FR2614159A1

FR2614159A1 - FREQUENCY RANGE SWITCHING SYSTEM EXTENDED BY PANEL WITH CONNECTION PLATES, IN PARTICULAR FOR TELECOMMUNICATIONS

Info

Publication number: FR2614159A1
Application number: FR8804939A
Authority: FR
Inventors: Jeffrey Chambers; David Richard Norrie
Original assignee: Oxley Developments Co Ltd
Current assignee: Oxley Developments Co Ltd
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1988-04-14
Publication date: 1988-10-21
Also published as: DE3812424A1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME DE COMMUTATION A GAMME DE FREQUENCES ETENDUE PAR PANNEAU A FICHES DE CONNEXION, COMPORTANT UNE PLURALITE DE BARRES OMNIBUS 24 PORTEUSES DE SIGNAUX ET, INTERCALEES ENTRE ELLES, D'AUTRES BARRES OMNIBUS 22 MISES A LA TERRE. LE PROBLEME A RESOUDRE CONSISTE A ACCROITRE LA FREQUENCE SUPERIEURE DE FONCTIONNEMENT ET A REDUIRE LE SIGNAL DE DIAPHONIE DU SYSTEME. LE SYSTEME EST CARACTERISE EN CE QUE LES BARRES 22 MISES A LA TERRE SONT RELIEES A INTERVALLES SUR LEUR LONGUEUR A UN PLAN DE MISE A LA TERRE 30 DE FAIBLE INDUCTANCE PAR DES TRAJETS DE FAIBLE INDUCTANCE 28. L'INVENTION EST APPLICABLE NOTAMMENT AUX TELECOMMUNICATIONS.THE INVENTION CONCERNS A SWITCHING SYSTEM WITH AN EXTENDED FREQUENCY RANGE BY CONNECTION SHEET PANEL, INCLUDING A PLURALITY OF OMNIBUS BARS 24 SIGNAL CARRIERS AND, INTERCELED BETWEEN THEM, OTHER EARTHED OMNIBUS BARS. THE PROBLEM TO BE SOLVED CONSISTS OF INCREASING THE HIGHER OPERATING FREQUENCY AND REDUCING THE SYSTEM DIAPHONY SIGNAL. THE SYSTEM IS CHARACTERIZED IN THAT THE EARTHED BARS 22 ARE CONNECTED AT INTERVALS OVER THEIR LENGTH TO A LOW INDUCTANCE EARTHING PLANE 30 BY LOW INDUCTANCE PATHS 28. THE INVENTION IS APPLICABLE IN PARTICULAR TO TELECOMMUNICATIONS.

Description

SYSTEME DE COMMUTATION A GAMME DE FREQUENCESFREQUENCY RANGE SWITCHING SYSTEM

ETENDUE PAR PANNEAU A FICHES DE CONNEXION NOTAMMENT POUR PANEL EXTENDER WITH CONNECTION SHEETS IN PARTICULAR FOR

TELECOMMUNICATIONS.TELECOMMUNICATIONS.

La présente invention a pour objet un système de commutation par panneau à fiches de connexion muni d'un dispositif pour étendre fortement la gamme des fréquences de réponse de ce système, notamment pour télécommunications. De nombreux systèmes de télécommunications utilisent un nombre élevé de câbles de transport de données et il est souvent necessaire d'intervertir les différentes origines ainsi que les'destinations de ces câbles. Cette opération de modification de structure ou de trajet s'applique à un grand nombre de systèmes de transport d'informations comprenant les systèmes The present invention relates to a switching system panel plugs provided with a device for greatly extending the range of response frequencies of this system, in particular for telecommunications. Many telecommunications systems use a large number of data cables and it is often necessary to switch the different origins and destinations of these cables. This structure or path modification operation applies to a large number of information transport systems including

numériques téléphoniques et de télévision. digital telephony and television.

Les systèmes de commutation par panneaux à fiches de connexion sont des moyens appropriés pour modifier le trajet de signaux transportés par des câbles Panel-to-connector switching systems are suitable means for modifying the path of signals conveyed by cables

de transport de données.data transport.

Un système de commutation par panneau à fiches de connexion, décrit dans le document de brevet -britannique n'l 081 171 et représenté sur la figure 1 et la figure la des dessins annexés, comporte des fils de contact parallèles 12, 14, 16 disposés en couches intercalées entre des couches de matériau isolant 18. 'Les fils 14 d'une couche sont disposés dans une direction perpendiculaire à celle des fils des couches voisines 12, 16 et sont constitués de manière qu'une extrémité sorte du matériau isolant pour former des pattes de soudure ou des broches de connexion. Un signal arrivant par un fil de contact d'une couche peut être aiguillé sélectivement vers un fil de contact d'une couche voisine en A plug connector panel switching system, described in British Patent No. 081 171 and shown in FIG. 1 and FIG. 1a of the accompanying drawings, has parallel contact wires 12, 14, 16 disposed therein. in layers interposed between layers of insulating material 18. The wires 14 of a layer are arranged in a direction perpendicular to that of the wires of the adjacent layers 12, 16 and are constituted so that one end comes out of the insulating material to form solder tabs or connection pins. A signal arriving via a contact wire of a layer may be selectively switched to a contact wire of a neighboring layer

introduisant une fiche de mise en court-circuit 10. introducing a short-circuiting plug 10.

Le nombre des couches peut être augmenté au moins jusqu'à douze, ce qui permet la commutation de six The number of layers can be increased to at least twelve, which allows the switching of six

signaux par une seule fiche de mise en court-circuit. signals by a single shorting plug.

Dans ces conditions, on utilise une fiche & plusieurs broches, le nombre des broches et la longueur de chaque Under these conditions, a plug & several pins are used, the number of pins and the length of each

broche dépendant du nombre des connexions requises. pin depending on the number of connections required.

Un système de ce type présente un grand nombre d'avantages parmi lesquels on peut mentionner: a) une commutation entièrement passive dans laquelle aucune énergie n'est à fournir pour maintenir le tracé du trajet de conmmutation; b) tous les fils de connexion sont câblés sur les côtés du panneau a fiches ou en arrière avant la commutation, ce qui fait qu'il n'y a pas de fils en avant du panneau et qu'on supprime les fouillis de fils en Such a system has a number of advantages, among which may be mentioned: a) a fully passive switching in which no energy is required to maintain the path of the conmutation path; b) all the connection wires are wired on the sides of the panel or back before switching, so that there are no wires in front of the panel and the clutter of the wires is removed.

désordre.disorder.

Un système par panneau à fiches de commutations tel que celui qui a été décrit précédemment convient pour être utilisé sur une gamme de fréquences de fonctionnement étendue allant normalement du courant continu à plusieurs MHz. Il y a cependant une limitation à la fréquence de fonctionnement supérieure, cette limitation étant due à la proximité des fils de contact voisins. Cette proximité introduit sur le fil de contact un signal de diaphonie qui résulte du couplage capacitif A switch board panel system such as that described above is suitable for use over an extended operating frequency range normally from DC to several MHz. There is however a limitation to the higher operating frequency, this limitation being due to the proximity of the neighboring contact wires. This proximity introduces on the contact wire a signal of crosstalk resulting from the capacitive coupling

avec un fil voisin.with a neighboring wire.

La capacité C entre deux fils de contact est représentée approximativement par: The capacitance C between two contact wires is approximately represented by:

2,781032.78103

C pFm-1 (2p) log - (d) en supposant que le diamètre d des fils est C pFm-1 (2p) log - (d) assuming that the diameter d of the wires is

très inférieur à l'intervalle p entre eux. much lower than the interval p between them.

Cette capacité C est proportionnelle à la longueur du fil de contact. Pour un système donné, l'impédance R (que l'on supposera être une résistance This capacitance C is proportional to the length of the contact wire. For a given system, the impedance R (which will be assumed to be a resistance

mais qui ne l'est pas nécessairement), le rapport C.S. but that is not necessarily so), the C.S.

entre le signal de diaphonie et le signal de la ligne voisine est donné par: C.S. = 201og10 IjwcRI 12+jwcRi Dans cette formule W = 2 f et f désigne la between the crosstalk signal and the signal of the adjacent line is given by: C.S. = 201og10 IjwcRI 12 + jwcRi In this formula W = 2 f and f denotes the

fréquence de fonctionnement.operating frequency.

Dans un système réalisé en pratique, l'intervalle entre des lignes de contact voisines peut être, par exemple, de 5 mm. Dans ce cas, on observe une capacité de 46 pf environ par mètre et, pour un système réel dont les d/nensions sont de 100 intervalles x 100 intervalles, on peut s'attendre à un rapport entre le signal de diaphonie et le signal de la ligne voisine égal à -100 dB environ à une fréquence de fonctionnement de 10 RHz. Ce rapport croit à une valeur de -80 dB à 100 kHz In a practical system, the gap between adjacent contact lines may be, for example, 5 mm. In this case, a capacitance of about 46 pf per meter is observed and, for a real system whose dennings are 100 intervals x 100 intervals, a ratio between the crosstalk signal and the the neighboring line is approximately -100 dB at an operating frequency of 10 RHz. This ratio has a value of -80 dB at 100 kHz

et à une valeur de -60 dB à 1 MHz. and at a value of -60 dB at 1 MHz.

A une fréquence de fonctionnement de 20 MHz, le rapport prévu entre le signal de diaphonie et le signal de la ligne voisine atteint -40 dB, cette valeur pouvant At an operating frequency of 20 MHz, the expected ratio between the crosstalk signal and the signal of the neighboring line is -40 dB, this value being

être inacceptable dans de nombreuses applications. be unacceptable in many applications.

Les valeurs ci-dessus ont été calculées en The above values were calculated in

supposant que la valeur de R était égale à 50CL. assuming that the value of R was equal to 50CL.

Cependant, le rapport du signal de diaphonie au signal de la ligne adjacente croit lorsque l'impédance du système augmente. A partir de l'étude ci-dessus du rapport entre le signal de diaphonie et le signal de la ligne adjacente, on peut voir que la réduction de ce rapport peut être obtenue en réduisant la capacité entre des fils However, the ratio of the crosstalk signal to the signal of the adjacent line increases as the impedance of the system increases. From the above study of the ratio between the crosstalk signal and the signal of the adjacent line, it can be seen that the reduction of this ratio can be obtained by reducing the capacitance between wires.

de contact voisins et successifs.neighboring and successive contacts.

Un autre procédé de réduction de la diaphonie consiste à réduire l'impédance du système en utilisant Another method of reducing crosstalk is to reduce the impedance of the system by using

des transformateurs de compensation d'impédance. impedance compensation transformers.

Cependant, dans les systèmes par panneaux à fiches de connexion de grandes dimensions, cela peut être désavantageux car on n'obtient pas nécessairement une compensation correcte de l'impédance. Divers procédés se présentent pour réduire la capacité entre des fils voisins et pour diminuer ainsi le rapport entre le signal de diaphonie et le signal de la ligne voisine. La D5 capacité est inversement proportionnelle à la distance entre des fils de contact voisins, de sorte que l'accroissement de l'espacement entre fils provoque une diminution de la capacité. Cependant, ce procédé présente l'inconvénient d'accroître la grandeur physique du système. Par exemple, dans le cas d'un système de ohms, la multiplication de la distance entre des fils de contact voisins par le facteur 2 divise la capacité par deux et ne réduit un signal de diaphonie de 1 MHz que d'un petit nombre de dB. Etant donné que dans de nombreuses applications on doit obtenir des réductions de diaphonie plus importantes, l'augmentation des dimensions However, in panel systems with large connector plugs, this can be disadvantageous because a correct impedance compensation is not necessarily obtained. Various methods exist to reduce the capacitance between neighboring wires and thereby reduce the ratio of the crosstalk signal to the signal of the adjacent line. The D5 capacity is inversely proportional to the distance between neighboring contact wires, so increasing the spacing between wires causes a decrease in capacitance. However, this method has the disadvantage of increasing the physical size of the system. For example, in the case of an ohm system, multiplying the distance between neighboring contact wires by factor 2 divides the capacitance by two and reduces a 1 MHz crosstalk signal by only a few dB. Since in many applications larger crosstalk reductions are required, the increase in

qu'il faudrait alors envisager est inacceptable. that should then be considered is unacceptable.

La figure 2 des dessins annexés représente comment on peut utiliser un plan de mise à la terre local pour réduire la capacité entre fils de contact. La capacité entre les barres omnibus 12 est réduite par la proximité de l'écran électrostatique 20 qui introduit une Figure 2 of the accompanying drawings illustrates how a local ground plane can be used to reduce inter-wire capacitance. The capacity between the bus bars 12 is reduced by the proximity of the electrostatic screen 20 which introduces a

capacité par rapport à la terre.capacity in relation to the earth.

Des améliorations importantes sont possibles avec ce procédé. Dans un système de 50J-, par exemple, on peut obtenir une réduction du rapport entre le signal de diaphonie et le signal de la ligne voisine de 20 dB à une fréquence de fonctionnement de 0,1 MHz. On obtient également une réduction de la diaphonie entre des fils de contact de couches voisines. Cependant, le modèle d'écran électrostatique est constitué de façon plus judicieuse Significant improvements are possible with this method. In a 50J system, for example, a reduction in the ratio between the crosstalk signal and the adjacent 20 dB signal at an operating frequency of 0.1 MHz can be achieved. A reduction in crosstalk between contact wires of neighboring layers is also obtained. However, the electrostatic screen model is made more wisely

par une inductance en série avec une résistance. by an inductance in series with a resistor.

L'impédance Z d'une telle barre omnibus est alors représentée par Z - IR + ju'JL L. Dans cette formule, R et L sont respectivement les valeurs par unité de longueur de la résistance et de The impedance Z of such a busbar is then represented by Z - IR + ju'JL L. In this formula, R and L are respectively the values per unit length of the resistance and

l'inductance en série dans le circuit modèle. the inductance in series in the model circuit.

Par conséquent, il est clair que l'impédance d'une longue barre omnibus croit lorsque la fréquence O croit. Aux fréquences élevées, cela réduit fortement l'efficacité d'un écran électrostatique mis- à la terre car l'accroissement de l'impédance du système provoque un Therefore, it is clear that the impedance of a long busbar increases when the frequency O believes. At high frequencies, this greatly reduces the efficiency of a grounded electrostatic shield because the increased impedance of the system causes a

accroissement du signal de diaphonie. increase of the crosstalk signal.

Une amélioration supplémentaire du rapport entre le signal de diaphonie et le signal de la ligne l0 voisrne est obtenu en mettant à la terre des barres omnibus dans chaque couche. Cependant, comme dans le cas du procédé précédent de réduction de diaphonie, des effets d'induction dans les barres omnibus de mise à la terre réduisent l'efficacité de ce procédé aux fréquences élevées. Le fonctionnement du système de commutation par panneau à fiches de connexion est donc soumis à des restrictions sévères aux fréquences élevées. Par conséquent, un perfectionnement important serait apporté à ce système s'il était possible de réduire l'inductance et donc l'impédance du système en portant ainsi la A further improvement in the ratio of the crosstalk signal to the neighbor line signal is obtained by grounding bus bars in each layer. However, as in the case of the previous crosstalk reduction method, induction effects in the ground bus bars reduce the efficiency of this process at high frequencies. The operation of the patch panel switching system is therefore subject to severe restrictions at high frequencies. Therefore, an important improvement would be made to this system if it was possible to reduce the inductance and therefore the impedance of the system by thus carrying the

fréquence supérieure de fonctionnement à au moins 50 MHz. upper frequency of operation at least 50 MHz.

On désire aussi réduire le signal de diaphonie pour une fréquence donnée. La présente invention se propose It is also desired to reduce the crosstalk signal for a given frequency. The present invention proposes

d'atteindre ce but.to achieve this goal.

A cet effet, l'invention concerne un système de commutation à gamme de fréquences étendue par panneau à fiches de connexion, notamment pour télécommunications, comportant une pluralité de barres omnibus porteuses de signaux et, intercalées entre elles, d'autres barres omnibus mises à la terre, caractérisé en ce que les barres omnibus mises à la terre sont reliées à intervalles sur leur longueur.à un plan de mise à la To this end, the invention relates to an extended frequency range switching system by plug-in board, in particular for telecommunications, comprising a plurality of signal-carrying busbars and, interposed between them, other busbars set to the earth, characterized in that the grounded bus bars are connected at intervals along their length.to a setting plan

6 261 41596,261,419

terre de faible inductance au moyen d'une pluralité de low inductance earth by means of a plurality of

trajets de faible inductance.low inductance paths.

Suivant un mode de réalisation avantageux, les trajets de faible inductance sont constitués par des broches métalliques de mise en courtcircuit qui relient D lesdites autres barres omnibus au plan de mise à la terre. En utilisant ce procédé, le signal de diaphonie peut, dans un panneau à fiches de connexion de type x 100 peut être réduit à moins de 40 dB à une According to an advantageous embodiment, the paths of low inductance are constituted by metal shorting pins which connect D said other bus bars to the grounding plane. Using this method, the crosstalk signal can, in a x100 type plug-in board, be reduced to less than 40 dB

fréquence de fonctionnement de 50 MHz. operating frequency of 50 MHz.

L'invention est décrite plus en détail ci- The invention is described in more detail below.

après, uniquement à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente un système de commutation de base par panneau à fiches de connexion auquel la présente invention est applicable, - la figure 2 représente une technique connue pour réduire la diaphonie entre des fils voisins, - la figure 3 représente un exemple de réalisation d'un dispositif conforme à la présente invention pour réduire l'impédance du système de commutation par panneau à fiches de connexion, et - la figure 4 est une vue en coupe du by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows a basic switchboard connection board system to which the present invention is applicable, - Figure 2 shows a technique. known to reduce crosstalk between neighboring wires; FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a device according to the present invention for reducing the impedance of the switching system by plug-in board, and FIG. a sectional view of

dispositif suivant la ligne A-A de la figure 3. device along the line A-A of Figure 3.

Conformément à la figure 4, des barres omnibus 22 mises à la terre sont disposées à proximité de barres omnibus 24 porteuses de signaux et en alternance avec elles. Ces barres omnibus 22 sont disposées dans une direction perpendiculaire à celle des barres omnibus porteuses de signaux suivant une couche voisine 26. Les barres omnibus 22 mises à la terre sont de plus, reliées à la terre à intervalles (de préférence à intervalles réguliers) suivant leur longueur par des broches métalliques de mise en court-circuit 28 de faible inductance. Ces broches de mise en court-circuit 28 As shown in FIG. 4, grounded bus bars 22 are arranged in proximity to and alternating with signal carrying bus bars 24. These bus bars 22 are arranged in a direction perpendicular to that of the bus bars bearing signals in a neighboring layer 26. The bus bars 22 are grounded and are connected to earth at intervals (preferably at regular intervals) according to their length by short-circuiting metal pins 28 of low inductance. These shorting pins 28

7 2 6 126141597 2 6 12614159

assurent une connexion électrique entre les barres omnibus 22 et le plan de mise à la terre de faible impédance 30. Cela réduit l'impédance en série effective du système et améliore le blindage électrostatique entre les barres omnibus porteuses de signaux, réduit la diaphonie et accroit ainsi la fréquence de fonctionnement provide an electrical connection between the bus bars 22 and the low impedance ground plane 30. This reduces the effective series impedance of the system and improves the electrostatic shielding between the signal-carrying bus bars, reduces crosstalk and increases so the operating frequency

supérieure dudit système.upper part of said system.

Bien que les barres omnibus mises à la terre 22 puissent être reliées à la terre à leur extrémité en plus de leur liaison au plan de mise à la terre 30 par les broches de mise en court-circuit 28, cela n'est pas 1. essentiel et la mise à la terre peut être réalisée uniquement au moyen des broches de mise en court-circuit Although the grounded bus bars 22 may be grounded at their end in addition to their connection to the ground plane 30 through the shorting pins 28, this is not 1. essential and grounding can be achieved only by means of shorting pins

28 et du plan de mise à la terre 30. 28 and Grounding Plan 30.

Bien que cela ne soit pas représenté, dans un dispositif de connexion à plusieurs plans du type représenté sur la figure 1, des barres omnibus mises à la terre reliées au plan de mise à la terre par des broches de mise en court-circuit sont à prévoir de chaque côté des barres omnibus porteuses de signaux dans chaque Although not shown, in a multi-plane connection device of the type shown in FIG. 1, grounded bus bars connected to the earthing plane by shorting pins are provided. provide on each side signal-carrying bus bars in each

couche du dispositif de connexion.layer of the connection device.

La liaison électrique entre les broches de mise en court-circuit et les barres omnibus mises à la terre peut être assurée par tout moyen approprié, par exemple The electrical connection between the shorting pins and grounded busbars may be provided by any suitable means, for example

par soudure.by welding.

Claims

1) Extended frequency range switching system by plug-in board, in particular for telecommunications, comprising a plurality of signal-carrying busbars (24) and, interposed between them, other busbars (22) set to characterized in that the grounded busbars (22) are connected at intervals along their length to a ground plane (30) of low inductance by means of a plurality of low inductance paths (28). )

2) Panel connection panel switching system according to claim 1, characterized in that the low inductance paths are constituted by corresponding metal pins (28) for

short circuit that connect the other bus bars (22).

ground plane (30).

3) Panel switching system

connection device according to any one of claims 1

and 2, characterized in that it comprises a plurality of signal busbars (24) carrying signals, these sets being arranged in corresponding parallel planes, busbars (24) of neighboring planes

being arranged perpendicularly to each other.

4) Panel switching system with connection plugs according to claim 3, characterized in that pairs of bus bars (24) carrying signals of each set comprise, arranged between these bars, a corresponding bar of the other bars.

omnibus (22).

5) Panel switching system

connection device according to any one of claims 3

and 4, characterized in that the ground plane (30) of low inductance is connected by the low inductance paths (28) to the other bus bars in

each parallel plane.

6) Plug-in panel switching system according to claim 1, characterized in that the earthed busbars (22) are connected at regular intervals along their length to a ground plane (30) of low inductance by means of a

plurality of low inductance paths (28).