JPH08507648A - 高周波電気コネクタ - Google Patents
高周波電気コネクタInfo
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Abstract
(57)【要約】
複数の平行な接点(26a、26b)と、複数の端子(25a)と、近接接点を流れる信号が互いに反対の方向に伝送されてNEXTを低減させるように接点(26a、26b)を端子(25a)に相互接続する導電体(110a、110b)とを備えた高周波電気コネクタ(10)。
Description
【発明の詳細な説明】発明の名称
高周波電気コネクタ発明の背景
この発明は、高周波信号の伝送にう電気コネクタに関する。
データ通信ネットワークは、より多くのユーザに、より速く情報を流すことが
テーマとなっている。
しかし、たくさんのデータ通信ケーブルで構成される回路を使って、高速度で
データを伝送する場合に、問題が生ずる。特に、高速伝送のときには、ソース回
路を流れる信号がビクチム回路を流れる信号と結合できるようにしている。その
ために、各配線回路は、電磁放射線の送信と受信の両方ができるようにしている
。しかし、異なる電気回路の導電体間で発生するずる信号の電磁結合は、クロス
トークと呼ばれ、それは、情報信号処理に悪影響を及ぼしていた。そして、情報
ネットワークでは、伝送される信号が高周波になればなるほど、クロストークの
問題が大きくなる。
LANシステムでのクロストークは、信号同士が交差したときに発生する。こ
のクロストークが発生するのは、次の箇所である。すなわち、近端クロストーク
と呼ばれる送信ステーションの回路内と、遠端クロストークと呼ばれる受信ステ
ーシヨンの回路内と、相互接続ケーブル内とがある。
近端クロストーク(以下「NEXT」という)は、FCCパート68.500のサブ
パートFに規定されているタイプのモジュールコネクタの場合に、特に問題にな
る。このようなモジュールコネクタとして、モジュールプラグとモジュールジャ
ックとがある。
ANSIのEIA/TIAでは、LANシステムにおけるNEXTの絶縁に関
する仕様を定めている。そして、EIA/TIAのカテゴリ5の仕様には、10
0オームのイーサネット(Ethernet)タイプの相互接続において100MHz以
下の速度で使用されるように、コネクタに関する最小のNEXT絶縁が規定され
ている。
また、経済性、利便性および標準化の点からはデータ通信にモジュールコネク
タを使用するのが望ましい。しかし、モジュールジャックの標準的な構成は、高
周波での操作においてNEXTを引き起こしやすい。
特に、従来のモジュールジャックは、狭い間隔で配置された複数の同じ形状の
接点/端子ワイヤを備えているので、高周波数においてNEXTを発生しやすい
。
高速データ伝送ケーブルは、多くの場合、一対のワイヤを撚ったものを4組備
え、各組のワイヤごとに回路を構成するようにしている。このケーブルは、AN
SI/EIA/TIAの規格568に従ってモジュールプラグに接続される。
そして、これらプラグ接点は、ジャック接点と接続される。このとき、特定の
接続状況の中で、NEXTが発生しやすいことが分かった。
また、1波長よりも短い距離により分離される異なった回路間でクロストーク
が発生すると、信号エネルギは誘導結合、容量結合などにより、一方の回路から
別の回路へ移される。カテゴリ5の相互接続の場合には、問題となる最短波長は
、最高の操作周波数である100MHzに対応して3メートルとなる。カテゴリ
5のコネクタのコネクタ接点間隔は3メートルよりも短いので、容量(電界)お
よび/または誘導(磁界)結合は、コネクタ内の測定可能なクロストークの原因
となる。
容量結合は、
1)ソース回路が高い電圧を著しく迅速に(大きなdv/dtで)切り替える
ときおよび/または比較的高いインピーダンスレベル(>>1kΩ)で動作を行
なうとき、
2)ソースおよび/またはビクチム回路が大きな表面積(広くて長い導電体)
を有するとき、および
3)ソースおよびビクチム回路が狭い間隔で離隔配置され、かつ、ソース回路
とビクチム回路との間の相互キャパシタンスを高める誘電体(非導電体)により
分離されているときに優勢となる。
誘導結合は、
1)ソース回路が大きい電流を著しく迅速に(大きなdi/dtで)切り替え
るときおよび/または比較的高いインピーダンスレベル(<<100Ω)で動作
を行なうとき、
2)ソースおよび/またはビクチム回路が大きなループ面積を囲むとき、およ
び
3)ソースおよびビクチム回路が狭い間隔で離隔配置され、かつ、電流ループ
が平行な軸線に沿って配向されているときに優勢となる。発明の概要
この発明の目的は、高周波数でのデータ伝送において使用する新規かつ改良さ
れたコネクタを提供することにある。
この発明の別の目的は、NEXTを少なくすることができる新規かつ改良され
た高周波コネクタを提供することにある。
この発明の更に別の目的は、NEXTを少なくすることができる新規かつ改良
されたモジュールコネクタを提供することにある。
この発明の更に別の目的は、NEXTを少なくしかつ構造が簡素で安価な新規
かつ改良された高周波電気コネクタを提供することにある。
この発明の更に別の目的は、ANSI/EIA/TIA規格568に従って高
速データ伝送ケーブルがモジュールプラグに接続されたときに、NEXTを少な
くできるモジュールジャックを提供することにある。
これを簡単に説明すると、標準的なモジュールジャックの接続端子/ワイヤの
形状を改良したものである。つまり、接点間で電荷を蓄えることができる全表面
積を小さくすることで容量結合を少なくし、非対称の接点を使用することによっ
てそのループ電流の軸線を傾斜させ、即ち、信号電流が接点を流れる通路を傾斜
させあるいは偏向させて電界結合を少なくすることにより、誘電結合を少なくし
たコネクタを提供することである。
好ましい実施例においては、モジュールジャックは、複数の接点/端子ワイヤ
を備え、各接点/端子ワイヤは、接点と、ピン状端子と、接点および端子を相互
接続する導電体部とを備えている。第1の組の接点/端子ワイヤのそれぞれは、
「後ろ向き("rearward facing")」の形状にし、即ち、ジャック接点の自由端
部がジャックの閉止端部側を向き、各ジャック端子は、接点を介して伝送される
信号がジャックの開放端部へ向けて流れるようにジャックの開放端部の領域で接
点
に相互接続されている。
この発明によれば、ジャックには第2の組の接点/端子ワイヤが設けられてお
り、各ワイヤは、「前向き」のジャックを画成する形状に形成され、即ち、ジャ
ック接点の自由端部がジャックの開放端部の方を向き、各ジャック端子はジャッ
クの閉止端部の領域において接点に相互接続されている。第2の組の接点を介し
て伝送される信号は、ジャックの閉止端部へ向けて流れ、即ち、信号が第1の組
の接点を介して流れる方向と実質上反対の方向へ流れる。
ANSI/EIA/TIA規格568により規定されるワイヤ−接点割当てに
従って8ワイヤ(4信号対)のケーブルを終端させるモジュールプラグへの接続
に適した、接点が8つで位置が8つのモジュールジャックの場合には、NEXT
は、非対称の形状を有するワイヤ対即ち信号対「1」および「3」を終端させる
のに割当てられる接点/端子ワイヤの対を提供することにより実質上低減させる
ことができる。特に、ワイヤ対「1」を終端させる位置4および5の接点/端子
ワイヤが非対称の形状を有し、ワイヤ対「3」を終端させる位置「3」および「
6」の接点/端子ワイヤが非対称の形状を有する。図面の簡単な説明
図1は、モジュールプラグに接続した通信ケーブルを介して印刷回路板に高速
通信装置を接続するのに使用するジャックコネクタを示す分解概略斜視図である
。
図2は、プラグ接点とジャック接点についてANSI/EIA/TIA規格5
68に規定されたワイヤ−プラグ接点割当てを示すジャックコネクタの正面図で
ある。
図3は、図2に示すジャックのIII−III線縦断面図である。
図4は、図1乃至図3に示すジャックの接点/端子ワイヤと接点ハウジング部
品とのアセンブリーを示す平面図である。
図5は、図4に示すアセンブリーの側面図である。
図6は、図3および図4に示すアセンブリーの底面図である。好ましい実施例の詳細な説明
図1は、モジュールプラグ18に接続した高速通信ケーブル16を介して、高
速通信ハードウエア12を印刷回路板14に結合するジャック10を示す。この
ジャック10は、モジュールプラグ18を収容するためのプラグ受け20を備え
ている。
印刷回路板14に対するハードウエア12の接続は、前記FCCパート68.500
のサブパートFに規定されているタイプの標準モジュール特性を有するコネクタ
10および18を使用するとさらに良好となる。
コネクタ10は、突部22を、印刷回路板に形成した穴23にはめることによ
って、印刷回路板14に機械的に設置される。
上記したように、従来の高速データ伝送のモジュールジャックは、ジャックの
接点とコネクタの他の電気導体との間の必要な空間が狭いことから、いろいろな
問題が発生していた。即ち、モジュールジャックは、一般に、モジュールプラグ
のブレード状接点により係合されるようになっている複数の間隔の狭い実質上平
行なワイヤ接点を有している。このワイヤ接点は、一般には通常の接点/端子ワ
イヤの長さ部分だけ、ジャックのピン状端子に結合され、この端子は次に印刷回
路に接続される。
このようにしたモジュールプラグをモジュールジャックのプラグ受けに挿入す
ると、プラグの接点ブレードはジャックのワイヤ接点にそれぞれ係合する。各伝
送回路のピン状端子とワイヤ接点との間を流れる信号は、他の回路に結合を行な
う電磁および誘導界を形成して、NEXTを引き起こしている。
この発明の図示の実施例によれば、ケーブル信号1および3に接続されるジャ
ック接点/端子ワイヤは非対称に構成されているので、コネクタに生ずる容量お
よび誘導結合を少なくすることができる。
図2および図3乃至図6について説明すると、ジャック10は、誘電ハウジン
グ24と、複数の導電接点/端子ワイヤ110aおよび110bとを備えている
。接点/端子ワイヤ110aは、6つ配設されているが、第1の組をなす後ろ向
きの接点26aと、それと連係するピン状端子25aとからなる。また、2つあ
る接点/端子ワイヤ110bは第2の組をなす前向きの接点26bと、それと連
係するピン状端子25bとからなっている。
即ち、接点26aの自由端部27aは、ジャックのプラグ受け20の閉止端部
に近接しかつ閉止端部に対面して配置される。一方、接点26bの自由端部27
bはプラグ受け20の入口開口21に近接しかつ対面して配置される。
これら接点26aと26bは、平面的には平行で、側面的には斜めに配置され
ている。ただし、この発明では、接点26aと26bとが、図3に示すように小
さな角度αだけ傾いて、それらが平行になっていない場合も含む。そして、この
角度αの許容限度は、だいたい0°乃至約10°の範囲である。
上記ジャック10は、6つの接点26aと2つの接点26bとからなる8つの
接点26を備えている。これら8つの接点26は、ANSI/EIA/TIA規
格568の規定通りに接続されている。即ち、4つのワイヤ対の送信ケーブルを
、8つの接点を備えたモジュールプラグに接続するようにしている。ただし、こ
の発明においては、コネクタの接点の数は限定されない。
接点/端子ワイヤ110aおよび110bは、接点26aと26bがモジュー
ルプラグ18の接点ブレード19(図3)と接触したとき、次のように、信号が
流れる。即ち、第1の接点26aを介して連係する端子25aには、信号が矢印
29aの方向に流れる。また、第2の接点26bを介して連係する端子25bに
は、矢印29bの方向に流れる。そして、これら接点/端子ワイヤ110aと1
10bとは、以下に説明するようにジャックのハウジング24と連係されている
。
ジャック10は、ANSI/EIA/TIA規格568に添ったモジュールプ
ラグに接続されたとき、後ろ向きの接点26aと、前向きの接点26bとは、N
EXTを絶縁する位置に配置される。図2における位置「P3」および「P6」
のプラグ/ジャック接点に接続されるワイヤまたはケーブル信号対「3」は、情
報の送受信に使用される。しかも、この発明によれば、位置「P3」および「P
6」に配置されるジャックの接点/端子ワイヤは、それらの向きを、前向きと後
ろ向きとに、異ならせている。同じように、位置「P4」および「P5」に配置
される接点/端子ワイヤも、それらの向きを、前向きと後ろ向きとに異ならせて
いる。
反対に、ワイヤ対「2」に接続した位置「P1」および「P2」の接点と、ワ
イヤ対「4」に接続した位置「P7」および「P8」の接点とは、双方とも後方
を向く接点26aである。
そして、前向き(F)ジャック接点と後ろ向き(R)ジャック接点の配置構成
を、例えば、RRFRFRRRとすれば、(最大のNEXTを一般に発生する)
ソース/ビクチム撚りワイヤ対「1」および「3」が、最大のNEXTを発生す
る。このときの最適の絶縁は、ANSI/EIA/TIA規格568に従って4
つの撚りワイヤ対ケーブルを終端させるように割当てられた接点を有する8位置
モジュールプラグに結合されたときである。これは、位置「P4」−「P5」(
ワイヤ対「1」)のジャック接点および位置「P1」−「P2」(ワイヤ対「2
」)または「P7]−[P8」(ワイヤ対「4」)のジャック接点には、NEX
T障害が発生しないようにしている。
ジャックハウジング24は、接点ハウジング部28と外側ハウジング部30と
を備え、これらのハウジング部は適宜のプラスチック材料から形成され、両者相
まって、図2の符号18に示すタイプのモジュールプラグを収容するプラグ受け
20を構成する。
接点ハウジング部28は、略L字形状をなし、後部34と、この該後部34の
頂部から片持ち梁のようにして延びるフレーム形状の上部36とからなる。
この接点ハウジング部28の後部34には、第1の組の孔40と、第2の組の
孔40とが形成されている。4つの孔40から構成される第1の組の平行な孔は
、同じく4つの孔40から構成される第2の組の平行な孔に対して後方に位置し
、しかも、それら各孔40には、テーパが形成されている。
図3および図4に示すように、上記第2の組の孔40のうちの2つの孔40’
を面42に開口させるために、ノッチ41を形成している。
かくして、高さ方向に延びる6つの孔40が、後部34の上面で開口する。一
方、2つの孔40’は後部の中間高さの位置に配置された面42で開口している
。図4に明瞭に示すように、フレーム状の上部36は、後部34の上端から前方
へ突出する一対の細長い側部44と、これら側部44間を交差して延びる交差延
長前部46とを有している。ガイドチャンネル48が、接点位置P1、P2、P
4およびP6−P8、即ち、後方を向く接点26aに対応する位置において前部
46の上面に形成されるとともに、前部46の下面まで湾曲して延びるように配
設され、しかも湾曲部は前部46の前面46’の背後で凹部を形成している。交
差延長部46には、図3および図4に示すように、接点位置P3およびP5に対
応する位置、即ち、前方を向く接点26bの位置に対応する位置に上方を向くス
トップ面50が形成されている。
6つの「後方」接点/端子ワイヤ110aのそれぞれは、燐青銅のような適宜
の弾性導電材料から形成される。そして、これらワイヤ110aは、後方を向く
接点26aを構成する長手方向の部分と、それに連係するピン状端子25aを構
成する長手方向の部分と、前端部26a’から端子25aへかけて接点26aを
相互接続する導電体112aを構成する長手方向の部分とを備えている。
後方接点/端子ワイヤ110aは、接点ハウジング部28に対して次のように
して組み立てられる。各ピン状端子25aが、高さ方向全体に延びる6つの孔4
0の各1つに配置され、かつ、底部の長手方向の部分25a’が孔40の底部か
ら外方へ突出して印刷回路に接続することができるような長さに形成されている
。各導電体112aは、フレーム状の上部36からなる開放空間を介して各端子
25aの上端から長手方向へ延びるとともに、前部46に形成されたガイドチャ
ンネル48の各1つに収容されている。各接点26aは、ガイドチャンネル48
に配置されている各導電体112aの湾曲前端部から下方向へ後方へ延びるとと
もに、自由端部27aを有する。
2つの「前方」接点/端子ワイヤ110aもそれぞれ、弾性導電材料から形成
されるとともに、前方を向く接点26bの長手方向の部分と、それに連係するピ
ン状端子25bの長手方向の部分と、後端部26b’から端子25bへかけて接
点26bを相互接続する導電体112bの長手方向の部分とからなっている。
前方接点/端子ワイヤ110bは、接点ハウジング部28に対して次のように
して組み立てられる。各ピン状端子25bは、2つの短い孔40’の各1つに配
置され、かつ、底部の長手方向の部分25b’が孔40’の底部から外方へ突出
して印刷回路に接続することができるような長さに形成されている。各導電体1
12bは、各端子25bの上端から比較的短い距離を長手方向に延びている。各
接点26bは、各導電体112bの前端部から上方向へ後方に延びるとともに、
前部46に形成された停止面50(図3)の各1つを覆うように形成された自由
端部27bを有する。
外側ハウジング部30は、内部空間を形成するように対向して配設された上壁
68および底壁70と、対向して配設された一対の側壁72とにより形成される
一体部材を備えている。突部22は、ジャックを印刷回路板に接続するように底
壁70から下方へ突出している。一対のフランジ74が側壁72から側方へ突出
して、ジャッキをシャーシに簡単に取りつけられるようにしている。
壁76は、底壁70から上方へ延びるとともに、外側ハウジング部30の内部
を、モジュールプラグが収容されるプラグ受け20を備えた前方空間と、接点ハ
ウジング部28の後部34を収容する後方空間とに分割されている。
間隔を保った複数の仕切り78が壁76の上端に形成されて相互間に8つのガ
イドスロット80を構成するとともに、上端は外側ハウジング部30の上壁68
から所定の間隔を保っている。
組立ての際には、接点ハウジング部28と連係する接点/端子ワイヤ110a
および110bとが、外側ハウジング部30に後端から挿入される。接点ハウジ
ング部のレール82が、外側ハウジング部に形成された対応するチャンネル(図
示せず)に収容される。ワイヤ110aおよび110bを挿入する際には、後方
を向く6つの接点26aが、ジャック接点位置1、2、4および6乃至8に対応
するガイドスロット80に一致する。一方、2つの前方を向く接点26bはジャ
ック接点位置3および5に対応するガイドスロット80に一致する。
仕切り78は、前方および後方を向く接点26aおよび26bを正確に位置決
めするとともに、これらの接点が操作の際に互いに接触するのを防止するように
作用する。
接点ハウジング部28の後部34の各側に形成された固定ショルダ86が、外
側ハウジング部30のショルダ(図示せず)とスナップ結合し、接点ハウジング
部28および連係する接点を外側ハウジング部に固定する。
信号対3を接続する位置「P3」と「P6」の前方を向くジャック接点/端子
26bと後方を向くジャック接点/端子26aとの間に蓄えられる電荷は、例え
ば、2つの後方を向く接点/端子がこれらの位置に配置された場合に蓄えられる
電荷と比較して実質上低減される。同様に、非対称接点/端子ワイヤ対を介して
流れるループ電流の軸線は傾斜しあるいは偏向しているので、接点/端子ワイヤ
が同一形状の場合と比べて、信号対間の磁界結合を少なくすることができる。こ
のようにして、容量結合と誘電結合の双方を少なくすることができる。
上記した前方および後方を向く接点の配置構成、即ち、RRFRFRRRは、
通常の対応関係が損なわれ、各ワイヤが別の対からのワイヤと対応したとき、壊
れたワイヤ対を補償する。しかしながら、この発明は、かかる構成に限定される
ものではなく、最適の削除または補償作用を行なうように前方および後方を向く
接点を変える配線構成とすることができる。例えば、この発明に係るコネクタの
前方および後方を向く接点の別の配置構成として、RFRFRRRRおよびFR
FRRRRRが含まれる。
この発明の種々の修正と変更を上記説明に基づいて行なうことができるのは明
らかである。この発明は、ANSIのEIA/TIA規格568により規定され
る以外の態様で接点に割当てられたワイヤを有するケーブルとともに使用するよ
うに適合されたタイプのもの以外のコネクタにも適用することができる。例えば
、前方および後方を向く接点の配置構成は、図示しかつ上記したものと変えるこ
とができ、例えば、信号が一の方向の前方を向く接点から別の方向の後方を向く
接点を介して流れるようにすることができる。この発明に係るコネクタは、印刷
回路板に対する接続に適合するタイプのもの以外のものとすることができ、この
発明によれば、導体、端子および接点を他の態様で構成することができる。従っ
て、上記説明に基づけば、この発明の別の実施例が可能となるものである。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),CN,JP,US
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.ハウジングと、 このハウジングに配設された複数の接点/端子ワイヤとを備え、 各接点/端子ワイヤは細長い接点および端子を有し、前記接点は互いにほぼ平 行に延びるように配設され、しかも前記複数の接点/端子ワイヤは互いに異なる 少なくとも一対の非対称接点/端子ワイヤを有することを特徴とする電気コネク タ。 2.前記非対称の対をなす前記接点/端子ワイヤは1つの回路のワイヤ対を接続 するように前記ハウジングに配置されていることを特徴とする請求の範囲第1項 に記載の電気コネクタ。 3.前記非対称の対の前記接点/端子ワイヤの第1の1つは前方を向く接点を有 し、前記非対称の対の前記接点/端子ワイヤの第2の1つは後方を向く接点を有 することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の電気コネクタ。 4.前記前方および後方を向く接点は実質上互いに平行していることを特徴とす る請求の範囲第3項に記載の電気コネクタ。 5.前記第1の接点/端子ワイヤの前記前方を向く接点は前方自由端部と前記第 1の接点/端子ワイヤの前記端子に電気的に結合された後方端部とを有し、 前記第2の接点/端子ワイヤの前記後方を向く接点は後方自由端部と、前記第 2の接点/端子ワイヤの前記端子に電気的に結合された前方端部とを有すること を特徴とする請求の範囲第3項に記載の電気コネクタ。 6.前記第1の接点/端子ワイヤは前記前方を向く接点の前記後方端部を前記第 1の接点/端子ワイヤの前記端子に電気的に結合させる導電体ワイヤ部を有し、 前記第2の接点/端子ワイヤは前記後方を向く接点の前記前方端部を前記第2の 接点/端子ワイヤの前記端子に電気的に結合させる導電体ワイヤを有することを 特徴とする請求の範囲第5項に記載の電気コネクタ。 7.前記複数の接点/端子ワイヤは2対の非対称の接点/端子ワイヤを有し、非 対称の各対の前記接点/端子ワイヤは互いに異なる幾何学形状を有することを特 徴とする請求の範囲第1項に記載の電気コネクタ。 8.前記各対をなす非対称の接点/端子ワイヤの前記接点/端子ワイヤは1つの 回路のワイヤ対を終端させるように前記ハウジングに配置されていることを特徴 とする請求の範囲第7項に記載の電気コネクタ。 9.前記電気コネクタは少なくとも2対の非対称の接点/端子ワイヤを含む少な くとも8つの前記接点/端子ワイヤを備えることを特徴とする請求の範囲第1項 に記載の電気コネクタ。 10.前記各非対称の対の前記接点/端子ワイヤは各1つの単独回路のワイヤ対 を終端させるように前記ハウジングに配置されていることを特徴とする請求の範 囲第9項に記載の電気コネクタ。 11.前記接点/端子の少なくとも6つは前方を向く接点を備え、前記接点/端 子ワイヤの少なくとも2つは後方を向く接点を備えることを特徴とする請求の範 囲第9項に記載の電気コネクタ。 12.少なくとも8つの接点/端子ワイヤは1乃至8で示される前記ハウジング の位置を示し、前記接点/端子ワイヤの6つはいずれも前方および後方を向く接 点の一方を備えるとともに前記接点/端子の2つはいずれも前方および後方を向 く接点の他方を備え、前記接点/端子ワイヤの前記6つは位置1、2、4、6、 7および8に配置されており、接点/端子の前記2つは位置3および5に配置さ れていることを特徴とする請求の範囲第9項に記載の電気コネクタ。 13.少なくとも8つの接点/端子ワイヤは1乃至8で示される前記ハウジング の位置を占め、前記少なくとも2対の非対称の接点/端子ワイヤの第1の1つの 前記接点/端子ワイヤは位置3および6に配置され、前記少なくとも2対の非対 称の接点/端子ワイヤの第2の1つの前記接点/端子ワイヤは位置4および5に 配置されていることを特徴とする請求の範囲第9項に記載の電気コネクタ。
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