PL197490B1 - Układ par zestyków dla gniazdka i gniazdko dla elektrycznego złącza wtykowego oraz układ par zestyków dla wtyczki i wtyczka dla elektrycznego złącza wtykowego - Google Patents

Abstract

1. Uk lad par zestyków dla gniazdka elek- trycznego z lacza wtykowego, z co najmniej dwie- ma, wstawionymi jedna w drug a parami zesty- ków, zw laszcza dla z lacza wtykowego typu RJ-45, przy czym zestyki do obszaru przy laczeniowego s a umieszczane cz esciowo na sta le, za s do ob- szaru styku s a umieszczane spr ezy scie w korpu- sie gniazdka, za s co najmniej dwa zestyki wsta- wionych jedna w drug a par zestyków s a skrzy- zowane, znamienny tym, ze punkt skrzy zo- wania (11) zestyków (4, 5) le zy w osadzonej spr ezy scie cz esci zestyków (4, 5). PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ par zestyków dla gniazdka i gniazdko dla elektrycznego złącza wtykowego oraz układ par zestyków dla wtyczki i wtyczka dla elektrycznego złącza wtykowego, zwłaszcza do kompensacji przesłuchu zbliżnego dla elektrycznego złącza wtykowego.

Wskutek magnetycznego i elektrycznego sprzężenia pomiędzy dwiema parami zestyków jedna z par zestyków indukuje w parach sąsiednich prąd względnie ładunki elektryczne, w związku z czym dochodzi do przesłuchu. Celem wyeliminowania przesłuchu zbliżnego pary zestyków można rozmieścić bardzo daleko od siebie lub wstawić pomiędzy nie ekran. Jeżeli jednak pary zestyków muszą ze względów konstrukcyjnych znajdować się tuż obok siebie, wówczas nie można zastosować opisanych powyżej środków, zaś przesłuch zbliżny wymaga kompensacji.

Najbardziej rozpowszechnionym elektrycznym złączem wtykowym dla symetrycznych kabli do transmisji danych jest złącze wtykowe typu RJ-45, znane w najróżniejszych wersjach zależnie od wymagań technicznych. Znane złącza wtykowe typu RJ-45 w kategorii 5 wykazują przykładowo pomiędzy wszystkimi czterema parami zestyków tłumienie przesłuchu większe niż 40 dB przy częstotliwości użytecznej równej 100 MHz. Z uwagi na niekorzystne obsadzenie zestyków w RJ-45, zwłaszcza we wtyczce pomiędzy obiema, pakietowo ułożonymi parami 3, 6 i 4, 5, dochodzi z przyczyn konstrukcyjnych do zwiększonego przesłuchu, który ogranicza możliwość stosowania w pasmach wysokiej częstotliwości. Ze względu na kompatybilność w odniesieniu do dotychczasowych wtyczek nie można jednak zmieniać obłożenia zestyków. W związku z tym niekorzystnym układem konstrukcyjnym, już do osiągnięcia przesłuchu zbliżnego powyżej 40 dB przy 100 MHz w kategorii 5, niezbędne jest zastosowanie specjalnych środków. Wszystkie znane środki pozostawiają nietkniętą wtyczkę i przynoszą poprawę przesłuchu zbliżnego poprzez użycie środków kompensacyjnych w gniazdku.

Znane jest tutaj krzyżowanie pary, wskutek którego za skrzyżowanym obszarem wytwarza się przesłuch w przeciwfazie. W tym celu w europejskim zgłoszeniu patentowym nr EP 0525703 A1 przedstawione jest krzyżowanie obu przewodów 4' i 5', zaś w międzynarodowym zgłoszeniu patentowym nr WO 94/06216 krzyżowanie obu przewodów 3' i 6' na płytkach okablowanych. Z europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP 0 601 829 A2 znane jest także skręcanie żył różnych par. Kompensacja poprzez bezpośrednie pojemności dodatkowe do następnego zestyku jest przedstawiona w europejskim zgłoszeniu patentowym nr EP 0 692 884 A1. Rozwiązanie problemu kompensacji poprzez przedłużone i kilkukrotnie zagięte zestyki do ich skrzyżowania opisane jest w europejskim zgłoszeniu patentowym nr EP 0 598 192 A1, w którym kompensacja jest wytwarzana za skrzyżowaniem przez prowadzące dalej zestyki i zaciski tnące.

Z publikacji międzynarodowego zgłoszenia patentowego nr WO 98/04020 oraz międzynarodowego zgłoszenia patentowego nr WO 97/44862, a także z amerykań skiego opisu patentowego nr US 5,310,363 znane są inne rozwiązania, dotyczące dalszych przykładów ze skrzyżowaniem par zestyków dla elektrycznych złączy typu wtyk-gniazdo.

Wszystkie znane rozwiązania stanowią razem środki kompensacyjne w gniazdku, przy czym odstęp pomiędzy obszarem przesłuchu i czynnym obszarem kompensacji jest jednak zbyt duży. Celem realizacji sił sprężystych i pewnego prowadzenia ruchomych zestyków w gniazdku są one stosunkowo długie, w związku z czym krzyżowanie na płytce okablowanej przedłużonych zestyków stałych lub skręconych żył przyłączeniowych odbywa się w zbyt dużej odległości. Korzyści wynikające z zastosowania tych znanych środków kompensacyjnych są zatem ograniczone, wskutek czego nie pozwalają one zrealizować złączy wtykowych dla 200 MHz, ponieważ nie można w wystarczającym stopniu kompensować przesłuchu zbliżnego dla wyższych częstotliwości.

Układ par zestyków dla gniazdka elektrycznego złącza wtykowego, z co najmniej dwiema, wstawionymi jedna w drugą, parami zestyków, zwłaszcza dla złącza wtykowego typu RJ-45, przy czym zestyki do obszaru przyłączeniowego są umieszczane częściowo na stałe, zaś do obszaru styku są umieszczane sprężyście w korpusie gniazdka, zaś co najmniej dwa zestyki wstawionych jedna w drugą par zestyków są skrzyżowane, według wynalazku charakteryzuje się tym, że punkt skrzyżowania zestyków leży w osadzonej sprężyście części zestyków.

Korzystnie, punkt skrzyżowania jest usytuowany bezpośrednio przy obszarze styku.

Korzystnie, zestyki poprowadzone są ze wspólnego obszaru styku w pierwszym obszarze równolegle do zestyków i w przeciwnym do nich kierunku, następnie zestyki w drugim obszarze są obrócone o 180° i skrzyżowane, zaś w następnym obszarze są poprowadzone ponownie równolegle do pierwszego obszaru.

PL 197 490 B1

Korzystnie, zestyki są w następnym obszarze wygięte, po czym poprowadzone równolegle.

Korzystnie, zestyki są zagięte w obszarze do obszaru przyłączeniowego i w położeniu odsprzężonym względem zestyków poprowadzone do nich równolegle.

Korzystnie, nie wstawione jedna w druga pary zestyków w obszarze są poprowadzone w tym samym kierunku równolegle do zestyków, w obszarze skrzyżowania wygięte, a następnie poprowadzone równolegle do zestyków do obszaru przyłączeniowego.

Gniazdko dla elektrycznego złącza wtykowego, zawierające korpus i zestaw zestyków przy czym zestyki mają postać układu par zestyków, z co najmniej dwiema, wstawionymi jedna w drugą, parami zestyków, zwłaszcza dla złącza wtykowego typu RJ-45, przy czym zestyki do obszaru przyłączeniowego są umieszczane częściowo na stałe, zaś do obszaru styku są umieszczane sprężyście w korpusie gniazdka, a co najmniej dwa zestyki wstawionych jedna w drugą par zestyków są skrzyżowane, według wynalazku charakteryzuje się tym, że punkt skrzyżowania zestyków leży w osadzonej sprężyście części zestyków.

Korzystnie, w układzie par zestyków punkt skrzyżowania jest usytuowany bezpośrednio przy obszarze styku.

Korzystnie, zestyki poprowadzone są ze wspólnego obszaru styku w pierwszym obszarze równolegle do zestyków i w przeciwnym do nich kierunku, następnie zestyki w drugim obszarze są obrócone o 180° i skrzyżowane, zaś w następnym obszarze są poprowadzone ponownie równolegle do pierwszego obszaru.

Korzystnie, zestyki są w następnym obszarze wygięte, po czym poprowadzone równolegle.

Korzystnie, zestyki są zagięte w obszarze do obszaru przyłączeniowego i w położeniu odsprzężonym względem zestyków poprowadzone do nich równolegle.

Korzystnie, nie wstawione jedna w drugą pary zestyków w obszarze są poprowadzone w tym samym kierunku równolegle do zestyków, w obszarze skrzyżowania wygięte, a następnie poprowadzone równolegle do zestyków do obszaru przyłączeniowego.

Układ par zestyków dla wtyczki elektrycznego złącza wtykowego zawierający układ par zestyków z co najmniej dwiema, wstawionymi jedna w drugą, parami zestyków, zwłaszcza dla złącza wtykowego typu RJ-45, przy czym zestyki do obszaru przyłączeniowego są umieszczane częściowo na stałe, zaś do obszaru styku są umieszczane sprężyście w korpusie gniazdka, zaś co najmniej dwa zestyki wstawionych jedna w drugą par zestyków są skrzyżowane, według wynalazku charakteryzuje się tym, że punkt skrzyżowania zestyków leży w osadzonej sprężyście części zestyków, zaś wstawione jeden w drugi zestyki pomiędzy obszarem styku i obszarem przyłączeniowym są dla utworzenia określonej strefy przesłuchu wzajemnie równoległe i nie skrzyżowane, zaś w obszarze przyłączeniowym obie pary zestyków są poprowadzone względem siebie w położeniu odsprzężonym.

Korzystnie, w obszarze strefy przesłuchu, mającej większy przesłuch w stosunku do przesłuchu wtyczki kategorii 5, długość zestyków i/lub odstęp pomiędzy zestykami są odpowiednio dobrane.

Korzystnie, pomiędzy strefą przesłuchu i obszarem przyłączeniowym zestyki są skrzyżowane i tworzą obszar kompensacji.

Korzystnie, zestyki mające mniejsze wartości modułów impedancji w obszarze kompensacji niż w obszarze przesłuchu, mają w tych obszarach różne kształty i/lub różne średnice.

Korzystnie, zestyki w obszarze kompensacji są płaskie.

Korzystnie, zestyki są wzajemnie równoległe i w obszarze styku poprowadzone w kierunku przeciwnym do zestyków.

Korzystnie, zestyki mają przy obszarze styku zagłębienie.

Wtyczka dla elektrycznego złącza wtykowego, zawierająca korpus i zestaw zestyków, przy czym zestyki mają postać układu par zestyków z co najmniej dwiema, wstawionymi jedna w drugą, parami zestyków, zwłaszcza dla złącza wtykowego typu RJ-45, przy czym zestyki do obszaru przyłączeniowego są umieszczane częściowo na stałe, zaś do obszaru styku są umieszczane sprężyście w korpusie gniazdka, zaś co najmniej dwa zestyki wstawionych jedna w drugą par zestyków są skrzyżowane, według wynalazku charakteryzuje się tym, że punkt skrzyżowania zestyków leży w osadzonej sprężyście części zestyków, zaś w układzie par zestyków wstawione jeden w drugi zestyki pomiędzy obszarem styku i obszarem przyłączeniowym są dla utworzenia określonej strefy przesłuchu wzajemnie równoległe i nie skrzyżowane, zaś w obszarze przyłączeniowym obie pary zestyków są poprowadzone względem siebie w położeniu odsprzężonym.

Korzystnie, w obszarze strefy przesłuchu, mającej większy przesłuch w stosunku do przesłuchu wtyczki kategorii 5, długość zestyków i/lub odstęp pomiędzy zestykami są odpowiednio dobrane.

PL 197 490 B1

Korzystnie, pomiędzy strefą przesłuchu i obszarem przyłączeniowym zestyki są skrzyżowane i tworzą obszar kompensacji.

Korzystnie, zestyki mające mniejsze wartości modułów impedancji w obszarze kompensacji niż w obszarze przesłuchu, mają w tych obszarach różne kształty i/lub różne średnice.

Korzystnie, zestyki w obszarze kompensacji są płaskie.

Korzystnie, zestyki są wzajemnie równoległe i w obszarze styku poprowadzone w kierunku przeciwnym do zestyków.

Korzystnie, zestyki mają przy obszarze styku zagłębienie.

Zaleta rozwiązania według wynalazku polega na rozwiązaniu problemu technicznego, polegającym na opracowaniu układu par zestyków dla elektrycznego złącza wtykowego, zawierającego co najmniej dwie pary, wstawionych jedna w drugą, par zestyków, zwłaszcza dla złącza wtykowego typu RJ-45, wykazującego wystarczające tłumienie przesłuchu dla wyższych częstotliwości. Kolejny problem techniczny, który został rozwiązany według wynalazku polega na opracowaniu elektrycznego złącza wtykowego dla wysokich częstotliwości, kompatybilnego względem znanych łączników wtykowych kategorii 5.

Umieszczenie punktów skrzyżowania w osądzonej sprężyście części zestyków gniazdka powoduje przesunięcie miejsca kompensacji w pobliże miejsca, gdzie wytwarzany jest przesłuch zbliżny, mianowicie do obszaru styku, co pozwala osiągnąć znacznie wyższe częstotliwości graniczne. Dzięki odłączeniu zestyków w obszarze przyłączenia wtyczki, tolerancje związane z konfekcjonowaniem drutów zostają zredukowane w ten sposób, że w związku z rozmieszczeniem zestyków dla gniazdka można osiągnąć wyższe częstotliwości przenoszenia, jednak układ jest jeszcze kompatybilny względem kategorii 5.

W innej korzystnej postaci wykonania punkt skrzyżowania jest ułożony bezpośrednio za obszarem styku, co pociąga za sobą minimalny odstęp pomiędzy strefą przesłuchu i strefą kompensacji, w związku z czym przesunię cia fazowe związane z czasami martwymi są pomijalne.

W kolejnej korzystnej postaci wykonania zestyki wstawionych w siebie par są prowadzone w obszarze styku równolegle, przy czym zestyki zewnętrzne są skierowane przeciwnie do zestyków wewnętrznych, co powoduje indukcyjne odłączenie obszarów zestyków zewnętrznych, przez które nie płynie prąd. Następnie zestyki wewnętrzne są skrzyżowane i wygięte o 180°, po czym ponownie poprowadzone równolegle do pierwszego obszaru. To sprawia, że bezpośrednio za punktem skrzyżowania wytwarzany przesłuch zmienia swój znak i zachodzi kompensacja przesłuchu z obszaru styku.

Celem wytworzenia wystarczających sił sprężystych zestyki wstawionych jedna w drugą par zestyków są następnie zagięte pod ostrym kątem i poprowadzone równolegle do obszaru przyłączeniowego. Dla odsprzężenia, a co za tym idzie, ograniczenia obszaru kompensacji, zestyki wewnętrzne są przed obszarem przyłączeniowym jeszcze raz odginane od zestyków zewnętrznych, po czym ponownie prowadzone równolegle do nich.

Aby zredukować przesłuch z zewnętrznych zestyków wstawionych jedna w drugą par zestyków do nie wstawionych jedna w drugą par zestyków te ostatnie są w obszarze styku poprowadzone w tym samym kierunku równolegle do zestyków wewnętrznych, wygięte w położenie odsprzężone, a następnie poprowadzone do obszaru przyłączeniowego równolegle do zestyków nie wstawionych jedna w drugą par zestyków.

Celem poprawy zysku kompensacyjnego przesłuch we wtyczce jest celowo większy, a następnie ponownie kompensowany, przy czym korzystnie strefa kompensacji jest podzielona na dwa obszary częściowe, mianowicie strefę kompensacji w gniazdku i strefę kompensacji na obszarze przyłączeniowym wtyczki, w którym to celu zestyki wewnętrzne są również skrzyżowane.

W kolejnej korzystnej postaci wykonania zestyki wewnętrzne w strefie kompensacji wtyczki mają mniejszą impedancję niż w strefie przesłuchu, wskutek czego pomiędzy zestykami wstawionych jedna w drugą par zestyków ma miejsce głównie pojemnościowe sprzężenie, które kompensuje przeważającą część pojemnościowego sprzężenia w obszarze przejścia pomiędzy wtyczką i gniazdkiem, gdzie części zestyków wtyczki i gniazdka, przez które nie płynie prąd, oddziałują pojemnościowe.

Zewnętrzne, nie wstawione jedna w drugą pary zestyków są poprowadzone równolegle do siebie, przy czym w obszarze styku są one celem odsprzężenia względem zestyków wstawionych jedna w drugą par zestyków poprowadzone w przeciwnym kierunku. Dla osiągnięcia lepszego odsprzężenia względem zestyków gniazdka, zestyki zewnętrzne mają przy obszarze styku zagłębienie.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym pos. 1 przedstawia układ zestyków w złączu wtykowym typu RJ-45 (stan techniki), fig. 2 - występujące sprzężenia dla układu z pos. 1, fig. 3 - wstawione jedna w drugą pary zestyków dla gniazdka typu RJ-45

PL 197 490 B1 według wynalazku, w widoku perspektywicznym, fig. 4 - układ z fig. 3 w widoku z boku, fig. 5 - cztery pary zestyków dla gniazdka typu RJ-45, w widoku z boku, fig. 6 - wstawione jedna w drugą pary zestyków w obszarze przyłączeniowym dla wtyczki typu RJ-45, w ujęciu schematycznym, fig. 7a - model dwóch jednorodnych przewodów do przesłuchu zbliżnego, fig. 7b - model z fig. 7a z kompensacją pojedynczą, fig. 7c - model z fig. 7a z kompensacją podwójną, fig. 8 - przebiegi częstotliwości dla modeli z fig. 7a-c, fig. 9 - układ zestyków z fig. 6 ze skrzyżowaniem i kompensacją, fig. 10 - wszystkie cztery pary zestyków dla wtyczki typu RJ-45, w widoku z boku, fig. 11 - układ zestyków z fig. 5 w pierwszym widoku perspektywicznym, fig. 12 - układ zestyków z fig. 5 w drugim widoku perspektywicznym, fig. 13 - układ zestyków z fig. 5 w trzecim widoku perspektywicznym, fig. 14 - układ zestyków z fig. 10 w pierwszym widoku perspektywicznym, oraz fig. 15 - uk ł ad zestyków z fig. 10 w drugim widoku perspektywicznym.

Na pos. 1 przedstawione jest obsadzenie zestyków w złączu wtykowym typu RJ-45 znanym ze stanu techniki. Złącze wtykowe typu RJ-45 zawiera cztery pary zestyków 1, 2; 3, 6; 4, 5; 7, 8. Nie zawsze odpowiadające sobie zestyki jednej pary leżą przy tym bezpośrednio obok siebie, lecz obie środkowe pary zestyków 3, 6 oraz 4, 5 są wstawione jedna w drugą, czego skutkiem jest wyjątkowo silny przesłuch. Przy czterech parach zestyków 1, 2; 3, 6; 4, 5; 7, 8 istnieje sześć sprzężeń pomiędzy parami zestyków, co zaznaczono schematycznie na rysunku fig. 2, przy czym grubość kreski symbolizuje natężenie sprzężenia.

Ponieważ dotychczasowe rozwiązania w zakresie środków kompensacyjnych redukują przesłuch jedynie w gniazdku, pozostawiając przesłuch we wtyczce, z uwagi na żądaną kompatybilność złączy wtykowych w odniesieniu do kategorii 5 nie można dowolnie zmniejszać przesłuchu we wtyczce celem poprawienia złącza wtykowego. Ulepszenia należy zatem w pierwszym rzędzie przeprowadzić w gniazdku. Poniżej przedstawione są pojedyncze środki, istotne dla wynalazku zarówno oddzielnie, jak też łącznie.

Na figurze 3 przedstawiony jest widok perspektywiczny środkowych, wstawionych jedna w drugą par zestyków 3, 6 i 4, 5. Celem zwiększenia efektu kompensacji w gniazdku zmniejszony jest odstęp pomiędzy obszarem styku 10, gdzie zestyki wtyczki stykają się z gniazdkiem, oraz obszarem kompensacji. W tym celu znane w zasadzie skrzyżowanie zestyków 4 i 5 jest usytuowane w ruchomej części zestyków gniazdka. Jak widać na fig. 3, punkt skrzyżowania 11 znajduje się bezpośrednio za obszarem styku 10, przy czym obszar kompensacji znajduje się bezpośrednio za skrzyżowaniem 11.

Zasada kompensacyjnego działania układu zestyków z fig. 3 jest objaśniona poniżej bardziej szczegółowo na podstawie fig. 4, ukazującej pary zestyków przedstawione na fig. 3 w widoku z boku. Zestyki 3 i 6 zewnętrznej pary zestyków są równoległe i całkowicie identycznie ukształtowane, wychodzą one z obszaru styku 10 w częściowym pierwszym obszarze 31, 61 w lewo, po zagięciu 32, 62 przechodzą w następny prosty obszar 33, 63 i kończą się z prawej strony w obszarze przyłączeniowym 90, na przykład płytce okablowanej.

Zestyki 4 i 5 środkowej pary biegną w obszarze styku 41, 51 równolegle do zestyków 3 i 6, po czym idą w przeciwnym kierunku na prawo, tworząc wynoszące 180° zagięcie w drugim obszarze 42, 52, gdzie oba zestyki się krzyżują, to znaczy w widoku z góry zestyk 4 zajmuje miejsce zestyku 5, zaś zestyk 5 zajmuje miejsce zestyku 4. Za skrzyżowaniem 11 oba zestyki 4 i 5 biegną równolegle do siebie i równolegle do obszarów 31 i 61. Po następnym zagięciu 44, 54 zestyki 4 i 5 leżą w tej samej płaszczyźnie co zestyki 3 i 6.

Kompensacja rozpoczyna się zaraz za punktem skrzyżowania 11 względnie zagięciem w drugim obszarze 42, 52 w wyniku równoległości obszarów 31, 61, 43, 53 oraz 33, 63, 45, 55. Celem ograniczenia obszaru kompensacji oba zestyki 4 i 5 opuszczają na zagięciu w obszarze 46, 56 strefę kompensacji i kończą się rozłączone w obszarze przyłączeniowym 90.

W celu osią gnię cia niezbę dnych sił sprężystych obszary 31, 32 i 41, 42, 43, 44 oraz 51, 52, 53, 54 i 61, 62 są ruchome, natomiast pozostałe obszary są osadzone na stałe w gniazdku. Umieszczenie skrzyżowania 11 w ruchomej części zestyków sprawia, że obszary przesłuchu i kompensacji leżą tuż obok siebie.

Poprzez poprowadzenie zestyków z obszaru styku w przeciwnych kierunkach, mianowicie zestyku 3 i 6 w lewo, zaś zestyku 4 i 5 w prawo, następuje ograniczenie przesłuchu w pierwszym obszarze 31, 41, 51, 61 styku do składowej elektrycznej, ponieważ prądy płynące tutaj w przeciwnych kierunkach praktycznie nie oddziałują na siebie wzajemnie.

Na figurze 5 przedstawiony jest pełny układ zestyków dla gniazdka złącza wtykowego typu RJ-45. Celem optymalizacji przesłuchu do zewnętrznych par zestyków 1, 2 i 7, 8 osiągnięcie kategorii 5 kompatybilności w gniazdku nie wymaga żadnej specjalnej kompensacji. Dlatego też przesłuch do

PL 197 490 B1 zewnętrznych par ulega zminimalizowaniu. Celem zmniejszenia przesłuchu w obszarze gniazdka pomiędzy zestykami 3 i 1, 2 względnie 6 i 7, 8 zestyki 1, 2, 7, 8 są ukształtowane przeciwnie do sąsiednich zestyków 3, 6. Zewnętrzne pary zestyków 1, 2 i 7, 8 są poprowadzone dalej na wysokości pomiędzy obiema parami zestyków 3, 6 i 4, 5 w pozycji w przybliżeniu odsprzężonej.

Z uwagi na wymóg kompatybilnoś ci w ulepszonej wtyczce wedł ug wynalazku należ y zachować odpowiedni przesłuch pomiędzy parami 3, 6 i 4, 5. Za pomocą znanego typowego bezpośredniego konfekcjonowania żył na zestykach kategorii 5 występują przy tym stosunkowo duże tolerancje w przesłuchu w zależności od położenia żył, co jednak jest jeszcze wystarczające do osiągnięcia wartości kategorii 5. Do zastosowania wtyczki przy większych częstotliwościach należy w niej dokonać jeszcze kilku ulepszeń.

Na figurze 6 przedstawione są w widoku z góry zestyki 203, 206; 204, 205 wstawionych jedna w drugą par zestyków. Zestyki 203, 206; 204, 205 biegną całkowicie równolegle wzglę dem siebie. Dopiero w obszarze przyłączeniowym 214 zestyki 204, 205 względnie 203, 206 rozchodzą się, w związku z czym w obszarze przyłączeniowym 214 z uwagi na odstęp pomiędzy parami zestyków są one w duż ej mierze odsprzężone. Moż na to osią gnąć, jak przedstawiono na fig. 6, poprzez odgię cie par zestyków w przeciwnych kierunkach lub poprzez zwykłe odgięcie jednej pary zestyków. Zasada działania układu zestyków w ulepszonej wtyczce polega na ograniczeniu typowych dotychczas dużych tolerancji w przesłuchu i ustaleniu przesłuchu na dolnej granicy wartości tolerancji, która jeszcze spełnia wymogi kategorii 5 i jest dostosowana do kompensacji w gniazdku. Ustalanie przesłuchu na określonej wartości odbywa się za pomocą osadzonych na stałe w korpusie z tworzywa sztucznego zestyków, biegnących równolegle celem wytworzenia wymaganego przesłuchu. Aby jak najskuteczniej ograniczyć oddziaływania kabli przy podłączaniu do zestyków, zestyki są rozsunięte celem ograniczenia strefy przesłuchu, zaś żyły są konfekcjonowane w położ eniu w przybliżeniu odsprzężonym. Nieokreślone położenia żył spowodowane ich rozpleceniem nie oddziałują zatem praktycznie na wartości przesłuchu.

Tego typu wtyczka wraz z opisanym powyżej gniazdkiem daje w efekcie lepsze wartości przesłuchu zbliżnego przy wyższych częstotliwościach przenoszenia, co można potwierdzić także przy użyciu techniki pomiarowej. Celem dalszej poprawy parametrów częstotliwościowych przesłuch we wtyczce pomiędzy parami zestyków 203, 206 i 204, 205 został celowo dobrany jako większy i ponownie skorygowany w drodze następującej potem kompensacji. Kompensacja jest przy tym tak dobrana, że wtyczka dostarcza znowu wartości wymaganych dla kategorii 5. Przed opisem przemiany w ukł adzie zestyków należ y bliż ej objaś nić powodują c ą tę przemianę zasadę dział ania. Wraz z opisanym powyżej układem zestyków dla gniazdka cały łącznik wtykowy zachowuje się jak strefa przesłuchu z dwiema strefami kompensacji, mianowicie jedną w gniazdku i jedną we wtyczce, co w porównaniu z kompensacją pojedynczą przynosi znacznie lepsze rezultaty. Efekt ten jest poniżej objaśniony w odniesieniu do prostego układu dwóch sprzężonych przewodów podwójnych na fig. 7a-c.

Przesłuch zbliżny pomiędzy dwoma równoległymi jednorodnymi przewodami z fig. 7a rośnie do pewnej granicy z szybkością 20 dB/Dek, zachowuje się zatem jak filtr górnoprzepustowy pierwszego rzędu. Jeżeli przesłuch ten zostanie przykładowo skompensowany drugim obszarem przewodu z fig. 7b, przy czym jedna para przewodów zostanie w tym celu skrzyżowana, wówczas uzyskuje się krzywą graniczną dla przesłuchu zbliżnego przy optymalnej kompensacji, rosnącej z szybkością 40 dB/Dek. Ta krzywa graniczna tłumaczy się średnim odstępem d pomiędzy strefą przesłuchu i strefą kompensacji, w związku z czym sygnał przechodzący przez strefę kompensacji ma czas przebiegu większy o podwójny odstęp d. Prowadzi to do dodatkowego, uzależnionego od częstotliwości, przesunięcia fazowego, powodującego odchylenie od wymaganych 180° do wygaszenia przesłuchu. Odstęp równy d = λ/4 powoduje, już z uwagi na podwójną długość fali, dodatkowe odwrócenie fazy, wskutek czego w tym przypadku końcowy przesłuch jest dwa razy większy niż przesłuch w niekompensowanej strefie przesłuchu. Dokładniejsze wyliczenia prowadzą do rezultatu, z którego wynika, że tego typu kompensacja przynosi korzyści tylko dla odstępu d < λ/12.

Dla zysku kompensacji wynoszącego 20 dB potrzebna jest jedna dziesiąta tego odstępu, czyli d = λ/120. Dla częstotliwości równej 200 MHz, zależnie od materiału otaczającego układ tworzywa sztucznego, długość fali wynosi około 1 m, co oznacza, że potrzebny tutaj odstęp d wynosi około 8 mm. Przykład pokazuje, jak wymiary łącznika wtykowego wyznaczają granice kompensacji. Wymiar równy 8 mm w przypadku łącznika wtykowego typu RJ-45 jest praktycznie niemoż liwy do realizacji, ponadto zysk w wysokoś ci 20 dB nie jest wystarczają cy.

PL 197 490 B1

Jeżeli obszar kompensacji podzieli się na dwie jednakowe części i umieści się je przed i za obszarem przesłuchu, wówczas otrzymuje się układ z fig. 7c. Podział powoduje powstanie dwóch sygnałów kompensacyjnych, których średni czas przebiegu jest identyczny ze średnim czasem przebiegu w strefie przesłuchu. W ten sposób nie zachodzi uzależnione od czę stotliwości przesuniecie fazowe, zaś różnica faz pomiędzy sygnałem przesłuchowym i sygnałem kompensacyjnym pozostaje równa 180°, przy czym konieczna jest tutaj symetryczna konstrukcja. Dzięki temu uzyskuje się znacznie lepsze wartości zysku kompensacyjnego. Dla dokładnej kompensacji można osiągnąć krzywą graniczną przesłuchu o nachyleniu 60 dB/Dek. Granica ta wynika stąd, że wartość kompensacji w następstwie geometrycznego podziału obu kompensacji zmniejsza się przy wysokich częstotliwościach. Jeżeli odstęp obu kompensacji wynosi 1,5d = λ/4, czyli d = λ/6, wówczas mają one przeciwny znak, czyli kompensacja nie działa. Częstotliwość graniczna, przy której kompensacja przestaje działać, jest dwukrotnie większa niż w przypadku kompensacji pojedynczej. Wraz z większym nachyleniem krzywej przesłuchu zbliżnego widoczny jest zysk tego typu kompensacji na fig. 8. Przebiegi częstotliwości na fig. 8 można potwierdzić na podstawie pomiarów przy użyciu czterożyłowego kabla płaskiego.

Na figurze 9 przedstawiony jest układ zestyków dla wewnętrznych zestyków 203, 204, 205, 206. Celem wytworzenia opisanej powyżej kompensacji podwójnej oba wewnętrzne zestyki 204, 205 są skrzyżowane, przy czym z prawej strony punktu skrzyżowania 212 znajduje się strefa przesłuchu 211, z lewej zaś strefa kompensacji, które stanowią pierwszy obszar kompensacji 213, natomiast drugi obszar kompensacji leży w gniazdku. Ponadto zestyki 203, 204, 205, 206 maja niski moduł impedancji w obszarze kompensacji 213 w porównaniu do strefy przesłuchu 211, co osiąga się przykładowo poprzez różne średnice lub kształty zestyków. W rezultacie obie pary zestyków w strefie kompensacji wykazują sprzężenie, w przeważającej mierze pojemnościowe. Kompensuje ono przeważający udział sprzężenia pojemnościowego w obszarze przejścia pomiędzy wtyczką i gniazdkiem, gdzie końce zestyków wtyczki, a przede wszystkim gniazdka, przez które to końce nie płynie prąd, oddziałują pojemnościowo. Rozwiązanie to zapewnia łącznikowi wtykowemu niezbędne dobre wartości przesłuchu zdalnego, nawet w tym przedziale częstotliwości. Alternatywnie rozwiązanie charakteryzujące się różnymi impedancjami można również umieścić lub podzielić za skrzyżowaniem w gniazdku. Z technologicznego punkt widzenia łatwiej jest jednak zrealizować te pojemności za pomocą wycinanych zestyków we wtyczce niż w gniazdku, którego zestyki są wykonane z drutu.

Na figurze 10 przedstawiony jest pełny układ zestyków dla wtyczki. Celem odsprzężenia pomiędzy wewnętrznymi zestykami 203, 206, 204, 205 i zewnętrznymi stykami 201, 202, 207, 208 styki zewnętrzne biegną w obszarze styku 210 w przeciwnych kierunkach. Prąd w zestykach zewnętrznych płynie z góry do dołu, zaś w zestykach wewnętrznych z dołu do góry. Wszystkie zestyki mają na swych końcach promienie, ułatwiające styk z odpowiadającymi im zestykami w gniazdku. Ponadto zestyki zewnętrzne 201, 202, 207, 208 mają bezpośrednio za obszarem styku 210 zagłębienia 215, służące lepszemu odsprzężeniu z zestykami gniazdka. Zestyki zewnętrzne 201, 202, 207, 208 są poprowadzone z obszaru styku 210 do obszaru przyłączeniowego 214 równolegle do zestyków wewnętrznych 203, 206, 204, 205 w innej płaszczyźnie tak, że pomiędzy zestykami zewnętrznymi i wewnętrznymi zachodzi odsprzężenie. Przyłącza kablowe w obszarze przyłączeniowym są zrealizowane parami i oddzielone od siebie zbliżonym do macierzy układem 2 x 2, dzięki czemu oddziaływania kabli spowodowane nieokreślonym skręceniem są niewielkie.

Na figurach 11 - 13 przedstawiony jest w różnych widokach perspektywicznych układ zestyków dla gniazdka z płytką okablowaną 91 i obsadzonymi zestykami tnąco-zaciskowymi 92. Zestyki są ukazane w stanie niezamontowanym, to znaczy bez korpusu gniazdka. Jeżeli zestaw zestyków zostanie zamontowany w nie przedstawionym korpusie gniazdka, wówczas osiem zestyków jest ustawionych równolegle do siebie pod wymaganym naprężeniem wstępnym. Oczka lutu na płytce okablowanej dla zestyków 1, 2 i 4, 5 oraz 7, 8 są przesunięte względem siebie, aby utrzymać minimalny odstęp dla torów upływu.

Na figurach 14 i 15 przedstawiony jest w widoku perspektywicznym układ zestyków dla wtyczki, przy czym zestyki 201 - 208 w obszarze przyłączeniowym 214 są zaopatrzone w złącza przelotowe 216. Zestyki 203 - 206 obu wstawionych w siebie par zestyków są w strefie kompensacji 213 płaskie, aby zredukować impedancję przewodów w porównaniu do strefy przesłuchu 211. Ponadto zestyki 201 - 208 mają w obszarze styku 210 haczyki 217, służące do zamocowania w nie przedstawionym korpusie wtyczki.

Claims (26)

1. Układ par zestyków dla gniazdka elektrycznego złącza wtykowego, z co najmniej dwiema, wstawionymi jedna w drugą parami zestyków, zwłaszcza dla złącza wtykowego typu RJ-45, przy czym zestyki do obszaru przyłączeniowego są umieszczane częściowo na stałe, zaś do obszaru styku są umieszczane sprężyście w korpusie gniazdka, zaś co najmniej dwa zestyki wstawionych jedna w drugą par zestyków są skrzyżowane, znamienny tym, że punkt skrzyżowania (11) zestyków (4, 5) leży w osadzonej sprężyście części zestyków (4, 5).

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że punkt skrzyżowania (11) jest usytuowany bezpośrednio przy obszarze styku (10).

3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że zestyki (3, 6) poprowadzone są ze wspólnego obszaru styku (10) w pierwszym obszarze (31, 61, 41, 51) równolegle do zestyków (4, 5) i w przeciwnym do nich kierunku, następnie zestyki (4, 5) w drugim obszarze (42, 52) są obrócone o 180° i skrzyżowane, zaś w następnym obszarze (43, 53) są poprowadzone ponownie równolegle do pierwszego obszaru (31, 61, 41, 51).

4. Ukł ad wedł ug zastrz. 3, znamienny tym, ż e zestyki (3, 6, 4, 5) są w następnym obszarze (32, 62, 44, 54) wygięte, po czym poprowadzone równolegle.

5. Ukł ad wedł ug zastrz. 4, znamienny tym, ż e zestyki (4, 5) są zagię te w obszarze (46, 56) do obszaru przyłączeniowego (90) i w położeniu odsprzężonym względem zestyków (3, 6) poprowadzone do nich równolegle.

6. Ukł ad wedł ug zastrz. 3 albo 4 albo 5, znamienny tym, ż e nie wstawione jedna w drugą pary zestyków (1, 2; 7, 8) w obszarze (41, 51) są poprowadzone w tym samym kierunku równolegle do zestyków (4, 5), w obszarze skrzyżowania (11) wygięte, a następnie poprowadzone równolegle do zestyków (3, 6; 4, 5) do obszaru przyłączeniowego (90).

7. Gniazdko dla elektrycznego złącza wtykowego, zawierające korpus i zestaw zestyków przy czym zestyki mają postać układu par zestyków, z co najmniej dwiema, wstawionymi jedna w drugą, parami zestyków, zwłaszcza dla złącza wtykowego typu RJ-45, przy czym zestyki do obszaru przyłączeniowego są umieszczane częściowo na stałe, zaś do obszaru styku są umieszczane sprężyście w korpusie gniazdka, a co najmniej dwa zestyki wstawionych jedna w drugą par zestyków są skrzyż owane, znamienne tym, że punkt skrzyżowania (11) zestyków (4, 5) leży w osadzonej sprężyście części zestyków (4, 5).

8. Gniazdko wedł ug zastrz. 7, znamienne tym, ż e w ukł adzie par zestyków (4, 5) punkt skrzyżowania (11) jest usytuowany bezpośrednio przy obszarze styku (10).

9. Gniazdko wedł ug zastrz. 8, znamienne tym, ż e zestyki (3, 6) poprowadzone są ze wspólnego obszaru styku (10) w pierwszym obszarze (31, 61, 41, 51) równolegle do zestyków (4, 5) i w przeciwnym do nich kierunku, następnie zestyki (4, 5) w drugim obszarze (42, 52) są obrócone o 180° i skrzyżowane, zaś w następnym obszarze (43, 53) są poprowadzone ponownie równolegle do pierwszego obszaru (31, 61, 41, 51).

10. Gniazdko według zastrz. 9, znamienne tym, że zestyki (3, 6, 4, 5) są w następnym obszarze (32, 62, 44, 54) wygięte, po czym poprowadzone równolegle.

11. Gniazdko według zastrz. 10, znamienne tym, że zestyki (4, 5) są zagięte w obszarze (46, 56) do obszaru przyłączeniowego (90) i w położeniu odsprzężonym względem zestyków (3, 6) poprowadzone do nich równolegle.

12. Gniazdko według zastrz. 9 albo 10 albo 11 znamienne tym, że nie wstawione jedna w drugą pary zestyków (1, 2; 7, 8) w obszarze (41, 51) są poprowadzone w tym samym kierunku równolegle do zestyków (4, 5), w obszarze skrzyżowania (11) wygięte, a następnie poprowadzone równolegle do zestyków (3, 6; 4, 5) do obszaru przyłączeniowego (90).

13. Układ par zestyków dla wtyczki elektrycznego złącza wtykowego zawierający układ par zestyków z co najmniej dwiema, wstawionymi jedna w drugą, parami zestyków, zwłaszcza dla złącza wtykowego typu RJ-45, przy czym zestyki do obszaru przyłączeniowego są umieszczane częściowo na stałe, zaś do obszaru styku są umieszczane sprężyście w korpusie gniazdka, zaś co najmniej dwa zestyki wstawionych jedna w drugą par zestyków są skrzyżowane, znamienny tym, że punkt skrzyżowania (11) zestyków (4, 5) leży w osadzonej sprężyście części zestyków (4, 5), zaś wstawione jeden w drugi zestyki (3, 6; 4, 5) pomiędzy obszarem styku (210) i obszarem przyłączeniowym (214) są dla utworzenia określonej strefy przesłuchu (211) wzajemnie równoległe i nie skrzyżowane, zaś w obPL 197 490 B1 szarze przyłączeniowym (214) obie pary zestyków (3, 6; 4, 5) są poprowadzone względem siebie w poł o ż eniu odsprzężonym.

14. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że w obszarze strefy przesłuchu (211), mającej większy przesłuch w stosunku do przesłuchu wtyczki kategorii 5, długość zestyków (3, 6; 4, 5) i/lub odstęp pomiędzy zestykami (3, 6; 4, 5) są odpowiednio dobrane.

15. Układ według zastrz. 14, znamienny tym, że pomiędzy strefą przesłuchu (211) i obszarem przyłączeniowym (214) zestyki (204, 205) są skrzyżowane i tworzą obszar kompensacji (213).

16. Układ według zastrz. 15, znamienny tym, że zestyki (203, 206; 204, 205) mające mniejsze wartości modułów impedancj i w obszarze kompensacji (213) niż w obszarze przesłuchu (211), mają w tych obszarach różne kształty i/lub różne ś rednice.

17. Układ według zastrz. 16, znamienny tym, że zestyki (203, 206; 204, 205) w obszarze kompensacji (213) są płaskie.

18. Układ według zastrz. 13 albo 14 albo 15 albo 16, znamienny tym, że zestyki (201, 202; 207, 208) są wzajemnie równoległe i w obszarze styku (210) poprowadzone w kierunku przeciwnym do zestyków (3, 6; 4, 5).

19. Układ według zastrz. 14, znamienny tym, że zestyki (201, 202; 207, 208) mają przy obszarze styku (210) zagłębienie (215).

20. Wtyczka dla elektrycznego złącza wtykowego, zawierająca korpus i zestaw zestyków, przy czym zestyki mają postać układu par zestyków z co najmniej dwiema, wstawionymi jedna w drugą, parami zestyków, zwłaszcza dla złącza wtykowego typu RJ-45, przy czym zestyki do obszaru przyłączeniowego są umieszczane częściowo na stałe, zaś do obszaru styku są umieszczane sprężyście w korpusie gniazdka, zaś co najmniej dwa zestyki wstawionych jedna w drugą par zestyków są skrzyżowane, znamienna tym, że punkt skrzyżowania (11) zestyków (4, 5) leży w osadzonej sprężyście części zestyków (4, 5), zaś w układzie par zestyków wstawione jeden w drugi zestyki (3, 6; 4, 5) pomiędzy obszarem styku (210) i obszarem przyłączeniowym (214) są dla utworzenia określonej strefy przesłuchu (211) wzajemnie równoległe i nie skrzyżowane, zaś w obszarze przyłączeniowym (214) obie pary zestyków (3, 6; 4, 5) są poprowadzone względem siebie w położeniu odsprzężonym.

21. Wtyczka według zastrz. 20, znamienna tym, że w obszarze strefy przesłuchu (211), mającej większy przesłuch w stosunku do przesłuchu wtyczki kategorii 5, długość zestyków (3, 6; 4, 5) i/lub odstęp pomiędzy zestykami (3, 6; 4, 5) są odpowiednio dobrane.

22. Wtyczka według zastrz. 21, znamienna tym, że pomiędzy strefą przesłuchu (211) i obszarem przyłączeniowym (214) zestyki (204, 205) są skrzyżowane i tworzą obszar kompensacji (213).

23. Wtyczka według zastrz. 22, znamienna tym, że zestyki (203, 206; 204, 205) mające mniejsze wartości modułów impedancji w obszarze kompensacji (213) niż w obszarze przesłuchu (211), mają w tych obszarach różne kształty i/lub różne średnice.

24. Wtyczka według zastrz. 23, znamienna tym, że zestyki (203, 206; 204, 205) w obszarze kompensacji (213) są płaskie.

25. Wtyczka wedł ug zastrz. 20 albo 21 albo 22 albo 23, znamienny tym, że zestyki (201, 202; 207, 208) są wzajemnie równoległe i w obszarze styku (210) poprowadzone w kierunku przeciwnym do zestyków (3, 6; 4, 5).

26. Wtyczka według zastrz. 21, znamienna tym, że zestyki (201, 202; 207, 208) mają przy obszarze styku (210) zagłębienie (215).