PL B1. Reichle & De-Massari AG,Wetzikon,CH ,CH, /00. Hans Reichle,Wetzikon,CH BUP 18/01

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. H01R 24/00 ( ) H01R 13/514 ( ) H01R 13/719 ( ) (54) Część połączenia wtykowego (30) Pierwszeństwo: ,CH, /00 (73) Uprawniony z patentu: Reichle & De-Massari AG,Wetzikon,CH (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 18/01 (72) Twórca(y) wynalazku: Hans Reichle,Wetzikon,CH (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 02/10 (74) Pełnomocnik: Markieta Jarosław, Rzecznik Patentowy, PATPOL Sp. z o.o. PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest część połączenia wtykowego, zwłaszcza dla złącza wtykowego RJ45. Złącze wtykowe RJ45 zgodnie z DIN EN część 7/IEC jest znormalizowanym i stosowanym na całym świecie standardem dla złączy wtykowych w sieciach komunikacyjnych i sieciach danych. Zwykłe gniazdka dla tego typu złączy wtykowych RJ45 mają unormowany układ styków i geometrię otworu, nazywaną także kształtem wtyku, i posiadają zaciski ostrzowe albo bolce lutownicze do podłączenia kabla danych lub płytki drukowanej. Z publikacji EP A2 znane jest tego typu gniazdko, w którym osiem ścieżek przewodzących ma w zasadzie przeciwległe równoległy układ. Takie gniazdko jest przeznaczone dla szerokości pasma kategorii 5 (szerokość pasma 100 MHz). Wadą tego znanego gniazdka jest to, że jest ono niewystarczająca dla sygnałów elektrycznych o szerokości pasma ponad 100 MHz, ponieważ pomiędzy ścieżkami przewodzącymi występuje tak duży przenik, że przesyłane sygnały zostają niedopuszczalnie zniekształcone. Wskutek zapotrzebowania na pasma o coraz większej szerokości w sieciach komunikacyjnych i sieciach danych istnieje zapotrzebowanie na złącza wtykowe o większej szerokości pasma. Dlatego w grupie normalizacyjnej normy RJ45 określono nową kategorię 6, która definiuje złącza wtykowe o szerokości pasma 200 MHz. Z publikacji US znane jest złącze elektryczne zawierające zespół ścieżek, przy czym niektóre z nich krzyżują się w określonych obszarach - w tak zwanych obszarach kompensacyjnych z zamiarem redukcji przeniku. Takie złącze elektryczne ma niepożądaną, nadmierną długość w kierunku wtyczki, to znaczy jest podatne i wrażliwe na odbiór sygnałów zewnętrznych. Normy dla złączy wtykowych RJ45 zawierają określenie kształtu wtyczki, natomiast nie istnieją przepisy określające przebieg styków z obszaru wtykowego. Tak więc znane są złącza wtykowe RJ45 o wielu różnych układach ścieżek przewodzących. W szczególności dla złącz wtykowych RJ45 kategorii 5 na przykład ze wspomnianej publikacji jest znane rozmieszczanie ścieżek przewodzących w ten sposób, że występuje odpowiednia kompensacja przeniku. Wspólna cechą tych złączy wtykowych przeznaczonych dla sygnałów o szerokości pasma 100 MHz jest to, że prawie albo wcale nie nadają się z przyczyn fizycznych dla wyższych szerokości pasma. Mechaniczne wymiary tych systemów, zwłaszcza odległość pomiędzy wtyczką i elementem kompensującym, jak i długość elementów kompensacyjnych są na tyle duże, że przy wyższych częstotliwościach następuje dodatkowe przesunięcie fazy pomiędzy sygnałem zakłócającym i sygnałem kompensacyjnym, co ogranicza efektywność kompensacji dla tych częstotliwości. Układy złącza wtykowego dla sygnałów o szerokości pasma ponad 100 MHz trzeba więc projektować z przyczyn fizycznych w sposób szczególnie przemyślany. W szczególności należy tutaj uwzględnić, że norma RJ45 określa wtyczkę z przewodami rozmieszczonymi równolegle i skręconą parą 3/6, co nieuchronnie prowadzi do zwiększenia przeniku. Złącze wtykowe RJ45 dla sygnałów o wyższej szerokości pasma można więc zrealizować tylko wtedy, gdy za pomocą odpowiednich środków technicznych uda się uzyskać kompensację przeniku. Celem niniejszego wynalazku jest przedstawienie wtykowej części łączącej, zwłaszcza dla złącza wtykowego RJ45, która odznacza się małym przenikiem także dla sygnałów elektrycznych o szerokości pasma przynajmniej 200 MHz. Istotą wynalazku część połączenia wtykowego, zwłaszcza dla połączenia wtykowego RJ45, zawierająca wiele ścieżek przewodzących, które na jednym końcu mają sprężynki stykowe, a na drugim końcu styki wyjściowe. Sprężynki stykowe biegną od końca oddalonego od czoła styku wyjściowego w kierunku styku wyjściowego, a ścieżki przewodzące, na odcinku kompensacyjnym za sprężynkami stykowymi, są przynajmniej częściowo skrzyżowane ze sobą i przebiegają przynajmniej częściowo jedna nad drugą elektrycznie oddzielone od siebie za pomocą izolatora umieszczonego między nimi. Część połączenia wtykowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że przebieg ścieżek przewodzących ma kształt zbliżony do litery Z, a izolator jest umieszczony w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku wtykania. Ponadto część połączenia wtykowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że sprężynki stykowe przebiegają we wspólnej płaszczyźnie. Ponadto część połączenia wtykowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że sprężynki stykowe mają kształt zbliżony do litery V w kierunku przebiegu ścieżek przewodzących.

3 PL B1 3 Ponadto część połączenia wtykowego według wynalazku, charakteryzuje się tym, że ścieżki przewodzące wzdłuż części odcinka kompensacyjnego przebiegają w dwóch równoległych płaszczyznach, między którymi umieszczony jest izolator. Ponadto część połączenia wtykowego według wynalazku, charakteryzuje się tym, że ścieżki przewodzące w obszarze izolatora mają rozszerzenia, których powierzchnie mają takie wymiary, żeby pomiędzy określonymi ścieżkami przewodzącymi zapewnić uprzednio określoną pojemność. Ponadto część połączenia wtykowego według wynalazku, charakteryzuje się tym, że pary ścieżek przewodzących są skrzyżowane na odcinku kompensacyjnym. Część połączenia wtykowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że styk wyjściowy ma postać zacisku ostrzowego albo szpilkowego wtyku lutowniczego. Ponadto część połączenia wtykowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że izolator ma postać folii, zwłaszcza folii PET, i ma grubość mniejszą niż 0,3 mm. Wtykowa część łącząca według wynalazku odznacza się kompensacją przeniku, przy czym kompensacja ma bardzo kompaktową postać i obejmuje zarówno pojemnościowe, jak i indukcyjne ścieżki sprzężenia. Ścieżki przewodzące złącza wtykowego mają minimalny rozmiar przestrzenny. Ponadto pewne ścieżki przewodzące się krzyżują i dla wzajemnej kompensacji biegną w dwóch równoległych płaszczyznach, a pomiędzy tymi obydwiema równoległymi płaszczyznami umieszczony jest izolator elektryczny albo dielektryk, aby uzyskać wzmocnioną pojemnościową ścieżkę sprzężenia. Zaletą złącza wtykowego zawierającego wtykową część łączącą według wynalazku jest to, że nawet przy sygnałach o szerokości pasma 200 MHz ma ona maksymalny przenik -48 db. Kolejną zaletą jest to, że wtykowa część łącząca jest kompaktowa i mała. Umożliwia to wymianę istniejących gniazdek na gniazdka z szerokopasmową wtykową częścią łączącą według wynalazku, aby podwyższyć szerokość pasma w istniejących sieciach. Nie trzeba wymieniać skręconych przewodów elektrycznych poprowadzonych na stałe w budynku, co umożliwia tanie zwiększenie szerokości pasma. Wtykowa część łącząca według wynalazku oprócz ujawnionego poniżej 8-biegunowego przykładu wykonania może mieć także inna liczbę biegunów, na przykład 6 biegunów zgodnie z normą RJ11. Ponadto zaletą niniejszego wynalazku jest to, iż w kierunku osi Z cechuje się zwartą konstrukcją co sprawia, że nie przechwytuje sygnałów zewnętrznych. Przedmiot wynalazku, w przykładach wykonania, został bliżej objaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia złącze wtykowe RJ45, fig. 2 - pierwszy widok wtykowej części łączącej z kierunku B, fig. 3 - drugi widok wtykowej części łączącej według fig. 2 z kierunku A, fig. 4a - schematycznie wtyczkę 8-biegunową, fig. 4b - schematycznie rozwinięty przebieg ścieżek przewodzących we wtykowej części łączącej, fig. 5 - wtykową część łączącą umieszczoną w obudowie częściowej, a fig. 6 schematycznie przedstawia przebieg ścieżek przewodzących we wtykowej części łączącej w widoku z boku. Na fig. 1 pokazano komputer 81, który jest podłączony kablem 82 do lokalnej sieci komunikacyjnej, zwanej także LAN (Local Area Network). Na końcu kabla 82 jest umieszczona wtyczka RJ45 83 albo 8-biegunowa wtyczka modułowa 83. Kabel 82 ma cztery pary skręconych ze sobą przewodów elektrycznych, określanych po angielsku unshielded twisted pair (UTP)" (skrętki nieekranowane) i nadaje się na przykład dla sieci komputerowych o dużej szerokości pasma albo dużej szybkości. Za osłoną 84 umieszczona jest gniazdko 85 albo gniazdko modułowe 85, która zawiera pierwszą obudowę częściową 85a z wnęką 85c do wprowadzania wtyczki 83, oraz drugą obudowę częściową 85b. Fig. 2 pokazuje wtykową część łączącą 80 widzianą z kierunku B. Osiem ścieżek przewodzących 1-8 posiada na jednym końcu po jednej sprężynce stykowej 11-18, a na drugim końcu po jednym styku wyjściowym 71-78, który ma postać zacisku ostrzowego. Sprężynki stykowe biegną wzdłuż odcinka blaszek kontaktowych 10 we wspólnej płaszczyźnie i równolegle do siebie. Sprężynki stykowe w swoim kierunku wzdłużnym mają kształt litery V i mają po jednym polu kontaktowym 11a-18a, które gdy włożona jest wtyczka 83, nachodzą na odpowiednie pola kontaktowe wtyczki 83. Sprężynki stykowe zaczynają się na końcu przeciwległym do styków wyjściowych i biegną w kierunku styków wyjściowych Sprężynki stykowe wchodzą do odcinka odchylającego 29, w którym ścieżki przewodzące są odchylone o kąt około 90 stopni. Potem następuje odcinek skrzyżowania 39, w którym pary ścieżek 1, 2; 4, 5 i 7, 8 krzyżują się ze sobą. Dalej pary ścieżek 7-8 biegną w dwóch równoległych płaszczyznach, w zasadzie znajdujących się w odstępie w kierunku sprężynek stykowych 11-18, tak że powstaje odcinek 49 równoległych i przesuniętych ścieżek przewodzących 1-8. Pomiędzy obydwiema płaszczyznami będącymi w odstępie umieszczony jest izolator elektryczny 40, który stanowi dielektryk. Odcinki częściowe znajdujące się na odcinku 49

4 4 PL B1 ścieżek przewodzących 1-8 są częściowo rozszerzone w kierunku wzdłużnym izolatora 40, aby odpowiednio zwiększyć pojemność. Ponadto poszczególne odcinki częściowe są rozmieszczone po przeciwnych stronach izolatora 40, aby uzyskać zwiększoną pojemność również pomiędzy określonymi ścieżkami przewodzącymi 1-8. Ścieżki przewodzące 1-8 za odcinkiem 49 wchodzą na odcinek odchylający 59, w którym ścieżki przewodzące 1-8 zostają odchylone o około 90 stopni. Za odcinkiem odchylającym 59 albo zbieżnie z nim umieszczony jest odcinek skrzyżowania 69, w którym krzyżują się ścieżki 1-8, jak pokazano w rozwinięciu na fig. 4b. Za odcinkiem skrzyżowania 69 znajduje się obszar zacisków ostrzowych 79 z zaciskami ostrzowymi Przebieg ścieżek przewodzących 1-8 może być również taki, że przynajmniej niektóre ścieżki przewodzące krzyżują się w odcinku odchylającym 29, 59, tak że odcinek odchylający 29, 59 odpowiada odcinkowi skrzyżowania 39, 69. Fig. 3 pokazuje wtykową część łączącą 80 przedstawioną na fig. 2 z kierunku A. Dobrze widoczne są odcinki częściowe albo rozszerzenia 43, 46 ścieżek przewodzących 3 i 6 w obszarze odcinka 49. Rozszerzenia 43, 46, które są oddzielone izolatorem 40, są przeciwległe do rozszerzeń 42, 45, 44, 48 i są rozmieszczone równolegle. Fig. 4 pokazuje od góry koniec wtyczki 83 z ośmioma równoległymi polami kontaktowymi 83b, które biegną na długości 83a. Na fig. 4b przebieg ścieżek przewodzących 1-8 jest przedstawiony jako rozwinięty na płaszczyźnie, przy czym w szczególności widoczne są skrzyżowania ścieżek przewodzących 1-8 we wtykowej części łączącej 80. Bardzo krótki odcinek sprężynek stykowych 19 łączy się z odcinkiem skrzyżowania 39, w którym krzyżują się ścieżki przewodzące 1, 2; 4, 5 i 7, 8. Ścieżki przewodzące 1-8 na odcinku 49 biegną w zasadzie równolegle do siebie, i jak pokazują fig. 2, 3 i 6, w dwóch płaszczyznach będących w odstępie od siebie. Za odcinkiem skrzyżowania 69 ścieżki przewodzące 1-8 kończą się w obszarze zacisków ostrzowych 79. Odcinki 39, 49 i 69 tworzą wspólnie odcinek kompensacyjny 99, w którym uzyskuje się odpowiednią kompensację przeniku. Fig. 6 schematycznie pokazuje z boku gniazdko 85 z pierwszą obudową częściową 85a i drugą obudową częściową 85b. Wszystkie sprężynki stykowe biegną w tej samej płaszczyźnie, przy czym oznaczona jest tylko sprężynka stykowa 11 z polem kontaktowym 11a. W punkcie odchylenia 29 przebieg ścieżek przewodzących 1-8 zmienia się odnośnie kierunku sprężynek stykowych o około 90 stopni. Ścieżki przewodzące 1-8 biegną następnie w dwóch równoległych płaszczyznach, przy czym w jednej płaszczyźnie pokazane są odcinki ścieżek przewodzących 41, 42, a w drugiej płaszczyźnie odcinek ścieżek przewodzących 43. Pomiędzy tymi obydwiema płaszczyznami umieszczony jest izolator 40. Ten izolator 40 służący jako dielektryk może być wykonany na przykład z folii, zwłaszcza z folii polietylenowej. W korzystnym przykładzie wykonania folia ma grubość mniejszą niż 0,3 mm. Fig. 5 pokazuje w perspektywie drugą obudową częściową 85b ze ścianką 85e obudowy częściowej i ścianką przednią 85f, przy czym w tej obudowie częściowej 85b umieszczona jest wtykowa część łącząca 80. Ścieżki przewodzące 7-8 w odcinku odchylającym 29 są umieszczone pomiędzy uchwytami 85d drugiej obudowy częściowej 85b. Izolator 40 nachodzi na przednią ściankę 85f. Jak pokazuje fig. 6, obudowę częściową 85b można połączyć z pierwszą obudową częściową 85a, tworząc gniazdko 85. Ponieważ odcinek 49 albo odcinek kompensacyjny 99 w zasadzie jest prostopadły do wzdłużnego kierunku gniazdka 85, gniazdko 85 jest bardzo krótkie i kompaktowe w kierunku wzdłużnym. Ponieważ odcinek 49 albo odcinek kompensacyjny 99 odnośnie kierunku wzdłużnego gniazdka 85 znajduje się w przybliżeniu w jego środku, kompensacja elektryczna jest obojętna dla metalowych powierzchni ekranujących, które można umieścić na zewnątrz gniazdka 85, aby wykorzystać efekt Faradaya. Korzyść polega na tym, że można zastosować tę samą wtykową część łączącą 80 zarówno dla ekranowanych, jak i nieekranowanych układów wtykowych. Zamiast zacisków ostrzowych jako styki wyjściowe można zastosować także bolce lutownicze. W kolejnym przykładzie wykonania można pominąć odcinek skrzyżowania 69, tak aby wtykowa część łącząca 80 miała skrzyżowane ścieżki przewodzące 1-8 tylko w odcinku skrzyżowania 39. W kolejnym przykładzie wykonania ścieżki przewodzące 1-8 mogą być tak wykonane, żeby widziane z boku tak jak na fig. 6 miały w zasadzie kształt litery Z.

5 PL B1 5 Zastrzeżenia patentowe 1. Część połączenia wtykowego, zwłaszcza dla połączenia wtykowego RJ45, zawierająca wiele ścieżek przewodzących, które na jednym końcu mają sprężynki stykowe, a na drugim końcu styki wyjściowe, przy czym sprężynki stykowe biegną od końca oddalonego od czoła styku wyjściowego w kierunku styku wyjściowego, a ścieżki przewodzące, na odcinku kompensacyjnym za sprężynkami stykowymi, są przynajmniej częściowo skrzyżowane ze sobą i przebiegają przynajmniej częściowo jedna nad drugą elektrycznie oddzielone od siebie za pomocą izolatora umieszczonego między nimi, znamienna tym, że przebieg ścieżek przewodzących (1-8) ma kształt zbliżony do litery Z, a izolator (40) jest umieszczony w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku wtykania. 2. Część połączenia wtykowego według zastrz. 1, znamienna tym, że sprężynki stykowe (11-18) przebiegają we wspólnej płaszczyźnie. 3. Część połączenia wtykowego według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że sprężynki stykowe (11-18) mają kształt zbliżony do litery V w kierunku przebiegu ścieżek przewodzących (1-8). 4. Część połączenia wtykowego według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienna tym, że ścieżki przewodzące (1-8) wzdłuż części odcinka kompensacyjnego (99) przebiegają w dwóch równoległych płaszczyznach, między którymi umieszczony jest izolator (40). 5. Część połączenia wtykowego według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienna tym, że ścieżki przewodzące (1-8) w obszarze izolatora (40) mają rozszerzenia (43, 46), których powierzchnie mają takie wymiary, żeby pomiędzy określonymi ścieżkami przewodzącymi (1-8) zapewnić uprzednio określoną pojemność. 6. Część połączenia wtykowego według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienna tym, że pary (1, 2; 3, 6; 7, 8) ścieżek przewodzących (1-8) są skrzyżowane na odcinku kompensacyjnym (99). 7. Część połączenia wtykowego według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienna tym, że styk wyjściowy (71-78) ma postać zacisku ostrzowego albo szpilkowego wtyku lutowniczego. 8. Część połączenia wtykowego według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienna tym, że izolator (40) ma postać folii, zwłaszcza folii PET, i ma grubość mniejszą niż 0,3 mm.

6 6 PL B1 Rysunki

7 PL B1 7

8 8 PL B1

9 PL B1 9

10 10 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.