DE10114143C2 - opto-elektronisches Sende- und/oder Empfangsbauteil - Google Patents
opto-elektronisches Sende- und/oder EmpfangsbauteilInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein opto-elektronisches Sende-
und/oder Empfangsbauteil mit einem Koppelbereich zur An
kopplung eines Steckverbinders sowie eine Baugruppe mit
einem derartigen Bauteil.
Es ist bekannt, opto-elektronische Transceiver über optische
Steckverbinder an ein optisches Netzwerk anzuschließen. Ins
besondere sind sogenannte Small-Form-Factor-(SFF)-Transceiver
und Small-Form-Factor-Pluggable (SFP)-Transceiver kleiner
Bauart bekannt, die in einem Abschirmgehäuse auf einer Lei
terplatte angeordnet sind. Die Transceiver können dabei
steckbar ausgebildet (SFP Transceiver) oder fest mit dem Ab
schirmgehäuse verbunden sein (SFF Transceiver).
Das Abschirmgehäuse ist üblicherweise innerhalb einer metal
lischen Struktur angeordnet, insbesondere der Rückwand (back
plane) eines metallischen Gehäuses. Zur Einkopplung bzw. Aus
kopplung von infrarotem Licht in den Transceiver ragt ein
Koppelbereich des Transceivers aus einer Öffnung der metalli
schen Struktur hervor. An den Koppelbereich sind ein oder
mehrere optische Steckverbinder ankoppelbar. Der optische
Koppelbereich befindet sich somit außerhalb der metallischen
Struktur.
Es treten nun bei Datenübertragungsgeschwindigkeiten im Be
reich von Gbit/s unerwünschte Störstrahlungen auf, die insbe
sondere im Koppelbereich des opto-elektronischen Transceivers
nach außen abgestrahlt werden, da im Koppelbereich eine Dis
kontinuität des Abschirmgehäuses vorliegt.
Zur Reduzierung der auftretenden elektromagnetischen Störab
strahlungen ist es bekannt, das Abschirmgehäuse möglichst
vollständig metallisch auszubilden bzw. zu metallisieren.
Aufgrund der unvermeidbaren Diskontinuität des Abschirmble
ches im Koppelbereich des Transceivers ist eine Reduzierung
der Störstrahlung auf diese Weise jedoch nur begrenzt mög
lich.
Die Druckschrift DE 694 25 039 T2 beschreibt einen RF abge
schirmten Verbinder mit einem Steckerteil und einem Buchsen
teil. Das Buchsenteil weist mehrere Aufnahmebuchsen zur Auf
nahme von Stiften des Steckerteils auf, die von einem HF-
absorbierenden Kunststoff umgeben sind. Ein Verbindergehäuse
umschließt den Kunststoff.
Aus der US 6 155 872 A ist eine Verbinderanordnung bekannt,
bei der ein RJ-Verbinder und zwei USB-Verbinder übereinander
und in einem gemeinsamen, zweiteiligen äußeren Abschirmgehäu
se angeordent sind.
Die EP 1 048 965 A2 betrifft eine optisches Verbindermodul
mit einem auf einer Leiterplatte angeordneten Transceiver,
der von einem Abschirmgehäuse umgeben ist.
Der vorliegenden
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein opto-elektronisches
Sende- und/oder Empfangsbauteil und eine Baugruppe mit einem
opto-elektronisches Sende- und/oder Empfangsbauteil zur Ver
fügung zu stellen, die Störemissionen im Koppelbereich des
Bauteils reduzieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein opto-
elektronisches Sende- und/oder Empfangsbauteil mit den Merk
malen des Anspruchs 1 und eine Baugruppe mit den Merkmalen
des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte und vorteilhafte Ausges
taltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angege
ben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der aus einer Öff
nung einer metallischen Struktur herausragende Koppelbereich
des in einem Abschirmgehäuse und auf einer Leiterplatte ange
ordneten opto-elektronischen Sende- und/oder Empfangsbauteils
aus Kunststoff gebildet ist. Hierdurch wird die Abstrahlung
elektromagnetischer Strahlen Vermindert, da der aus der me
tallischen Struktur herausragende Bereich nun nicht mehr als
Strahler im Sinne einer Antenne wirken kann. Im Bauteil ent
stehende Störemissionen können aufgrund der Ausbildung des
Koppelbereiches aus Kunststoff nicht in den Koppelbereich
transportiert und von dort aus der metallischen Struktur ab
gestrahlt werden. Es wird somit verhindert, daß Störpotentia
le überhaupt zu dem außerhalb der abschirmenden metallischen
Struktur liegenden Koppelbereich geleitet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist nicht
nur der Koppelbereich des opto-elektronischen Bauteils aus
Kunststoff gebildet, sondern auch das Gehäuse des Bauteils.
Dieses weist dabei bevorzugt zwei aus Kunststoff bestehende
Gehäuseschalen auf, die eine Leiterplatte mit elektrischen
bzw. opto-elektronischen Komponenten umfassen. Durch die Aus
führung sowohl des Koppelbereiches als auch des Gehäuses des
elektrischen Bauteils aus Kunststoff wird die Abstrahlung e
lektromagnetischer Wellen weiter reduziert. So können über
das aus Kunststoff bestehende Gehäuse keine Störemissionen in
Richtung der Diskontinuität des Abschirmgehäuses geleitet
werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist als ein
ziges metallisches Element des opto-elektronischen Sende-
und/oder Empfangsbauteils (abgesehen von metallischen Teilen
der elektrischen bzw. opto-elektronischen Komponenten) ein
inneres Schirmblech vorgesehen, das in seinem Randbereich
Kontakte zur Kontaktierung des Abschirmgehäuses aufweist. Das
innere Schirmblech ist dabei bevorzugt angrenzend an den Kop
pelbereich und parallel zur metallischen Struktur angeordnet,
um die Diskontinuität des Abschirmgehäuses möglichst gut ab
zuschirmen. Allerdings sind in dem inneren Schirmblech not
wendigerweise Öffnungen zur Durchführung von Strukturen er
forderlich, über die eine Kopplung des Bauteils mit einem
Steckverbinder erfolgt.
Bevorzugt, aber nicht notwendiger Weise, wird als Kunststoff
für den Koppelbereich und/oder das Gehäuse des Bauteils ein
elektromagnetisch absorbierender Kunststoff verwendet, der
den Kunststoff durchdringende elektromagnetische Strahlung im
vorzugsweise betrachteten Frequenzbereich oberhalb von 16 GHz
möglichst absorbiert. Hierzu sind dem Kunststoff ggf. geeig
nete, elektromagnetisch dämpfende Füllstoffe beigemengt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figu
ren der Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch die Anordnung eines optoelek
tronischen Transceivers in einem
Abschirmgehäuse auf einer Leiterplatte;
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen opto-elektronischen
Transceiver und ein auf einer Leiterplatte
angeordnetes Abschirmgehäuse im nicht
zusammengesteckten Zustand;
Fig. 3 die Baugruppe der Fig. 2 im teilweise
zusammengesteckten Zustand;
Fig. 4 die Baugruppe der Fig. 2 im zusammenge
steckten Zustand;
Fig. 5 eine Explisionsdarstellung der einzelnen
Komponenten eines erfindungsgemäßen opto
elektronischen Transceivers und
Fig. 6 zwei Meßwertkurven, die die
elektromagnetische Störstrahlung eines
erfindungsgemäßen opto-elektronischen
Transceivers im Vergleich zu einem im Stand
der Technik bekannten Transveiver
darstellen.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Baugruppe mit
einem opto-elektronischen Transceiver 1, der in ein Abschirm
gehäuse 2 eingesteckt ist. Das Abschirmgehäuse 2 ist auf
einer Leiterplatte 3 befestigt, die beispielsweise die Haupt
platine eines Computers darstellt.
Das Abschirmgehäuse 2 und die Leiterplatte 3 sind in einer
metallischen Struktur 4 angeordnet, bei der es sich
insbesondere um die Rückwand (backplane) eines metallischen
Gehäuses, etwa eines Computergehäuses, handelt. In der
metallischen Struktur 4 ist eine Öffnung 41 vorgesehen, durch
die der opto-elektronische Transceiver 1 in das
Abschirmgehäuse 2 eingesteckt werden kann. Durch die
steckbare Ausbildung des opto-elektronischen Transceivers 1
kann dieser in einfacher Weise, nämlich durch Einstecken in
das Abschirmgehäuse 2, mit der Leiterplatte 3 eines Gerätes
verbunden werden.
Der opto-elektronische Transceiver 1 weist einen in Fig. 1
lediglich schematisch dargestellten Koppelbereich bzw. eine
Steckeraufnahme 11 auf, die einen optischen Port zur
Ankopplung eines optischen Steckverbinders an den Transceiver
darstellt. Dieser Koppelbereich ist außerhalb der
metallischen Struktur 4 angeordnet und ragt aus der Öffnung
41 der metallischen Struktur hervor, so daß ein
Kopplungspartner problemlos angekoppelt werden kann.
Erfindungsgemäß besteht der Koppelbereich 11 aus einem Kunst
stoff, insbesondere einem elektromagnetisch absorbierenden
Kunststoff. Hierdurch wird verhindert, daß der aus der
Rückwand 4 herausragende Koppelbereich 11 des Transceivers 1
als Antenne wirkt und verstärkt elektromagnetische
Störstrahlung abstrahlt. Vielmehr wird durch die Ausführung
des Koppelbereichs 11 aus Kunststoff die Abstrahlung elektro
magnetischer Wellen reduziert. Dies ist wünschenswert, um
Anforderungen an eine geringe elektromagnetische Abstrahlung
des Transceivers zu genügen (elektromagnetische
Verträglichkeit).
Alternativ kann der Transceiver auch fest mit dem
Abschirmgehäuse verbunden sein, wobei Transceiver und
Abschirmgehäuse gemeinsam auf der Leiterplatte 3 montiert
werden. Auch in diesem Fall ragt der Koppelbereich zur
Aufnahme eines Steckverbinders aus der metallischen Rückwand
hervor.
Ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den
Fig. 2 bis 5 dargestellt. Gemäß Fig. 5 weist der erfin
dungsgemäße opto-elektronische Transceiver einen
Koppelbereich 11 (entsprechend dem Koppelbereich 11 der Fig.
1), eine obere Gehäuseschale 12, eine untere Gehäuseschale
13, die mit der oberen Gehäuseschale 12 rastbar verbindbar
ist, eine dazwischen liegende Leiterplatte 14, eine opto
elektronische Empfangskomponente 16, eine opto-elektronische
Sendekomponente 15 und ein im folgenden als Schirmbrille
bezeichnetes inneres Abschirmblech 17 auf.
Der Kopplungsbereich 11 weist in an sich bekannter Weise zwei
Aufnahmebuchten 111, 112 zur Aufnahme jeweils eines optischen
Steckverbinders auf. Ein Entriegelungselement 113 dient einer
gut zugänglichen Entriegelung von in den Aufnahmebuchten 111,
112 eingesteckten Steckverbindern (nicht dargestellt).
In die Einsteckbuchten 111, 112 eingesteckte optische Steck
verbinder sind mit der Empfangskomponente 16 bzw. der Sende
komponente 15 gekoppelt, die jeweils einen optoelektroni
schen Wandler aufweisen und eingehende Lichtsignale in
elektrische Signale bzw. elektrische Signale in ausgehende
Lichtsignale umwandeln. Die Empfangskomponente 16 bzw. Sende
komponente 15 ist mit der Leiterplatte 14 verbunden und die
Komponenten 15, 16 werden durch elektrische Ansteuereinheiten
(nicht dargestellt) angesteuert, die auf der Leiterplatte 14
angeordnet sind.
Hinter dem Kopplungsbereich 11 ist vertikal zur
Einsteckrichtung und parallel zu einer metallischen Rückwand
(vgl. Rückwand 4 der Fig. 1) als einziges metallischen Teil
des Transceivers 1 die Schirmbrille 17 angeordnet, die im
Bereich der Komponenten 15, 16 und der Leiterplatte 14
entstehende HF-verseuchte Signalmasse gegenüber dem
Kopplungsbereich 11 abschirmt. Die Schirmbrille 17 weist
dabei zwei Öffnungen 171 zur Aufnahme von Flanschen 151, 161
der Komponenten 15, 16 auf. Die Flansche weisen Ferrulen auf,
die jeweils mit Lichtwellenleitern eines Kopplungspartners
gekoppelt werden.
Des weiteren weist die Schirmbrille 17 Kontaktlaschen 172 zur
Kontaktierung eines metallischen Abschirmgehäuses gemäß dem
Abschirmgehäuse 2 der Fig. 1 auf, durch die
elektromagnetische Störpotentiale zum Abschirmgehäuse hin ab
geleitet werden.
Der Koppelbereich 11, die obere Gehäuseschale 12 und die
untere Gehäuseschale 13 bestehen vollständig aus Kunststoff,
so daß sie keine Störpotentiale aufnehmen und abstrahlen
können. Allerdings kann in alternativen Ausführungsbeispielen
auch vorgesehen sein, daß auch die Gehäuseschalen 12, 13 aus
Metall bestehen oder zumindest metallisiert sind. Der aus der
Rückwand vorstehende Kopplungsbereich 11 ist jedoch stets aus
Kunststoff ausgebildet.
Die Schirmbrille 17 bleibt mit ihren Kontaktfedern hinter dem
aus der metallischen Struktur herausragenden Kunststoffteil
11 zurück. Somit stellt die Schirmbrille keine weitere, zur
Abstrahlung wirksame Diskontinuität dar.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen den erfindungsgemäßen Transceiver
1 mit dem aus Kunststoff bestehenden Kopplungsbereich 11
während der verschiedenen Phasen des Einsteckens des
Transceivers in ein Abschirmgehäuse 2, das mittels Pins 22
auf einer Leiterplatte 3 befestigt ist. Das Abschirmgehäuse 2
besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem
metallisches Abschirmblech und weist in seinem vorderen
Bereich gebogene Kontaktfedern 21 auf, die der Kontaktierung
des metallischen Abschirmblechs 2 mit einer metallischen
Rückwand 4 dienen. Die metallische Rückwand stellt dabei ein
Bezugspotential für das Abschirmgehäuse zur Verfügung.
Derartige Abschirmbleche sind an sich bekannt.
Im vollständig eingesteckten Zustand gemäß Fig. 4 ragt nur
noch der Koppelbereich 11 aus dem Abschirmgehäuse 2 hervor.
Dieser Koppelbereich 11 befindet sich vor einer Öffnung in
der metallischen Rückwand, durch die der Transceiver 1 in
das Abschirmgehäuse 2 gesteckt wurde und die mittels der Kon
taktfedern 21 im elektrischen Kontakt mit dem Abschirmgehäuse
2 steht.
Aufgrund der Ausbildung des Koppelbereiches 11 aus Kunststoff
ist die Abstrahlung elektromagnetischer Wellen im Bereich des
Koppelbereiches 11 reduziert. Dies wurde experimentell nach
gewiesen und ist in den Meßkurven der Fig. 6 dargestellt.
Die obere Meßkurve zeigt dabei die Feldstärke des abgestrahl
ten elektromagnetischen Feldes in Abhängigkeit von der Fre
quenz bei einem erfindungsgemäßen Transceiver, die untere
Meßkurve die Feldstärke in Abhängigkeit von der Frequenz bei
einem im Stand der Technik bekannten Transceiver mit metalli
schem Koppelbereich. Aus den Meßkurven ergibt sich, daß ins
besondere bei einer Frequenz von etwa 1,25 GHz die Abstrah
lung des erfindungsgemäßen Transceivers erheblich reduziert
ist (eine Feldstärke von 37 dBµV/m gegenüber einer Feldstärke
von 47 dBµV/m). Zusätzlich entfällt bei dem erfindungsgemäßen
Transceiver ein Abstrahlungspeak, der beim Transceiver gemäß
dem Stand der Technik bei einer Frequenz von ca. 6,25 GHz
auftritt.
Claims (7)
1. Opto-elektronisches Sende- und/oder Empfangsbauteil
mit
einem Koppelbereich (11) zur Ankopplung eines Steckverbinders, und
einem Gehäuse (12, 13), das elektrische Komponenten des Bauteils umgibt,
wobei der Koppelbereich (11) bei Anordnung des Bauteils (1) in einem Abschirmgehäuse (2) und auf einer Leiterplatte (3) aus einer Öffnung (41) einer metallischen Struktur (4) herausragt, in der das Abschirmgehäuse (2) und die Leiterplatte (3) angeordnet sind, wobei das Abschimgehäuse (2) mit der metallischen Struktur (4) in elektrischen Kontakt steht, und
der Koppelbereich (11) aus Kunststoff besteht.
einem Koppelbereich (11) zur Ankopplung eines Steckverbinders, und
einem Gehäuse (12, 13), das elektrische Komponenten des Bauteils umgibt,
wobei der Koppelbereich (11) bei Anordnung des Bauteils (1) in einem Abschirmgehäuse (2) und auf einer Leiterplatte (3) aus einer Öffnung (41) einer metallischen Struktur (4) herausragt, in der das Abschirmgehäuse (2) und die Leiterplatte (3) angeordnet sind, wobei das Abschimgehäuse (2) mit der metallischen Struktur (4) in elektrischen Kontakt steht, und
der Koppelbereich (11) aus Kunststoff besteht.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12, 13)
ebenfalls aus Kunststoff besteht.
3. Bauteil nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse zwei
Gehäuseschalen (12, 13) aufweist, die eine
Leiterplatte (14) mit elektrischen bzw. optoelek
tronischen Komponenten (15, 16) des Bauteils
umfassen, wobei die Gehäuseschalen (12, 13) aus
Kunststoff gebildet sind.
4. Bauteil nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Bauteil als einziges metallisches Teil ein
inneres Schirmblech (17) aufweist, das in seinem
Randbereich Kontakte (172) zur Kontaktierung des
Abschirmgehäuses (2) bei Anordnung im Abschirmgehäu
se aufweist.
5. Bauteil nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kunststoff ein elektromagnetisch absorbierender
Kunststoff ist.
6. Bauteil nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kunststoff
Füllstoffe aufweist, die ein den Kunststoff
durchdringendes elektromagnetisches Feld dämpfen.
7. Baugruppe mit einem auf einer Leiterplatte in einer
metallischen Struktur angeordneten Abschirmgehäuse
(2) und einem in dem Abschirmgehäuse (2)
angeordneten opto-elektronischen Sende- und/oder
Empfangsbauteil (1), das einen Koppelbereich (11)
zur Ankopplung eines Steckverbinders ausbildet, der
aus einer Öffnung (41) der metallischen Struktur (4)
herausragt, dadurch gekennzeichnet, daß
das opto-elektronische Sende- und/oder
Empfangsbauteil (1) nach Anspruch 1 ausgebildet ist.
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