專利名稱：阻抗調諧的連接器的制作方法
背景技術：
一般說來，本發(fā)明涉及連接器的端接部分，尤其是用于連接信號電纜，特別是高速信號電纜和印刷電路板的連接器的端接部分。
許多電子裝置取決于傳輸線在相關裝置之間或在計算機的外圍設備和電路板之間傳輸信號。這些傳輸線包括能進行高速數據傳輸的信號電纜。
這些信號電纜可以使用已知的一對或多對沿電纜的長度絞合在一起的絞合線對，每一對這樣的絞合線對被相關的接地屏蔽件所包圍。這些絞合線對通常接收互補的信號電壓，即絞合線對中的一根線為+1.0伏的信號，而該絞合線對中的另一根線為-1.0伏信號。因此，這些線可以稱作“差動”線對，這一術語指的是它們傳輸不同的信號。當信號電纜沿一路徑連通到電子裝置時，它們可能經過或接近其他的電子裝置，這些電子裝置發(fā)射它們自身的電場。這些裝置可能對傳輸線比如上述的信號電纜產生電磁干擾。然而，這種絞合線對結構使任何感應電場減小到最小，從而消除了電磁干擾。
為了保持從所述傳輸線、或電纜到相關的電子裝置的電路的電學性能完整性，希望在從電路到電路的整個傳輸線上有大致恒定的阻抗，或避免在傳輸線的阻抗上產生大的突變?？刂七B接器配接面處的連接器的阻抗的難度是眾所周知的，因為普通連接器的阻抗通常在連接器上并跨過配接的兩連接器部件的界面變化。雖然在電子傳輸線比如電纜上，通過保持信號導體和接地屏蔽件的特定幾何形狀或物理配置，比較容易保持所需的阻抗，但在電纜與連接器配接的區(qū)域通常會遇到阻抗變化。因此，希望在整個連接器及其與電纜的接頭上保持所需的阻抗。
因此，本發(fā)明針對一種用于在電纜和連接器之間形成改進連接的端接結構，該結構具有較高的性能，且保持端接區(qū)域的電纜的電學特性。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的一個總的目的是提供一種用于高速數據傳輸連接的改進的連接器，其中在連接器上的阻抗突變最小化，從而更好地匹配傳輸線的阻抗。
本發(fā)明的另一目的是提供一種改進的連接器，該連接器用于在電路板和端接于傳輸線的相對連接器之間實現高性能連接，其中傳輸線包括至少一對差動信號線和相關的接地件，且相對的連接器包括至少兩個信號端子和一個接地端子，該連接器具有一對設于其中的信號端子和一與之相關的接地端子，該連接器的信號端子和接地端子以當該連接器配接于相對的連接器時減小阻抗突變發(fā)生的方式布置。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種連接器，其中通過改變接地端子的尺寸及其相對于其兩相關的信號線的位置，可以“調諧”連接器的阻抗，從而得到通過連接器的預選阻抗。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種用于將電纜比如那些IEEE1394型的電纜連接于電子裝置的電路板的連接器，其中該連接器具有多個分離的差動信號線，以及與電纜內包含的數目相等的相關的接地端子，該連接器的接地端子在尺寸和相對于連接器的信號端子的位置上構形成使通過連接器的阻抗下降最小化。
本發(fā)明的又一目的是提供一種連接器，該連接器用于在電路板和與信號電纜相關的連接器之間形成連接，其中該連接器包括一對差動信號端子和與該對信號端子相關的接地端子，該接地端子具有控制通過連接器的阻抗的尺寸，該連接器的接地端子在接觸區(qū)域與該對信號端子間隔開，從而在三個端子之間形成所需的電學關系。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種用于配接電纜連接器的電路板連接器，該電路板連接器具有殼體，接地端子位于連接器殼體內且與兩相關的信號端子間隔開，該接地端子具有本體部分，該本體部分大于兩信號端子的對應的本體部分。
本發(fā)明的又一目的是提供一種用于電纜連接的電路板連接器，該連接器具有接地端子和兩個信號端子，它們在電路板連接器的配接接觸部分內呈三角形取向布置。
為了實現上述目的，通過一個實施例進行說明的本發(fā)明的一個主要方面包括用于電路板的第一連接器，該連接器具有殼體，對于配接信號電纜中的每一對絞合線對來說，該殼體支撐三個導電端子，它們成三個一組的獨特模式，其中的兩個端子傳輸差動信號，而剩下的端子是接地端子，用作接地平面或差動信號線對的接地回路。用于電纜的第二連接器與第一連接器配接，且該第二連接器也具有三個一組模式的導電端子，它們端接于電纜的信號線和接地線。
在第一連接器內的這三個端子的布置使整個第一連接器的阻抗得到更有效的控制，從與電纜連接器端子的接合點到連接于電路板的連接點。這樣，每一個三元組包括一對具有接觸部分的信號端子，接觸部分以并排的方式對齊，且彼此間隔預定的距離。
接地端子與兩信號端子間隔開，使得在連接器內有兩排端子。接地端子具有與信號端子的同樣的接觸部分間隔開的接觸部分，而接地端子的其余部分可以在信號端子之間延伸。在這一點上，接地端子可以象兩信號端子一樣在公共平面上延伸。
接地端子的寬度及其與信號端子的間隔可以這樣選擇，即這三個端子可以具有所需的電學特性，比如電容等，這影響連接器的阻抗。接地端子的寬度通常在配接區(qū)域沿端子的接觸部分增加，但它也可能在過渡區(qū)域增加，過渡區(qū)域位于端子的接觸區(qū)域和端接區(qū)域之間。
通過這種阻抗調節(jié)接地結構，在沒有改變差動信號端子的配接位置或間距的情況下，提供了減小發(fā)生在連接器中的阻抗突變的更大可能性。因此，本發(fā)明的這一方面的特征在于提供一種用于每一差動信號線對的“可調諧”的端子布局，以及在電纜或其他電路中的相關的接地線布置。
在本發(fā)明的另一主要方面，可以在連接器殼體內提供兩個或更多的這種可調諧的三元組，但通過絕緣材料的延伸部分隔開，比如連接器殼體、空氣間隙、或者是兩者都有。為了使這種連接器的高速性能最大化，信號端子和接地端子最好都具有類似的從相關的本體部分懸臂式伸出的扁平觸點，以便接地端子觸點部分可以相對于其相關的信號端子有選擇地加工成一定尺寸，而有利于端子的調諧，從而在連接器系統(tǒng)中實現最佳的所需阻抗。當在本發(fā)明的連接器中使用兩套這種三元組端子時，連接器的電力端子可以位于兩個三元組端子之間，在與接地端子的三元組高度相等的水平面處，從而不會與信號端子干涉。
在本發(fā)明的另一主要方面中，連接器具有按三角形取向布置的接地端子和信號端子，從而保持在電路板連接器的配接區(qū)域中的三個端子之間出現的預定空間位置關系。


下面將參照附圖進行詳細描述，其中相同的參考標記表示相同的部件，且其中圖1A是在電子裝置的電路板上的本發(fā)明電纜連接器組件的正視圖，該圖示出了使用本發(fā)明的“內部”環(huán)境；圖1B是在電子裝置的電路板上且延伸到裝置的外部的本發(fā)明電纜連接器組件的正視圖，該圖示出了使用本發(fā)明的“外部”環(huán)境；圖2是根據本發(fā)明的原理構造的插座式連接器形式的電纜連接器的分解圖，該連接器適于安裝在印刷電路板上，且朝電子裝置的內部或外部開口；圖3是圖2所示連接器的插座式連接器和內部屏蔽件的透視圖；圖4是具有端接于圖2所示插座連接器并與其接合的插頭式連接器的電纜的透視圖；圖4A是圖4所示插頭式連接器的放大端視圖，其中切除了連接器蓋的一部分，以便更好地示出端子結構及其位置；圖5A是按“三元組”布置的且在圖2所示連接器中使用的一組三個端子的細節(jié)放大圖，示出了其兩信號端子和一個接地端子的相對尺寸和位置；圖5B是另一種類型的可用于圖2所示連接器中的端子三元組的細節(jié)放大圖；圖6是沿圖3中的線6-6取的端視圖，但僅示出了圖3所示插座式連接器的內部絕緣體；圖7是沿圖3中的線7-7取的剖面圖，示出了插座式連接器本體和其兩排端子的分離情況；圖8A是用在圖2-3和6-7的插座式連接器中的接地端子的透視圖；圖8B是用在圖2-3和6-7的插座式連接器中的信號端子的透視圖；
圖9A是圖2-3和6-7的連接器的示意性端視圖，示出了各種端子彼此相對的布局，并示出使用了兩個狀態(tài)信息端子；圖9B是圖12-14和17的連接器的示意性端視圖，示出了端子的布局和區(qū)別，且示出使用了一個狀態(tài)信息端子；圖9C是兩插頭和插座式連接器的剖面圖，示出了彼此間的初步接合；圖10A是在圖4和12-14中示出的本發(fā)明的插頭連接器中使用的接地端子的透視圖；圖10B是在圖4和12-14中示出的本發(fā)明的插頭連接器中使用的信號端子的透視圖；圖11是示出整個高速電纜連接上經歷的典型阻抗突變以及在使用本發(fā)明的連接器時經歷的突變的減??；圖12是根據本發(fā)明的原理在含有多個三元組端子布局中，多插座式連接器的透視圖；圖13是在電纜和電路板連接器之間的連接器界面區(qū)域的示意圖；圖14是由根據本發(fā)明的原理構成的另一種電路板連接器的后端看到的簡圖，示出了從電路板到配合接觸區(qū)域的延伸部分中的端子的布局；圖15是圖14所示連接器的透視圖，示出了在模制絕緣的插入部分之前將端子置于屏蔽部件內；圖16是示出了從圖13的區(qū)域I到區(qū)域IV的阻抗曲線的圖，表示當系統(tǒng)的接地端子從與兩個相關的信號端子的相同水平位置移動時曲線是如何變化的；圖17A是示出了一“三元組”的相關接地端子和信號端子的另一種三角形布局的示意剖面圖；圖17B是示出了按照本發(fā)明的三個端子的三角形布局且大致正三角形的另一示意剖面圖；以及圖17C是示出了按照本發(fā)明的大致不等邊三角形的三角形端子布局，且示出了在不同平面內的三個端子的另一示意剖面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種在提高高速電纜性能時特別有用的改進的連接器，尤其是在輸入-輸出(“I/O”)應用以及其他類型的應用中。更準確地說，本發(fā)明試圖在連接器的端接區(qū)域實施實現機械和電學均勻性的措施，從而在單獨使用以及當與相對的連接器結合時有利于其性能。
與電子裝置相關聯(lián)的許多外圍設備，比如視頻攝像機或可攜式攝像機，以不同的頻率傳輸數字信號。與計算機相關聯(lián)的其他裝置比如其CPU部分，以高速進行數據傳輸。高速電纜用于將這些裝置連接于CPU，且也可以在某些應用中用于將兩個或更多的CPU連接在一起。特定的電纜可以充分地構造成傳輸高速信號，且可包括差動信號線對，或者是絞合線對或者是單線對。
高速數據傳輸中的一個因素是信號衰減。這包括受電纜和連接器的阻抗影響的串線和信號反射。在電纜中通過屏蔽和使用差動信號線對，可以容易地控制電纜中的串線和信號反射，但由于連接器中使用的各種不同的材料，以及其他因素，在連接器中難以控制這些方面。在高速應用中，連接器的物理尺寸限制了連接器和端子結構可以調整而獲得特定電學性能的程度。
在傳輸路徑中的阻抗不匹配可能導致信號反射，這通常導致信號損失、抵消等。因此，希望在信號路徑上保持阻抗恒定，以便保持傳輸信號的完整性。端接于電纜且將傳輸信號傳輸給該裝置的印刷電路板上的電路的裝置的連接器，在涉及阻抗時通常不能得到非常好的控制，且它可以與電纜阻抗的變化很大。在這兩個元件之間的阻抗不匹配可能導致傳輸錯誤、限制帶寬等。
圖11示出了在用于信號電纜的普通插頭插座式連接器組件上發(fā)生的阻抗突變。在信號電纜上的阻抗接近常數，或者基準值，如圖11的右側51處所示。與基線的偏差由標記50處的粗體實線示出。電纜阻抗基本上匹配圖11的左側和“PCB端子”軸線的左側52處所示的電路板的阻抗。垂直軸線“M”指的是凹入或插座式連接器和印刷電路板之間的端接點，而垂直軸線“N”指的是在兩個匹配的插頭和插座式連接器之間的界面，而垂直軸線“P”指的是插頭式連接器端接于電纜的點。
圖11的曲線50指的是普通連接器的典型阻抗“突變”，且示出了三個峰和谷，每一峰或谷與基線具有相應的距離(或值)H1、H2和H3。這些距離是以歐姆為單位、基于與具有0歐姆值的水平“距離”軸線相交的垂直軸線測量的。在這些普通的連接器組件中，由H1表示的高阻抗通常會增加到約150歐姆，而由H2表示的低阻抗通常會降低到約60歐姆。在H1和H2之間約90歐姆的這種較大突變影響連接器相對于印刷電路板和電纜的電學性能。
本發(fā)明涉及一種連接器和連接器端接結構，它們尤其適用于I/O(“輸入/輸出”)應用，該連接器具有改進的結構，其能使連接器的阻抗這樣設定，即，使其模擬與其匹配的電纜，并減小上述的突變。實際上，本發(fā)明的連接器可以在其設計過程中“調諧”而改善連接器的電學性能。
阻抗可調諧性參照圖1A，示出了本發(fā)明非常適用的一種“內部”環(huán)境。在這種環(huán)境中，本發(fā)明的連接器位于電子裝置比如計算機101的外壁108的內部。因此，稱之為“內部”。本發(fā)明的連接器也可以用于“外部”應用中，如圖1B所示，其中連接器110之一安裝到電路板102上，但部分延伸穿過該裝置101的外壁108，使用戶可以從該裝置101的外部接近它。該連接器組件100包括一對第一和第二相互接合的連接器，在此描述為相應的插座(或凹入)式連接器110和插頭式連接器104。這兩個連接器110之一安裝在裝置101的印刷電路板102上，而另一連接器104通常端接于通向外圍設備的電纜105。
圖2是根據本發(fā)明的原理構成的插座(或凹入)式連接器110的分解圖?？梢钥闯?，該連接器110包括一由絕緣材料制成的絕緣的連接器殼體112。在所示的實施例中，殼體112具有兩個葉片部分114a、114b，它們從殼體112的本體部分116向外伸出。這些殼體的葉片部分支撐多個導電端子119，如圖所示。在這點上，下葉片部分114a具有一系列在其中形成的槽或切口118，適于在其中接納導電端子119的選定端子。上葉片部分114b具有類似的槽120(圖6&7)，接納連接器110的剩余端子119。
為了對連接器殼體112及其相關聯(lián)的端子119提供全面的屏蔽，該連接器可包括第一殼體或屏蔽件123，該屏蔽件由金屬片制成，其具有包圍本體部分116的上、下葉片部分114a、114b的本體部分124。該第一屏蔽件123也可包括用于安裝到印刷電路板102的表面103上的地腳部分125，以形成與電路板上的接地部分的連接。懸腳部分107也可由圖1A所示的屏蔽件形成，用于連接器110的通孔安裝，但最好如圖1B所示的表面安裝應用。第一屏蔽件123可以如圖2所示包括保持部件126，其容納在連接器本體部分116上形成的槽127中并與之接合。
在圖2中所示的插座式連接器110的結構能使其用于圖1A所示的“內部”應用中，以及“外部”應用(圖1B)中，其中連接器110安裝在電路板102上，但連接器110部分延伸穿過電子裝置的外壁108，且可以從外壁接近。
為了防止當電纜的插頭式連接器插入插座式連接器110的插座中時可能發(fā)生的意外沖擊，可以設置在第一屏蔽件123上方延伸的且由介于其間的絕緣件130隔開的第二屏蔽件129。第二屏蔽件129還具有整體與之形成的安裝腳131且其將連接于機殼接地部分，使其與電路接地部分隔離。第二屏蔽件129最好具有大于第一殼體的長度L1的長度L2，使得當電纜連接器與其接合時用戶難以接觸到內屏蔽件123。
如前所述，本發(fā)明的目的之一是提供一種其阻抗與在多路連接器中通常出現的情況相比更接近系統(tǒng)(比如電纜)阻抗的連接器。本發(fā)明通過將在此提到的可調諧“三元組”或“三合體”而實現上述目的，該三元組是在圖2、5A、5B&6中“A”處所示的三個分離端子的布局。在其最簡單的意義上，且如圖5A所示，這種三元組包括兩個信號端子140、141和一個單獨的接地端子150，它們布置成與端接于差動信號線對(最好是絞合線對)TPA+、TPA-的插頭式連接器104的對應端子配合，如圖9A&9B中所示，差動信號線對傳輸同樣強度的信號，但它們彼此互補，即+1.0伏和-1.0伏，以及接地互補。
如圖8B所示，兩信號端子140、141可以具有懸臂式設計，其中每一端子140、141具有表面安裝地腳部分142、觸片部分143和互連本體部分144。采用這種設計，可以容易地沖壓制成端子140、141。端子140、141容納于殼體本體部分116的下葉片部分114b的槽118內，且如圖2&7所示可包括在觸片部分143的自由端處的端部突起145，它們容納在槽118的端部的連接器殼體116上形成的開口117中。為了“調諧”連接器的電學特性，更接近系統(tǒng)的阻抗，與每一組差動信號端子140、141相關聯(lián)地設置單獨的接地端子150。因此，術語稱作“三元組”。
每一個這種接地端子，如圖5A、5B和9A、9B的細節(jié)“A”所示，伴隨兩個差動信號端子。圖9A和9B的示意圖示出了在“A”和“B”處的三元端子概念。從一種意義上來說信號端子140、141可以認為是相對于接地端子150呈三角形形式布置。從另一種意義上來說它們也可認為是以在此討論的某種方位從接地端子“側面伸出”，信號端子的一部分延伸到接地端子150的側邊緣的外部某點處。在所示的實施例中，接地端子150位于插座式連接器本體116的上葉片部分114b上，且在兩信號端子140、141之間。在圖9A&9B所示的示意圖中，示出了兩種這樣的三角形方位的三元組，其中單個端子以詞尾“A”或“B”區(qū)別。因此，TPA+和TPA-表示“A”對線的差動信號線的端子，而TPA(G)表示“A”組線中的接地端子。同樣，TPB+和TPB-表示電纜的“B”對線的差動信號線的端子，而TPB(G)表示“B”組線中的接地端子。如下面更詳細地描述，這三個相關的端子之間的三角形關系可以變化，且可包括等邊三角形關系、等腰三角形關系等。
如圖8A所示，相關的接地端子150還具有懸臂式設計，具有表面安裝地腳部分152、中間本體部分154和觸片部分153。當采用信號端子時，接地端子150的觸片部分153位于與其中間本體部分154不同的平面內。如圖2、8A-8B和9C清楚所示，信號端子和接地端子的觸片部分143、153位于不同的但與其相應端子本體部分144、154相交的平面內。雖然優(yōu)選實施例示出了這兩個平面，通常垂直的水平和垂直平面，但應當理解的是，這種平面不必垂直地相交或精確地處于水平和垂直平面，也實現本發(fā)明的優(yōu)點。然而，希望這兩個平面彼此相交。信號端子和接地端子的接觸部分基本上延伸穿過整個連接器殼體，如圖9C所示，從它們進入殼體的位置到至少連接器的前端面附近。最好在整個連接器殼體內保持這三個端子的三角形方位。
更進一步，信號端子和接地端子140、141、150的表面安裝部分142、152可以位于通常平行于其相應觸片部分143、153的平面內。為了安裝的目的，信號端子和接地端子的安裝部分也可使用通孔部件195(圖1A)。下面解釋接地端子和信號端子的表面面積和位置之間的相互作用。
通過這種結構，電纜或電路的每一對差動信號端子具有與其相關聯(lián)的單獨的接地端子，延伸穿過連接器，從而在電學性能方面更接近于電纜以及相關聯(lián)的插頭式連接器。這種結構使電纜的信號線“看見”接地部分，以同樣的方式穿過電纜的整個長度，且以大致同樣的方式穿過插頭插座式連接器的界面，到達電路板。這種連接器界面在圖13中示意性示出，且在整個連接組件或系統(tǒng)的阻抗和電學性能涉及的范圍內，可以考慮分成四個不同的區(qū)域I-IV。區(qū)域I指的是電纜105及其結構，而區(qū)域II指的是當電纜端接于連接器時，電纜連接器104和電纜105之間的端接區(qū)域。區(qū)域III指的是在電纜連接器和電路板連接器110之間的配合界面，包括連接器104、110的配合本體部分。區(qū)域IV指的是包括電路板連接器110和電路板103之間端接部分的區(qū)域。圖11的線“P”、“N”和“M”已經疊加在圖13上。
與信號端子相關的接地的存在很重要地在三個端子之間形成電容耦合。這種耦合只是影響端子及其連接器的最終特性阻抗的一方面。在三元組端子涉及的范圍內，電阻值、端子材料及自感也是影響連接器的整個特性阻抗的因素。在圖5B所示的實施例中，接地端子觸片部分153’的寬度D2足夠大，以致于它在信號端子140’、141上方延伸，或至少局部重疊信號端子140’、141’的一部分?？扇〉氖?，在比如圖5B所示的示例中，接地端子150’的一部分總是重疊或搭接信號端子140’、141’的至少一個的一部分。在其他示例中，比如圖5A所示，接地端子150可以位于從信號端子140、141的側邊緣引出的假想線S之間或鄰接。接地端子觸片部分153’的更大的寬度D2具有與信號端子觸片部分143’的表面面積更大的表面面積，因此，接地端子觸片部分153’表示在信號端子140’、141’上方的區(qū)域內更大的且重疊的接觸配合區(qū)域。
為了保持插座式連接器110在電路板上較小的“印跡”，在所示的實施例中，本發(fā)明可以減小接地端子本體部分154’以及表面安裝地腳部分152’的接地平面的寬度。對于大部分來說，在安裝部分152’的接地端子的寬度將是相同的，且在圖14&15所示的某些示例中，接地端子本體部分的寬度可以增加。通過減小在接地端子本體部分154’內在其第二平面內的接地端子150’的寬度，使其可以配合在差動信號端子之間，在信號端子(TPA+和TPA-)之間的距離也減小，以通過保持接地端子和信號端子之間的基本恒定的預選阻抗而保持連接器上類似的電容耦合。連接器的阻抗(以及端子之間的耦合)受相鄰信號端子140’、141’以及信號端子和接地端子之間的間隔的影響。而且，在端子之間使用的材料比如空氣、殼體材料或其組合，將在信號端子和接地端子之間的區(qū)域帶來介電常數或合成介電常數。
通過減小圖5B的實施例中接地端子本體部分154’的寬度，接地端子和信號端子的觸片部分153’、143’之間的重疊在第一平面(示為水平)內停止，但在第二相交(垂直)平面內不再重疊。而且，在第二平面內，接地端子本體部分154’可以與信號端子144’以邊緣靠邊緣的布局對齊。雖然在這些平面內有很少的接地端子的橫截面積，但接地端子現在更接近信號端子，因此保持端子之間的類似耦合。
在第一平面的區(qū)域內，即位于圖18的區(qū)域III的配合界面內的接地和信號端子觸片部分的區(qū)域，接地端子150’的整個板的尺寸相對于信號端子140’、141’的尺寸增加，從而有選擇地減小如上所述的阻抗。同樣，在第二平面內，由兩信號接地端子本體部分144’、154’占據，在接地端子150’和信號端子140’、141’之間的間隔減小，使得接地和信號端子更加靠近，從而減小連接器的阻抗。三元組的信號接地端子觸片部分143、143’最好保持在同一平面內，如圖5A&5B所示，且沿著連接器殼體112的下葉片部分114a。這使連接器的阻抗可以從間隔方面進行調諧，而且有利于兩連接器的機械接合。通過提供一個具有更大接地端子觸片部分的接地端子，在這些端子和另一(插頭)連接器的相對的接地和信號端子之間的配合接觸得到改善，且不會不利地影響阻抗。
這種可調諧性的作用在圖11中描述，其中示出了在整個連接器組件上的總阻抗突變減小。在本發(fā)明的連接器中預計出現的阻抗突變由圖11中的虛線60示出。圖11的實線表示在圖13的連接器系統(tǒng)中出現的典型阻抗突變。通過比較虛線和實線，所述突變的峰、谷的值H11、H22和H33得到了很大地降低。相信本發(fā)明可以顯著地降低普通連接器組件中出現的全部突變。在一種應用中，認為最大程度的突變約是135歐姆(在H11處)，而最低程度的突變約是85歐姆(在H22處)。本發(fā)明的連接器的目標基線阻抗一般約110歐姆，誤差約+/-25歐姆。因此，可以設想本發(fā)明的連接器將具有約50歐姆的總突變(在H11和H22之間的差值)，這產生了從如上所述的約90歐姆的普通突變降低高達50％的結果。
可調諧性和阻抗特性也可被如前所述的端子之間的絕緣物影響。在這點上，且如圖6清楚所示，連接器的殼體112的下葉片部分114a本身可以開有切口，如在160處，以在下葉片部分114a的兩半之間形成空氣隙161。同樣，信號(以及其他的)端子140、141或140’、141’可以在下葉片部分114a上通過類似的空氣隙162彼此分開，該空氣隙由下葉片部分114a上形成的通道163限定。如圖6所示，這些通道163僅部分延伸穿過下葉片部分114a的厚度，從而保持下葉片部分的結構完整性。
現在參照圖4和4A，示出了一種插頭式連接器170形式的相對配合連接器104，該連接器具有由絕緣材料制成的絕緣的連接器殼體171，與插座式連接器110互補的構造，從而有利于并確保其間的正確配合。在這點上，連接器殼體171具有基部172，從基部172上延伸出兩部分173，這兩部分由間隙174隔開，用作插座式連接器殼體本體的鍵134的鍵槽。插座式連接器的鍵134可以位于上葉片部分上，如圖2、3、6和7所示，或者它可以形成在下葉片部分上，如圖9C和17所示。殼體是中空的，且含有固定在殼體171的內腔(未示出)內的信號、接地和其他端子。
在圖10A和10B中示出了兩個端子，它們是適用于插頭式連接器110的端子結構類型的代表。圖10A示出了一種接地端子180，其具有扁平的本體部分181，該部分將接觸部分182與線端接部分183互連。端子180具有容納在連接器殼體171的端部的空腔175內的自由端184。接觸部分182以向上的角度彎曲，使其從接觸開口176中伸出，與插座式連接器110的對應接地端子150或150’對齊且相對。
信號端子190(圖10B)類似的結構成并具有本體部分191，該本體部分191具有與接地端子本體部分181的寬度相比減小的寬度，以便在信號端子和接地端子之間實現耦合。本體部分191使接觸部分192與端接部分193互連，且接觸部分192也以一角度彎曲，以穿過連接器殼體171的對應開口176伸出。這些開口和端子接觸部分出現在連接器基部172的下表面上，如圖9C所示，且它們與端子自由端的空腔175對齊，該空腔在連接器殼體171的前面示出。
插頭式連接器170的接地的信號端子180、190(以及其他端子)可以看作是“可動”觸點，因為當插頭式連接器170接合插座式連接器110時，它們朝插頭式連接器殼體171的中心偏移。接地和信號端子140、141、150(以及其他端子)可以看作是“固定”端子，因為它們在兩連接器的接合和脫開接合過程中不移動。在圖9A和9B的示意圖中，實心矩形表示上述的“可動”端子，而虛線的相鄰矩形表示上述的“固定”端子。這些圖與圖5A和5B一起示出了差動信號線TPA+、TPA-與它們相關聯(lián)的接地端子TPA(G)的三角形關系。每一個這種端子可以看作是形成了三角形的一個頂點，該三角形是當如圖9B通過虛線R所示，互連相鄰端子而引出假想線時形成的。在本說明書中以及本發(fā)明的實施中，接地端子可以看作是假想三角形的頂點，或“尖端”。
以與上述公開內容一致的方式相對于電路板連接器及其信號端子和接地端子140、140’、141、141”和150、150’，通過其形狀并通過上述的三角形關系，電纜連接器170的端子180、190也可以提供所需的阻抗。
如圖10A和10B所示，接地和信號端子180、190分別具有各自的接觸部分182、192，它們與相對的電路板連接器110的接地和信號端子150、140的相對接觸部分153、143接合。如圖9C所示，這些電纜連接器端子接觸部分182、192具有約等于電路板連接器110的端子接觸部分153、143的對應長度的長度。可以預計，電纜連接器的接地端子接觸部分182的寬度和表面面積不必增加，因為當兩連接器110、170接合在一起，電路板連接器接觸部分153、143的幾何形狀將支配配合的連接器，以及由于圖13的區(qū)域III中出現的匹配接合而形成的阻抗。
為了保持所需的阻抗和電學性能，如圖10A和10B所示，且如上所述，接地端子180的互連的本體部分181大于且最好寬于兩信號端子的互連本體部分191中的一個或兩者。這種在寬度上的增加也增加了在此區(qū)域，即連接器的本體部分的接地端子的表面面積，這增加了接地端子180及其兩個相關聯(lián)的信號端子190之間的電容耦合。
如圖9C所示，這些端子180、190也沿其接觸部分182、192，沿其本體部分181、191間隔開，且如圖9A和9B的實心矩形所示，以與電纜連接器接地端子180成三角形關系布置，且位于三角形的頂點上。可以看出，這種三角形關系將繼續(xù)保持從電路板到電纜的穿過界面的連接器系統(tǒng)的電學平衡。在本發(fā)明實施例的最佳實施過程中，接地端子本體部分181的寬度最好是任一個對應信號端子本體部分191的兩倍。在圖10B中信號端子190的本體部分191示出在其后部具有稍顯三角形的構造。該特定部分用于形成與連接器殼體171接合的接合點，在模制后將端子190固定在連接器殼體171內。由于端子幾何形狀上的差別，在電纜連接器105中可以類似地保持電路板連接器110的寬度和表面面積關系。
電纜連接器端子180、190的端接部分的尺寸和構造也可以不僅保持電纜105和電纜連接器104內建立的有益的電學關系，而且保持連接器端接區(qū)域內的電纜105的大致幾何形狀，而有利于電纜105端接于這種連接器104。
通過操縱電路板連接器的接地和信號端子之間的距離，可以改變或“調諧”系統(tǒng)的阻抗，尤其是電路板連接器的阻抗。因為在連接器的兩信號端子和接地端子之間出現電容耦合，所以可以實現上述目的。端子的間隔也影響系統(tǒng)的阻抗。這種關系在圖16中清楚示出，該圖示出了采用本發(fā)明的系統(tǒng)人們希望獲得的阻抗曲線，其中阻抗是接地端子G離基線的距離的函數，該系統(tǒng)的兩相關取的信號端子S1和S2沿基線放置。第一條線示為實線，在圖16的左側標記為1。在該線中，接地端子G與兩個相關聯(lián)的信號端子S1和S2平齊，這會在連接器的普通單排布局中看到。
圖16中有益的第二條線標記為“2”，且由點線示出，該線表示當接地端子G從它與兩信號端子S1和S2共享的最初平面上升時出現的阻抗值。在該線中，可以看出兩峰值已減小，以及互連斜坡已減小。將接地端子G移動到其較佳距離，如圖16的左側以“3”標記。該線由點劃線表示。在該線中，可以看出兩峰值基本上變平了且互連斜坡已經升高，從而平滑了阻抗曲線，并減小了非常陡峭的峰和谷。
在圖16中由“2”表示的最佳間隔中，在這三個信號端子和接地端子之間的三角形關系接近于等邊三角形，而由“2”表示的中間間隔顯示出一種接近等腰三角形的三角形關系。也可以使用其他的三角形關系。
在圖17A至17C中示出了其他的關系。在圖17A中，示出了一種包括一個接地端子150和兩個信號端子140、141的端子三角形布局，但信號端子為導線或其他不同于扁平矩形端子的圓形形狀。在這種布局中，通過端子引出的假想線(示為虛線)將形成了一個假想的三角形。在圖17B中，通過端子140、141和150的中心引出假想線，大致形成假想的正三角形。
類似地，再次通過端子引出假想線，但形成的是不等邊三角形。圖17C的信號端子140、141可以在其方位上互相變化，且可以彼此位于不同的水平面PL1和PL2上以及接地端子150位于的平面PL3。在這種類型的端子方位中，可以修改連接器殼體的結構而形成不同的兩排，支撐信號端子。采用這種結構，在兩信號端子之間的高度差別可以使連接器利用端子高度差形成“鍵接”。
應當理解的是這些圖示僅是本發(fā)明的連接器可以采用的、許多不同三角形形式的示例。
接地和信號端子的寬度也影響系統(tǒng)的耦合和阻抗，它還包括端子的電阻，其次還是端子尺寸的函數。以前，如圖5B所示，接地端子150的接觸部分153已經示出具有與兩相關聯(lián)的信號端子140、141的接觸部分143相比增加的寬度，或表面面積。接地端子的寬度也可以在其其他部分上增加。
現在參照圖14，本發(fā)明的電路板連接器的后端通常標記為800。連接器800具有一系列導電端子延伸穿過的外殼或壁801。在該實施例中示出了兩套“三元組”，且每一個這種三元組包括一個接地端子802和兩個相關聯(lián)的信號端子810、811。也可以包括其他端子比如電源和狀態(tài)端子820、821。這些端子都從其后端面進入連接器中，然后將適當的絕緣材料模制在其周圍以形成連接器。
圖14所示的接地端子具有從端子本體或過渡部分805懸臂式延伸的接觸或配合部分804，且過渡部分805可以延伸直到它們遇到安裝部分，它們可以是如上所述的表面安裝部分807，或者通孔安裝部分806。在這種類型的連接器結構中，連接器800的接地端子的寬度可以沿其延伸部分增加，從而使接地端子802具有更大的表面面積，且給其兩個相關聯(lián)的信號端子810、811帶來更大的表面面積。
圖15示出了在表面安裝應用中的圖14的連接器，且還示出了接地端子802的增加寬度的本體或過渡部分是如何與信號端子的本體或過渡部分對齊，從而不會過度地增加連接器800的尺寸和全部“印跡”。
雖然已經示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但對于那些本領域的技術人員來說，可以對此進行改變和調整，而不會脫離本發(fā)明的主旨，其范圍由所附的權利要求限定。
權利要求
1.一種用于在配接連接器和電路板之間形成連接的連接器，其中所述配接連接器端接于一具有至少一對差動信號線和一與所述信號線相關的接地線的電纜，所述連接器包括由電絕緣材料制成的殼體，設于所述殼體內的導電端子三合體，所述三合體包括一個接地端子和兩個與所述接地端子相關的差動信號端子，每一所述接地端子和信號端子包含有用于接觸所述配接連接器的對應的相對端子的接觸部分，用于將所述端子端接于所述電路板上的相關的電路的安裝部分，和用于將所述接觸部分和安裝部分互連在一起的過渡部分，所述接地和信號端子接觸部分進入所述殼體內，且至少被部分支撐，所述接地端子在所述兩個信號端子之間沿其所述安裝部分，且沿其所述過渡部分的一部分延伸，所述接地端子接觸部分和所述信號端子接觸部分在所述殼體內彼此間隔開，且在所述殼體內以三角形取向延伸。
2.如權利要求1所述的連接器，其特征在于，當互連所述接地和信號端子而引出三條假想線時，所述接地和信號端子形成一假想三角形的頂點。
3.如權利要求1所述的連接器，其特征在于，所述接地和信號端子的安裝部分包括通孔安裝地腳，且所述接地端子和信號端子安裝部分和過渡部分設在一公共平面內。
4.如權利要求1所述的連接器，其特征在于，所述接地和信號端子的接觸部分在各自的第一和第二平面內延伸，且所述接地和信號端子的過渡部分設在與所述第一和第二平面相交的一公共平面內。
5.如權利要求4所述的連接器，其特征在于，所述接地和信號端子的安裝部分包括通常在與所述公共平面相交的第四平面內延伸的表面安裝地腳。
6.如權利要求4所述的連接器，其特征在于，所述第一和第二平面通常互相平行，且所述第一平面在所述第二平面上方延伸。
7.如權利要求4所述的連接器，其特征在于，所述接地和信號端子安裝部分設于第四平面內，且所述接地和信號端子的過渡部分所在的所述公共平面與所述第一、第二和第四平面相交。
8.如權利要求1所述的連接器，其特征在于，所述接地和信號端子的接觸部分從其各自的接地和信號端子的過渡部分懸臂式伸出。
9.如權利要求1所述的連接器，其特征在于，所述接地端子過渡部分具有第一預選寬度，且所述接地端子接觸部分具有第二預選寬度，該第二預選寬度大于所述第一預選寬度。
10.如權利要求9所述的連接器，其特征在于，所述接地端子接觸部分的第二預選寬度大于所述信號端子接觸部分之一的對應寬度。
11.如權利要求10所述的連接器，其特征在于，所述接地端子接觸部分的預選寬度大于所述兩個信號端子接觸部分的對應寬度之和。
12.如權利要求1所述的連接器，其特征在于，所述接地端子接觸部分具有足夠大的寬度，從而使所述接地端子的接觸部分重疊所述信號端子接觸部分的一部分。
13.如權利要求1所述的連接器，其特征在于，所述接地端子接觸部分具有大于所述信號端子接觸部分的表面面積的表面面積。
14.一種用于在電纜連接器和電路板之間形成連接的連接器，該電纜具有至少一對差動信號線和一與所述對差動信號線相關的地線，該連接器包括電絕緣殼體，設在所述殼體內的至少三個導電端子，所述端子之一是用于與所述電纜連接器的對應接地端子配接的接地端子，所述端子中的其余兩個是用于與所述電纜連接器的對應差動信號端子配接的差動信號端子，所述三個端子每個都包含用于安裝到所述電路板上的尾部、由所述殼體支撐的接觸部分和互連所述尾部和接觸部分的過渡部分，所述信號端子和接地端子沿其尾部和過渡部分以第一預選取向排布，且沿其接觸部分以第二預選取向排布，從而在所述的第一預選取向上，所述接地端子設于所述兩信號端子之間，而在所述第二預選取向上，所述接地端子與所述兩信號端子間隔開，以使所述接地和信號端子的接觸部分布置在一假想三角形的頂點上。
15.如權利要求14所述的連接器，其特征在于，在所述第一預選取向上，所述接地和信號端子的安裝部分和過渡部分互相成直線排布。
16.如權利要求14所述的連接器，其特征在于，所述接地端子的寬度沿其長度變化，所述接地端子在其所述接觸部分上的寬度大于所述接地端子在其所述過渡部分上的寬度。
17.如權利要求14所述的連接器，其特征在于，所述殼體包括第一和第二葉片部分，所述接地端子接觸部分設在所述殼體的第一葉片部分上，所述信號端子接觸部分設于所述殼體的第二葉片部分上。
18.如權利要求17所述的連接器，其特征在于，所述殼體包括與一附加的差動線對相關的三個附加端子，這三個附加端子包括一附加接地端子和兩個附加信號端子，所述附加接地端子接觸部分與所述附加信號端子接觸部分在所述殼體內間隔開，以使所述附加接地和信號端子接觸部分布置在一附加的假想三角形的頂點處。
19.如權利要求18所述的連接器，其特征在于，所述接地和附加的接地端子分別位于所述假想三角形和所述附加的假想三角形的頂點處。
20.如權利要求14所述的連接器，其特征在于，所述信號端子接觸部分位于第一公共平面內，而所述接地端子接觸部分位于第二平面內。
21.一種用于在第一和第二電子部件之間實現連接的I/O連接器組件，所述電子部件每個都包含至少一對差動信號電路和一相關的接地電路，所述連接器組件包含第一和第二連接器，第一和第二連接器的每一個都具有各自的第一和第二連接器殼體，所述第一和第二連接器殼體的每一個都具有設于其上的相對的配接和端接面，所述第一連接器在其所述端接面處端接于第一電子部件，而所述第二連接器在其所述端接面處端接于所述第二電子部件，所述第一和第二連接器可以在其所述配接面處接合，從而在所述第一和第二電子部件之間實現所述連接，所述第一和第二連接器包括相應的第一對導電信號端子，當所述第一和第二連接器接合在一起時它們互相接合，且所述第一和第二連接器包括與所述第一對信號端子的相應端子相關聯(lián)的相應的接地端子，當所述第一和第二連接器接合在一起時所述相應的接地端子互相接合，所述第一連接器的所述接地和信號端子的每一個都具有扁平的觸片部分、安裝部分和將所述觸片和本體部分互連在一起的本體部分，所述接地和信號端子觸片部分彼此間隔開，且在第一和第二不同平面內延伸，所述接地和信號端子本體部分在與所述第一和第二平面相交的第三平面內延伸，以使所述接地和信號端子觸片部分和本體部分成一角度延伸。
22.如權利要求21所述的連接器組件，其特征在于，所述第一連接器殼體包括從所述第一連接器殼體延伸的不同的第一和第二葉片部分，所述第一葉片部分支撐所述信號端子觸片部分，而所述第二葉片部分支撐所述接地端子觸片部分。
23.如權利要求22所述的連接器組件，其特征在于，所述第一和第二葉片部分的每一個都包括在其中接納所述接地和信號端子的槽。
24.如權利要求22所述的連接器組件，其特征在于，第一葉片部分包括至少一個在所述信號端子觸片部分之間于其中形成的通道。
25.如權利要求22所述的連接器組件，其特征在于，所述第一和第二葉片部分彼此間隔開。
26.如權利要求22所述的連接器組件，其特征在于，所述第二連接器殼體包括一插頭部分，所述第二連接器信號端子沿所述插頭部分的第一側布置，而所述第二連接器接地端子沿所述插頭部分的第二側布置，當所述第一和第二連接器接合在一起時，所述第二連接器信號端子和接地端子分別與所述第一連接器的第一和第二葉片部分相對。
27.如權利要求21所述的連接器組件，其特征在于，所述第一連接器接地端子通過空氣隙與所述第一連接器信號端子間隔開。
28.如權利要求21所述的連接器組件，其特征在于，所述第一和第二平面是平行的平面，從而使所述第一連接器接地端子觸片部分與所述第一連接器信號端子觸片部分間隔開，且所述第一連接器接地端子本體部分設于所述第一連接器信號端子本體部分之間。
29.如權利要求21所述的連接器組件，其特征在于，所述第一連接器接地和信號觸片部分相對于所述第一連接器接地和信號端子是懸臂式的。
30.一種用于在端接于電纜的配接連接器和電路板之間形成連接的I/O連接器，所述電纜具有至少一對差動信號線和與所述信號線相關的接地線，所述連接器包括由電絕緣材料制成的殼體，由所述殼體支撐的導電端子三元組，所述三元組包括兩信號端子和一接地端子的一種不同的布局，所述三元組端子的每一個都包含有用于接觸所述配接連接器的對應的相對端子的接觸部分、用于將所述端子連接于所述電路板上的相關的電路的連接部分，和將所述接觸部分和所述連接部分連接在一起的插入本體部分，所述三元組端子接觸部分和所述本體部分彼此成一角度，所述三元組的所述兩信號端子的所述接觸部分互相間隔開，且沿所述連接器殼體并排布置，所述三元組接地端子接觸部分與所述兩信號端子接觸部分間隔開，且與之對齊，所述三元組接地端子本體部分與所述三元組的兩個信號端子本體部分間隔開，且通常在所述三元組的兩個信號端子之間，所述三元組接地端子的所述接觸部分與所述三元組信號端子的所述接觸部分間隔開，方式是在延伸穿過所述殼體的所述三元組的接地和信號端子的所述接觸部分之間形成一種三角形構造。
31.一種用于在電纜連接器和電路板之間形成連接的連接器，該電纜具有至少一對差動信號線和與所述差動信號線對相關的接地線，且所述電纜連接器具有從所述接地和差動線對引出的至少一個接地端子和兩個信號端子，該連接器包括電絕緣殼體，設于所述殼體內的至少三個導電端子，所述端子之一是用于與所述電纜連接器的接地端子配接的接地端子，所述端子中的其余兩個是用于與所述電纜連接器的差動信號端子配接的差動信號端子，所述三個端子的每一個都包含用于安裝到所述電路板上的安裝部分、沿所述殼體支撐的接觸部分和互連所述安裝和接觸部分的過渡部分，所述信號端子和接地端子沿其安裝和過渡部分以第一預選取向布置，且沿其接觸部分以第二預選取向布置，從而在所述第一預選取向，所述接地端子設于所述兩信號端子之間，而在所述第二預選取向，所述接地端子與所述兩信號端子間隔開，以使所述接地和信號端子的接觸部分布置在一假想三角形的頂點上。
32.如權利要求31所述的連接器，其特征在于，所述接地端子在其所述接觸部分上具有矩形斷面，所述信號端子在其所述接觸部分上具有圓形斷面。
33.一種用于在配接連接器和電路板之間形成連接的連接器，所述配接連接器端接于具有至少一對差動信號線和與所述信號線相關的接地線的電纜，所述連接器包括由電絕緣材料制成的殼體，設于所述殼體內的導電端子三元組，所述三元組包括一個接地端子和兩個與所述接地端子相關的差動信號端子，所述接地和信號端子的每一個都包含有用于接觸所述配接連接器的對應的相對端子的接觸部分、用于將所述端子端接于所述電路板上的相關的電路的安裝部分，和將所述接觸部分和安裝部分互連在一起的過渡部分，所述接地和信號端子接觸部分進入所述殼體內，且至少被部分支撐，所述接地端子具有從其所述安裝部分上的第一預選寬度到所述過渡部分上的第二預選寬度增加的寬度，所述第二預選寬度大于所述第一預選寬度。
34.如權利要求33所述的連接器，其特征在于，所述接地端子在所述兩信號端子之間沿其所述安裝部分，且沿其所述過渡部分的一部分延伸，所述接地端子的接觸部分和所述信號端子接觸部分在所述殼體內彼此間隔開，且在所述殼體內以三角形取向延伸。
35.如權利要求34所述的連接器，其特征在于，當互連所述接地和信號端子引出三條假想線時，所述接地和信號端子形成假想三角形的頂點。
全文摘要
一種用于將電纜連接器連接于電路板的端接結構,該結構具有穿過連接器以三角形模式布置的接地端子(150)和兩個信號端子(140,141),以便減小連接器上的阻抗。接地端子(150)的寬度沿其延伸部分相對于信號端子(140,141)增加。這種增加沿接地端子的過渡或接觸部分發(fā)生。
文檔編號H01R4/66GK1375119SQ00813021
公開日2002年10月16日 申請日期2000年7月14日 優(yōu)先權日1999年7月16日
發(fā)明者M·P·巴斯萊爾, D·L·布倫克, D·L·達維茨克, J·E·羅帕塔 申請人:莫列斯公司