DE10114143C2 - opto-elektronisches Sende- und/oder Empfangsbauteil - Google Patents

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.

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.