ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА ДЛЯ ШТЕКЕРНЫХ РАЗЪЕМОВ Российский патент 2000 года по МПК H05K1/02 H05K7/02 H01R12/04 H01R12/16 

Изобретение относится к печатной плате для штекерных разъемов в симметричных распределительных сетях информационной и коммутационной техники.

Возникающие в современных распределительных сетях рабочие частоты до 100 МГц требуют тщательного расчета всех компонентов распределительной сети, в частности штекерных соединений на распределительных панелях. При этом в отношении передаточных свойств компонентов существуют в основном три требования, а именно для вводимого затухания, затухания вследствие рассогласования и переходных характеристик. В частности, переходные характеристики (в телефонии - переходный разговор), наряду с затуханием кабеля, являются величиной, в значительной степени определяющей максимальную мощность передачи. Поэтому, наряду с обеспечением в конструкции незначительных переходных характеристик, обычно требуются еще и дополнительные меры компенсации в отдельных компонентах. Требования, предъявляемые к компонентам таких распределительных сетей, установлены, например, в американском стандарте AUSI/EIA/TIA - 568 ("Commercial Building Telecommunications Wiring Standard") и в относящемся к нему источнике "Supplement Technical Systems Bulletin" TTA/EIA TSB-40. Особый интерес представляет 5-я категория этого стандарта, которая требует от штекерных соединений, например, подавления переходного разговора на передающем конце по меньшей мере - 40 дБ между отдельными парами проводов при рабочей частоте 100 МГц. Это требование едва ли может быть выполнено стандартными штекерными соединениями с равномерным зазором между контактами и создает необходимость в сложных по геометрии проводниках или компенсационных схемах.

Наиболее близким аналогом является патент США N 5295869, из которого известен штекерный разъем, в котором на дополнительной плате осуществляется емкостная компенсация переходного разговора с помощью расположенных близко друг к другу проходных контактов. Кроме того, раскрыты другие возможности компенсации переходного разговора: применение дискретных переходных емкостей, образование емкостных поверхностей на соответствующих печатных платах, индуктивная связь посредством параллельного направления проводников на соответствующих печатных платах, а также участки проводников с дополнительной компенсацией.

Недостатками этих известных способов компенсации для штекерных соединений являются недостаточная надежность дискретных компенсационных емкостей или необходимость в дополнительных компенсирующих участках проводников, а также повышенные расходы на изготовление, связанные с необходимостью дополнительных ступеней осуществления способа.

Из патента ФРГ 4325952 известна контактная колодка распределительной цепи, в которой благодаря уменьшению расстояния между контактами между обоими проводами скрученной двухпроводной линии при остающемся одинаковым контактном расстоянии между различными двухпроводными линиями достигается затухание переходного разговора лучше чем -60 дБ при выполнении в виде соединительной или подводящей колодки. Недостатком является то, что при этом исполнении контактной планки в виде разделительной колодки затухание переходного разговора между противоположными двухпроводными линиями повышается до 40 дБ при использовании обычного штекерного разъема, что требует использования для штекера дополнительных мер компенсации.

Задачей изобретения является создание штекерного разъема, который при исключении отдельных мер компенсации обеспечивает достижение затухания переходного разговора в диапазоне около 60 дБ между всеми контактными парами для всех вариантов выполнения контактной колодки.

Решение этой задачи обеспечивается отличительными признаками пункта 1 формулы изобретения. Благодаря проведению дорожек проводников достигается как частичная магнитная самокомпенсация между штекерным разъемом и контактной колодкой, так и снижение уровня переходного разговора в пределах штекера. Магнитная самокомпенсация обеспечивается с помощью примыкающих к поверхности контактов участков проводников, которые проходят в основном параллельно и в непосредственной близости к контактным пружинам контактной колодки, благодаря чему затухание переходного разговора на передающем конце в штекерном разъеме сводится к минимуму, прежде всего благодаря примерно одинаковому по наложению направлению проводника на передней и обратной стороне печатной платы. Другие предпочтительные варианты выполнения изобретения получаются из дополнительных пунктов формулы изобретения. Сужение параллельных направляющих проводников приводит к согласованию волнового сопротивления со 100-омной окружающей средой и тем самым к исключению отражений. С помощью соединения направляющих с емкостными поверхностями достигается более эффективное согласование волнового сопротивления. Дополнительно они служат для компенсации переходного разговора между лицевой и обратной сторонами печатной платы, причем они компенсируют преимущественно влияние контактных поверхностей. Для того чтобы компенсировать не охваченный магнитной самокомпенсацией переходный разговор, емкостные поверхности выполняют предпочтительно несколько большими, чем соответствующие контактные поверхности.

Изобретение поясняется далее с помощью примера выполнения, представленного в чертежах, на которых показано следующее:
фиг. 1 - вид сбоку контактной колодки с вставленной печатной платой штекерного разъема;
фиг. 2 - изображение в разрезе контактной колодки с вставленной печатной платой;
фиг. 3 - вид сверху лицевой стороны печатной платы и
фиг. 4 - вид сверху обратной стороны печатной платы.

Контактная колодка 1 для распределительной сети коммуникационных и информационных систем обычно состоит из пластмассового корпуса с соответствующими приемными отверстиями для зажимных ножевых контактов (3, 4) (фиг. 1). В каждом случае пара зажимных ножевых контактных элементов 3,4 служит для подсоединения пары скрученных проводников 2. В случае симметричных конструкций контактных колодок 1 каждой паре зажимных ножевых контактных элементов 3 придана соответствующая пара, расположенная на противоположной стороне контактной колодки 1. Одна сторона контактной колодки 1 образует кабельную сторону, на которой осуществляется подсоединение идущих от станции двухпроводных линий 2, на противоположной же стороне съема подключаются двухпроводные линии 2 абонентов. Для обеспечения разъемности соединений или в измерительных или испытательных целях в центральный отвод 14 вводится штекерный разъем. Этот штекерный разъем состоит в основном из печатной платы 7 и припаянных к ней скрученных двухпроводных линий коммутационного кабеля 8. Как показано на фиг. 2, два противолежащих зажимных ножевых контакта 3 с помощью контактных пружин образуют центральный отвод 14. В этом примере выполнения контактные пружины 9 образуют разделительный контакт, т.е. без вставленных штекерных разъемов противолежащие зажимные ножевые контакты 3 электрически соединены друг с другом. Если в разделительный контакт ввести печатную плату 7 штекерного разъема, то соединение прерывается. Съем производится в этом случае на припаянных к печатной плате 7 скрученных двухпроводных линиях 8.

Печатная плата 7 в нижней части, которая вводится в центральный отвод 14, выполнена с пазами. В каждом случае на перемычке на лицевой стороне 20 и на обратной стороне 40 печатной платы 7 расположены контактные площадки 21, 22, 23, 24. К ним подсоединены соответствующие проводящие дорожки 25, 26, 27, 28, проходящие параллельно продольной кромке печатной платы 7. Причем эти дорожки проходят вдоль паза 41, выполненного в плате. После прохождения примерно трети длины печатной платы 7 проводящие дорожки 25, 26, 27, 28 отклоняются к наружной кромке печатной платы 7, причем проводящие дорожки 25, 26 лицевой стороны проходят примерно с одинаковым перекрытием с проводящими дорожками 27, 28 обратной стороны. После отклонения проводящие дорожки 25, 26 лицевой стороны 20 и проводящие дорожки 27, 28 обратной стороны снова проходят параллельно, но на меньшем расстоянии друг к другу. Рядом с проводящей дорожкой 25 расположена емкостная площадка 32 и подсоединена к проводящей дорожке 26. Аналогичным образом, на обратной стороне 40 печатной платы 7 расположена емкостная площадка 33 рядом с проводящей дорожкой 27 примерно с одинаковым перекрытием с емкостной площадкой 32. Проводящая дорожка 28 на обратной стороне 40 печатной платы 7 с помощью двух сквозных мест контакта 29, 30, которые на лицевой стороне 20 электрически соединены друг с другом с помощью проводящей дорожки 31, пересекает проводящую дорожку 27 и соединен с емкостной площадкой 33. Затем проводящие дорожки 27, 28 проходят снова параллельно одна другой и подсоединяются затем к соответствующим ушкам для припайки 36. На обратной стороне 40 печатной платы 7, ниже ушка 36 для припайки, расположена другая емкостная площадка 35, подсоединенная к проводящей дорожке 27. Примерно одинаковая по перекрытию по отношению к емкостной площадке 35 на обратной стороне 40 печатной платы 7 емкостная площадка 34 расположена на лицевой стороне 20 и подсоединена к проводящей дорожке 25. После прохождения примерно двух третей длины печатной платы 7 проводящие дорожки 25, 26 отклоняются к противолежащей продольной кромке (42) печатной платы 7 и снова идут параллельно, чтобы затем быть подсоединенными к соответствующим ушкам 36, 38 для припайки. К ушкам для припайки 36, 38 или 37, 39 припаиваются соответствующие скрученные двухпроводные проводники 8, по которым снятый сигнал может направляться дальше. Контактные площадки 21, 22, 23, 24 создают электрический контакт с контактными пружинами 9 зажимных ножевых контактов 3, 4, которые образуют центральные отводы 14. Параллельное направление проводящих дорожек выше контактных площадок 21, 22, 23, 24 способствует образованию частичного магнитного эффекта самокомпенсации с контактными пружинами 9 контактной колодки 1. Подсоединенные к ним параллельные, но более близко друг к другу расположенные проводники сводят к минимуму эффект переходного разговора относительно соседних штекерных разъемов и позволяют осуществить согласование волновых сопротивлений для уменьшения отражений.

Предпочтительно расстояние между проводящими дорожками 25, 26 или 27, 28 выбирают настолько малым, чтобы образованный таким образом двухпроводный проводник имел волновое сопротивление около 100 Ом. Благодаря примерно одинаковому по перекрытию выполнению проводящих дорожек и емкостных площадок достигается точно определенная магнитная и электрическая связь между лицевой стороной 20 и обратной стороной 40. Благодаря пересеканию проводника 28 на обратной стороне 40 печатной платы 7 после прохождения примерно половины длины печатной платы 7 области, в которой проводящие дорожки расположены рядом друг с другом в тесном соседстве, обеспечивается почти полная компенсация переходного разговора между лицевой стороной 20 и обратной стороной 40. Соответствующие плоские емкостные площадки 32, 33 или 34, 35 также служат для компенсации переходного разговора между лицевой стороной 20 и обратной стороной 40 и компенсируют в основном влияния контактных площадок 21, 22 или 23, 24. Емкостные площадки 32, 33 и 34, 35 предпочтительно выбирают, однако, больше контактных площадок 21, 22, 23, 24, чтобы также скомпенсировать в контактной колодке 1 не охваченный магнитной самокомпенсацией переходный разговор.

Разделение компенсации на индуктивную составляющую (перекрещенные на половине длины, рядом расположенные, параллельные проводящие дорожки) и емкостную составляющую (емкостные площадки 32, 33 и 34, 35) обеспечивает хорошее согласование волновых сопротивлений и таким образом приводит к меньшим значениям отражения, чем это имело бы место при чисто индуктивной или чисто емкостной компенсации.

Изобретение относится к печатной плате для штекерных разъемов в симметричных распределительных сетях для информационной и коммуникационной техники. Предложенный штекерный разъем обеспечивает без каких-либо компенсационных мероприятий для всех видов выполнения контактных колодок между всеми контактными парами достижение затухания переходного разговора в диапазоне - 60 дБ. Это обеспечивается в основном параллельными проводящими дорожками с лицевой стороны платы и расположенными примерно с одинаковым перекрытием с проводящими дорожками обратной стороны печатной платы. Технический результат - снижение расходов на обеспечение компенсации переходных помех в диапазоне около 60 дБ. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Печатная плата для штекерных разъемов в симметричных распределительных сетях информационной и коммуникационной техники, отличающаяся тем, что в основном параллельные проводящие дорожки (25, 26) лицевой стороны расположены примерно с одинаковым перекрытием с проводящими дорожками (27, 28) обратной стороны печатной платы (7), причем одна проводящая дорожка (28) обратной стороны печатной платы с помощью двух сквозных контактов (29, 30), которые на лицевой стороне печатной платы (7) посредством проводящей дорожки (31) электрически соединены между собой, пересекают другую проводящую дорожку (27) обратной стороны печатной платы. 2. Печатная плата по п.1, отличающаяся тем, что в основном параллельные проводящие дорожки лицевой стороны (25, 26) и расположенные примерно с одинаковым перекрытием с ними проводящие дорожки (27, 28) обратной стороны проходят вдоль паза (41), выполненного в плате в непосредственной близости от него. 3. Печатная плата по п.1 или 2, отличающаяся тем, что проводящие дорожки (25, 26) лицевой стороны или проводящие дорожки (27, 28) обратной стороны печатной платы, отходя от соответствующих контактных площадок (21, 22) лицевой или (23, 24) обратной стороны печатной платы, после прохождения примерно 1/3 длины печатной платы (7) отклоняются и затем проходят дальше параллельно, но на более близком расстоянии одна относительно другой. 4. Печатная плата по одному из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что проводящие дорожки (25 - 28) лицевой и обратной стороны печатной платы соединены с соответствующими емкостными площадками (32 - 35), выполненными на печатной плате. 5. Печатная плата по п.4, отличающаяся тем, что емкостные площадки (32 - 35) лицевой и обратной стороны печатной платы выполнены с несколько большими размерами, чем соответствующие контактные площадки (22 - 23). 6. Печатная плата по п.4 или 5, отличающаяся тем, что емкостные площадки (32, 33) для одних перекрывающихся проводящих дорожек (26, 28) лицевой и обратной стороны печатной платы размещены примерно в середине печатной платы (7), а емкостные площадки (34, 35) для других перекрывающихся проводящих дорожек (25, 27) лицевой и обратной стороны печатной платы размещены ниже ушек для пайки (36, 37). 7. Печатная плата по п.6, отличающаяся тем, что проводящие дорожки (25, 26) лицевой стороны или проводящие дорожки (27, 28) обратной стороны, отходя от соответствующих контактных площадок (21, 22) или (23, 24), после прохождения примерно 1/3 длины печатной платны (7) отклонены к продольной кромке (42) и затем проходят параллельно продольной кромке (42), но на более близком расстоянии одна от другой, причем проводящие дорожки (25, 26) лицевой стороны после прохождения примерно 2/3 длины печатной платы (7) напротив первого отклонения отклонены параллельно, затем проходят перпендикулярно продольным кромкам (42), вновь отклонены перпендикулярно в направлении к ушкам для пайки (36, 38) и затем соединены с соответствующими ушками для пайки (36, 38), одна проводящая дорожка (28) обратной стороны на расстоянии примерно половины длины печатной платы (7) отклонена напротив первого отклонения и в отклоненном прохождении с помощью сквозных контактов (29, 30) пересекают другую проводящую дорожку (27) обратной стороны и проходит далее вместе с ней параллельно продольной кромке (42) до подсоединения к соответствующим ушкам для пайки (37, 39).