guān)接地端子420的接觸部和本體部隔開。通過使信號端子405具有實際上對其接觸部406的全長延伸的第一預(yù)選寬度Q來實現(xiàn)不對稱性。如圖19最佳所示，該寬度減少、或漸減、或頸縮到另一寬度。在信號端子本體部408內(nèi)，寬度從寬度Q減少到另一較小值G，即第二寬度，并且該寬度可以進一步從G減少到更小值Y，即用于信號端子尾部408的典型寬度。
圖20示出了從端子結(jié)構(gòu)后部開始的不對稱性，并且可看出在接觸部區(qū)域406中發(fā)生第一次寬度變化(從Q到G)，以及在端子的垂直本體部408中發(fā)生第二次寬度變化(從G到Y(jié))。在本文中使用的術(shù)語“不對稱的”或“不對稱性”被給出其普通定義，也就是說，如果通過端子沿著其長度畫虛中心線，則在虛中心線對置兩側(cè)的端子部分將是不同的，并不是彼此的鏡像。這些信號端子與另一實施例的信號端子的不同在于，在信號端子本體部408內(nèi)存在更多材料，這對連接器結(jié)構(gòu)的阻抗產(chǎn)生影響，例如，信號端子之間的阻抗(在差分阻抗方式中)與信號端子和其接地端子之間的阻抗(在共同模式中)相反。
在本發(fā)明的連接器中使用不對稱信號端子提供了有益和意想不到的結(jié)果。差分信號端子主要地設(shè)置在接地端子寬度減少的位置下面的區(qū)域中，沿著其本體部的部分彼此根本耦合。這在圖20中作了圖示。接地端子沿著其接觸部的寬度較寬，并且升高成與信號端子不共面，因此，在接地端子接觸部和兩個差分信號端子接觸部之間發(fā)生減少和受控的電容耦合。這在圖20中標(biāo)有“耦合”的頂部區(qū)域作了圖示。接地端子的寬度在接地端子本體部內(nèi)減少一直到該時刻，即在接地端子和其相關(guān)差分信號端子之間發(fā)生根本耦合。
然而，接地端子本體部分的寬度在接地端子本體部內(nèi)并在一位置減少到第二寬度，在圖19和圖20所示的實施例中，該位置在信號端子接觸部的上方以及在信號端子接觸部的寬度首次從Q減少到G的位置的上方，通常在端子接觸部過渡到本體部的位置。信號端子沿著其本體部的該較大寬度允許在相同區(qū)域內(nèi)，即沿著本體部的接地端子的寬度在最接近差分信號端子本體部的區(qū)域內(nèi)減少。以這種方式，在接地端子和信號端子之間，在其接觸部內(nèi)并沿著其本體部發(fā)生耦合，直到接地端子的寬度減少。此時，信號端子與接地端子“去耦”，并彼此初步耦合。這在圖20中標(biāo)示為“去耦”。最后，所有三個端子在接地端子尾部和信號端子尾部重新耦合，這里，接地端子尾部位于兩個相關(guān)信號端子尾部之間，并且該區(qū)域在圖20中標(biāo)示為“耦合”。
通過使接地端子返回到與信號端子相同的安裝平面，即在尾部區(qū)域中，接地端子在電感通常增加的尾部區(qū)域中與其兩個相關(guān)差分信號端子“重新耦合”。這追加了信號通道內(nèi)的耦合，并減少了通常由電感引起的阻抗上升。
盡管以上對本發(fā)明的優(yōu)選實施例作了圖示和說明，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在不背離本發(fā)明精神的情況下進行變更和修改，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來定義。
權(quán)利要求
1.一種用于使第一和第二電子部件之間實現(xiàn)連接的連接器組件，該部件各自包括至少一對差分信號電路和相關(guān)接地電路，該連接器組件包括第一和第二連接器，所述第一和第二連接器在其匹配部接合，以使所述第一和第二電子部件之間實現(xiàn)所述連接，所述第一和第二連接器包括各個第一導(dǎo)電差分信號端子對，當(dāng)所述第一和第二連接器接合在一起時，該各自第一導(dǎo)電差分信號端子對彼此接合，并且所述第一和第二連接器包括各自接地端子，該各自接地端子與所述第一差分信號端子對中的各自一個相關(guān)，當(dāng)所述第一和第二連接器接合在一起時，各自的接地端子彼此接合，所述第一連接器的所述接地端子和差分信號端子中的各個均具有接觸部、安裝部、和用于把所述接觸部和安裝部互連在一起的本體部，所述接地端子接觸部和信號端子接觸部彼此隔開，并在第一和第二不同平面內(nèi)延伸，所述接地端子和信號端子本體部彼此隔開，并在與所述第一和第二平面相交的第三和第四不同平面內(nèi)延伸，使得所述接地和差分信號端子接觸部和本體部彼此成角度延伸，所述差分信號端子在整個所述信號端子本體部中保持彼此不對稱的關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接器組件，其中，所述差分信號端子接觸部各自具有第一寬度，所述差分信號端子本體部各自具有第二寬度，以及所述差分信號端子安裝部各自具有第三寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接器組件，其中，所述第一寬度大于所述第二寬度，以及所述第二寬度大于所述第三寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連接器組件，其中，所述第一寬度在所述各接觸部中漸減到所述第二寬度，以及所述第二寬度在所述各本體部中漸減到所述第三寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接器組件，其中，所述接地端子接觸部具有第一寬度，該第一寬度在所述接地端子本體部中，在高于所述第二平面的水平減少到第二寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接器組件，其中，所述第一和第二平面平行，以及所述第三和第四平面平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接器組件，其中，所述接地端子接觸部是鄰接的。
8.一種用于使第一和第二電子部件之間實現(xiàn)連接的I/O連接器組件，這些部件各自包括至少一對差分信號電路和相關(guān)接地電路，該連接器組件包括第一和第二連接器，所述第一和第二連接器在其匹配部接合，以使所述第一和第二電子部件之間實現(xiàn)所述連接，所述第一和第二連接器包括各自第一導(dǎo)電差分信號端子對，當(dāng)所述第一和第二連接器接合在一起時，該各自第一導(dǎo)電差分信號端子對彼此接合，并且所述第一和第二連接器包括各自接地端子，該各自接地端子與所述第一差分信號端子對中的各自一個相關(guān)，當(dāng)所述第一和第二連接器接合在一起時，各自接地端子彼此接合，所述第一連接器的所述接地端子和信號端子中的各個均具有接觸部、安裝部、和用于把所述接觸部和安裝部互連在一起的本體部，所述信號端子接觸部在第一平面內(nèi)延伸，并且所述信號端子本體部在與所述第一平面相交的第二平面內(nèi)延伸，使得所述差分信號端子接觸部和本體部彼此成角度延伸，所述接地端子接觸部在第三平面內(nèi)延伸，并且所述接地端子本體部在與所述第三平面相交的第四平面內(nèi)延伸，使得所述接地端子接觸部和本體部彼此成角度延伸，所述第一平面與所述第三平面隔開，并且所述第二平面與所述第四平面隔開，所述接地端子接觸部具有第一寬度，該第一寬度在所述接地端子本體部中，在高于所述第一平面的水平減少到第二寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的I/O連接器組件，其中，所述信號端子本體部彼此保持不對稱關(guān)系。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的I/O連接器組件，其中，所述信號端子接觸部各自具有接觸寬度，所述信號端子本體部各自具有本體寬度，以及所述信號端子安裝部各自具有安裝寬度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的I/O連接器組件，其中，所述接觸寬度大于所述本體寬度，以及所述本體寬度大于所述安裝寬度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的I/O連接器組件，其中，所述接觸寬度在所述各接觸部內(nèi)漸減到所述本體寬度，以及所述本體寬度在所述各本體部內(nèi)漸減到所述安裝寬度。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的I/O連接器組件，其中，所述第一和第三平面平行，以及所述第二和第四平面平行。
14.一種用于電子部件的連接器，該電子部件包括至少一對差分信號電路和相關(guān)接地電路，該連接器包括至少一對導(dǎo)電差分信號端子，各差分信號端子均具有接觸部、安裝部、和用于把所述接觸部和安裝部互連在一起的本體部，所述差分信號端子接觸部在第一平面內(nèi)延伸，并且所述差分信號端子本體部在與所述第一平面大體垂直的第二平面內(nèi)延伸；以及至少一個接地端子，所述接地端子與所述差分信號端子對相關(guān)，所述接地端子具有接觸部、安裝部、和用于把所述接觸部和安裝部互連在一起的本體部，所述接地端子接觸部在第三平面內(nèi)延伸，并且所述接地端子本體部在與所述第三平面大體垂直的第四平面內(nèi)延伸，所述第一平面與所述第三平面大體平行并與所述第三平面隔開，并且所述第二平面與所述第四平面大體平行并與所述第四平面隔開，所述接地端子接觸部具有第一寬度，該第一寬度在所述接地端子本體部中，在高于所述第一平面的水平漸減到第二寬度，所述差分信號端子接觸部各自具有接觸寬度，該接觸寬度大于所述各信號端子本體部的本體寬度，所述本體寬度大于所述各差分信號端子安裝部的安裝寬度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的連接器，其中，所述差分信號端子本體部保持彼此不對稱關(guān)系。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的連接器，其中，所述接觸寬度在所述各差分信號端子接觸部中漸減到所述本體寬度。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的連接器，其中，所述本體寬度在所述各差分信號端子本體部中漸減到所述安裝寬度。
全文摘要
一種阻抗受控的連接器，其包括至少一組差分信號端子和相關(guān)的接地端子。該接地端子具有對稱結(jié)構(gòu)，而兩個差分信號端子具有不對稱結(jié)構(gòu)。不對稱的結(jié)構(gòu)可使得在連接器電感較高的連接器區(qū)域中，在兩個差分信號之間主要地發(fā)生電容耦合。兩個差分信號端子位于接地端子的側(cè)面。
文檔編號H01R13/658GK1507681SQ02809668
公開日2004年6月23日 申請日期2002年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月1日
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