DE69330994T2

DE69330994T2 - Electrical connectors

Info

Publication number: DE69330994T2
Application number: DE69330994T
Authority: DE
Inventors: Robert Anthony Cardigan; Rowland Spencer White
Original assignee: Mod Tap W Corp
Current assignee: Molex Premise Networks Inc
Priority date: 1992-12-07
Filing date: 1993-12-07
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2013-12-08
Also published as: DE69330994D1; EP0601829A2; EP0601829B1; EP0601829A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Verbinder und im Besonderen die Verringerung von Nebensprechen zwischen Adern in Telekommunikationsverbindern. Der durchgehend verwendete Begriff Telekommunikationsverbinder beinhaltet Steckverbinder für Sprach- und Datenanwendungen.The present invention relates to electrical connectors and, in particular, to reducing crosstalk between wires in telecommunications connectors. The term telecommunications connector as used throughout includes connectors for voice and data applications.

Die Datenübertragung mit hoher Geschwindigkeit ist anfällig für Störungsprobleme, die bewältigt werden müssen. Eine der wichtigsten Störungsformen ist das Nebensprechen, das als die Spannung definiert werden kann, die aufgrund einer Störung von einem Signal, das in einer anderen Ader gesendet wird, in einer Ader erzeugt wird. Das induzierte Signal hat einige induktive und kapazitive Komponenten und variiert daher im Verhältnis zur Frequenz. Nebensprechen ist ein besonderes Problem bei höheren Frequenzen und ein Problem, das in Datenübertragungsleitungen besonders schwierig zu beseitigen ist, da das induzierte Nebensprechsignal ein echtes Datensignal ist und von den assoziierten Datenverarbeitungsgeräten als solches erkannt, akzeptiert und verarbeitet wird.High speed data transmission is prone to interference problems that must be managed. One of the most important forms of interference is crosstalk, which can be defined as the voltage generated in one wire due to interference from a signal sent in another wire. The induced signal has some inductive and capacitive components and therefore varies in proportion to frequency. Crosstalk is a particular problem at higher frequencies and a problem that is particularly difficult to eliminate in data transmission lines because the induced crosstalk signal is a real data signal and is recognized, accepted and processed as such by the associated data processing equipment.

Der in Datenkommunikationsschnittstellen verwendete Standardverbinder ist der RJ 45-Stecker. Die Spezifikation dieses Verbinders ist in der internationalen Norm IEC 603-7 der International Electrotechnical Commission definiert. Der von AT & T. Corporation, Warren, New Jersey, USA, erhältliche RJ 45-Stecker ist ein Miniaturstecker mit acht parallelen Kontakten aus Federdraht.The standard connector used in data communication interfaces is the RJ 45 connector. The specification of this connector is defined in the international standard IEC 603-7 of the International Electrotechnical Commission. The RJ 45 connector, available from AT&T Corporation, Warren, New Jersey, USA, is a miniature connector with eight parallel contacts made of spring wire.

Es ist gut bekannt, dass Nebensprechen in Kommunikationskabelsystemen durch das Verdrillen von Leiterpaaren, die für einen einzelnen Stromkreis verwendet werden, reduziert werden kann. Wenn der Strom durch einen Leiter "abgeht" und durch den anderen "zurück" fließt, ist die der Nettostörwirkung dieser beiden Stromflüsse destruktiv, da sie sich gegenseitig aufheben; die durch den abgehenden Fluss induzierten elektromagnetischen und elektrostatischen Felder heben die vom Rückfluss induzierten genau auf.It is well known that crosstalk in communication cable systems can be reduced by twisting pairs of conductors used for a single circuit. When current "goes out" through one conductor and "goes back" through the other, the net interference effect of these two current flows is destructive because they cancel each other out; the electromagnetic and electrostatic fields induced by the outgoing flow exactly cancel those induced by the return flow.

Die Art der RJ 45-Schnittstelle und die damit verbundene genormte Verbindungspraxis hat zur Folge, dass ein bedeutender Teil des Signalübertragungspfades zwischen aneinander grenzenden Leiterstromkreisen parallel, nicht verdrillt und zwischen Leiterpaaren vertauscht ist, was zu einer beträchtlichen Verschlechterung der Nebensprechleistung des Verbinders führt. Dieses Problem wird durch Betrachtung von Fig. 1 verständlich, das die Standardverbindungsanordnung nach der Reihenfolge 258A oder EIA T560D zeigt.The nature of the RJ 45 interface and the associated standardized connection practice means that a significant part of the signal transmission path between adjacent conductor circuits parallel, not twisted, and reversed between conductor pairs, resulting in significant degradation of the crosstalk performance of the connector. This problem can be understood by considering Fig. 1, which shows the standard interconnect arrangement according to the 258A or EIA T560D sequence.

Das Nebensprechen zwischen den Paaren 1 und 3 ist höher als das zwischen anderen Paaren, da die Kontaktadern für Paar 1 zwischen den Kontaktadern für Paar 3 angeordnet sind.The crosstalk between pairs 1 and 3 is higher than that between other pairs because the contact wires for pair 1 are arranged between the contact wires for pair 3.

Die Erfindung zielt darauf ab, die Nebensprechwirkung zwischen Kommunikationskontakten zu reduzieren.The invention aims to reduce the crosstalk effect between communication contacts.

Die Erfindung in ihren diversen Aspekten liegt in verschiedenen Anordnungen, die das Problem des Nebensprechens in den besprochenen Situationen reduzieren.The invention in its various aspects lies in various arrangements that reduce the problem of crosstalk in the situations discussed.

Im Besonderen ist die Erfindung in Anspruch 1 definiert, auf den Bezug zu nehmen ist.In particular, the invention is defined in claim 1, to which reference should be made.

Im Folgenden werden Ausgestaltungen der Erfindung beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:In the following, embodiments of the invention are described by way of example and with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1, auf die bereits Bezug genommen wurde, die Kontakteanordnung in einem RJ 45-Stecker nach der EIA T560D-Reihenfolge,Fig. 1, already referred to, shows the contact arrangement in an RJ 45 connector according to the EIA T560D sequence,

Fig. 2 die konventionelle Konfiguration verdrillter Zweidrahtleiter für die Kontaktanordnung von Fig. 1,Fig. 2 shows the conventional twisted pair configuration for the contact arrangement of Fig. 1,

Fig. 3 eine Anordnung verdrillter Zweidrahtleiter,Fig. 3 an arrangement of twisted two-wire conductors,

Fig. 4 eine Verwindungsanordnung nach einer Ausgestaltung der Erfindung,Fig. 4 shows a twisting arrangement according to an embodiment of the invention,

Fig. 5 eine Verwindungsanordnung nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung undFig. 5 shows a twisting arrangement according to a second embodiment of the invention and

Fig. 6 einen Teil einer modularen Steckersystem- und Leiteranordnung, die zeigt, wie die Erfindung in ein modulares Steckersystem integriert wird.Fig. 6 shows a portion of a modular connector system and conductor arrangement, showing how the invention is integrated into a modular connector system.

Nebensprechen entsteht, wieder Bezug nehmend auf Fig. 1, zwischen den Paaren 1 und 3, wenn ein langer Aderabschnitt für jeden Leiter jedes Paares im Steckverbinder jeweils in enger Nähe gelegt wird. Eine typische Länge ist ungefähr 25 mm. Ader 3 induziert Nebensprechen in Ader 4 und die entgegengesetzte Fließrichtung in Ader 6 induziert Nebensprechen in Ader 5 im entgegengesetzten Sinn zu dem in Ader 4 induzierten.Crosstalk, again referring to Fig. 1, occurs between pairs 1 and 3 when a long section of wire for each conductor of each pair is placed in close proximity in the connector. A typical length is about 25 mm. Wire 3 induces crosstalk in wire 4 and the opposite flow in wire 6 induces crosstalk in wire 5 in the opposite sense to that induced in wire 4.

Da die Stromflüsse in den Adern 4 und 5, die Paar 1 bilden, einander entgegengesetzten Sinn haben, verstärken die beiden induzierten Spannungen einander gegenseitig, wodurch das Nebensprechen verdoppelt wird.Since the current flows in wires 4 and 5, which form pair 1, have opposite senses, the two induced voltages reinforce each other, doubling the crosstalk.

Die verschiedenen Ausgestaltungen reduzieren das Nebensprechen zwischen den Paaren 1 und 3 drastisch, indem sie absichtlich Nebensprechen induzieren, aber mit entgegengesetzten Sinn, so dass sich die Auswirkungen gegenseitig aufheben und das Nebensprechen ausgeschlossen oder reduziert wird. In Fig. 1 ist daher Ader Nr. 3 des Paares 3 zum Stören von Ader 5 von Paar 1 angeordnet und Ader 6 zum Stören von Ader 4.The various designs drastically reduce the crosstalk between pairs 1 and 3 by intentionally inducing crosstalk, but with opposite senses, so that the effects cancel each other out and crosstalk is eliminated or reduced. In Fig. 1, wire number 3 of pair 3 is therefore arranged to interfere with wire 5 of pair 1 and wire 6 to interfere with wire 4.

Lösungen für das Nebensprechproblem müssen die Auswirkungen paralleler Leiterwege im Stecker und in der Buchse berücksichtigen.Solutions to the crosstalk problem must take into account the effects of parallel conductor paths in the plug and the jack.

Fig. 2 zeigt die normale Verwindung der in Fig. 1 abgebildeten Aderpaare nach dem Stand der Technik. Die Adern jedes Paares werden also jeweils miteinander verdrillt. Die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung weicht davon ab, indem Ader 3 von Paar 3 mit Ader 5 von Paar 1 und Ader 6 von Paar 4 mit Ader 4 von Paar 1 verdrillt wird. Diese Anordnung wird für eine kurze Länge angewendet, die experimentell oder mathematisch bestimmt werden kann, um das Nebensprechen in der Buchse aufzuheben.Fig. 2 shows the normal twisting of the wire pairs shown in Fig. 1 according to the prior art. The wires of each pair are thus twisted together. The device shown in Fig. 3 differs from this by twisting wire 3 of pair 3 with wire 5 of pair 1 and wire 6 of pair 4 with wire 4 of pair 1. This arrangement is used for a short length, which can be determined experimentally or mathematically, to cancel the crosstalk in the jack.

Anstatt die Adern in der oben dargelegten Weise zu verdrillen, können sie ähnlich der Weise, wie sie in der Buchse angeordnet sind, einfach überkreuzt und parallel gelegt werden.Instead of twisting the wires in the manner described above, they can simply be crossed and laid parallel, similar to the way they are arranged in the socket.

Als eine Alternative zu der abgebildeten Verwindungsanordnung können die Adern an der hinteren Schneidklemmverbindung an einer Festverdrahtungsschnittstelle so angeschlossen werden, dass sie im Verhältnis zu ihrer Position in der Buchse vertauscht sind. In Fig. 1 wird somit Ader 1 so verwunden, dass sie an Ader 5 angrenzt und Ader 4 an Ader 6 angrenzt. Andere Kreuzungs- und Verwindungssysteme vom Stand der Technik werden in DE-C-10 83 880 und DE-B-16 90 243 beschrieben.As an alternative to the twisting arrangement shown, the wires can be connected to the rear insulation displacement connection on a hardwiring interface so that they are reversed in relation to their position in the socket. In Fig. 1, wire 1 is thus twisted so that it is adjacent to wire 5 and wire 4 is adjacent to wire 6. Other prior art crossing and twisting systems are described in DE-C-10 83 880 and DE-B-16 90 243.

Fig. 4 zeigt eine erste Ausgestaltung der Erfindung, wieder sind die acht parallelen Adern von 1 bis 8 nummeriert und ihre Standardverdrahtungspaare sind oben angedeutet. Adern 4 und 5 bilden also Paar 1, wobei Leitung 4 die "abgehende" Leitung und Ader 5 die "Rückleitung" ist. Adern 1 und 2 bilden Paar 2, Adern 3 und 6 Paar 3 und Adern 7 und 8 Paar 4. Diese Konfiguration wird konventionsmäßig angenommen, obwohl das vierte Paar manchmal ausgelassen wird, wenn es nicht benötigt wird.Fig. 4 shows a first embodiment of the invention, again the eight parallel wires are numbered 1 to 8 and their standard wiring pairs are indicated above. Thus wires 4 and 5 form pair 1, with wire 4 being the "outgoing" wire and wire 5 the "return". Wires 1 and 2 form pair 2, wires 3 and 6 pair 3 and wires 7 and 8 pair 4. This configuration is adopted by convention, although the fourth pair is sometimes omitted when not required.

Wie bereits besprochen, ist das Nebensprechen zwischen den Adern des ersten und des dritten Paares am stärksten. Die Lösung für dieses Problem ist in der Figur als eine Reihe von Verwindungen zwischen Aderpaaren im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn abgebildet. Tabelle 1 unten zeigt die Adern in jedem Paar, die Anzahl von Verwindungen pro Längeneinheit und ihren Sinn. TABELLE 1 As discussed earlier, crosstalk is greatest between the wires of the first and third pairs. The solution to this problem is shown in the figure as a series of twists between wire pairs in a clockwise and counterclockwise direction. Table 1 below shows the wires in each pair, the number of twists per unit length, and their sense. TABLE 1

Aus Tabelle 1 und Fig. 4 ist ersichtlich, dass jede Ader mit wenigstens zwei, und im Fall von 4 drei, weiteren Adern verdrillt ist. Der Nettoeffekt ist es, die Adern zum Abschließen an der Schneidklemmverbindung in den korrekten Paaren anzulegen, wobei die Adern jedes Paares aneinander angrenzen. Es ist zu beachten, dass die Position der Adern von Paar 1 an der Schneidklemmverbindung umgekehrt wurde, so dass Ader 5 sich links von Ader 4 befindet.From Table 1 and Fig. 4 it can be seen that each core is twisted with at least two, and in the case of 4 three, other cores. The net effect is to place the cores in the correct pairs for termination at the insulation displacement joint, with the cores of each pair adjacent to each other. Note that the position of the cores of pair 1 at the insulation displacement joint has been reversed so that core 5 is to the left of core 4.

In Fig. 4 sind die Adern 1 und 3 pro Längeneinheit viermal im Uhrzeigersinn verdrillt. Adern 6 und 8 sind zweimal pro Längeneinheit entgegen dem Uhrzeigersinn verdrillt, Adern 4 und 7 dreimal pro Längeneinheit im Uhrzeigersinn und Adern 2 und 5 zweimal pro Längeneinheit entgegen dem Uhrzeigersinn. Die relativen Positionen der Adern werden an A in der Figur gezeigt.In Fig. 4, cores 1 and 3 are twisted clockwise four times per unit length. Cores 6 and 8 are twisted counterclockwise twice per unit length, cores 4 and 7 are twisted clockwise three times per unit length, and cores 2 and 5 are twisted counterclockwise twice per unit length. The relative positions of the cores are shown at A in the figure.

Ader 4 wird dann zweimal pro Längeneinheit mit Ader 6 im Uhrzeigersinn verdrillt und dann dreimal mit Ader 5 entgegen dem Uhrzeigersinn. Adern 1 und 2 sind zweimal entgegen dem Uhrzeigersinn miteinander verdrillt, Adern 3 und 6 zweimal im Uhrzeigersinn und Adern 7 und 8 ebenfalls zweimal im Uhrzeigersinn. Das Ergebnis ist die Adernkonfiguration an der Schneidklemmverbindung und wird an B in der Figur gezeigt.Core 4 is then twisted twice per unit length with core 6 clockwise and then three times with core 5 anti-clockwise. Cores 1 and 2 are twisted together twice anti-clockwise, cores 3 and 6 twice clockwise and cores 7 and 8 also twice clockwise. The result is the core configuration at the insulation displacement connection and is shown at B in the figure.

Fig. 5 zeigt eine alternative Verwindungskonfiguration, die in Tabelle 2 unten dargestellt wird. Die Adern jedes Paares werden, obwohl dies in den Zeichnungen nicht gezeigt wird, nach dem Verdrillen gemäß Tabelle 2 unten bis an den Rand des Verbinders kontinuierlich miteinander verdrillt. Ader I wird somit zunächst zwei Verwindungen im Uhrzeigersinn mit Ader 3 verdrillt, während Ader 2 zwei Verwindungen entgegen dem Uhrzeigersinn mit Ader 5 verdrillt wird. Adern 1 und 2 werden dann in ihrer normalen Konfiguration geflochten. Es ist zu beachten, dass in der Konfiguration von Tabelle 2 die erste genannte Ader über die zweite Ader verdrillt wird. Ader 1 wird somit über Ader 3 verdrillt. TABELLE 2 Fig. 5 shows an alternative twisting configuration which is shown in Table 2 below. Although not shown in the drawings, the cores of each pair are continuously twisted together after twisting as shown in Table 2 below to the edge of the connector. Core I is thus first twisted clockwise for two twists with core 3, while core 2 is twisted anti-clockwise for two twists with core 5. Cores 1 and 2 are then braided in their normal configuration. Note that in the configuration of Table 2 the first core mentioned is twisted over the second core. Core 1 is thus twisted over core 3. TABLE 2

Es ist zu beachten, dass die Anzahl von Verwindungen in Fig. 5 im Gegensatz zu der Ausgestaltung von Fig. 4 für jedes verdrillte Zweileiterpaar die gleiche ist. Die Verwindungsrate in den Ausgestaltungen nach Fig. 5 sollte in jedem der ersten oder vorhergehenden verdrillten Zweileiterpaare ungefähr 4 bis 5 Verwindungen pro Zoll betragen und die Verwindungslänge 9 bis 12 mm, gemessen vom Stecker bis zum V der Adern. Das ist aus Fig. 6 am besten ersichtlich, die einen WE8 W-Träger 10 zeigt, der acht Kontaktadern A bis H trägt. Die isolierten Adern 1 bis 8 sind jeweils an einer betreffenden Kontaktader A bis H angebracht und die Verwindungen treten in dem Bereich nahe dem Ende 12 des Trägers 10 auf, in das die isolierten Adern eingeführt werden. Der Träger und die Adern sind, wenn dies auch nicht gezeigt wird, in einem Gehäuse montiert, um einen modularen Stecker oder Verbinder zu bilden.It should be noted that the number of twists in Fig. 5 is the same for each twisted pair in contrast to the embodiment of Fig. 4. The twist rate in the embodiments of Fig. 5 should be approximately 4 to 5 twists per inch in each of the first or preceding twisted pairs and the twist length should be 9 to 12 mm measured from the plug to the V of the wires. This is best seen in Fig. 6 which shows a WE8 W carrier 10 carrying eight contact wires A to H. The insulated wires 1 to 8 are each attached to a respective contact wire A to H and the twists occur in the region near the end 12 of the carrier 10 into which the insulated wires are inserted. Although not shown, the carrier and wires are mounted in a housing to form a modular plug or connector.

Der Nettoeffekt der Verdrillung im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn ist die starke Verringerung von Nebensprechen. Es versteht sich, dass außer dem Verdrillen jeder Ader mit ihrem Paarmitglied jede Ader auch mit wenigstens einer Ader von einem anderen Paar verdrillt wird. Andere Konfigurationen, die das Ergebnis erzielen, können vom Fachmann bestimmt werden.The net effect of clockwise and counterclockwise twisting is to greatly reduce crosstalk. It is understood that in addition to twisting each core with its pair member, each core is also twisted with at least one core from another pair. Other configurations that achieve the result can be determined by one skilled in the art.

Claims

1. Telecommunications connector comprising a core carrier with a plurality of contact cores and a plurality of insulated cores, each connected to a respective contact core and forming at least three conductor pairs, wherein an insulated core (5) of a first conductor pair (Pr. 1) is twisted with an insulated core (2) of a second conductor pair (Pr. 2) to form a twisted core pair, and the other insulated core (4) of the first conductor pair is twisted with an insulated core (7) of a third conductor pair (Pr. 4), and wherein one of the twist is clockwise and the other is anticlockwise.

2. A telecommunications connector according to claim 1, wherein an insulated wire of each conductor pair is twisted with an insulated wire of another conductor pair to form at least three twisted wire pairs.

3. A telecommunications connector according to claim 2, wherein each twisted pair has two wire twists.

4. A telecommunications connector according to claim 2 or claim 3, wherein the twisted pairs are alternately twisted clockwise and counterclockwise.

5. A telecommunications connector according to claim 2, 3 or 4, wherein an insulated wire of at least one twisted pair is further twisted with an insulated wire of another twisted pair.

6. Telecommunications connector according to one of claims 1 to 5, comprising eight insulated wires divided into four conductor pairs, wherein a first wire of the first conductor pair is twisted anti-clockwise with a first wire of the second pair to form a first twisted pair, a second wire of the first pair is twisted clockwise with a first wire of the fourth pair to form a second twisted pair, a second wire of the second conductor pair is twisted clockwise with a first wire of the third conductor pair to form a third twisted pair, and the second wire of the fourth pair is twisted counterclockwise with the second wire of the fourth pair to form another twisted pair.

7. The telecommunications connector of claim 6, wherein a first wire of the fourth twisted pair is twisted with a first wire of the second twisted pair to form a fourth twisted pair.

8. A telecommunications connector according to claim 6 or claim 7, wherein each core of each twisted pair is intertwined with the core with which it formed a conductor pair.

9. A telecommunications connector according to claim 6, 7 or 8, wherein the fourth and fifth insulated wires are for the first conductor pair, the first and second insulated wires form the second conductor pair, the third and sixth insulated wires form the third conductor pair and the seventh and eighth wires form the fourth conductor pair and wherein the fifth and second insulated wires form the first twisted pair, the fourth and seventh insulated wires form the second twisted pair, the first and third insulated wires form the third twisted pair and the sixth and eighth insulated wires form the fourth twisted pair.

10. A telecommunications connector according to claim 9, wherein the fourth and sixth insulated wires form the further twisted pair.

11. A telecommunications connector according to claim 1, 2, 6 or 7, wherein the number of twists in each twisted pair is not equal.

12. A telecommunications connector according to claim 6, wherein a second wire of the second twisted pair is twisted with a second wire of the fourth twisted pair to form a second further twisted pair, a first wire of the first twisted pair is twisted with a first wire of the third twisted pair to form a third further twisted pair, a second wire of the third twisted pair is twisted with a first wire of the further twisted pair to form a fourth further twisted pair, and the second wire of the first twisted pair is twisted with the second wire of the further twisted pair to form a fifth further to form a twisted pair.