DE69622539T2

DE69622539T2 - Hochfrequenz modularstecker und kabelzusammenbau

Info

Publication number: DE69622539T2
Application number: DE69622539T
Authority: DE
Inventors: Merv Fair; David Hatch; Don Mcclune; M. Rohrbaugh; S. Wagner
Original assignee: Stewart Connector Systems Inc
Current assignee: Stewart Connector Systems Inc
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2016-02-22
Also published as: CA2211197A1; EP0811258A1; CN1176024A; WO1996026556A1; TW280955B; ATE221262T1; JP3075415B2; EP0811258A4; JPH10506751A; CA2211197C; US5628647A; CN1068461C; DE69622539D1; EP0811258B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen elektrische Verbindungselement- und Kabelzusammenbauten, und insbesondere einen Zusammenbau eines Mehrfachpaarkabels, das durch einen Modularstecker abgeschlossen ist, für eine Verwendung bei der Übertragung von Hochfrequenzsignalen.
Es sind Datenkommunikationsnetzwerke entwickelt worden, die einen Informationsfluss zu einer immer größeren Anzahl von Benutzern bei immer höheren Übertragungsgeschwindigkeiten ermöglichen. Es entsteht jedoch ein Problem, wenn Daten mit hohen Geschwindigkeiten über eine Vielzahl von Schaltungen eines Typs übertragen werden, die Mehrfachpaar- Datenkommunikationskabel umfassen. Insbesondere überträgt und empfängt jede Leitungsschaltung an sich bei hohen Übertragungsgeschwindigkeiten eine elektromagnetische Strahlung, so dass die durch eine Schaltung oder ein Leitungspaar (die "Quellenschaltung") fließenden Signale sich möglicherweise mit den durch ein anderes Leitungspaar (die "Opferschaltung") fließenden Signale koppeln. Die unbeabsichtigte elektromagnetische Kopplung der Signale zwischen unterschiedlichen Paaren von Leitern unterschiedlicher elektrischer Schaltungen wird Übersprechen bzw. Nebensprechen (crosstalk) genannt und ist eine Störungsquelle, die oftmals die Verarbeitung dieser Signale nachteilig beeinflusst. Das Übersprechproblem bei Informationsnetzwerken vergrößert sich in dem Umfang, wie sich die Frequenz der übertragenen Signale vergrößert.
In dem Fall lokaler Netzwerksysteme (LAN-Systeme), die elektrisch unterschiedliche verdrillte Leitungspaare verwenden, tritt ein Übersprechen auf, wenn eine Signalenergie von einem Signalpaar zu einem anderen unbeabsichtigt "übergeht". Der Punkt, bei dem das Signal von einem Leitungssatz zu einem anderen übergeht oder gekoppelt wird, kann 1) in dem Verbindungselement oder einer internen Verschaltung der Übertragungsstation, was als "Nahnebensprechen" bezeichnet wird, 2) in dem Verbindungselement oder der internen Verschaltung der Empfangsstation, was als "Fernnebensprechen" bezeichnet wird, oder 3) in dem verbindenden Kabel sein.
Das Nahnebensprechen ("NEXT") ist insbesondere in dem Fall von Telekommunikationsverbindungselementen des Typs problematisch, der in Unterabschnitt F des FCC-Teils 68.500 spezifiziert ist, die allgemein als Modularverbindungselemente bezeichnet werden. Derartige Modularverbindungselemente umfassen Modularstecker und Modularbuchsen. Die EIA/TIA (Electronic/Telecommunication Industry Association) des ANSI hat Elektrospezifikationen für Nahnebensprechisolationen in Netzwerkverbindungselementen veröffentlicht, um sicherzustellen, dass die Verbindungselemente an sich die Gesamtleistungsfähigkeit der Verbindungs-Hardware nicht abgeschirmter verdrillter Leitungspaare nicht beeinträchtigt, die typischerweise in LAN-Systemen verwendet wird. Die EIA/TIA-Kategorie-5- Elektrospezifikationen spezifizieren eine minimale Nahnebensprechisolation für Verbindungselemente, die in nicht abgeschirmten verdrillten 100-Ohm-Leitungspaaren für Verbindungen des Ethernet-Typs bei Geschwindigkeiten bis zu 100 MHz verwendet werden.
Ein Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungskabel ist typischerweise durch einen Modularstecker abgeschlossen, der herkömmlicherweise ein isoliertes Gehäuse umfasst, in das eine ebene Anordnung dicht platzierter paralleler Durchgänge die Enden jeweiliger Kabelleitungen aufnehmen. Das Kabel umfasst typischerweise vier Schaltungen, die durch acht Leitungen definiert sind, die in vier verdrillten Leitungspaaren angeordnet sind, und ist typischerweise durch einen Modularstecker abgeschlossen, der acht Kontakte aufweist, die sich mit den Enden der acht Leitungen in Eingriff befinden, die in jeweiligen Leitungsaufnahmedurchgängen aufgenommen werden, die in einer Reihe angeordnet sind. Spezifische Paare der vier Paare der Steckerkontakte sind bestimmt, um jeweilige spezifische Kabelleitungspaare der vier Kabelleitungspaare entsprechend dem ANSI/EIA/TIA-Standard 568 abzuschließen. Beispielsweise ist das Steckerkontaktpaar, das sich bei den 4-5 Kontaktpositionen befindet, die Kontaktbelegung bzw. Kontaktzuordnung gemäß dem Standard 568 für das mit #1 bezeichnete Leitungspaar. Die Kabelleitungen des mit #3 bezeichneten Paares sind gemäß dem Standard 568 durch die Steckerkontakte abgeschlossen, die sich bei den Positionen 3-6 befinden, die die Steckerkontakte 4-5, die das Leitungspaar #1 abschließen, spreizen. Es ist herausgefunden worden, dass das Nahnebensprechen zwischen den Leitungspaaren #1 und #3 während Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungen insbesondere bei Modularsteckern zu Schwierigkeiten führt, die ein Kabel gemäß dem Standard 568 abschließen.
In der Druckschrift DE-A-4238923 ist ein Stecker mit acht Positionen offenbart, der einen Lastblock mit zwei Zeilen von vier leitungsaufnehmenden Durchgängen umfasst, die in Bezug zueinander abwechselnd zueinander versetzt sind (Fig. 9). Es ist nicht offenbart, dass die einzelnen Durchgänge des Lastblocks, in denen die einzelnen Leitungen aufgenommen sind, eine Wirkung auf die Verringerung des Übersprechens aufweisen. Es ist ebenso nicht spezifiziert, in welchen bestimmten Durchgängen des Lastblocks die Leitungen des Kabels aufgenommen sind.

Kurzzusammenfassung der Erfindung

Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen und verbesserten Kabel- und Verbindungselementzusammenbau bereitzustellen.
Weiterhin ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen und verbesserten Modularstecker- und Kabelzusammenbau bereitzustellen.
Darüber hinaus ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen und verbesserten Modularstecker- und Mehrfachpaarkabelzusammenbau für eine Verwendung bei der Übertragung von Hochfrequenzsignalen bereitzustellen, der eine deutliche Verringerung bei dem Nahnebensprechen im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorrichtung bereitstellt.
Im Hinblick auf eine Lösung der vorstehend angegebenen Aufgaben ist die vorliegende Erfindung durch die in den Patentansprüchen beanspruchten Merkmale gekennzeichnet.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass in einem Modularstecker, der ein Mehrfachpaarkabel abschließt, ein Übersprechen zwischen zwei Leiterpaaren, die unterschiedliche Schaltungen definieren, d. h. zwischen zwei "Signalpaaren", sowohl aus einer Magnetfeldkopplung (induktiven Kopplung) als auch einer elektrischen Feldkopplung (kapazitiven Kopplung) resultiert und dass die Größe einer derartigen Kopplung zwischen den zwei Signalpaaren durch eine geeignete Positionierung der Enden der Signalpaare in dem Stecker und durch Anpassen des dazwischenliegenden Platzes verringert werden kann.
Zusammenfassend ist, was die Magnetfeldkopplung betrifft, erfindungsgemäß ein Modularstecker aufgebaut, wobei die vier Enden der zwei Signalpaare in dem Stecker derart positioniert und fixiert sind, dass Signalkontakte Signalschleifen erzeugen, die zueinander mit einem Winkel, vorzugsweise nahe einem rechten Winkel, ausgerichtet sind. Die Magnetfeldkopplung und das zwischen den zwei Signalpaaren induzierte Übersprechen wird dadurch im Vergleich zu dem herkömmlichen Steckeraufbau verringert, bei dem es erforderlich ist, dass die Signalkontakte in einer einzelnen Reihe oder ebenen Anordnung positioniert sind, so dass die zugehörigen Signalschleifen koplanar sind. Was die elektrische Feldkopplung betrifft, ist ein erfindungsgemäßer Modularstecker aufgebaut, um es zu ermöglichen, dass der Platz zwischen den Signalkontakten der betrachteten Signalpaare gleichmäßiger ausbalanciert ist. Da die Größe einer Kontakt-zu-Kontakt-Kapazität allein durch die Entfernung zwischen den zwei betrachteten Signalkontakten bestimmt wird, werden die elektrische Feldkopplung oder kapazitive Kopplung und ein zwischen den zwei Signalpaaren induziertes Übersprechen im Vergleich zu dem herkömmlichen Steckeraufbau verringert, bei dem der Kontakt-zu-Kontakt-Platz weniger symmetrisch ist.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Modularstecker ein isolierendes oder dielektrisches Gehäuse mit einer Vielzahl von leitungsaufnehmenden Durchgängen, die in ersten und zweiten im Wesentlichen parallelen ebenen Anordnungen, die eine über der anderen platziert sind, angeordnet sind, wobei die Durchgänge der ersten ebenen Anordnung in Bezug auf die Durchgänge der zweiten ebenen Anordnung in der Position versetzt angeordnet sind. Das Ende einer ersten Leitung sowohl der ersten als auch der zweiten Leitungs- oder Signalpaare wird in einem jeweiligen leitungsaufnehmenden Durchgang in der ersten ebenen Anordnung aufgenommen, während das Ende einer zweiten Leitung sowohl der ersten als auch der zweiten Signalpaare in einem jeweiligen leitungsaufnehmenden Durchgang in der zweiten ebenen Anordnung aufgenommen wird. Die leitungsaufnehmenden Durchgänge, in denen die · Leitungsenden der ersten und zweiten Leitungspaare aufgenommen sind, werden derart ausgewählt, dass die Kontakte des ersten Signalpaars sich in einer ersten Paarebene befinden und die Kontakte des zweiten Signalpaars sich in einer zweiten Paarebene befinden, die die erste Paarebene schneidet, so dass die durch die Signalpaare erzeugten Signalschleifen bei einem Winkel zueinander ausgerichtet sind.
Die Enden des ersten Signalpaars werden vorzugsweise in benachbarten leitungsaufnehmenden Durchgängen der ersten ebenen Anordnung aufgenommen, während die Enden des zweiten Signalpaars in benachbarten leitungsaufnehmenden Durchgängen der zweiten Ebene oder Anordnung benachbart zu den zwei benachbarten leitungsaufnehmenden Durchgängen der ersten ebenen Anordnung aufgenommen werden, d. h., einer der Durchgänge, der ein jeweiliges der zweiten Leitungsenden aufnimmt, befindet sich zwischen dem Paar der Durchgänge, die die ersten Leitungsenden aufnehmen. Dies ergibt die zwei Paarebenen und folglich die Signalschleifen, die bei einem im Wesentlichen rechten Winkel zueinander ausgerichtet sind, was die Magnetfeldkopplung minimiert und zusätzlich den Kontakt- zu-Kontakt-Platz und folglich die Kontakt-zu-Kontakt- Kapazitäten, näher ausbalanciert, wodurch die elektrische Feldkopplung und das kapazitiv gekoppelte Übersprechen verringert werden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Modularstecker acht leitungsaufnehmende Durchgänge auf und das Mehrfachleiterkabel umfasst vier Signalpaare. Die erste und die zweite ebene Anordnung umfassen jeweils vier der leitungsaufnehmenden Durchgänge, nämlich zwei äußere Durchgänge und zwei innere Durchgänge. Die Enden der ersten Leitungen von zwei der Leitungspaare werden in den zwei inneren Durchgängen der ersten ebenen Anordnung aufgenommen und die Enden der zweiten Leitungen der zwei Leitungspaare werden in den zwei inneren Durchgängen der zweiten ebenen Anordnung aufgenommen, um sich schneidende Paarebenen auszubilden.

Beschreibung der Zeichnungen

Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung sowie vieler begleitender zugehöriger Vorteile wird unter Bezugnahme auf die nachstehende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung erreicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines herkömmlichen Modularsteckers und eines Mehrfachpaarkabels vor einem Anschluss gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung eines Modularstecker- und Kabelzusammenbaus gemäß dem Stand der Technik, der in Fig. 1 gezeigt sind, die entlang einer Linie 2-2 in Fig. 1 entnommen ist,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Querschnitts des herkömmlichen Steckers, der die Kabelleitungen entsprechend Fig. 2 aufnimmt und die Standard- Anschlussbelegungen für Signalpaare #1 und #3 zeigt,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Ausrichtung von Signalschleifen, die durch die Signalpaare #1 und #3 gemäß Fig. 1 bei dem herkömmlichen Aufbau erzeugt werden,
Fig. 5 eine schematische Darstellung ähnlich zu Fig. 3 des Querschnitts eines Steckers, der Kabelleitungen gemäß der vorliegenden Erfindung aufnimmt und die Standard- Anschlussbelegungen für Signalpaare #1 und #3 zeigt,
Fig. 6 eine Querschnittsdarstellung ähnlich zu Fig. 2 eines erfindungsgemäßen Modularstecker- und Kabelzusammenbaus,
Fig. 7 eine schematische Darstellung ähnlich zu Fig. 4 der Ausrichtung der Signalschleifen, die durch die Signalpaare #1 und #3 des erfindungsgemäßen Zusammenbaus gemäß Fig. 5 und 6 erzeugen,
Fig. 8 eine Brückenschaltungsdarstellung, die schematisch eine kapazitive Kontakt-zu-Kontakt-Kopplung zwischen Signalpaaren #1 und #3 sowohl für den Modularstecker gemäß dem Stand der Technik in Fig. 1 als auch den erfindungsgemäßen Modularstecker in Fig. 3 veranschaulicht,
Fig. 9 eine Spannungsteilerdarstellung, die schematisch eine kapazitive Kontakt-zu-Kontakt-Kopplung zwischen Signalpaaren #1 und #3 sowohl für den Modularstecker gemäß dem Stand der Technik in Fig. 1 als auch den erfindungsgemäßen Modularstecker in Fig. 3 veranschaulicht,
Fig. 10 eine perspektivische Darstellung ähnlich zu Fig. 1 eines erfindungsgemäßen Modularstecker- und Kabelzusammenbaus vor einem Anschluss,
Fig. 11 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Verbindungselement-Kabel-Zusammenbaus gemäß Fig. 10 und
Fig. 12 eine longitudinale Schnittdarstellung des Verbindungselement-Kabel-Zusammenbaus, die entlang einer Linie 12-12 in Fig. 11 entnommen ist.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen identische oder entsprechende Teile in den verschiedenen Darstellungen bezeichnen, ist die Verringerung bei einem Übersprechen, die durch die Erfindung erreicht wird, zunächst unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ist ein herkömmlicher Modularstecker 10 zum Abschließen eines Mehrfachpaar-Kommunikationskabels 14 veranschaulicht. Das Kabel 14 umfasst eine isolierende Ummantelung 16, die vier Paare von Leitern oder Leitungen bzw. Drähten 18 umfasst, wobei jedes Leitungspaar oder Signalpaar während einer Verwendung eine getrennte Signalschaltung bildet. Der Aufbau eines Steckers 10 ist allgemein bekannt und umfasst im Allgemeinen ein dielektrisches Gehäuse 20 mit einem geschlossenen freien Vorderende 22, einem kabelaufnehmenden rückseitigen Ende 24, einer anschlussaufnehmenden Seite 26 und einem (nicht gezeigten) kabelaufnehmenden Hohlraum, der sich longitudinal von dem rückseitigen Ende 24 des Gehäuses 20 zu einem Vorderende erstreckt. Acht parallele Schlitze 28, die durch entsprechende Rippen 29 definiert sind, öffnen sich zu der anschlussaufnehmenden Seite 26 des Gehäuses 20, um flache Kontaktanschlüsse 30 aufzunehmen. Die acht Schlitze 28 sind über einer ebenen Anordnung jeweiliger sich longitudinal erstreckender, paralleler Durchgänge 32 ausgerichtet, die mit dem kabelaufnehmenden Hohlraum in Verbindung stehen und die die Enden jeweiliger Kabelleitungen 18 aufnehmen. Jeder flache Kontaktanschluss 30 wird in einen damit verbundenen anschlussaufnehmenden Schlitz 28 eingeführt und fixiert, um eine jeweilige Leitung 18, die sich in einem jeweiligen leitungsaufnehmenden Durchgang 32 befindet, abzuschließen bzw. anzuschließen.
Wie es vorstehend beschrieben ist, bereitet ein Nahnebensprechen zwischen Signalpaaren #1 und #3 während einer Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung in modularen Steckern, die ein Kabel entsprechend dem Standard 568 abschließen, am meisten Schwierigkeiten. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 zeigt eine zu Fig. 2 ähnliche schematische Darstellung des Querschnitts des Steckers 10, der die Enden von Kabelleitungen 18 aufnimmt, die herkömmliche ebene Anordnung von Durchgängen 32, in die die Leitungen 18 eingefügt sind, was durch Positionszahlen 1 bis 8 bezeichnet ist, sowie die Standard-Anschlussanordnung für Signalpaare #1 und #3. Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, werden die Enden der Leitungen 18 des Signalpaars #1 in Durchgängen 4 und 5 aufgenommen und die Leitungen 18 des Signalpaars #3 werden in mit 3 und 6 bezeichneten Durchgängen aufgenommen, die die Durchgänge 4-5, die die Enden der Leitungen des Signalpaars 1 aufnehmen, spreizen.
Es ist erkannt worden, dass, wie es schematisch in Fig. 4 veranschaulicht ist, mit den Enden der Signalpaare #1 und #3 in der gemäß dem Standard herkömmlichen Anordnung von Leitungsdurchgängen 32 die durch das Signalpaar #1 definierte Signalschleife eine Ausrichtung aufweist, die koplanar ist zu und sich vollständig befindet in der Signalschleife, die durch das Signalpaar #3 definiert ist, und dass eine derartige Anordnung die Magnetfeldkopplung und das sich ergebende Übersprechen zwischen diesen zwei Signalpaaren maximiert.
Nachstehend wird auf die Fig. 5-7 Bezug genommen, in denen Teile, die in Fig. 1-4 gezeigten Teilen entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, die mit einem Strichindex versehen sind. Erfindungsgemäß sind, um die Magnetfeldkopplung und das induzierte Übersprechen zwischen zwei Signalpaaren zu verringern, die Durchgänge 32' in einer derartigen Weise angeordnet, dass die durch die Signalpaare #1 und #3 definierten Signalschleifen ausgerichtet sind, um einander schneidende Paarebenen einzunehmen. Insbesondere sind, wie es in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, leitungsaufnehmende Durchgänge 32' in ersten und zweiten im Wesentlichen parallelen ebenen Anordnungen von jeweils vier Durchgängen angeordnet, die übereinander platziert sind, wobei die Durchgänge der ebenen Anordnungen in der Position in Bezug aufeinander versetzt angeordnet sind.
Die Kabelleitungen 18' sind in die Durchgänge 32' entsprechend der Standard-Anschlussanordnung für Signalpaare eingefügt. Somit sind die Enden der ersten Leitungen 18' der Signalpaare #1 und #3 in Durchgänge 32' bei inneren, jetzt lateral benachbarten Positionen 4 und 6 der ersten oberen ebenen Anordnung eingefügt und die Enden der anderen Leitungen der Paare #1 und #3 sind in Durchgänge 32' bei inneren, jetzt lateral benachbarten Positionen 3 und 5 der zweiten unteren ebenen Anordnung eingefügt. Das Paar der oberen Anordnungsdurchgangspositionen 4, 6 kann als "angrenzend" an das Paar der unteren Anordnungsdurchgangspositionen 3, 5 bezeichnet werden, da sich die untere Position 5 lateral zwischen den oberen Positionen 4, 6 befindet. Bei dieser Standard-Konfiguration bilden die Leitungsenden der Signalpaare #1 und #3 Teile von Signalschleifen, die in Paarebenen liegen, die sich einander bei einem Punkt "a" schneiden, der sich zwischen den Ebenen der ersten und zweiten ebenen Anordnungen der Durchgänge 32' befindet. In der Tat liegen, wie es schematisch in Fig. 7 gezeigt ist, die Signalschleifen in Paarebenen, die sich einander bei einem im Wesentlichen rechten Winkel schneiden, was die spezifische Ausrichtung darstellt, bei der eine Magnetfeldkopplung und ein induziertes Übersprechen zwischen den zwei Signalpaaren minimiert ist. Obwohl ein von der Magnetfeldkopplung resultierendes Übersprechen minimiert ist, wenn die Paarebenen einen im Wesentlichen rechten Winkel miteinander bilden oder sich zumindest bei einem Punkt zwischen den Ebenen der zwei ebenen Anordnungen schneiden, ist es ersichtlich, dass erfindungsgemäße Vorteile erreicht werden, solange sich die Paarebenen an irgendeinem Punkt schneiden. Dies ist sichergestellt, wenn sich bei dem Modularstecker, der derart ausgerichtet ist, dass die erste und die zweite ebene Anordnung von leitungsaufnehmenden Durchgängen im Wesentlichen horizontal sind, die erste Paarebene nach oben und in eine laterale Richtung erstreckt, während sich die zweite Paarebene nach oben und in die andere laterale Richtung erstreckt.
Es ist ebenso ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht nur ein Bereitstellen eines Modularsteckers mit einer doppelten Anordnung von versetzt angeordneten leitungsaufnehmenden Durchgängen an sich umfasst. In der Tat ist eine derartige Konstruktion an sich in dem Stand der Technik, nämlich in der US-4,054,350 gezeigt. Vielmehr umfasst die Erfindung eine Kombination eines Mehrfachpaarkabels und eines Steckerzusammenbaus, wobei die Leitungsenden von zwei Signalpaaren in dem Modularstecker positioniert und fixiert sind, wie es vorstehend beschrieben ist, um eine Magnetfeldkopplung und ein induziertes Übersprechen zwischen den zwei Paaren zu verringern. Soweit es dem Anmelder bekannt ist, ist diese Erfindung weder Bestandteil der Lehre des Standes der Technik noch in diesem nahegelegt.
Wie es vorstehend beschrieben ist, resultiert ein Übersprechen in einem Modularstecker ebenso von einer elektrischen Feldkopplung oder kapazitiven Kopplung. Dementsprechend ist es in der Erfindung erkannt worden, dass die Größe einer derartigen Kopplung zwischen zwei Signalpaaren durch den Symmetriegrad der Abstände zwischen den Enden der vier Leitungen dieser Paare bestimmt wird. Um die nachstehende Beschreibung bezüglich der kapazitiven Kopplung zu vereinfachen, werden diese angeschlossenen Leitungsenden der zwei Signalpaare als "Kontakte" bezeichnet, und die Kontakte der Signalpaare #1 und #3, die sich entsprechend der Standard- Anschlussanordnung in Leitungsdurchgängen bei Positionen 4, 5 bzw. 3, 6 befinden, werden als Kontakt 4, Kontakt 5, Kontakt 3 bzw. Kontakt 6 bezeichnet.
In Fig. 8 sind die vorherrschenden Kontakt-zu-Kontakt- Kapazitäten veranschaulicht, die sowohl in einem herkömmlichen Modularstecker als auch in einem erfindungsgemäß aufgebauten Modularstecker vorhanden sind. Die Kapazität zwischen dem Kontakt 3 und dem Kontakt 6 ist vernachlässigt worden, um das Modell zu vereinfachen. Die gezeigte diamantförmige Anordnung wird oftmals zur Darstellung einer ausbalancierten Brückentypschaltung verwendet. Zur Veranschaulichung der Erzeugung eines Übersprechens in dem Stecker ist eine Signalquelle Vsig an die Signalpaarnummer 3 bei Kontakt 3 und Kontakt 6 angelegt.
Die Größe der nicht erwünschten kapazitiven Kopplung zwischen Signalpaaren kann durch die Größen der Kapazitäten in Bezug zueinander abgeschätzt werden. Da alle Kontakte identisch und parallel sind, hängt die Größe jeder Kontakt-zu-Kontakt-Kapazität vollständig von dem Abstand zwischen den zwei betrachteten Kontakten ab. Wenn alle Kontakt-zu-Kontakt-Kapazitäten gleich sind und die vier Signalkontakte, die den Signalpaaren #1 und #3 entsprechen, in einer symmetrischen Diamantform (mit identischem Abstand zwischen den Knoten) angeordnet sind, ist eine kapazitive Kopplung bei nahezu Null zwischen den zwei Paaren zu erwarten. Eine derartige Anordnung erhält die elektrische Balance der Signalpaare aufrecht, wobei jeder Signalkontakt die gleiche Impedanz zwischen sich selbst und jedem anderen Leiter in dem System "sieht".
Das Aufrechterhalten einer elektrischen Balance zwischen Signalpaaren, wobei jeder Signalkontakt die gleiche Impedanz zwischen sich selbst und jedem anderen Leiter in dem System sieht, kann unter Verwendung eines in Fig. 9 gezeigten Spannungsteilermodells beschrieben werden. Die kapazitiv induzierte Übersprechspannung Vcrosstalk ist Null, wenn die Schaltung perfekt ausbalanciert ist, d. h. wenn die Spannungen bei dem Kontakt 5 und dem Kontakt 6 ausgelegt sind, eine Summe von Null zu bilden. Bei Betrachtung jedes der zwei Arme der Schaltung als einen Spannungsteiler ist die Schaltung ausbalanciert, wenn gilt:
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird die Größe der Kontakt-zu-Kontakt-Kapazitäten durch den Abstand zwischen den Kontakten bestimmt. Die kapazitive Balance des Standard-Einzelreihen-Modularsteckers kann mit der Balance eines erfindungsgemäßen Doppelmodularsteckers mit versetzt angeordneten Reihen verglichen werden, indem die Indizes der Kontakt-zu-Kontakt-Kapazitäten gemäß Gleichung [1] durch die tatsächlichen Kontaktabstände ersetzt werden. Ein 0,04-Zoll-Abstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt benachbarter Kontakte sowie ein 0,035-Zoll- Höhenabstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt von Zeilen ist ausgewählt worden, wobei die Gleichungen für einen herkömmlichen Einzelzeilen-Modularstecker und einen erfindungsgemäßen Doppelmodularstecker mit versetzt angeordneten Zeilen in nachstehenden Gleichungen 2 bzw. 3 angegeben sind:
Es ist anzumerken, dass die Nenner in den Gleichungen 2 und 3 gleich sind und dass C&sub8;&sub0; der rechte Nenner für beide Gleichungen ist. Der erfindungsgemäße Modularstecker erreicht eindeutig eine bessere Balance, da C&sub5;&sub3; einen näheren Wert zu C&sub8;&sub0; aufweist als ihn C&sub4;&sub0; aufweist. Die Dezibel-Verbesserung bei der Balance kann dargestellt werden durch:
= 20Log (Änderung der Kapazität relativ zu einer Änderung für eine perfekte Balance)
= 2,44 dB.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 10 sind zwei Kontaktanschlusssätze zum Anschließen der Leitungen 18' erforderlich, nämlich ein Satz von vier kürzeren Anschlüssen 30a und ein Satz von vier längeren Anschlüssen 30b. Die längeren Kontaktanschlüsse befinden sich in jeweiligen Schlitzen und reichen zwischen benachbarte Leitungsdurchgänge in der ersten oberen ebenen Anordnung, um die in den Leitungsdurchgängen der zweiten unteren ebenen Anordnung aufgenommenen Leitungsenden anzuschließen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 10-12 wird ein Last- oder Führungsblock 34 verwendet, um eine Ausrichtung der Leitungsenden zu zugehörigen entsprechenden leitungsaufnehmenden Durchgängen 32' während eines Kabeleinfügeschrittes zum Anschluss zu vereinfachen. Der Führungsblock 34 umfasst ein blockförmiges Kunststoffelement mit einem äußeren Aufbau, der der Form des Vorderendes des kabelaufnehmenden Hohlraums 36 (Fig. 12) entspricht. Ein Paar ebener Anordnungen von vier Bohrungen 38 ist jeweils durch den Block 34 hindurch ausgebildet, das den gleichen Abstand aufweist, wie die Doppelanordnungsanordnung der leitungsaufnehmenden Durchgänge 32'. Der Durchmesser jeder Bohrung 38 ist ein wenig größer als der Durchmesser der Leitungen 18', um eine Gleitpassung der Leitungen 18' in den Bohrungen 38 zu ermöglichen. Bei dem Zusammenbau sind die Leitungen 18' der vier Signalpaare zunächst in die bestimmten Bohrungen 38 des Führungsblocks 34 eingefügt, die bezüglich ihres Ortes den Positionen der Durchgänge 32' entsprechen, die durch die Standard-Anschlussanordnung bestimmt sind. Die Längen der Leitungen 18', die über eine Vorderseite 40 des Blocks 34 herausragen, sind bündig mit der Vorderseite 40 abgeschnitten, woraufhin der leitungstragende Block in den kabelaufnehmenden Hohlraum 36 des Steckers 10' eingefügt wird. Der Block wird durch den Hohlraum 36 nach vorne gedrückt, bis die zugehörige Vorderseite 40 an das Vorderende des Hohlraums 36 anstößt, wie es in Fig. 12 gezeigt ist. Die Kabelleitungen werden dann durch die Bohrungen 38 nach vorne gedrückt und gelangen in die ausgerichteten leitungsaufnehmenden Durchgänge 32'. Es ist ersichtlich, dass der Führungsblock einen anderen Aufbau aufweisen kann, wie beispielsweise einen, bei dem die Bohrungen der oberen Anordnung durch eine ebene Anordnung von Kanälen ersetzt ist, die sich zu einer Kopfoberfläche 42 des Blocks 34 öffnen, um das Einfügen der Leitungen hierin zu vereinfachen.
Es ist ersichtlich, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung angesichts der vorstehend beschriebenen Lehre möglich sind. Es ist folglich ersichtlich, dass die Erfindung in dem Bereich der beigefügten Patentansprüche auf eine andere Weise als hier spezifisch offenbart in die Praxis umgesetzt werden kann.

Claims

1. Zusammenbau mit einem durch einen Modularstecker abgeschlossenen Mehrfachleiterkabel, umfassend

ein Mehrfachleiterkabel (14') mit zumindest ersten, zweiten, dritten und vierten Leitungen (18'), wobei die ersten und zweiten Leitungen einen Teil einer ersten Schaltung während einer Verwendung funktionsfähig bilden und die dritten und vierten Leitungen einen Teil einer zweiten Schaltung während einer Verwendung funktionsfähig bilden,

einen Modularstecker (10') mit einem dielektrischen Gehäuse (20') mit einer Vielzahl von leitungsaufnehmenden Durchgängen (32'), die in ersten und zweiten im Wesentlichen parallelen ebenen Anordnungen angeordnet sind, die übereinander platziert sind, wobei die Durchgänge (32') der ersten ebenen Anordnung in Bezug auf die Durchgänge (32') der zweiten ebenen Anordnung in der Position versetzt angeordnet sind, und einer Vielzahl von parallelen kontaktaufnehmenden Schlitzen (28'), wobei jeder kontaktaufnehmenden Schlitz (28') mit einem jeweiligen der leitungsaufnehmenden Durchgänge (32') in Verbindung steht,

wobei die Kabelleitungen (18') Enden aufweisen, die in jeweiligen leitungsaufnehmenden Durchgängen (32') aufgenommen sind, und der Modularstecker (10') eine Vielzahl flacher Kontakte (30') umfasst, wobei sich jeder Kontakt in einem jeweiligen kontaktaufnehmenden Schlitz (28') befindet und sich mit einem jeweiligen der Leitungsenden, das in einem in Verbindung stehenden, leitungsaufnehmenden Durchgang aufgenommen ist, elektrisch in Eingriff befindet, dadurch gekennzeichnet, dass

ein Ende der ersten und dritten Leitungen (18') in jeweiligen leitungsaufnehmenden Durchgängen (32') der ersten ebenen Anordnung aufgenommen ist und ein Ende der zweiten und vierten Leitungen (18') in jeweiligen leitungsaufnehmenden Durchgängen (32') in der zweiten ebenen Anordnung aufgenommen ist, wobei sich die Leitungsenden (18') der ersten und zweiten Leitungen in einer ersten Paarebene befinden und sich die Leitungsenden (18') der dritten und vierten Leitungen in einer zweiten Paarebene befinden, und wobei die Leitungsenden der ersten, zweiten, dritten und vierten Leitungen in den leitungsaufnehmenden Durchgängen derart positioniert sind, dass sich die ersten und zweiten Paarebenen einander schneiden, damit ein Übersprechen zwischen den ersten und zweiten Leitungen, die zum Teil die erste Schaltung bilden, und den dritten und vierten Leitungen, die zum Teil die zweite Schaltung bilden, minimiert wird.

2. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Modularstecker (10') derart ausgerichtet ist, dass die ersten und zweiten ebenen Anordnungen der leitungsaufnehmenden Durchgänge (32') im Wesentlichen horizontal sind, sich die erste Paarebene nach oben und in einer lateralen Richtung erstreckt und sich die zweite Paarebene nach oben und in die andere laterale Richtung erstreckt.

3. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die ersten und zweiten Paarebenen bei einem Punkt schneiden, der sich zwischen der ersten oder zweiten ebenen Anordnung der leitungsaufnehmenden Durchgänge (32') befindet.

4. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der ersten und dritten Leitungen (18') in lateral benachbarten leitungsaufnehmenden Durchgängen (32') der ersten ebenen Anordnung aufgenommen sind und die Enden der zweiten und vierten Leitungen (18') in lateral benachbarten leitungsaufnehmenden Durchgängen (32') der zweiten ebenen Anordnung aufgenommen sind, wobei sich einer der Durchgänge, der das vierte Leitungsende aufnimmt, lateral zwischen dem Paar von Durchgängen, das die ersten und dritten Leitungsenden aufnimmt, befindet.

5. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Modularstecker (10') acht leitungsaufnehmende Durchgänge (32') aufweist, wobei vier der Durchgänge in der ersten ebenen Anordnung angeordnet sind, die zwei äußere Durchgänge und zwei innere Durchgänge umfasst, und vier der Durchgänge in der zweiten ebenen Anordnung angeordnet sind, die zwei äußere Durchgänge und zwei innere Durchgänge umfasst, wobei dass Mehrfachleiterkabel fünfte, sechste, siebte und achte Leitungen umfasst, und wobei die Enden der ersten und dritten Leitungen (18') in den zwei inneren Durchgängen der ersten ebenen Anordnung aufgenommen sind und wobei die zweiten und vierten Leitungen (18') in den zwei inneren Durchgängen der zweiten ebenen Anordnung aufgenommen sind.

6. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, zweiten, dritten und vierten Leitungen in den leitungsaufnehmenden Durchgängen (32') derart platziert sind, dass sich die Leitungsenden der dritten und vierten Leitungen zwischen den Leitungsenden der ersten und zweiten Leitungen befinden und eine durch die ersten und zweiten Leitungen funktionsfähig erzeugte Signalschleife bei einem Winkel in Bezug auf eine durch die dritten und vierten Leitungen funktionsfähig erzeugte Signalschleife ausgerichtet ist.

7. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Führungsblock (34) umfasst, der sich zumindest zum Teil in dem Steckergehäuse (20') befindet, wobei der Führungsblock (34) eine Vielzahl von leitungsaufnehmenden Bohrungen (38) aufweist, die in ersten und zweiten im Wesentlichen parallelen ebenen Anordnungen angeordnet sind, die übereinander platziert sind, wobei die Bohrungen der ersten ebenen Anordnung in Bezug auf die Bohrungen der zweiten ebenen Anordnung in der Position versetzt angeordnet sind.

8. Zusammenbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (38) in den ersten und zweiten ebenen Anordnungen des Führungsblocks (34) nach den Durchgängen (32') in den ersten und zweiten ebenen Anordnungen des Gehäuses ausgerichtet sind.

9. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitungsaufnehmenden Durchgänge (32') in den ersten und zweiten ebenen Anordnungen derart aufgebaut und angeordnet sind, dass die Paarebenen im Wesentlichen senkrecht zueinander sind.

10. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine erste Schaltungseinrichtung zur elektrischen Kopplung der ersten und zweiten Leitungen in die erste Schaltung und eine zweite Schaltungseinrichtung zur elektrischen Kopplung der dritten und vierten Leitungen in die zweite Schaltung umfasst.

11. Zusammenbau mit einem durch einen Modularstecker abgeschlossenen Mehrfachleiterkabel, umfassend

ein Mehrfachleiterkabel (14') mit zumindest ersten, zweiten, dritten und vierten Paaren von Leitungen (18'), wobei jedes Leitungspaar einen Teil einer jeweiligen Schaltung während einer Verwendung bildet,

einen Modularstecker (10') mit einem dielektrischen Gehäuse (20') mit acht leitungsaufnehmenden Durchgängen (32'), die in ersten und zweiten im Wesentlichen parallelen ebenen Anordnungen angeordnet sind, die übereinander platziert sind, wobei vier der Durchgänge (32') in der ersten ebenen Anordnung angeordnet sind, die zwei äußere Durchgänge und zwei innere Durchgänge umfasst, und vier der Durchgänge (32') in der zweiten ebenen Anordnung angeordnet sind, die zwei äußere Durchgänge und zwei innere Durchgänge umfasst, wobei die die Durchgänge der ersten ebenen Anordnung in Bezug auf die Durchgänge der zweiten ebenen Anordnung in der Position versetzt angeordnet sind, und einer Vielzahl von parallelen kontaktaufnehmenden Schlitzen (28'), wobei jeder kontaktaufnehmende Schlitz (28') mit einem jeweiligen der leitungsaufnehmenden Durchgänge (32') in Verbindung steht,

ein Ende einer ersten Leitung (18') jeweils des ersten und zweiten Leitungspaares in einem jeweiligen inneren Durchgang (32') der ersten ebenen Anordnung aufgenommen ist und ein Ende einer zweiten Leitung jeweils des ersten und zweiten Leitungspaares in einem jeweiligen inneren Durchgang (32') in der zweiten ebenen Anordnung aufgenommen ist, wobei sich die Leitungsenden (18') des ersten Leitungspaares in einer ersten Paarebene befinden und sich die Leitungsenden des zweiten Leitungspaares in einer zweiten Paarebene befinden, wobei sich die ersten und zweiten Paarebenen einander schneiden.