DE102011006586A1

DE102011006586A1 - Modulare Konnektorbaugruppe, welche sowohl mit optischen als auch mit elektrischen Verbindungen konfiguriert ist, zum Bereitstellen von sowohl optischen als auch elektrischen Kommunikationsfähigkeiten und System, welches die Baugruppe inkorporiert

Info

Publication number: DE102011006586A1
Application number: DE201110006586
Authority: DE
Inventors: Chung-Yi Su; Tak Kui Wang
Original assignee: Avago Technologies Fiber IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2010-04-05
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2011-12-15
Also published as: US8467654B2; CN102263340A; US20130251376A1; US8761564B2; US20110243567A1; CN102263340B

Abstract

Eine modulare Konnektorbaugruppe ist bereitgestellt, welche sowohl eine elektrische Kopplungskonfiguration, welche den RJ-45-Verdrahtungsstandard erfüllt, als auch eine elektrische Kopplungskonfiguration hat, welche der Baugruppe optische Kommunikationsfähigkeiten bereitstellt. Zusätzlich ist die modulare Konnektorbaugruppe konfiguriert, eine Rückwärtskompatibilität mit existierenden 8P8C-Buchsen und -Steckern zu haben, welche den RJ-45-Verdrahtungsstandard implementieren. Folglich kann die modulare Konnektorbaugruppe benutzt werden, um optische Datensignale bei höheren Datenraten (zum Beispiel 10 Gb/s und höher) zu kommunizieren oder elektrische Datensignale bei niedrigeren Datenraten (zum Beispiel 1 Gb/s) zu kommunizieren.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft modulare Konnektorbaugruppen (modular connector assemblies) des Typs, welcher registrierte-Buchse-45-(RJ-45)-Verdrahtungsstandards (registered jack-45 wiring standards) erfüllt. Insbesondere ist die Erfindung auf eine modulare Konnektorbaugruppe gerichtet, welche sowohl eine elektrische Kopplungskonfiguration, welche den RJ-45-Verdrahtungsstandard erfüllt, als auch eine optische Kopplungskonfiguration hat, welche der Baugruppe optische Kommunikationsfähigkeiten bereitstellt.
Hintergrund der Erfindung
Eine Vielfalt von modularen Konnektorbaugruppen werden benutzt, um elektrische Signale zwischen den Enden von elektrischen Leitern elektrisch zu koppeln, welche in elektrischen Kabeln und elektrischen Kontakten von elektrischer Schaltung von terminalem Equipment beinhaltet sind, welches mit den Enden der Kabel verbunden ist. Eine modulare Konnektorbaugruppe (modular connector assembly) hat einen Stecker (plug), welcher das Ende des elektrischen Kabels terminiert, und eine Buchse (jack), welche mit dem Stecker kuppelt (mates) oder damit zusammenpasst. Die äußere Oberfläche des Steckers und die innere Oberfläche der Buchse haben Kupplungsmerkmale (mating features), welche auf ihnen angeordnet sind, welche miteinander kuppeln oder zusammenpassen, um den Stecker innerhalb der Buchse entfernbar zu verriegeln (interlock). Wenn der Stecker in einer Kupplungsbeziehung (mating relationship) mit der Buchse wechselseitig verriegelt ist, sind entsprechende elektrische Kontakte des Steckers mit entsprechenden elektrischen Kontakten der Buchse in Kontakt. Die elektrischen Kontakte des Steckers sind elektrisch mit den Enden von entsprechenden elektrischen Leitern des Kabels gekoppelt. Ähnlich sind die elektrischen Kontakte der Buchse mit entsprechenden elektrischen Kontakten von elektrischer Schaltung des terminalen Equipments elektrisch gekoppelt. Durch all diese elektrischen Verbindungen werden elektrische Signale, welche auf den elektrischen Leitern des Kabels geführt oder übertragen werden, elektrisch mit der elektrischen Schaltung des terminalen Equipments elektrisch gekoppelt und umgekehrt.
Ein Typ einer modularen Konnektorbaugruppe, welcher in der Kommunikationsindustrie wohlbekannt ist, ist eine 8-Position-8-Kontakt-(8P8C)-modulare Konnektorbaugruppe (8 position, 8 contact (8P8C) modular connector assembly). Die 8P8C-modulare Konnektorbaugruppe wird oft mit verdrillten Kupferpaaren benutzt, um elektrische Datensignale über Ethernet-basierte Kommunikationsnetzwerke zu kommunizieren. In Ethernet-basierten Kommunikationsnetzwerken sind die elektrischen Kontakte und andere Schaltung der 8P8C-Konnektorbaugruppe konfiguriert, die RJ-45-Verdrahtungsstandards zu erfüllen (comply), welche die T-568A- und T-568B-Verdrahtungsstandards genannt werden. Weil diese Typen von modularen Konnektorbaugruppen gefertigt sind, die RJ-45-Verdrahtungsstandards zu erfüllen, wenn sie zur Benutzung in Ethernet-basierten Kommunikationsnetzwerken hergestellt werden, werden sie oft RJ-45-Konnektoren genannt.
Ethernet-basierte Kommunikationsnetzwerke haben momentan die Fähigkeit, elektrische Datensignale bei Datenraten über 1 Gigabit pro Sekunde (Gb/s) zu übertragen. Obwohl optische Kommunikationslinks momentan in der Lage sind, bei Datenraten von 10 Gb/s über Distanzen von bis zu ungefähr 100 Metern (m) zu arbeiten, hat sich die Benutzung solcher optischen Links im Allgemeinen nicht in Bereiche ausgebreitet, welche mittels Hochgeschwindigkeits-Ethernet-basierten Netzwerken besetzt sind. Ein Grund dafür, dass sich die Benutzung von optischen Links nicht in diesen Bereich ausgebreitet hat, ist, dass die Kosten eines Herstellens von steckbaren (pluggable) optischen modularen Konnektorbaugruppen, welche bei diesen Datenraten arbeiten können, viel höher sind als die Kosten eines Herstellens von 8P8C-modularen Konnektorbaugruppen, welche bei diesen Datenraten arbeiten. Ein anderer Grund, weswegen sich die Benutzung von optischen Links sich nicht in diesen Bereich ausgeweitet hat, ist, dass es momentan keine optischen Lösungen gibt, welche eine Rückwärtskompatibilität zu den existierenden elektrischen Ethernet-Lösungen haben. Obwohl es möglich ist, elektrische Verbindungen zu entwerfen, welche bei Datenraten höher als 1 Gb/s unter Benutzung von 8P8C-modularen Konnektoren arbeiten, welche den RJ-45-Verdrahtungsstandard implementieren, würden solche Verbindungen viel mehr Leistung verbrauchen als optische Verbindungen, welche bei derselben Datenrate arbeiten. Zusätzlich würde die Komplexität der Ausgestaltung für solche Hochdatenrate-elektrische-Verbindungen dazu führen, dass die Verbindungen bedeutend kostspieliger sind als diejenigen, welche bei 1 Gb/s arbeiten. Ferner wäre ein neues Verkabelungsschema mit höheren Kosten erforderlich, um die Datensignale bei Datenraten höher als 1 Gb/s über Distanzen von ungefähr 100 Metern (m) zu propagieren.
Es gibt momentan eine große Zahl von Servern und anderem Equipment, welches 8P8C-modulare Konnektoren hat, welche elektrische Kontakte und Schaltung in Übereinstimmung mit dem RJ-45-Standard konfiguriert hat. Es wäre wünschenswert, eine modulare Konnektorbaugruppe bereitzustellen, welche sowohl optische als auch elektrische Kommunikationsfähigkeiten hat und welche rückwärts kompatibel mit existierenden 8P8C-modularen Konnektorbaugruppen ist, welche die RJ-45-Verdrahtungsstandards implementieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung ist auf eine Buchse (jack), einen Stecker (plug), eine modulare Konnektorbaugruppe (modular connector assembly), welche die Buchse und den Stecker aufweist, und ein System gerichtet, welches die modulare Konnektorbaugruppe inkorporiert. Die Buchse weist ein Buchsengehäuse auf, welches einen vorderen Abschnitt, einen hinteren Abschnitt, eine optische Schnittstelle, welche in dem hinteren Abschnitt gebildet ist, und eine elektrische Kontaktkonfiguration hat. Der vordere Abschnitt hat eine Steckeröffnung darin geformt, welche konfiguriert ist, einen Stecker zu empfangen. Die optische Schnittstelle ist konfiguriert, um optisch mit einem oder mehreren Modulen zu koppeln, welche eine optisch-zu-elektrische (OE) Konversion und eine elektrisch-zu-optische (EO) Konversion durchführen. Die elektrische Kontaktkonfiguration erfüllt einen registrierte-Buchse-(RJ)-45-Verdrahtungsstandard.
Der Stecker weist ein Steckergehäuse auf, welches einen vorderen Abschnitt, welcher eine optische Schnittstelle darin geformt hat, einen hinteren Abschnitt zum Empfangen eines Endes eines Kabels, einen Rastmechanismus (latch mechanism), ein Draht- und Lichtleitfaser-(optical fiber)-(WOF)-Führungsgerät (guide device) und eine elektrische Kontaktkonfiguration umfasst. Eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten sind an dem vorderen Abschnitt des Steckergehäuses angeordnet. Die optische Schnittstelle umfasst zumindest eine erste und eine zweite Öffnung (first and second openings), welche in dem vorderen Abschnitt gebildet sind, welche konfiguriert sind, mit Enden einer Empfangslichtleitfaser bzw. einer Transmissionslichtleitfaser zu koppeln. Das Steckergehäuse ist konfiguriert, mit einer Steckeröffnung, welche in einer Buchse gebildet ist, zu kuppeln (mate). Der Rastmechanismus ist auf einer oberen Seite des Steckergehäuses angeordnet. Der Rastmechanismus hat zumindest ein Verriegelungsmerkmal (locking feature) daran zum Kuppeln mit einem oder mehreren Verriegelungsmerkmalen der Buchse. Das WOF-Führungsgerät positioniert 8-Position-8-Kontakt-(8P8C)-Kupferdrähte und Transmissions- und Empfangslichtleitfasern in korrekte Stellungen vor dem Einführen in das Steckergehäuse in eine Buchse. Das WOF-Führungsgerät erlaubt auch eine Feldterminierung (field termination) des Hybridkabels, wie es gemeinhin für standardelektrische Kabel praktiziert wird. Die elektrische Kontaktkonfiguration des Steckers erfüllt einen RJ-45-Verdrahtungsstandard.
Das System ist in der Lage, optische Kommunikationen oder elektrische Kommunikationen über einen Kommunikationslink durchzuführen. Das System weist eine Systemschaltungsplatte (system circuit board), zumindest eine erste Steuer-integrierte Schaltung (IC), welche auf einer Oberfläche der Systemschaltungsplatte montiert ist, und eine modulare Konnektorbaugruppe auf. Die Systemschaltungsplatte ist bei einem proximalen Ende des Kommunikationslinks lokalisiert. Die Systemschaltungsplatte hat eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten daran und eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Bahnen (traces), welche durchgeführt sind (routed therethrough). Der erste Steuer-IC ist auf einer Oberfläche der Systemschaltungsplatte montiert. Der erste Steuer-IC ist konfiguriert, mit einem oder mehreren Steuer-ICs, welche bei einem oder mehreren distalen Enden des Kommunikationslinks lokalisiert sind, automatisch auszuhandeln (auto-negotiate), zu bestimmen, ob ein optischer Kommunikationsmodus oder ein elektrischer Kommunikationsmodus über den Kommunikationslink durchzuführen ist. Die modulare Konnektorbaugruppe ist auf einer Oberfläche der Systemschaltungsplatte montiert und weist eine Buchse, welche sowohl elektrische als auch optische Kommunikationskonfigurationen hat, und einen Stecker auf, welcher konfiguriert ist, entfernbar mit der Buchse verbunden zu werden. Der Stecker hat sowohl eine optische als auch eine elektrische Kommunikationskonfiguration.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden von der folgenden Beschreibung, den Zeichnungen und Ansprüchen ersichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A–1C illustrieren eine perspektivische Ansicht von oben rechts vorne, von oben links vorne bzw. von unten rechts vorne des Steckers 1 der modularen Konnektorbaugruppe in Übereinstimmung mit einer illustrativen Ausführungsform.
2 illustriert eine perspektivische Ansicht von vorne der Buchse der modularen Konnektorbaugruppe, welche mit dem in den 1A–1C gezeigten Stecker in Übereinstimmung mit einer illustrierten Ausführungsform kuppelt.
3 illustriert eine perspektivische Ansicht von hinten der in 2 gezeigten Buchse, welche die Abdeckung (cover) daran angebracht hat mit der Tür in der geöffneten Position, um Stellen in der Abdeckung offenzulegen, bei welchen die optisch-zu-elektrischen und elektrisch-zu-optischen Konversionsmodule installiert werden.
4A und 4B illustrieren perspektivische Ansichten von vorne bzw. von hinten der elektrisch-zu-optischen und optisch-zu-elektrischen Konversionsmodule, welche sich an die in 3 gezeigte Abdeckung anlagern bzw. daran angebracht sind (attach).
5 illustriert eine perspektivische Ansicht von hinten der in 2 gezeigten Buchse, nachdem das optisch-zu-elektrische und das elektrisch-zu-optische Konversionsmodul, welche in 4A und 4B gezeigt sind, in dem hinteren Teil der Buchse installiert worden sind, aber bevor die Tür geschlossen wird.
6 illustriert eine perspektivische Ansicht von vorne der Buchse, nachdem das optisch-zu-elektrische und elektrisch-zu-optische Konversionsmodul in dem hinteren Teil der Buchse installiert worden sind und nachdem die Tür geschlossen worden ist.
7 illustriert eine perspektivische Ansicht einer modularen Konnektorbaugruppe der Erfindung, welche den in 1A–1C gezeigten Stecker und die in 2, 3, 5 und 6 gezeigte Buchse aufweist.
8 illustriert eine Schnittansicht (cutaway view) der in 7 gezeigten Baugruppe, wobei ein Teil der Buchse entfernt ist, um die Weise zu zeigen, in welcher der in 1A–1C gezeigte Stecker entfernbar an der Buchse gesichert ist.
9 illustriert eine Schnittansicht der in 2 gezeigten Buchse, wobei der Stecker, welcher in 1A–1C gezeigt ist, entfernt ist, um zu erlauben, dass die Verriegelungsmerkmale der Buchse gesehen werden.
10A illustriert eine Schnittansicht der in 7 gezeigten modularen Konnektorbaugruppe, wobei der in 1A–1C gezeigte Stecker mit der Buchse in der zuvor erwähnten ersten Verriegelungsposition für elektrische Ethernet-Kommunikationen wechselseitig verriegelt ist.
10B illustriert eine Schnittansicht der in 7 illustrierten modularen Konnektorbaugruppe, wobei der in 1A–1C gezeigte Stecker mit der in 2 gezeigten Buchse in der zuvor erwähnten zweiten Verriegelungsposition für optische Kommunikationen wechselseitig verriegelt ist.
11 illustriert eine Querschnittansicht (cross-sectional view) des Drahtführungsgerätes (wire guide device) des in 10A und 10B gezeigten Steckers.
12 illustriert ein Blockdiagramm der System-PCB, welche in 7 und 8 gezeigt ist, welche die in 7 gezeigte modulare Konnektorbaugruppe und zusätzliche Komponenten hat, welche in Übereinstimmung mit einer illustrativen Ausführungsform daran montiert sind.
13 illustriert ein Blockdiagramm der in 7 und 8 gezeigten System-PCB, welche die in 7 gezeigte modulare Konnektorbaugruppe und zusätzliche Komponenten hat, welche in Übereinstimmung mit einer anderen illustrativen Ausführungsform daran montiert sind.
Detaillierte Beschreibung einer exemplarischen Ausführungsform
Die Erfindung ist auf eine modulare Konnektorbaugruppe gerichtet, welche sowohl eine elektrische Kopplungskonfiguration, welche den RJ-45-Verdrahtungsstandard erfüllt, als auch eine optische Kopplungskonfiguration hat, welche der Baugruppe optische Kommunikationsfähigkeiten bereitstellt. Zusätzlich ist die modulare Konnektorbaugruppe konfiguriert, eine Rückwärtskompatibilität mit existierenden 8P8C-Buchsen- und -Steckern zu haben, welche den RJ-45-Verdrahtungsstandard implementieren. Folglich kann die modulare Konnektorbaugruppe benutzt werden, um optische Datensignale bei höheren Datenraten (zum Beispiel 10 Gb/s und höher) unter Benutzung der Buchse und des Steckers der Erfindung zu kommunizieren oder elektrische Datensignale bei niedrigeren Datenraten (zum Beispiel 1 Gb/s) unter Benutzung der bekannten 8P8C-Buchse und des 8P8C-Steckers zu kommunizieren.
Der Ausdruck „Rückwärtskompatibilität”, wie dieser Ausdruck hierin benutzt wird, ist beabsichtigt zu bedeuten, dass die Buchse und der Stecker der modularen Konnektorbaugruppe mit einer Buchse bzw. einem Stecker eines typischen 8P8C-modularen Konvektors kuppeln können, welcher typische RJ-45-Verdrahtungskonfigurationen hat. Wenn ein typischer 8P8C-Stecker, welcher eine typische RJ-45-Verdrahtungskonfiguration hat, mit der Buchse der Erfindung gekuppelt ist, wird somit die modulare Konnektorbaugruppe als eine typische 8P8C-modulare Konnektorbaugruppe arbeiten. Wenn der Stecker der Erfindung mit einer Buchse einer typischen 8P8C-modularen Konnektorbaugruppe gekuppelt ist, wird ähnlich die 8P8C-modulare Konnektorbaugruppe in der typischen Weise arbeiten.
1A–1C illustrieren perspektivische Ansichten von oben rechts vorne, von oben links vorne bzw. von unten rechts vorne des Steckers 1 der modularen Konnektorbaugruppe in Übereinstimmung mit einer illustrativen Ausführungsform. Der Stecker 1 ist in vielen Aspekten ähnlich einem typischen 8P8C-Stecker, welcher für Ethernet-Kommunikationen benutzt wird, dahingehend dass der Stecker 1 eine elektrische Verdrahtung umfasst, welche einen der RJ-45-Verdrahtungsstandards erfüllt, das heißt entweder den T-568A- oder den T-568B-Verdrahtungsstandard. Der Stecker 1 hat ein Steckergehäuse 2, einen Rastmechanismus 3, welcher an einem oberen Abschnitt des Steckergehäuses 2 gebildet ist, eine optische Schnittstelle, welche Öffnungen 10a und 10b aufweist, welche in einem vorderen Abschnitt des Steckergehäuses 2 gebildet sind, und eine Mehrzahl von Isolationsverschiebungskontakten (insulation displacement contacts) 4, welche an einem unteren Abschnitt des Steckers 1 angeordnet sind. Der Rastmechanismus 3 hat ein Verriegelungsmerkmal 3a daran, welches mit einem Verriegelungsmerkmal der Buchse einrastet oder kuppelt oder eingreift (engages), wenn der Stecker 1 mit einer Buchse gekuppelt ist, wie in größerem Detail mit Bezug auf 7–10B unten beschrieben werden wird. Wie mit einem typischen 8P8C-modularen Konnektorbaugruppe-Stecker durchstechen (pierce) die Isolationsverschiebungskontakte 4 die Isolationsmäntel (insulating jackets) von verdrillten Kupferpaardrähten eines Kabels (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt), wenn der Stecker 1 an dem Ende des Kabels installiert wird. Das Kabel, welches mit dem Stecker 1 benutzt wird, wird typischerweise ein Kabel der Kategorie 5 (CAT 5) oder der Kategorie 6 (CAT 6) sein, wie durch die Electronic Industries Association and Telecommunications Industry Associations (EIA/TIA) definiert, ein Lichtleitfaserkabel oder ein Hybridkabel. Die CAT 5- und CAT 6-Kabel sind elektrische Ethernetkabel. Es gibt eine Vielfalt von Lichtleitfaserkabeln, welche heute in der Industrie benutzt werden, aber die Lichtleitfaserkabel, welche mit dem Stecker 1 terminiert werden können, werden typischerweise ein abgerundetes (rounded) Kabel sein, welches eine Transmissionslichtleitfaser, eine Empfangslichtleitfaser, eine Verstärkungsmembran (strength membrane) und einen Schutzmangel (protective jacket) hat. Es sollte jedoch bemerkt sein, dass die Erfindung nicht mit Bezug auf den Typ eines Kabels, welches mit dem Stecker 1 benutzt wird, beschränkt ist.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist ein Hybridkabel, welches mittels des Steckers 1 terminiert ist, ein Kabel, welches elektrische Drähte umfasst, welche ähnlich oder identisch denjenigen sind, welche zum Beispiel in einem CAT 5-, CAT 5e-, CAT 6a-, oder CAT 7-Kabel beinhaltet sind, und welches auch eine Transmissionslichtleitfaser und eine Empfangslichtleitfaser umfasst. Solch ein Hybridkabel stellt die Option einer Kommunikation entweder mit elektrischen Ethernetdatensignalen oder mit optischen Datensignalen bereit. Das Hybridkabel weist typischerweise acht isolierte Kupferdrähte, zumindest eine Transmissionslichtleitfaser, zumindest eine Empfangslichtleitfaser und einen Kabelmantel auf. Wenn das Kabel eines der zuvor erwähnten bekannten Kabel ist, wie etwa ein CAT 5-, CAT 5e-, CAT 6a-, oder CAT 7-Kabel, können die Transmissions- und Empfangslichtleitfasern innerhalb des Hauptkabelmantels eingebettet sein oder sie können außerhalb des Hauptkabelmantels sein und in einem oder in mehreren Lichtleitfaserkabelmänteln eingebettet sein. In dem letzten Fall können die zwei Kabelmäntel miteinander mittels eines geeigneten Haftmechanismus verhaftet sein. Bei dem Ende des Kabels, welches an dem Stecker 1 anhaftet, können die losen Enden der isolierten Kupferdrähte von ihrer Isolation befreit werden und in ein Draht- und Lichtleitfaser-(WOF)-Führungsgerät (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) des Steckers 1 in Übereinstimmung mit dem RJ-45-Verdrahtungsstandard eingeführt werden, wie in größerem Detail mit Bezug auf 11 unten beschrieben wird. Die losen Enden der Lichtleitfasern können von ihren Schutzmänteln und Puffern befreit werden und poliert werden, wie es gemeinhin zur Faserterminierung durchgeführt wird. Die polierten Enden würden dann in entsprechende Klemmhülsen (ferrules) (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) eingeführt, welche dann durch das zuvor erwähnte WOF-Führungsgerät derart geführt werden, dass die Klemmhülsen innerhalb der entsprechenden Öffnungen 10a und 10b angeordnet sind, welche die optische Schnittstelle des Steckers 1 bereitstellen, wie mit Bezug auf 11 unten beschrieben wird.
Die Öffnungen 10a und 10b sind angrenzend an die rechte und linke Seite des Steckers 1 in einer proximalen Endfläche 8 des Steckers 1 angeordnet. Wie unten mit Bezug auf 8–10B in größerem Detail beschrieben werden wird, werden Elemente vom Typ einer Klemmhülse (ferrule-type elements) (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) von einem optisch-zu-elektrischen (OE) und elektrisch-zu-optischen (EO) Konversionsmodul (nicht gezeigt aus Klarheitszwecken) teilweise in die Öffnungen 10a bzw. 10b aufgenommen oder empfangen. Innerhalb der jeweiligen Öffnungen 10a und 10b grenzen die Enden der Geräte vom Typ einer Klemmhülse an jeweiligen Optiksystemen (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) des Steckers 1 an, welche wiederum optisch mit den entsprechenden Enden einer Empfangslichtleitfaser und einer Transmissionslichtleitfaser gekoppelt sind, wie unten in größerem Detail mit Bezug auf 10B und 11 beschrieben wird. Diese optische Anordnung stellt eine optische Kopplungsschnittstelle zum optischen Koppeln von Licht zwischen dem optisch-zu-elektrischen und dem elektrisch-zu-optischen Konversionsmodul und der Empfangslichtleitfaser bzw. der Transmissionslichtleitfaser bereit.
Das Steckergehäuse 2 hat eine gestufte (tiered) Oberfläche 11, welche in dem vorderen Abschnitt des Steckergehäuses 2 angrenzend an die proximale Endfläche 8 gebildet ist. Die gestufte Oberfläche weist eine obere Oberflächenstufe 11a und eine untere Oberflächenstufe 11b auf, derart, dass ein erster Abstand D1 zwischen einer unteren Oberfläche 2a des Steckergehäuses 2 und der oberen Oberflächenstufe 11a größer ist als ein zweiter Abstand D2 zwischen der unteren Oberfläche 2a des Steckergehäuses 2 und der unteren Oberflächenstufe 11b. Dieser Unterschied zwischen dem ersten Abstand D1 und dem zweiten Abstand D2 arbeitet in Verbindung mit dem Verriegelungsmerkmal 3a, welches an dem Rastmechanismus 3 gebildet ist, und in Verbindung mit komplementären Merkmalen, welche in der Buchse gebildet sind (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt), um zu erlauben, dass der Stecker 1 mit der Buchse entweder in einer ersten oder in einer zweiten Verriegelungsposition wechselseitig verriegelt werden kann, wie unten im Detail mit Bezug auf 8–10B beschrieben wird. Obwohl die gestufte Oberfläche 11 nicht erforderlich ist, stellt sie eine von vielen möglichen Lösungen bereit, dem Stecker 1 sowohl elektrische als auch optische Funktionalitäten bereitzustellen, während auch die Versalität des Steckers 1 erhöht wird. Zusätzlich ist ein Bereitstellen dieser zwei verschiedenen Verriegelungspositionen ein Weg, in welchem das System, in welchem die modulare Konnektorbaugruppe benutzt wird, automatisch zwischen Zuständen differenziert, wann es in dem elektrischen Ethernetmode arbeitet und wann es in dem optischen Modus arbeitet. Weil die Buchse Merkmale hat, welche komplementär zu der gestuften Oberfläche 11 sind, können zusätzlich existierende 8P8C-Stecker, welche konfiguriert sind, einem RJ-45-Verdrahtungsstandard zu genügen, innen in der Buchse in der normalen Weise wechselseitig verriegelt werden. Diese Merkmale werden in größerem Detail unten mit Bezug auf 6–8 beschrieben.
2 illustriert eine perspektivische Vorderansicht der Buchse 20 der modularen Konnektorbaugruppe, welche mit dem in 1A–1C gezeigten Stecker 1 in Übereinstimmung mit einer illustrativen Ausführungsform kuppelt. Die Buchse 20 hat ein Buchsengehäuse 22, welches eine vordere Öffnung 23 darin gebildet hat. Die vordere Öffnung 23 ist konfiguriert, einen 8P8C-Stecker, wie etwa den in 1A–1C gezeigten Stecker, oder einen konventionellen 8P8C-Stecker (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) zu empfangen. Eine Mehrzahl (zum Beispiel acht) von elektrischen Kontakten 24 ist innerhalb der Öffnung 23 angeordnet, um einen Kontakt mit entsprechenden Isolationsverschiebungskontakten 4, welche in 1A–1C gezeigt sind, herzustellen, wenn der Stecker innerhalb der Buchse 20 verriegelt ist. Die elektrischen Kontakte 24 sind elektrisch mit anderer elektrischer Schaltung (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) außerhalb der Buchse 20 gekoppelt. Das Buchsengehäuse 22 hat eine hintere Abdeckung (cover) 25, welche an einem hinteren Abschnitt des Buchsengehäuses 22 gesichert ist. Die hintere Abdeckung 25 hat eine Tür 26, welche in einer hängenden (hinging) oder schwenkenden Beziehung zu der Abdeckung 25 steht. Die Abdeckung 25 hat Öffnungen 27, welche darin geformt sind, durch welche sich die zuvor erwähnten Elemente vom Typ einer Klemmhülse (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) der optisch-zu-elektrischen und elektrisch-zu-optischen Konversionsmodule (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) erstrecken, wenn die optisch-zu-elektrischen und elektrisch-zu-optischen Konversionsmodule in dem Buchsengehäuse 22 installiert werden, wie unten in größerem Detail mit Bezug auf 3–5 beschrieben wird. Alternativ erstrecken sich in einer Ausführungsform, in welcher die optisch-zu-elektrischen (OE) und elektrisch-zu-optischen (EO Konversionsmodule oder das -modul auf einer externen Schaltungsplatte (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) installiert sind, auf welcher sich das Buchsengehäuse 22 befindet, entsprechende Enden von entsprechenden Lichtleitfasern in die entsprechenden Öffnungen 27, um die externen EO- und OE-Konversionsmodule oder das -modul mit der Buchse 20 zu koppeln, wie unten in größerem Detail mit Bezug auf 13 beschrieben wird.
3 illustriert eine perspektivische Ansicht von hinten der in 2 gezeigten Buchse 20, welche die Abdeckung 25 daran angehaftet oder angebracht hat, mit der Tür 26 in der geöffneten Position, um Stellen in der Abdeckung 25 offenzulegen, bei welchen die OE- und EO-Konversionsmodule (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) installiert werden. 4A und 4B illustrieren perspektivische Ansichten von vorne bzw. von hinten des EO- oder des OE-Konversionsmoduls 30. In Übereinstimmung mit dieser illustrativen Ausführungsform sind die OE- und EO-Konversionsmodule 30 auf separaten Substraten gebildet. Es sollte jedoch bemerkt werden, dass die OE- und die EO-Konversionsmodule 30 auf demselben Substrat integriert werden könnten. Zur Erleichterung der Illustration und aus Interesse einer Kürze ist der letztere Ansatz nicht in den Zeichnungen gezeigt, weil sein Erscheinungsbild sehr ähnlich zu dem des EO- oder OE-Konversionsmoduls 30 ist, welches in 4A und 4B gezeigt ist.
Das EO-Konversionsmodul 30 umfasst ein Substrat 30a und ein EO-Modulgehäuse 30b. Das EO-Modulgehäuse 30b umfasst das zuvor erwähnte Element vom Typ einer Klemmhülse (ferrule-type element), welches in 4A und 4B mittels des Bezugszeichens 30b' identifiziert ist. Das Element vom Typ einer Klemmhülse 30b' hat ein Optiksystem (zum Beispiel eine Linse) 30b'' darin angeordnet. Innerhalb des EO-Modulgehäuses 30b sind ein EO-Konversionsgerät, welches typischerweise eine Laserdiode (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) ist, und eine entsprechende Laserdiode-Treiber-integrierte Schaltung (IC) (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) auf dem Substrat 30a montiert und mit dem Substrat 30a gekoppelt. Elektrische Kontakte 30c, welche auf der PCB 30a angeordnet sind, kommen in Kontakt mit entsprechenden elektrischen Kontakten 28 (3), welche auf oder an der hinteren Abdeckung 25 angeordnet sind, wenn das EO-Konversionsmodul 30 in der hinteren Abdeckung 25 der Buchse 20 installiert ist. Die elektrischen Kontakte 28 sind elektrisch mittels anderer elektrischer Leiter (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) mit elektrischer Schaltung gekoppelt, welche außerhalb der Buchse 20 befindlich ist, wie in größerem Detail mit Bezug auf 12 unten beschrieben wird. Alternativ könnten die EO- und OE-Konversionsmodule, oder ein kombiniertes EO/OE-Konversionsmodul auf einer externen Systemplatte (system board) montiert sein, auf welchem sich das Buchsengehäuse 22 befindet, in welchem Fall ein Element vom Typ einer Klemmhülse ähnlich oder identisch zu den Elementen vom Typ einer Klemmhülse 30b' ein Faserende derart daran angebracht hat, dass sich eine Anschlussfaser (fiber pigtail), welche auf dem gegenüberliegenden Ende der Faser angeordnet ist, von dem EO/OE-Konversionsmodul in ein Loch 27 erstreckt, wie in größerem Detail mit Bezug auf 13 beschrieben wird. In solch einer alternativen Implementation sind die elektrischen Kontakte 28 und 29, welche an dem Buchsengehäuse angeordnet sind, nicht notwendig.
Das OE-Konversionsmodul (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) ist identisch in einer Konstruktion zu dem in 4A und 4B gezeigten EO-Konversionsmodul 30 mit der Ausnahme, dass anstatt einer Laserdiode und eines Treiber-ICs, das OE-Konversionsmodul ein OE-Konversionsgerät hat, welches typischerweise eine P-I-N-Fotodiode (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) ist, und einen Empfänger-IC (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt). Die sichtbaren Komponenten des OE-Konversionsmoduls werden mit Bezug auf 4A und 4B beschrieben. Obwohl sie in 4A und 4B nicht sichtbar sind, sind die P-I-N-Fotodiode und der Empfänger-IC auf dem Substrat 30a montiert und elektrisch mit dem Substrat 30a gekoppelt.
Wenn ein optisches Kabel oder Hybridkabel mittels des Steckers 1, welcher in 1 gezeigt ist, terminiert ist, wird mittels der Laserdiode erzeugtes Licht über das Optiksystem 30b'' in ein Ende einer Transmissionslichtleitfaser (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) des Kabels gekoppelt. Umgekehrt wird Licht, welches aus dem Ende einer Empfangslichtleitfaser des Kabels passiert oder austritt, über das Optiksystem 30b'' auf die P-I-N-Fotodiode gekoppelt, welche das Licht in elektrische Signale konvertiert. Die elektrischen Signale werden dann elektrisch über die elektrischen Kontakte 29 (3), welche auf der hinteren Abdeckung 25 angeordnet sind, mit elektrischer Schaltung gekoppelt, welche außerhalb der Buchse 20 befindlich ist, wie in größerem Detail mit Bezug auf 12 beschrieben wird. Wie oben angezeigt, können, anstatt dass die OE- und die EO-Konversionsmodule auf zwei separaten Substraten befindlich sind, wie in 4A und 4B gezeigt, die Laserdiode, die P-I-N-Fotodiode, der Laserdiode-Treiber-IC und der Empfänger-IC auf einem einzelnen Substrat integriert sein. Alternativ können der Lasertreiber und der Empfänger in denselben IC integriert sein, welcher dann auf ein einzelnes Substrat integriert sein würde, auf welchem auch die Elemente vom Typ einer Klemmhülse 30b' und das Optiksystem 30b'' auf dem Substrat integriert sind. In dem letzteren Fall kann das Optiksystem 30b'' in demselben Modulgehäuse 30b oder in separaten Modulgehäusen gehaust sein und die Elemente vom Typ einer Klemmhülse 30b' können Teil desselben Modulgehäuses oder Teile von separaten Modulgehäusen sein.
5 illustriert eine perspektivische Ansicht von hinten der in 2 und 3 gezeigten Buchse 20, nachdem die OE- und EO-Konversionsmodule 30 in dem hinteren Teil der Buchse 20 installiert worden sind, aber bevor die Tür 26 geschlossen ist.
6 illustriert eine perspektivische Ansicht von vorne der in 5 gezeigten Buchse 20, nachdem die OE- und EO-Konversionsmodule 30 in dem hinteren Teil der Buchse 20 installiert worden sind und die Tür 26 geschlossen worden ist. Das Ende eines der Elemente 30b' vom Typ einer Klemmhülse kann gesehen werden, welches innerhalb einer der Öffnungen 27 positioniert ist, welche in der hinteren Abdeckung 25 gebildet sind. Die Stellen in der Abdeckung 25, bei welchen die EO- und OE-Konversionsmodule 30 an der Abdeckung 25 gesichert sind, sind in 3 als herausgeschnittene Bereiche (cutaway regions) gezeigt, wo entsprechende rechteckige Abschnitte der Abdeckung 25 entfernt worden sind, um die Formen der Modulgehäuse 30b und des Substrat 30a aufzunehmen. Die Erfindung ist nicht mit Bezug auf die Weise begrenzt, in welcher die EO- oder OE-Konversionsmodule 30 oder die Abdeckung 25 geformt sind oder mit Bezug auf die Weise, in welcher die Module 30 an der Abdeckung 25 anhaften oder daran angebracht sind. Zum Beispiel kann sich das gesamte Modulgehäuse 30b durch die Abdeckung 25 in die vordere Öffnung 23 hinein erstrecken, wie unten mit Bezug auf 9–10B beschrieben wird, oder alternativ können sich lediglich die Elemente 30b' vom Typ einer Klemmhülse durch die Abdeckung 25 in die vordere Öffnung 23 erstrecken, wie in 6 gezeigt ist.
7 illustriert eine perspektivische Ansicht der modularen Konnektorbaugruppe 40 der Erfindung, aufweisend den in 1A–1C gezeigten Stecker 1 und die in 2, 3, 5 und 6 gezeigte Buchse 20, welche auf einer System-gedruckte-Schaltungsplatte (PCB) 42 montiert sind. In 7 sind der Stecker 1 und die Buchse 20 wechselseitig verriegelt gezeigt. 8 illustriert eine Schnittansicht (cutaway view) der in 7 gezeigten Baugruppe 40, wobei ein Abschnitt der Buchse 20 entfernt ist, um die Weise zu zeigen, in welcher der Stecker entfernbar an der Buchse 20 gesichert ist. 9 illustriert eine Schnittansicht der Buchse 20, wobei der Stecker 1 entfernt ist, um Verriegelungsmerkmale 45 und 46 der Buchse 20 offenzulegen. Eines der Verriegelungsmerkmale 45 und 46 der Buchse 20 kuppelt (engages) den Verriegelungsmechanismus 3a des Rastmechanismus 3, wenn der Stecker 1 in die Öffnung 23, welche in dem vorderen Teil der Buchse 20 gebildet ist, eingeführt ist. 10A illustriert eine Schnittansicht einer modularen Konnektorbaugruppe, welche die in 2 gezeigte Buchse 20 und einen Standard-nur-elektrisch-RJ-45-Stecker 37 aufweist, welcher mit der Buchse in der zuvor genannten ersten Verriegelungsposition für elektrische Ethernet-Kommunikationen wechselseitig verriegelt ist. 10B illustriert eine Schnittansicht der in 7 gezeigten modularen Konnektorbaugruppe 40, wobei der in 1A–1C gezeigte Stecker 1 mit der Buchse 20 in der zuvor erwähnten Verriegelungsposition für entweder optische Kommunikationen oder Ethernet-elektrische Kommunikationen wechselseitig verriegelt ist, wie mittels des Ethernetcontrollers und des Physical-Layer-IC diktiert, gezeigt in 12 und 13, wie im Detail unten beschrieben wird. Die Weise, in welcher der Stecker 1 und die Buchse 20 wechselseitig verriegelt sind, wird nun mit Bezug auf 7–10B beschrieben.
Wie von 9 erkannt werden kann, gibt es ein erstes und ein zweites Verriegelungsmerkmal 45 und 46 innerhalb der Öffnung 23, welche in dem vorderen Abschnitt der Buchse 20 gebildet ist. Das erste und das zweite Verriegelungsmerkmal 45 und 46 sind eine erste bzw. eine zweite Öffnung, welche in einem oberen Abschnitt der Buchse 20 gebildet sind. Das erste und das zweite Verriegelungselement 45 und 46 haben Formen, welche komplementär zu der Form des Verriegelungsmerkmals 3a des Rastmechanismus 3 sind. Wenn der in 1A–1C gezeigte Stecker 1 in die Öffnung 23, welche in dem vorderen Teil der Buchse 20 gebildet ist, eingeführt ist, kuppelt (engages) eines der Verriegelungsmerkmale 45 und 46 der Buchse 20 das Verriegelungsmerkmal 3a des Rastmechanismus 3 abhängig davon, wie weit der Stecker 1 in die Buchse 20 in der Richtung, welche mittels des Pfeils 47 in 7 repräsentiert ist, eingeführt ist. Herunterdrücken des Rastmechanismus 3 in der Richtung nach unten zu der System-PCB 42 hin entriegelt den Rastmechanismus 3, um zu erlauben, dass er von der Buchse 20 entfernt wird. Wenn der Stecker 1 in die Buchse 20 weit genug eingeführt ist, damit das Verriegelungsmerkmal 3a an dem Rastmechanismus 3 des Steckers in dem Verriegelungsmerkmal 45 empfangen ist, wird der Stecker 1 mit der Buchse 20 in der zuvor erwähnten ersten Verriegelungsposition wechselseitig verriegelt. Wenn der Stecker 1 in die Buchse 20 weit genug eingeführt ist, damit das Verriegelungsmerkmal 3a des Rastmechanismus 3 des Steckers 1 in dem Verriegelungsmerkmal 46 empfangen wird, wird der Stecker 1 mit der Buchse 20 in der zuvor erwähnten zweiten Verriegelungsposition wechselseitig verriegelt. 10A und 10B zeigen den Standard-nur-elektrisch-Stecker 37 und den Stecker 1 der 1A–1C, respektive, in der ersten bzw. der zweiten Verriegelungsposition innerhalb der Buchse 20.
Elektrische Kontakte 48 auf der Unterseite der Buchse 20 sind in Kontakt mit elektrischen Kontakten (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) auf der System-PCB 42. Die elektrischen Kontakte 48 sind distale Enden der elektrischen Kontakte 24, welche in der Öffnung 23 der in 2 und 6 gezeigten Buchse 20 angeordnet sind. In der ersten in 10A gezeigten Verriegelungsposition sind die Isolationsverschiebungskontakte des Standard-nur-elektrisch-Steckers, welche ähnlich oder identisch den Isolationsverschiebungskontakten 4 des in den 1A–1C gezeigten Steckers 1 sind, elektrisch über die elektrischen Kontakte 24 (6) der Buchse 20 mit den elektrischen Kontakten (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) gekoppelt, welche auf der System-PCB 42 unter der Buchse 20 lokalisiert sind. Diese elektrische Kopplungskonfiguration, welche in der ersten Verriegelungsposition existiert, ermöglicht, dass elektrische Ethernet-Kommunikationen durchgeführt werden. In der in 10B gezeigten zweiten Verriegelungsposition sind optische Schnittstellen zwischen den Optiksystemen 30b'' der Elemente 30b' vom Typ einer Klemmhülse (4A und 4B) der OE- und EO-Konversionsmodule 30 und den Enden der Empfangs- bzw. Transmissionslichtleitfaser erzeugt (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt). Wie oben erwähnt, agiert ein WOF-Führungsgerät 60 (10B), welches in dem Steckergehäuse 2 gesichert ist, als eine mechanische Führung zum mechanischen Führen von elektrischen Drähten eines Hybridkabels (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) und von den Klemmhülsen (ferrules) an den Enden der Lichtleitfasern des Hybridkabels (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) innerhalb der Öffnungen 10a und 10b, welche in dem Steckergehäuse 2 gebildet sind, wie in größerem Detail mit Bezug auf 11 beschrieben wird. In der in 10B gezeigten zweiten Verriegelungsposition grenzt die gestufte Oberfläche 11 des Steckers 1 (1A–1C) an eine komplementär geformte Oberfläche 49 (9) an, welche in einem oberen Abschnitt der Buchse 20 gebildet ist, um die Vorwärtsbewegung des Steckers 1 innerhalb der Buchsenöffnung 23 zu stoppen. Die optische Kopplungskonfiguration, welche in der zweiten Verriegelungsposition existiert, ermöglicht, dass optische Kommunikationen zusätzlich zu oder anstatt der elektrischen Kommunikation durchgeführt werden, welche durch Kontakte 48 zu der Systemplatte 42 bereitgestellt ist. Wie unten in größerem Detail mit Bezug auf 12 beschrieben wird, sind andere Komponenten, welche mit dem OE- und dem EO-Konversionsmodul 30 und/oder mit der RJ-45-Verdrahtung der Buchse 20 kommunizieren, auf der System-PCB 42 montiert und elektrisch über Leiter der System-PCB 42 mit elektrischen Kontakten 48 der Buchse 20 verbunden.
11 zeigt eine Querschnittansicht des WOF-Führungsgeräts 60, welches in 10B gezeigt ist. Wenn das WOF-Führungsgerät 60 innerhalb des Steckergehäuses 2 installiert ist, sind Verriegelungsmerkmale 61 auf den Seiten des Führungsgeräts 60 in Öffnungen (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) empfangen, welche in dem Steckergehäuse 2 gebildet sind, um das WOF-Führungsgerät 60 wechselseitig mit dem Steckergehäuse 2 zu verriegeln. Das WOF-Führungsgerät 60 hat darin gebildete Öffnungen 63a und 63b, in welchen Klemmhülsen 64 bzw. 65 angeordnet sind. Jede der Klemmhülsen 64 und 65 hat eine daran angeordnete Kompressionsfeder 66 bzw. 67, welche einen Durchmesser hat, welcher geringfügig größer ist als der Durchmesser der entsprechenden Öffnungen 63a bzw. 63b. Jede der Klemmhülsen 64 und 65 hat einen Flanschabschnitt 64a bzw. 65a, welcher einen äußeren Durchmesser hat, welcher größer ist als ein äußerer Durchmesser der Klemmhülse 64 bzw. 65 und welcher ungefähr dieselbe Größe hat wie der äußere Durchmesser der Kompressionsfedern 66 bzw. 67. Die Klemmhülsen 64 und 65 haben innere Durchmesser 64b bzw. 65b, welche ungefähr dieselbe Größe haben wie die äußeren Durchmesser der Empfangs- und Transmissionslichtleitfaser (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt). Wenn die Empfangs- und Transmissionslichtleitfasern innerhalb der entsprechenden Klemmhülsen 64 und 65 geführt werden, grenzen die Enden der entsprechenden Fasern an entsprechenden Linsen 64c und 65c an, welche innerhalb der entsprechenden Klemmhülsen 64 und 65 gebildet sind.
Mit Bezug auf 1A, 4A, 9, 10B und 11 sind, wenn der Stecker 1 in die Öffnung 23 eingeführt ist, welche in der Buchse 20 gebildet ist, und wechselseitig mit der Buchse 20 in der zuvor erwähnten zweiten Verriegelungsposition verriegelt ist, entsprechende Enden 64d und 65d der entsprechenden Klemmhülsen 64 und 65 innerhalb der entsprechenden Enden der Elemente 30b' vom Typ einer Klemmhülse der entsprechenden OE- und EO-Konversionsmodule 30 derart empfangen, dass die entsprechenden Enden 64d und 65d mit den entsprechenden Optiksystemen 30b'' der entsprechenden Elemente 30b' vom Typ einer Klemmhülse eine Schnittstelle bilden (interface). Wenn der Stecker 1 in die Öffnung 23 eingeführt ist, welche in der Buchse 20 gebildet ist, und die entsprechenden Enden 64d und 65d der Klemmhülsen 64 und 65 in Kontakt mit den entsprechenden Optiksystemen 30b'' kommen, führt die Kraft in der Richtung der Einführung des Steckers 1 dazu, dass die Klemmhülsen 64 und 65 in die Öffnungen 63a bzw. 63b einfahren (retract), welche in dem WOF-Führungsgerät 60 gebildet sind. Sobald das Verriegelungsmerkmal 3a des Rastmechanismus 3 des Steckers 1 wechselseitig mit dem Verriegelungsmerkmal 46 verriegelt, welches an dem Buchsengehäuse 22 gebildet ist, hört das Einfahren (retraction) der Klemmhülsen 64 und 65 auf. Die Kompressionsfedern 66 und 67 üben Kräfte aus, welche die Enden 64d und 65d in Angrenzung (abutment) mit den entsprechenden Optiksystemen 30b' belassen. Die resultierende Kopplung von optischen Signalen zwischen den Enden 64d und 65d der entsprechenden Klemmhülsen 64 und 65 in den entsprechenden Optiksystemen 30b'' erfolgt mit sehr geringem, wenn überhaupt, optischen Verlust.
12 illustriert ein Blockdiagramm der System-PCB 42, welche in 7 und 8 gezeigt ist, welche die modulare Konnektorbaugruppe 40 und zusätzliche Komponenten daran montiert hat. In der illustrativen Ausführungsform, welche oben mit Bezug auf 1A–11 beschrieben ist, sind die OE- und EO-Konversionsmodule 30, welche mit Bezugszeichen 30' und 30'' in 12 gekennzeichnet sind, in die Buchse 20 integriert. Wenn die OE- und EO-Konversionsmodule 30' und 30'' in die Buchse 20 in der Weise, welche oben mit Bezug auf 5 beschrieben ist, installiert sind, sind die elektrischen Kontakte 30c (4A) der Module 30' und 30'' in Kontakt mit den entsprechenden elektrischen Kontakten 28 und 29 der Abdeckung 25 (3), welche wiederum in Kontakt mit entsprechenden elektrischen Verbindungen (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) sind, welche auf der System-PCB 42 (7 und 8) angeordnet sind. Mit Bezug auf 12 koppeln elektrische Bahnen (traces) 71a und 71b die OE- und EO-Konversionsmodule 30' und 30'' an einen Ethernetcontroller und Physical-Layer-(ECPL)-IC 80. Elektrische Bahngruppe (trace group) 73a und 73b übertragen elektrische Ethernetsignale zu und von den elektrischen Kontakten 48 der Buchse 20 zu und von dem ECPL-IC 80. Wie in größerem Detail unten beschrieben wird, hat der EPCL-IC 80 die Fähigkeit, eine Auto-Verhandlung (auto-negotiation) mit einem entsprechenden IC (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) durchzuführen, welcher bei dem Ende des Links lokalisiert ist, welches entgegengesetzt zu dem Ende des Links ist, an welchem die modulare Konnektorbaugruppe 40 installiert ist, um auszuwählen, ob elektrische oder optische Kommunikationen auszuführen sind.
Wenn optische Signale von der System-PCB 42 über das Kabel 72 zu übermitteln sind, welches entweder ein optisches Kabel oder ein Hybridkabel ist, werden elektrische Signale von dem EPLC-IC 80 über die elektrisch leitfähigen Bahnen 71a an das EO-Konversionsmodul 30' übermittelt. Das EO-Konversionsmodul 30' konvertiert die elektrischen Signale in optische Signale und koppelt die optischen Signale in ein Ende einer Transmissionslichtleitfaser (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) des Kabels 72. Wenn optische Signale, welche über eine Empfangslichtleitfaser (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) des Kabels 72 empfangen sind von dem Ende der Empfangslichtleitfaser in das OE-Konversionsmodul 30'' gekoppelt sind, konvertiert das OE-Konversionsmodul 30'' die optischen Signale in elektrische Signale und koppelt die elektrischen Signale auf die elektrisch leitfähigen Bahnen 71b für Übermittlung an den EPLC-IC 80. Der EPLC-IC 80 kommuniziert über elektrisch leitfähige Bahnen 92 mit dem Systemcontroller-IC 100.
Wenn elektrische Ethernetsignale von der System-PCB 42 über das Kabel 72 zu übermitteln sind, welches entweder ein Ethernetkabel oder ein Hybridkabel ist, werden elektrische Signale von dem EPLC-IC 80 über die elektrisch leitfähigen Bahnen 73a an RJ-45-elektrische Schaltung (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) innerhalb der Buchse 20 und des Steckers 1 übermittelt. Die elektrischen Signale werden dann von der RJ-45-elektrischen Schaltung innerhalb der Buchse 20 und des Steckers 1 auf einen oder mehrere elektrische Drähte des Kabels 72 elektrisch gekoppelt. Wenn die elektrischen Ethernetsignale über einen oder mehrere elektrische Drähte des Kabels 72 empfangen werden, werden die elektrischen Signale über die R3-45-elektrische-Schaltung des Steckers 1 und der Buchse 20 von den Enden der elektrischen Drähte des Kabels 72 auf die elektrisch leitfähigen Bahnen 73b gekoppelt, welche die elektrischen Signale an den EPLC-IC 80 übertragen.
Als eine Alternative zu der illustrativen Ausführungsform, welche oben mit Bezug auf 12 beschrieben ist, können die OE/EO-Konversionsmodule extern zu der Buchse 20 sein und auf der System-PCB 42 montiert sein, wie nun mit Bezug auf 13 beschrieben wird. 13 illustriert ein Blockdiagramm der System-PCB 42, welche die modulare Konnektorbaugruppe 40, welche in 7 und 8 gezeigt ist, und zusätzliche Komponenten daran montiert hat, umfassend ein EO- und OE-(EO/OE)-Konversionsmodul 110. In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist das EO/OE-Konversionsmodul 110 extern zu der Buchse 20. Die Buchse 20 kann identisch zu der in 2, 3 und 5 gezeigten Buchse sein mit der Ausnahme, dass die OE- und EO-Konversionsmodule 30, welche in 4A und 4B gezeigt sind, von der Buchse 20 entfernt worden sind. Die optischen Fasern oder Lichtleitfasern 94a und 94b koppeln das EO/OE-Konversionsmodul 110 optisch an die Buchse 20. Die Enden der Lichtleitfasern 94a und 94b, welche in die Buchse 20 einzuführen sind, können Klemmhülsen an ihnen haben, welche ähnlich oder identisch den in 11 gezeigten Klemmhülsen 64 und 65 oder den in 9 gezeigten Elementen 30b' vom Typ einer Klemmhülse sind. Diese Enden, welche die Klemmhülsen oder die Elemente vom Typ einer Klemmhülse an ihnen haben, sind in das Hintere der Hülse 20 durch die in 3 gezeigten Löcher 27 eingeführt. Die Ports des EO/OE-Konversionsmoduls 110 können Elemente vom Typ einer Klemmhülse haben, welche ähnlich den in 9 gezeigten Elementen 30b' vom Typ einer Klemmhülse sind.
Wenn optische Signale von der System-PCB 42 über das Kabel 72 zu übermitteln sind, werden elektrische Signale von dem EPLC-IC 80 über die elektrisch leitfähigen Bahnen 93a an das EO/OE-Konversionsmodul 110 übermittelt. Das EO/OE-Konversionsmodul 110 konvertiert die elektrischen Signale in optische Signale und koppelt die optischen Signale in das Ende der Lichtleitfaser 94a, welche damit verbunden ist. Die auf der optischen Faser 94a übertragenen optischen Signale werden optisch über ein Linsenelement 95a in ein Ende einer Transmissionslichtleitfaser (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) des Kabels 72 gekoppelt. Wenn die optischen Signale in der Buchse 20 über eine Empfangslichtleitfaser (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) des Kabels 72 empfangen werden, werden die optischen Signale über ein Linsenelement 95b in das Ende der Lichtleitfaser 95b, welche damit verbunden ist, gekoppelt, welche die optischen Signale an das EO/OE-Konversionsmodul 110 überträgt. Die optischen Signale werden aus dem entgegengesetzten Ende der Lichtleitfaser 95b in das EO/OE-Konversionsmodul 110 optisch ausgekoppelt, welches die optischen Signale in elektrische Signale konvertiert. Die elektrischen Signale werden dann über elektrisch leitfähige Bahn 93b an den EPLC-Controller-IC 80 kommuniziert.
Wenn elektrische Ethernetsignale von der System-PCB 42 über das Kabel 72 zu übertragen sind, werden elektrische Signale von dem EPLC-IC 80 über die elektrisch leitfähigen Bahnen 73a an die RJ-45-elektrische-Schaltung (aus Klarheitszwecken nicht gezeigt) innerhalb der Buchse 20 und des Steckers 1 gesendet. Die elektrischen Signale werden dann elektrisch von der RJ-45-elektrischen-Schaltung innerhalb der Buchse 20 und des Steckers 1 auf einen oder mehrere elektrische Drähte des Kabels 72 gekoppelt. Wenn elektrische Ethernetsignale über einen oder mehrere elektrische Drähte des Kabels 72 empfangen werden, werden die elektrischen Ethernetsignale über die RJ-45-elektrische-Schaltung des Steckers 1 und der Buchse 20 von den Enden der elektrischen Drähte des Kabels 72 auf die elektrisch leitfähigen Bahnen 73b gekoppelt, welche die elektrischen Signale an den EPLC-IC 80 übertragen.
Die Weise, in welcher der zuvor erwähnte Auto-Verhandlungsprozess durchgeführt wird, wird nun beschrieben. Wie oben angezeigt ist, wählt der EPLC-IC 80 automatisch aus, ob optische Kommunikation oder elektrische Kommunikation zu benutzen ist. Dies kann in einer Weise ähnlich der Auto-Verhandlungsfunktion (auto-negotiation function) erreicht werden, welche in Klausel 28 von zum Beispiel dem 802.3a Ethernet-Standards definiert ist, wobei die Datenrate-Fähigkeiten der Ethernetstationen, welche in dem Netzwerk involviert sind, bekannt gemacht werden und eine fixe Datenrate durch den definierten Austausch von elektrischen Pulssequenzen ausgewählt wird. In Übereinstimmung mit der Erfindung wird der Auto-Verhandlungsprozess auf dem elektrischen Ethernetpfad (1000 Megabits pro Sekunde (Mbps), oder 10 Mbps, oder 1 Mbps), um zu bestimmen, ob optische Pfade unter den Stationen in dem Netzwerk geteilt werden und daher als der Kommunikationsmodus zu aktivieren sind; ein spezifischer Wert des 7-Bit-Feldes in der Auto-Verhandlungsbasisseite (auto-negotiation base page) kann definiert werden, um die optische Fähigkeit einer Station anzuzeigen, welche ähnlich konfiguriert ist zu der, welche entweder in 12 oder 13 gezeigt ist. Mit Bezug auf 12 und 13 führt der EPLC-IC 80 den Auto-Verhandlungsprozess mit einem oder mehreren ähnlichen oder identischen Controller-ICs durch, welche bei einem oder mehreren entgegengesetzten Enden des Links lokalisiert sind, um zu bestimmen, ob elektrische oder optische Kommunikation durchzuführen ist, und wählt dann den geeigneten Operationsmodus aus. Wenn das entgegengesetzte Ende des Links konfiguriert ist, optische Kommunikationen durchzuführen, wird der EPLC-IC 80 typischerweise den optischen Operationsmodus aufgrund der Tatsache auswählen, dass sie bei einer höheren Datenrate durchgeführt werden kann; andererseits wird der EPLC-IC 80 den elektrischen Operationsmodus auswählen.
Wie oben angezeigt, sind der Stecker 1 und die Buchse 20 rückwärts kompatibel mit existierenden 8P8C-modular-Konnektorbaugruppe-Buchsen und -Steckern. Mit anderen Worten kann die Buchse und der Stecker der modularen Konnektorbaugruppe mit einer Buchse bzw. einem Stecker eines typischen 8P8C-modularer-Konnektors gekoppelt werden, welcher typische RJ-45-Verdrahtungskonfigurationen hat. Wenn ein typischer 8P8C-Stecker, welcher eine typische RJ-45-Verdrahtungskonfiguration hat, mit der Buchse der Erfindung gekuppelt ist, wird somit die modulare Konnektorbaugruppe als eine typische 8P8C-modulare Konnektorbaugruppe arbeiten. Wenn der Stecker der Erfindung mit einer Buchse einer typischen 8P8C-modularen Konnektorbaugruppe gekuppelt ist, wird ähnlich die 8P8C-modulare Konnektorbaugruppe in der typischen Weise arbeiten. Wenn jedoch ein optisches-Kabel- oder Hybridkabel-Stecker, welcher die in 1A–1C gezeigte Konfiguration hat, mit einer Buchse, welche die in 2, 3 und 5 gezeigte Konfiguration hat, verbunden wird, kann die resultierende modulare Konnektorbaugruppe entweder in dem optischen Modus oder in dem elektrischen Ethernetmodus betrieben werden, wie oben mit Bezug auf 12 und 13 beschrieben ist. Diese Merkmale erlauben, dass elektrische oder optische Hochgeschwindigkeitsoperationen durchgeführt werden und stellen der modularen Konnektorbaugruppe eine große Versalität bereit.
Es sollte bemerkt werden, dass die Erfindung mit Bezug auf einige illustrative oder exemplarische Ausführungsformen aus Zwecken eines Aufzeigens der Prinzipien und Konzepte der Erfindung beschrieben worden ist. Es wird von den Fachleuten in der Technik in Anbetracht der hierin bereitgestellten Beschreibung verstanden werden, dass viele Modifikationen an den hierin beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Anstatt ein erstes und ein zweites Verriegelungsmerkmal 45 und 46, welches an dem Buchsengehäuse 22 innerhalb der Öffnung 23 gebildet sind, und ein einzelnes Verriegelungsmerkmal 3a, welches an dem Rastmechanismus 3 gebildet ist, zu haben, kann ein einzelnes Verriegelungsmerkmal 45 oder 46 an dem Buchsengehäuse 22 gebildet sein und mehrere beabstandete Verriegelungsmerkmale 3a können an dem Rastmechanismus 3 des Steckers 1 gebildet sein. Wie von den Fachleuten in der Technik verstanden werden wird, liegen alle solche Modifikationen innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

802.3a Ethernet-Standards [0048]

Claims

Buchse einer modularen Konnektorbaugruppe, aufweisend: ein Buchsengehäuse, aufweisend: einen vorderen Abschnitt, welcher eine Steckeröffnung darin geformt hat, wobei die Steckeröffnung konfiguriert ist, einen Stecker zu empfangen; einen hinteren Abschnitt, welcher darin eine optische Schnittstelle gebildet hat, wobei die optische Schnittstelle konfiguriert ist, mit einem oder mehreren Modulen optisch zu koppeln, welche eine optisch-zu-elektrische Konversion und eine elektrisch-zu-optische Konversion durchführen; und eine elektrische Kontaktkonfiguration, welche einen registrierte-Buchse-RJ-45-Verdrahtungsstandard erfüllt.
Buchse gemäß Anspruch 1, wobei die Steckeröffnung konfiguriert ist, alle der folgenden Stecker zu empfangen: einen Standard 8-Position-8-Kontakt-8P8C-Stecker, welcher eine elektrische Kontaktkonfiguration hat, welche einen RJ-45-Verdrahtungsstandard erfüllt; einen optischen Stecker, welcher nur eine optische Konfiguration hat; und einen Hybridstecker, welcher sowohl eine elektrische Kontaktkonfiguration, welche einen RJ-45-Verdrahtungsstandard erfüllt, als auch eine optische Konfiguration hat.
Buchse gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, ferner aufweisend: ein elektrisch-zu-optisches Konversionsmodul und ein optisch-zu-elektrisches Konversionsmodul, welche an dem hinteren Abschnitt des Buchsengehäuses gesichert sind; und/oder ein kombiniertes elektrisch-zu-optisches/optisch-zu-elektrisches Konversionsmodul, welches an dem hinteren Abschnitt des Buchsengehäuses gesichert ist.
Buchse gemäß Anspruch 3, wobei das elektrisch-zu-optische Konversionsmodul aufweist: ein elektrisch-zu-optisches Konversionsmodulsubstrat; eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten, welche auf dem elektrisch-zu-optischen Konversionsmodulsubstrat angeordnet sind; zumindest eine Laserdiode, welche an dem elektrisch-zu-optischen Konversionsmodulsubstrat angebracht ist; zumindest einen Lasertreiber-IC, welcher an dem elektrisch-zu-optischen Konversionsmodulsubstrat angebracht ist; ein Optiksystem; und ein Element vom Typ einer Klemmhülse.
Buchse gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei das kombinierte elektrisch-zu-optische/optisch-zu-elektrische Konversionsmodul aufweist: ein Substrat; eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten, welche auf dem Substrat angeordnet sind; zumindest eine Laserdiode, welche an dem Substrat angebracht ist; zumindest einen Lasertreiber-IC, welcher an dem Substrat angebracht ist; zumindest eine Fotodiode, welche an dem Substrat angebracht ist; zumindest einen Empfänger-IC, welcher an dem Substrat angebracht ist; ein Optiksystem; und zumindest ein erstes Element vom Typ einer Klemmhülse und ein zweites Element vom Typ einer Klemmhülse.
Buchse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend ein erstes Linsenelement und ein zweites Linsenelement, welche an dem hinteren Abschnitt des Buchsengehäuses gesichert sind, wobei der hintere Abschnitt des Buchsengehäuses konfiguriert ist, mit Enden einer ersten Lichtleitfaser und einer zweiten Lichtleitfaser bei einer ersten Stelle und einer zweiten Stelle, welche benachbart zu dem ersten Linsenelement bzw. dem zweiten Linsenelement sind, zu verbinden, wobei zweite Enden der ersten Lichtleitfaser und der zweiten Lichtleitfaser an ein elektrisch-zu-optisches bzw. an ein optisch-zu-elektrisches Konversionsmodul gekoppelt sind, welche außerhalb der Buchse befindlich sind.
Buchse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Buchse zumindest ein erstes und ein zweites Verriegelungsmerkmal zum wechselseitigen Verriegeln des Steckers mit der Buchse in einer ersten Position für elektrische Ethernet-Kommunikationen oder in einer zweiten Position für optische Kommunikationen aufweist.
Stecker für eine modulare Konnektorbaugruppe, aufweisend: ein Steckergehäuse, aufweisend: einen vorderen Abschnitt, welcher daran eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten angeordnet und eine optische Schnittstelle hat, wobei die optische Schnittstelle zumindest eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung umfasst, welche in dem vorderen Abschnitt gebildet sind, wobei die erste Öffnung konfiguriert ist, mit einem Ende einer Empfangslichtleitfaser zu koppeln, wobei die zweite Öffnung konfiguriert ist, mit einem Ende einer Transmissionslichtleitfaser zu koppeln, wobei das Steckergehäuse konfiguriert ist, mit einer Steckeröffnung, welche in einer Buchse gebildet ist, zu kuppeln; einen Rastmechanismus, welcher auf einer oberen Seite des Steckergehäuses angeordnet ist, wobei der Rastmechanismus zumindest ein Verriegelungsmerkmal daran zum Kuppeln mit einem oder mehreren Verriegelungsmerkmalen der Buchse hat; und eine elektrische Kontaktkonfiguration, welche einen registrierte-Buchse-RJ-45-Verdrahtungsstandard erfüllt.
Stecker gemäß Anspruch 8 oder Buchse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die modulare Konnektorbaugruppe eine 8-Position-8-Kontakt-8P8C-modulare Konnektorbaugruppe ist.
Stecker gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der Stecker konfiguriert ist, mit allen der folgenden Buchsen zu kuppeln: eine Standard-8-Position-8-Kontakt-8P8C-Buchse, welche eine elektrische Kontaktkonfiguration hat, welche einen RJ-45-Verdrahtungsstandard erfüllt; eine optische Buchse, welche nur eine optische Konfiguration hat; und eine Hybridbuchse, welche sowohl eine elektrische Kontaktkonfiguration, welche einen RJ-45-Verdrahtungsstandard erfüllt, als auch eine optische Konfiguration hat.
Stecker gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner aufweisend: eine erste und eine zweite Klemmhülse, welche zumindest teilweise innerhalb der ersten bzw. der zweiten Öffnung angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Klemmhülse Federmechanismen umfassen, welche die Klemmhülsen nach vorne vorspannen, während den Klemmhülsen erlaubt ist, sich in axialen Richtungen relativ zu entsprechenden longitudinalen Achsen der ersten und der zweiten Öffnung zu bewegen, wobei die erste Klemmhülse und die zweite Klemmhülse jeweils entsprechende innere Durchmesser haben, welche dimensioniert sind, die Enden der Empfangslichtleitfaser bzw. der Transmissionslichtleitfaser zu empfangen.
Stecker gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der vordere Abschnitt des Steckers eine gestufte Oberfläche hat, welche erlaubt, dass der Stecker abhängig von einem Abstand, um welchen der Stecker in eine Buchse eingeführt ist, mechanisch gekoppelt wird, mit einer Buchse in einer ersten Position für elektrische Ethernet-Kommunikationen oder in einer zweiten Position für optische Kommunikationen.
Modulare Konnektorbaugruppe, aufweisend: eine Buchse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7; und einen Stecker gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12.
Modulare Konnektorbaugruppe gemäß Anspruch 13, ferner aufweisend: ein Hybridkabel, welches ein erstes Ende und ein zweites Ende hat, wobei das erste Ende des Hybridkabels an einem hinteren Abschnitt des Steckergehäuses gesichert ist, wobei das Hybridkabel eine Mehrzahl von elektrischen Leitern und zumindest die Transmissionslichtleitfaser und die Empfangslichtleitfaser hat, wobei erste Enden der elektrischen Leiter in Kontakt mit entsprechenden elektrischen Kontakten sind, welche auf dem vorderen Abschnitt des Steckergehäuses angeordnet sind.
Modulare Konnektorbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei die Mehrzahl von elektrischen Leitern zumindest acht elektrische Leiter umfassen.
System, welches in der Lage ist, optische Kommunikationen oder elektrische Kommunikationen über einen Kommunikationslink durchzuführen, wobei das System aufweist: bei einem proximalen Ende des Kommunikationslinks, eine Systemschaltungsplatte, welche eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten daran und eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Bahnen hat, welche dadurch geführt sind; zumindest eine erste Steuer-integrierte Schaltung, welche auf einer Oberfläche der Systemschaltungsplatte montiert ist, wobei die erste Steuer-integrierte Schaltung konfiguriert ist, mit einem oder mehren Steuer-ICs, welche bei einem oder mehreren distalen Enden des Kommunikationslinks angeordnet sind, eine Autonegotiation durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein optischer Kommunikationsmodus oder ein elektrischer Kommunikationsmodus über den Kommunikationslink durchzuführen ist; eine modulare Konnektorbaugruppe, insbesondere nach einem der Ansprüche 13 bis 15, welche an einer Oberfläche der Systemschaltungsplatte montiert ist, wobei die modulare Konnektorbaugruppe aufweist: eine Buchse, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, welche sowohl eine elektrische als auch eine optische Kommunikationskonfiguration hat; und einen Stecker, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, welcher konfiguriert ist, entfernbar mit der Buchse verbunden zu werden, wobei der Stecker sowohl eine optische als auch eine elektrische Kommunikationskonfiguration hat.