CN111512201A - 高适配性和模块化的高速连接器*** - Google Patents

高适配性和模块化的高速连接器*** Download PDF

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J·M·拉莫斯
R·约翰内斯
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Abstract

一种屏蔽式模块化连接器***，包括：第一部分，具有第一壳体和多个第一触头模块，第一壳体包括第一接口表面和围绕第一接口表面的第一接口周边；多个第一插槽，用于接收多个第一触头模块；以及接地环。该***还包括第二部分，该第二部分被配置为与第一部分配合，并且具有第二壳体和多个第二触头模块。第二壳体包括第二接口表面和围绕第二接口表面并设计成面对第一接口表面的第二接口周边，被配置成接收多个第二触头模块的多个第二插槽，以及沿着第二接口周边的至少一部分定位并延伸远离第二接口表面的后壳。

Description

高适配性和模块化的高速连接器***
相关申请的交叉引用
本申请要求标题为“高适配性和模块化的高速连接器***”并且在2017年12月8日提交的第62/596，664号美国临时专利申请的益处和优先权，其全部内容通过引用整体结合于此。
技术领域
本发明一般涉及连接器，尤其涉及能够传输多种类型的电信号和光信号的模块化连接器。
背景技术
各种连接器可以用于提供组件之间的连接，诸如计算***中的边缘卡和主板之间的连接。传统的连接器仅传输单一类型的数据。例如，传统连接器可以接收和发送单一类型的高速数据或单一类型的光信号。因此，如果要在边缘卡和母板之间传输多种类型的数据，则必须为每种类型的要传输的数据安装至少一个连接器。这种传统连接器的设计通常需要在印刷电路板(PCB)上安装许多不同的连接器，从而减小了PCB上的空间和增加了PCB上的杂乱，并导致制造PCB的成本增加。
发明内容
本文描述了一种屏蔽的模块化连接器***。该***包括具有第一壳体和多个第一触头模块的第一部分。第一壳体包括第一接口表面和围绕第一接口表面的第一接口周边。第一壳体还包括多个第一插槽，其被配置成接收多个第一触头模块，第一接口表面具有用于多个第一插槽的每个插槽的开口，使得多个第一触头模块是可进入的。第一壳体还包括沿第一接口周边的至少一部分定位的接地环。该***还包括第二部分，该第二部分被配置为与第一部分配合，并且具有第二壳体和多个第二触头模块。第二壳体包括第二接口表面和围绕第二接口表面的第二接口周边，第二接口表面被构造成当第一部分与第二部分配合时面向第一接口表面。第二壳体还包括多个第二插槽，其被配置成容纳多个第二触头模块，第二接口表面具有用于多个第二插槽的每个插槽的开口，使得多个第二触头模块是可进入的，多个第二触头模块和多个第一触头模块被配置成当第一部分与第二部分配合时进行连接。第二壳体还包括后壳，该后壳沿着第二接口周边的至少一部分定位并且远离第二接口表面延伸，后壳被构造为当第一部分与第二部分配合时接合接地环，以向多个第一触头模块和多个第二触头模块提供电磁干扰保护。
还描述了一种屏蔽式模块化连接器***。该***包括第一部分，该第一部分具有第一壳体，该第一壳体具有第一接口表面和多个第一插槽。第一部分还包括第一光学触头模块和第一高速触头模块，每个模块都构造成由多个第一插槽之一接收。该***还包括第二部分，该第二部分构造成与第一部分配合，并具有第二壳体，该第二壳体具有构造成与第一接口表面和多个第二插槽接合的第二接口表面。第二部分还包括第二光学触头模块和第二高速触头模块，它们被构造成分别连接到第一光学触头模块和第一高速触头模块，并且每个都被构造成由多个第二插槽之一接收。
还描述了一种屏蔽的模块化连接器***。该***包括第一部分，该第一部分具有第一壳体，该第一壳体具有第一接口表面并限定多个第一插槽。第一部分还包括第一光学触头模块和第一高速触头模块，每个模块都构造成由多个第一插槽之一接收。第一部分还包括沿第一接口表面的至少一部分设置的接地环。该***还包括第二部分，该第二部分被构造成与第一部分配合，并具有第二壳体，该第二壳体具有第二接口表面，该第二接口表面被构造成与第一接口表面相接，并限定多个第二插槽。第二部分还包括第二光学触头模块和第二高速触头模块，它们被构造成分别连接到第一光学触头模块和第一高速触头模块，并且每个都被构造成由多个第二插槽之一接收。第二部分还包括后壳，该后壳沿着第二接口表面的至少一部分定位并且远离第二接口表面延伸，后壳被配置为当第一部分与第二部分配合时接合接地环。
附图说明
图1A是根据本发明的实施例的高适配性和模块化的高速连接器***的第一部分的立体图；
图1B是根据本发明的实施例的图1A的注释版本；
图2A是根据本发明的实施例的高适配性和模块化的高速连接器***的第一部分的立体图；
图2B是根据本发明的实施例的图2A的注释版本；
图3A是根据本发明实施例的高适配性和模块化的高速连接器***的第一部分的前视图；
图3B是根据本发明的实施例的图3A的注释版本；
图4A是根据本发明的实施例的高适配性和模块化的高速连接器***的第二部分的立体图；
图4B是根据本发明的实施例的图4A的注释版本；
图5A是根据本发明的实施例的高适配性和模块化的高速连接器***的第一部分和第二部分的立体图，该连接器***被连接；
图5B是根据本发明的实施例的图5A的注释版本；
图6A是根据本发明的实施例的被连接的高适配性和模块化高速连接器***的第一部分和第二部分的立体图；
图6B是根据本发明的实施例的图6A的注释版本；
图7是根据本发明的实施例的可用于图1A的第一部分或图4A的第二部分的触头模块的图；
图8A是根据本发明的实施例的高适配性和模块化的高速连接器***的第一部分的接口表面的视图；
图8B为根据本发明的实施例的图8A的高适配性且模块化的高速连接器***的第一部分的后端的视图；以及
图9是根据本发明的实施例的可用于图8A的第一部分中的触头模块的视图。
具体实施方式
各种传统连接器可以在板级别单独地提供高速、信号、电力和光纤连接。然而，这些连接器是分段的，每个壳体仅提供一个连接。因此，必须使用许多不同的且占用空间的连接器。通常，连接器不具有整体的电磁干扰(EMI)屏蔽。
这些传统连接器都不是模块化的或可配置的。本文公开的***提供了在一个连接器壳体内容纳许多不同连接器类型的模块化可配置的解决方案。
连接器***可以在一个普通外壳中包括电信号(包括高速电信号)和光信号，该外壳通过EMI保护***来保护***。
尽管图中所示的连接器***具有八(8)个模块，但是该***可以具有任意数量的模块，例如2、4、8、12、16或24个模块。
此外，连接器***可以用于存在多种类型的连接器的任何环境中，例如空间***、个人或商业计算、航空航天、军事、汽车或医疗。特别地，当使用连接器传递光纤信号时，应用可以是标准应用或辐射硬化应用。本文公开的***保护光纤连接免受辐射，使得光纤电缆不受辐射损坏。
例如，本文所述的连接器***优化了印刷电路板的边缘上的可用空间。这使得在卡的边缘和整个***内的空间和触头密度都增加。由本文所述的***建立的EMI保护提供了增强的性能。
图1A和1B示出了高适配性和模块化的高速连接器***的第一部分100的立体图。第一部分100包括第一壳体110。第一壳体110可以由诸如铝的金属或导电聚合物制成。第一壳体110包括附接单元102，其被配置为接收第二部分200上的对应附接单元，以建立和加强第一部分100和第二部分200之间的连接。在一些实施例中，附接单元102可包含螺纹螺钉及插口。在一些实施例中，附接单元102可包括键，使得附接单元102不对称，使得第二部分200和第一部分100可仅在特定方向上匹配。
第一壳体110具有面112，其具有由接口周边108围绕的接口表面116。第一壳体110被配置成容纳多个触头模块104。在这方面，第一壳体110可以限定多个插槽122。每个插槽122可以接收相应的触头模块104。触头模块104可以根据使用连接器的***的要求而被替换和互换。第一壳体110具有多个开口，用于暴露触头模块104以使得触头模块104可进入。
如图所示，第一部分100包括低速信号触头模块104A、高速信号触头模块104B、第二高速信号触头模块104C、光纤触头模块104D、第二低速信号触头模块104E、电源连接器触头模块104F、第二光纤触头模块104G和第三高速信号触头模块104H。然而，可以使用任何构造的触头模块。容纳每个触头模块104的每个插槽被屏蔽，从而防止触头模块之间的干扰。传统上，光纤连接没有被集成到具有诸如高速信号连接的其它类型连接的连接器中。
第一壳体110还可以具有围绕用于触头模块104的开口的内壁114。内壁114具有前表面120，当与接口表面116相比时，该前表面是凸起的。内壁114还具有围绕内壁114的周边行进的侧表面118。
第一部分100还包括接地环106，其位于接口周边108的至少一部分上。在一些实施例中，接地环106位于整个接口周边108上。接地环106可以接触***的第二部分的后壳，以便提供EMI保护。接地环106可以是第一壳体110的整体部分，或者可以是附接到第一壳体110的单独部分。
如图2A和2B所示，第一部分100可具有前端130和后端128。后端128可以连接到电缆或者可以连接到印刷电路板。前端130被构造成面向第二部分200的前端。
图3A和3B示出了高适配性和模块化的高速连接器***的第一部分100的前视图。
图4A和4B示出了高适配性和模块化的高速连接器***的第二部分的立体图。
第二部分200包括第二壳体210。第二壳体210可以由诸如铝的金属或导电聚合物制成。第一壳体110和第二壳体210可以由相同或不同的材料制成。第二壳体210包括附接单元202，其被配置为接合第一壳体110的对应的附接单元102。
第二壳体210具有由接口周边208围绕的接口表面216。第二壳体210被构造成容纳多个触头模块204，其是第一部分100的触头模块104的补充。触头模块204可以根据使用连接器的***的要求而被替换和互换。第二壳体210具有多个开口，用于暴露触头模块204以使得触头模块204可进入。
为了使触头模块104和触头模块204正确地对齐，第二部分200中的触头模块的布置必须是第一部分100中的触头模块的布置的镜像。这反映在触头模块204的附图标记中。
由第一部分100容纳的触头模块104可以是触头连接件的销端，或者可以是触头连接件的插口端。因此，第二部分200的触头模块是连接的其它互补端部。例如，如果第一部分100的触头模块104是销端，第二部分200的触头模块204是插口端，并且如果第一部分100的触头模块104是插口端，第二部分200的触头模块204是销端。
第二壳体210也可以具有围绕用于触头模块204的开口的内壁。内壁具有前表面，当与接口表面216相比时，该前表面是凸起的。内壁还具有围绕内壁的周边行进的侧表面。在一些实施例中，第二壳体210的内壁可以装配在第一壳体110的内壁114内。在一些实施例中，第一壳体110的内壁114装配在第二壳体210的内壁内。第一部分100和第二部分200的重叠内壁可提供EMI保护，以及用于触头模块104和204之间的连接的横向稳定性。
第二壳体210可以被分成两个半部，即顶半部224和底半部226。为了调节触头模块204，可以将两个半部分开。在一些实施例中，第二壳体210可以包括单个部件。在一些实施例中，第二壳体210可以包括多于两个部分，使得它被分成三件、四件或更多件。
第二部分200还包括后壳222，其位于接口周边208的至少一部分上。在一些实施例中，后壳222位于整个接口周边208上。第一部分100的接地环106与第二部分200的后壳222接触，以便提供EMI保护。
第二部分200可具有前端230和后端228。后端228可以连接到电缆或者可以连接到印刷电路板。前端230被构造成面向第一部分100的前端130。
图5A和5B是被连接的高适配性和模块化高速连接器***的第一部分100和第二部分200的立体图。在一些实施例中，第一部分100或第二部分200中的至少一个固定地附接到电磁干扰(EMI)隔板或法拉第笼隔板中的至少一个。
在后端228上的第二部分200可具有多个开口，这些开口由电线或电缆占据，以连接到触头模块204。第一部分100可在第一部分100的后端128上具有类似的多个开口。
图5A、5B、6A和6B示出了接合第一部分100的接地环106的第二部分200的后壳222。接地环106可延伸超过接口周边108，以便在第一部分100和第二部分200配合时提供与后壳222的过盈配合。
例如，该***可以是将主板连接到主板、将主板连接到子卡、或将电缆连接到板的VPX连接。用户能够配置***的各种触头模块104和204。
当该触头模块是一个光纤触头模块时，该光纤通信可以是主动传输或被动传输。当光纤通信是主动传输时，收发器可集成到***中(例如，集成到第一部分100和/或第二部分200中)。收发器可以允许***发送主动传输，使得可以接收光纤信号并且可以输出电信号，而对于被动传输，则接收光纤信号并且输出光纤信号。
现在参考图7，触头模块301可用于图1B的第一部分100或图4B的第二部分200。触头模块301可以是高速触头模块，并且因此可以发送和接收高速数据信号。在通篇使用的情况下，高速数据信号可对应于具有大于1兆比特每秒(Mbps)的传送速率的信号，且低速数据信号可对应于具有小于1Mbps的传送速率的信号。
触头模块301可以由相应壳体的插槽接收，例如图1B的第一壳体110的插槽122。触头模块301可具有接口表面300，其可与互补触头模块的相应接口表面连接。触头模块301还可具有设计成由插槽接收的触头主体304，诸如图1B的第一外壳110的插槽122中的一个。触头模块301可进一步包含经设计以连接到外部组件的后端306。如图所示，触头模块301的后端306连接到电缆302，其可用于将触头模块301电连接到外部组件(例如PCB板)。
现在参考图8A和8B，另一屏蔽模块化连接器***400可包括第一部分401，并可与第二部分接合，例如图4B的第二部分200。第一部分401可包括限定多个插槽404的壳体402，并包括接口表面406和后端408。多个插槽404每个都可以设计成接收多个触头模块409中的一个。接口表面406设计成与互补的第二部分的接口连接，例如图4B的第二部分200的接口连接。
后端408可以包括可以连接到PCB的连接器410。例如，连接器410可以被焊接到PCB、与PCB压配合或者以其他方式接合PCB。后端408可以相对于接口表面406以角度412延伸。角度412可以是180度，如图1的第一部分100，或者可以具有不同的角度。例如，角度412可以在50度和130度之间、在70度和110度之间、或大约90度。当在此上下文中使用时，大约是指参考值加上或减去参考值的10％。
参照图8A、8B和9，触头模块500可用于第一部分401中。在这方面，触头模块500可由插槽404中的一个安装或接收。触头模块500可以包括设计为形成接口表面406的一部分的接口表面502。接口表面502可以与互补触头模块的接口表面机械地或电气地接口中的至少一个。
触头模块500还可包括设计成由壳体402接收的主体504，例如在插槽404中的一个中。
触头模块500可进一步包括后端506，其设计成形成第一部分401的后端408的一部分。后端506可包括设计成安装或以其它方式连接到PCB的连接器508。诸如高速信号、低速信号、功率信号、光信号等的信号可以由接口表面502接收并由连接器508发送。由连接器508传输的信号可以具有与由接口表面502接收的信号相同或相似的特性。同样，信号可由连接器508接收，并且相同或类似的信号可由接口表面502传输。
已经以说明性的方式公开了方法/***的示例性实施例。因此，在全文中使用的术语应当以非限制性的方式来阅读。尽管本领域技术人员可以对这里的教导进行微小的修改，但是应当理解，旨在被包括在这里所授权的专利的范围内的是所有这样的实施例，这些实施例合理地落入由此对本领域所贡献的改进的范围内，并且除了根据所附权利要求及其等同物之外，该范围不应当被限制。

Claims (20)

1.一种屏蔽式模块化连接器***，包括：
第一部分，所述第一部分具有第一壳体和多个第一触头模块，所述第一壳体具有：
第一接口表面和围绕所述第一接口表面的第一接口周边，
多个第一插槽，多个所述第一插槽被配置成容纳多个第一触头模块，所述第一接口表面具有用于多个所述第一插槽的每个插槽的开口，使得多个第一触头模块能够进入，以及
接地环，所述接地环沿着所述第一接口周边的至少一部分定位；以及
第二部分，所述第二部分被配置为与所述第一部分配合，并且所述第二部分具有第二壳体和多个第二触头模块，所述第二壳体具有：
第二接口表面和围绕所述第二接口表面的第二接口周边，所述第二接口表面被构造成当所述第一部分与所述第二部分配合时面向所述第一接口表面，
多个第二插槽，多个所述第二插槽被配置为接收多个所述第二触头模块，所述第二接口表面具有用于多个第二插槽的每个插槽的开口，使得多个第二触头模块能够进入，多个第二触头模块和多个第一触头模块被配置为当所述第一部分与所述第二部分配合时连接，以及
后壳，所述后壳沿着所述第二接口周边的至少一部分定位且远离所述第二接口表面延伸，所述后壳配置为用以在所述第一部分与所述第二部分配合时接合所述接地环以向所述多个第一触头模块及所述多个第二触头模块提供电磁干扰保护。
2.根据权利要求1所述的***，其中，多个所述第一触头模块包括光学触头模块，且其中多个所述第二触头模块包括对应的光学触头模块，使得当所述第一部分与所述第二部分配合时，光学信号能够在其间传送。
3.根据权利要求1所述的***，其中，多个所述第一触头模块包括高速数据触头模块，并且其中多个所述第二触头模块包括对应的高速数据触头模块，使得当所述第一部分与所述第二部分配合时，高速电信号能够在其间传送。
4.根据权利要求1所述的***，其中，所述接地环占据整个第一接口周边。
5.根据权利要求1所述的***，其中，所述后壳占据整个第二接口周边。
6.根据权利要求1所述的***，其中，所述第一部分或所述第二部分固定地附接到印刷电路板。
7.根据权利要求1所述的***，其中，所述接地环延伸超过所述第一接口周边，使得当所述第一部分与所述第二部分配合时，在所述接地环与所述后壳之间建立过盈配合。
8.根据权利要求1所述的***，其中，所述第一壳体或所述第二壳体中的至少一者由铝或导电聚合物制成。
9.根据权利要求1所述的***，其中，所述第一部分或所述第二部分中的至少一者包括配置为促进有源光纤信号发射的集成收发器。
10.根据权利要求1所述的***，其中，所述第一部分或所述第二部分中的至少一者固定地附接到电磁干扰(EMI)隔板或法拉第笼隔板中的至少一个。
11.一种屏蔽式模块化连接器***，包括：
第一部分，具有：
第一外壳，所述第一外壳具有第一接口表面和多个第一插槽，和
第一光学触头模块和第一高速触头模块，所述第一光学触头模块和所述第一高速触头模块中的每个被配置成由多个所述第一插槽中的一个接收；以及
第二部分，所述第二部分被构造成与所述第一部分配合并且具有：
第二壳体，所述第二壳体具有第二接口表面和多个第二插槽接口，所述第二接口表面构造成与所述第一接口表面接合，以及
第二光学触头模块和第二高速触头模块，所述第二光学触头模块和所述第二高速触头模块被配置成分别连接到所述第一光学触头模块和所述第一高速触头模块，并且所述第二光学触头模块和所述第二高速触头模块中的每个被配置成由多个第二插槽中的一个接收。
12.根据权利要求11所述的屏蔽式模块化连接器***，其中：
所述第一部分包括接地环，所述接地环沿着所述第一接口表面的第一接口周边的至少一部分定位；以及
所述第二部分包括后壳，所述后壳沿着第二接口表面的第二接口周边的至少一部分定位，所述后壳远离所述第二接口表面延伸，并且所述后壳被配置成当所述第一部分与所述第二部分配合时接合所述接地环，以向所述第一光学触头模块、所述第一高速触头模块、所述第二光学触头模块和所述第二高速触头模块提供电磁干扰保护。
13.根据权利要求12所述的屏蔽式模块化连接器***，其中，所述接地环占据整个所述第一接口周边，所述后壳占据整个所述第二接口周边。
14.根据权利要求12所述的屏蔽式模块化连接器***，其中，所述接地环延伸超出所述第一接口周边，从而当所述第一部分与所述第二部分配合时，在所述接地环和后壳之间形成过盈配合。
15.根据权利要求11所述的屏蔽式模块化连接器***，其中，所述第一部分或所述第二部分中的至少一者包括后端，所述后端具有被配置成连接到印刷电路板的连接器。
16.根据权利要求15所述的屏蔽式模块化连接器***，其中，所述后端的所述连接器构造成以相对于所述第一接口表面或所述第二接口表面成70度到110度之间的角度连接到所述印刷电路板。
17.一种屏蔽式模块化连接器***，包括：
第一部分，具有：
第一壳体，所述第一壳体具有第一接口表面并限定多个第一插槽，
第一光学触头模块和第一高速触头模块，所述第一光学触头模块和所述第一高速触头模块中的每个被配置成由所述多个第一插槽中的一个接收，以及
接地环，所述接地环沿着所述第一接口表面的至少一部分定位；以及
第二部分，所述第二部分被配置为与所述第一部分配合并且具有：
第二壳体，所述第二壳体具有第二接口表面，所述第二接口表面被构造成与所述第一接口表面连接并且限定多个第二插槽，
第二光学触头模块和第二高速触头模块，所述第二光学触头模块和所述第二高速触头模块被配置成分别连接到所述第一光学触头模块和所述第一高速触头模块，并且所述第二光学触头模块和所述第二高速触头模块中的每个被配置成由多个第二插槽中的一个接收，以及
后壳，所述后壳沿着所述第二接口表面的至少一部分定位并且远离所述第二接口表面延伸，所述后壳被配置成当所述第一部分与所述第二部分配合时接合所述接地环。
18.根据权利要求17所述的屏蔽式模块化连接器***，其中，所述后壳或所述接地环中的至少一个为所述第一光学触头模块、所述第一高速触头模块、所述第二光学触头模块和所述第二高速触头模块提供电磁干扰保护。
19.根据权利要求17所述的屏蔽式模块化连接器***，其中，所述接地环占据整个第一接口周边，所述后壳占据整个第二接口周边。
20.根据权利要求17所述的屏蔽式模块化连接器***，其中，所述第一部分或所述第二部分中的至少一者包括后端，所述后端具有构造成连接到印刷电路板的连接器。
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