FR2734418A1 - Connecteur, notamment du type jack modulaire - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un connecteur électrique du type jack modulaire. Il comporte deux jeux de bornes (77, 75) découpés et formés dans deux feuilles de métal et montés en superposition sur un élément (24) de boîtier de connecteur. Les bornes comprennent une partie d'accouplement reliée à une partie de connexion par une partie de liaison de laquelle partent des parties de condensateur qui sont superposés à des parties de condensateur d'une autre borne pour former un couplage capacitif entre elles afin d'éliminer la diaphonie entre des paires différentielles. Domaine d'application: transmission de signaux numériques à grande vitesse, etc.

Description

L'invention concerne des connecteurs pourvus de moyens destinés à atténuer la diaphonie, pour permettre la transmission de données à grande vitesse.

Il existe une demande croissante portant sur des systèmes de câbles et connexions pour transmettre des signaux numériques à des vitesses élevées. Avec l'accroissement des fréquences, l'émission de "bruits" augmente, et ceci pose un problème particulier pour des conducteurs rapprochés qui sont sujets à ce qui est appelé la diaphonie. Au-delà d'une certaine fréquence de transmission, la diaphonie atteint une intensité inacceptable et limite donc la vitesse de transmission des données. Dans des câbles, l'un des moyens de réduire la diaphonie consiste à torsader des paires de conducteurs, où un conducteur d'une paire est destiné à la transmission d'un signal positif et l'autre conducteur est destiné à la transmission d'un signal négatif d'intensité et de positionnement temporels identiques à ceux du signal positif.Ceci est appelé une paire différentielle du fait de la nature des signaux opposés dans la paire. Du fait qu'ils sont torsadés l'un autour de l'autre, les champs magnétique et électrique émis par chacun des câbles s'annulent mutuellement et le bruit émis par la paire est donc très faible. De telles paires peuvent être placées dans un câble et rapprochées les unes des autres tout en transmettant néanmoins des signaux électriques à grande vitesse.

Cependant, l'un des problèmes apparaît à l'extrémité de connexion où les conducteurs sont connectés à des bornes à l'intérieur du connecteur. Des bornes de connecteurs sont souvent placées dans des dispositions parallèles et juxtaposées, et présentent davantage de diaphonie qu'entre des conducteurs du câble. Une façon de réduire les effets de la diaphonie est montrée dans le brevet européen numéro de publication 583 111, où des paires de conducteurs d'un connecteur sont croisées, se comportant ainsi de manière similaire à celle d'un câble torsadé. Le croisement de contacts dans des connecteurs est également montré dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 5 186 647.Ce dernier montre une réduction de la diaphonie dans un jack modulaire, qui est un connecteur normalisé largement utilisé dans les télécommunications et les systèmes d'interconnexion pour données d'ordinateurs. Des jacks modulaires normalisés et des fiches correspondantes devant leur être connectées étaient initialement conçus et utilisés pour des systèmes de transmission de données à petite vitesse, et ils ne constituent donc pas nécessairement les systèmes de connexion les plus efficaces utilisés avec une transmission de données à grande vitesse. Cependant, du fait de leur utilisation largement répandue, on a besoin d'améliorer les possibilités de vitesse de transmission de données de connecteurs à fiches et jacks modulaires tout en respectant les exigences d'interfaces normalisées.

Un autre moyen de réduire la diaphonie est de réaliser un couplage capacitif ou inductif judicieux entre des conducteurs du connecteur comme montré dans le brevet des
Etats-Unis d'Amérique NO 5 326 284. Dans ce dernier, le connecteur (jack modulaire) est positionné sur une plaquette à circuit imprimé portant des pistes de circuit qui sont agencées de manière à coupler les conducteurs au moyen d'inductances et de capacités. Le but du couplage est de neutraliser la diaphonie présente dans la ligne par un couplage supplémentaire des conducteurs sur un signal opposé d'intensité égale (un signal différentiel). En outre, les capacités et inductances peuvent être ajustées pour adapter l'impédance du connecteur à celle du câble afin de réduire la réflexion des signaux.Cependant, la présence d'une plaquette à circuit imprimé demande un constituant supplémentaire et augmente le coût de l'assemblage du connecteur. En outre, le volume du connecteur est également augmenté.

Il serait souhaitable de disposer d'un système d'interconnexion qui soit non seulement peu coûteux, mais également peu volumineux et qui convienne à la transmission de données à grande vitesse, le connecteur ayant donc une diaphonie réduite et une impédance ajustée. Il serait également souhaitable d'incorporer ces derniers aspects dans un connecteur à jack modulaire normalise.

Un objet de l'invention est de procurer un connecteur peu volumineux et peu coûteux pour la transmission de signaux à grande vitesse.

Un objet de l'invention est de procurer un jack modulaire normalisé capable de transmettre des données à grande vitesse.

Un autre objet de l'invention est de procurer un moyen peu volumineux et peu coûteux pour réduire la diaphonie dans un connecteur pour la transmission de signaux différentiels, et dont l'impédance peut être adaptée à celle d'un câble qui lui est connecté.

Les objets de l'invention sont réalisés par un connecteur comportant un boîtier isolant sur lequel sont montés plusieurs contacts juxtaposés, les contacts ayant une partie de connexion d'un fil et une partie d'accouplement du contact avec des bornes d'un connecteur complémentaire, les contacts comportant en outre des parties de condensateurs pour un couplage capacitif entre des contacts. Dans une forme de réalisation avantageuse, un premier groupe de contacts est découpé et formé dans une première feuille de métal, et un second groupe de contacts est découpé et formé dans une seconde feuille de métal, les feuilles étant montées dans une disposition superposée, de manière que les contacts forment un jack modulaire normalisé, et que les parties de plaques destinées à réaliser un couplage capacitif soient dans une disposition superposée.La disposition superposée des feuilles de métal permet un croisement des contacts pour un couplage capacitif entre des contacts qui ne sont pas adjacents entre eux. De plus, dans une forme de réalisation avantageuse, des sections de connexion des bornes sont reliées de façon intégrée aux contacts et découpées dans les feuilles de métal. Dans ces dernières, les sections de connexion sont des contacts à déplacement d'isolant et ont des fentes courbes pour une connexion sur des fils conducteurs isolés insérés dans des cavités d'un actionneur tournant qui peut être tourné pour introduire à force le fil dans les fentes des contacts à déplacement d'isolant.

On obtient donc une forme de réalisation conçue pour être peu coûteuse et peu volumineuse du fait du découpage et du formage intégrés de contacts et de sections de connexion entre deux feuilles de métal, grâce à quoi les sections de capacités et les sections de connexion sont sensiblement planes. En outre, des parties de plaques de capacité peuvent être aisément ajustées par coupe à la longueur de superposition souhaitée pour un équilibrage précis du couplage capacitif et inductif, par de simples modifications des outils de découpage.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels
la figure 1 est un schéma électrique simplifié d'un montage de couplage capacitif pouvant être réalisé à l'aide de l'invention
les figures 2a et 2b sont des exemples schématiques de signaux respectifs transmis le long d'une paire différentielle
la figure 3 est une vue isométrique éclatée d'un connecteur selon l'invention
la figure 4 est une vue isométrique éclatée d'un assemblage interne du connecteur de la figure 3, montrant des bornes et des pièces de boîtier entre lesquelles les bornes sont assemblées
la figure 5 est une vue isométrique d'une partie du connecteur de la figure 3, montrant un premier groupe de bornes montées sur un élément de base du boîtier
la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 5, mais montrant un second groupe de bornes montées sur l'élément de boîtier
la figure 7 est une vue en plan du tracé découpé d'un premier ou second groupe de bornes
la figure 8 est une vue isométrique d'un premier élément d'un organe d'enfoncement de fil
la figure 9 est une vue isométrique d'un second élément d'un organe d'enfoncement de fil ; et
la figure 10 est une vue en plan de premier et second groupes de bornes superposés, pour illustrer leurs parties de condensateurs.

En référence d'abord à la figure 1, celle-ci montre huit conducteurs représentés par les lignes numérotées 1-8 d'un câble. Ces huit conducteurs appartiennent à quatre paires différentielles A, B, C et D, respectivement. Des signaux sont transmis par les paires de conducteurs d'une manière différentielle, selon laquelle un conducteur d'une paire porte des signaux d'une tension positive, comme illustré par les signaux S sur la figure 2a, et l'autre conducteur de la paire porte un signal d'intensité et de positionnement temporel identiques, mais d'une tension négative par rapport à l'autre conducteur. Dans un câble à paires torsadées, étant donné que les paires différentielles sont torsadées entre elles, les émissions de bruit électromagnétique à partir des deux fils de chaque paire s'annulent mutuellement, permettant ainsi une transmission de données à grande vitesse.

Cependant, au connecteur, les sections de contact sont généralement positionnées d'une manière juxtaposée dont un exemple est illustré sur la figure 1 par les contacts 1-8.

Une diaphonie déséquilibrée est présente du fait de ce positionnement juxtaposé des conducteurs. A titre d'exemple pour expliquer ceci plus clairement, on considère la diaphonie entre le conducteur 3 et la paire différentielle A (conducteurs 1, 2). Le conducteur 3 est positionné de façon à être plus près du conducteur 2 que du conducteur 1 et, par conséquent, l'influence du bruit du conducteur 2 sur le conducteur 3 est plus grande que celle du conducteur 1 sur le conducteur 3. En plaçant une capacité C13 entre les conducteurs 1 et 3, une partie de l'énergie d'un signal transmis le long du conducteur 1 passe de façon capacitive dans le conducteur 3, et si la capacité C13 est correctement dimensionnée, le signal couplé additionnel annule le bruit provenant du conducteur 2 du fait de leurs différences de potentiel opposées.L'influence de la paire différentielle B (conducteurs 4, 5) sur le conducteur 3 produit un effet similaire, qui est équilibré par la capacité C53 entre les conducteurs 3 et 5. Par un raisonnement similaire, le positionnement d'un couplage capacitif C46 entre des conducteurs 4 et 6 et C86 entre les conducteurs 6 et 8 équilibre l'effet des paires B et C respectivement sur le conducteur 6.

La diaphonie est donc sensiblement réduite entre les paires différentielles A et D, C et D, et B et D. Les paires différentielles A, B et C sont davantage espacées les unes des autres et sont donc moins affectées par la diaphonie, en particulier du fait que la force des champs magnétique et électrique générés par les conducteurs diminue proportionnellement au carré de la distance (d'une façon générale).

En référence aux figures 3 et 6, un connecteur 10 à jack modulaire est représenté, lequel comporte un boîtier isolant 12 et plusieurs bornes découpées et formées 14 qui sont numérotés 1-8 d'une façon correspondant à la disposition de la figure 1. Chacun des contacts 14 comporte une partie d'accouplement 16, une partie de connexion 18 et une partie de condensateur 20 connectée à la partie d'accouplement par une partie de liaison 22 qui s'étend de façon intégrée entre les parties d'accouplement et de connexion.

Le boîtier 12 comporte un premier élément de boîtier isolant 24 ayant des cavités 26 destinées à recevoir des parties de connexion des bornes 14, le premier élément du boîtier présentant en outre des fentes 28 destinées à recevoir et guider les parties d'accouplement 16 des bornes.

Le boîtier 12 comporte également un second élément de base 30 pouvant être monté sur le premier élément du boîtier 24 afin que les contacts soient pris entre eux. Le second élément de boîtier 30 présente une ouverture 32 destinée à recevoir à travers elle une fiche modulaire pour une connexion sur les parties 16 d'accouplement des bornes. Le second élément du boîtier 30 présente en outre des fentes 34 destinées à recevoir des extrémités libres des parties d'accouplement 16 pour leur guidage latéral. Le premier élément de boîtier 24 présente des cavités cylindriques 36 destinées à recevoir des organes cylindriques 38 d'enfoncement de fils, le second élément du boîtier présentant également des cavités cylindriques 40 destinées à recevoir des seconds organes 42 d'enfoncement de fils.

En référence aux figures 8 et 9, le premier organe 38 d'enfoncement de fil présente deux trous 44 de réception de fil qui sont alignés sur deux trous 46 de réception de fil du second organe 42 d'enfoncement de fil lorsque ces organes sont assemblés. Le premier organe 38 d'enfoncement de fil présente, dans sa périphérie, un évidement 48 qui reçoit une saillie 50 du second organe 42 d'enfoncement de fil pour verrouiller les deux organes l'un à l'autre. Le premier organe d'enfoncement de fil présente en outre un évidement 52 s'étendant depuis une face 54 de réception de fils, où la gorge 52 est destinée à recevoir un outil, tel que la lame d'un tournevis.

En référence à la figure 3, les bornes 14 et les éléments de boîtier 24, 30 forment un assemblage intérieur 31 qui est monté sur des parties de capot 56, 57, qui renferment et fixent, à l'intérieur d'elles-mêmes, l'assemblage intérieur 31. Les parties de capot et l'assemblage intérieur peuvent être montées fixement sur une structure 58 à adapta teur de montage sur panneau ou sur paroi et à plaque frontale, pour permettre un montage et un accès des bornes 14 à la face d'une paroi ou d'un panneau. La structure 58 de montage et à plaque frontale peut en outre être pourvue d'une trappe coulissante 60 rappelée élastiquement qui recouvre une ouverture 62. L'ouverture 62 permet d'accéder aux bornes pour l'accouplement avec un connecteur à fiche modulaire complé dentaire.

En référence principalement à la figure 6, les parties d'accouplement 16 des bornes 14 sont constituées de bandes minces découpées dans le métal en feuille et pliées en forme de V caractéristique des parties d'accouplement d'un jack modulaire classique, où la partie d'accouplement comprend une section linéaire 70 s'étendant jusqu'à une extrémité libre 72, la section linéaire 70 étant positionnée obliquement dans un passage 74 de réception d'un connecteur complémentaire et étant rappelée élastiquement contre des contacts du connecteur complémentaire.

En référence aux figures 4, 7 et 10, un premier jeu 75 des bornes (1, 5, 6, 7) est découpé et formé dans une bande commune de métal en feuille 76 ayant le tracé en plan tel que montré sur la figure 7. Un second jeu de bornes 77 (voir figure 10) est également découpé et formé dans une bande unique de métal en feuille avec le même tracé en plan que celui de la figure 7, mais retourné de 1800 comme montré sur la figure 10. Ce dernier permet d'utiliser la même forme d'outil de découpage pour la fabrication des deux jeux de bornes, bien qu'il existe une différence dans le formage des parties 16 d'accouplement de forme en V car elles doivent faire saillie du plan dans le même sens, plutôt que dans des sens opposés, comme ce serait le cas si les bornes étaient produites exactement avec le même outil.

Pendant le processus de fabrication, les jeux de bornes peuvent être maintenues reliées à un cadre de montage 80 par des parties découpées 82 s'étendant jusqu'aulx sections 18 de connexion pour supporter les bornes 14 avant leur assemblage sur le premier élément de boîtier 24 comme montré sur la figure 5, où les cavités respectives 26 reçoivent en elles les parties de connexion 18. Une fois assemblées sur le premier élément du boîtier, les bornes peuvent alors être séparées par cisaillement du cadre 80 de montage. Cette dernière opération est rendue possible par la présence d'évidements 84 à la périphérie du premier élément de boîtier 24, positionnés au-dessous des parties découpées 82 des bornes.

Une fois que le second jeu de bornes 77 a été assemblé sur le premier élément de boîtier 24, une pièce d'une mince feuille diélectrique 86 est placée au-dessus des parties de condensateur et de liaison 20-22. Le premier jeu 75 de bornes peut ensuite être positionné par dessus cette pièce, les parties d'accouplement 18 pénétrant dans différentes cavités 26 du premier élément de boîtier, mais des portions des parties de condensateurs 20 se recouvrant comme montré sur la figure 10. De la même manière qu'avec le second jeu de bornes 77, les parties de connexion 18 sont séparées par cisaillage du cadre de montage au niveau des parties de liaison 82. Le second élément de boîtier 30 peut alors être assemblé avec le premier élément de boîtier 24 pour retenir fixement et renfermer entre eux les bornes 14.

Les premier et second organes 38, 42 d'enfoncement de fils sont ensuite montés dans leurs cavités respectives 26, 40 des éléments de boîtier 24, 30. Les saillies 50 des seconds organes 42 d'enfoncement de fils passent dans des fentes courbes 90 situées dans les parties de connexion 18 pour s'engager dans les évidements correspondants 48 des premiers organes 38 d'enfoncement de fils.

Les sections 18 de connexion des bornes (voir figure 6) comportent aussi des fentes courbes 92 de contact par déplacement d'isolant qui ont des parties élargies 94 de réception de fil et des parties étroites 96 de contact destinées à couper à travers une gaine extérieure isolante d'un fil conducteur pour entrer en contact avec les brins conducteurs intérieurs de ce fil. Il y a deux fentes courbes 92 de contact par déplacement d'isolant dont les parties élargies 94 sont alignées avec les trous 44, 46 de réception de fils (voir figures 8 et 9) des éléments d'actionnement 38, 42, respectivement, dans la position déconnectée.Des fils conducteurs peuvent donc être insérés à travers les cavités 44, 50 des éléments d'actionnement qui sont ensuite tournés, au moyen d'un tournevis engagé dans la fente 52, pour introduire à force les fils conducteurs dans la partie étroite 96 des fentes de contact à déplacement d'isolant pour une connexion sur les bornes. Etant donné que les fils conducteurs sont supportés dans des trous 44, 46 placés de chaque côté de la partie 18 de connexion de borne, le fil peut être inséré efficacement et de façon fiable dans les fentes de contact à déplacement d'isolant des bornes.

La conception plane des parties de connexion 18, des parties de condensateurs 20 et des parties de liaison 22 en permet une fabrication à bon marché par découpage des bords, dans seulement deux bandes de métal en feuille. En outre, un assemblage peu volumineux est également produit, permettant de connecter deux fils conducteurs différents à chaque borne. Les éléments rotatifs d'actionnement permettent une déconnexion et une reconnexion aisées des fils à l'aide d'un outil classique simple tel qu'un tournevis.

En référence à la figure 10, le condensateur C13 entre les bornes 1 et 3 est formé par le chevauchement de la partie de condensateur 20 de la borne 1 avec la partie de condensateur 20 de la borne 3, ces parties étant séparées l'une de l'autre par le diélectrique 86 comme montré sur la figure 6. Une extrémité libre 98 de la partie de condensateur 20 de la borne 1 et une extrémité libre 100 de la partie de condensateur 20 de la borne 3 peuvent être ajustées par coupe à la longueur souhaitée pour un chevauchement plus important ou plus faible des parties de condensateur afin de faire varier la capacité C13. La position des extrémités libres 98, 100 peut être ajustée très aisément par coupe en modifiant légèrement l'outil de découpage, ce qui permet d'accorder aisément la capacité C13.Ceci est également important pour utiliser le connecteur 10 dans différentes applications ayant des vitesses de transmission de données différentes, qui exigent des capacités différentes pour un fonctionnement optimal. Pour former la capacité C53 entre les bornes 3 et 5, la borne 3 est pourvue d'une partie 20 de condensateur superposée à une partie 20 de condensateur de la borne 5, qui est simplement un prolongement de la partie 22 de liaison de la borne 5. D'une manière similaire, les capacités C48 et C86 sont produites par superposition de parties de condensateur de la borne 6 avec des parties de condensateur des bornes 4 et 6, respectivement. Comme on peut le voir sur la figure 10, les bornes 1, 5, 6 et 7 sont essentiellement des superpositions en images de miroir des bornes 8, 4, 3 et 2, respectivement.

Par conséquent et avantageusement, il est proposé un jack modulaire pour une transmission de données à grande vitesse, d'une manière peu coûteuse et peu volumineuse, du fait de la formation intégrée des parties de condensateur avec les parties d'accouplement et de connexion des bornes.

En outre, les capacités peuvent être accordées d'une manière simple par ajustement par coupe de la longueur de leurs extrémités. La production de deux jeux de bornes, avec des jeux de bornes similaires (mais superposées de façon inverse) qui sont aisément assemblées en quelques étapes avec le boîtier et sont montées ensemble sous un faible encombrement, procure un assemblage peu coûteux et peu volumineux. Un moyen avantageux d'actionnement pour enfoncer par rotation les fils conducteurs dans les fentes courbes de contact par déplacement d'isolant des bornes permet une connexion et une déconnexion rapides et aisées avec les bornes. Le fait que des fils conducteurs soient supportés par des éléments d'actionnement de part et d'autre des fentes de contact à déplacement d'isolant assure aussi une connexion stable et efficace entre eux.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au connecteur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Connecteur (10) comportant un boîtier isolant (12) et plusieurs bornes juxtaposées, découpées et formées (14), ayant chacune une partie de connexion (18) d'un conducteur et une partie d'accouplement (16) pour établir un contact avec des bornes d'un connecteur complémentaire, caractérisé en ce que les bornes comprennent en outre des parties de condensateur découpées et formées (20) s'étendant depuis les parties d'accouplement (16) par l'intermédiaire de parties de liaison (22), certaines des bornes (1, 5, 6, 7) d'un premier jeu (75) ayant leurs parties de condensateur en superposition avec des parties de condensateurs d'autres bornes (2, 3, 4, 8) d'un second jeu (77) pour un couplage capacitif entre elles.

2. Connecteur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une interface de jack modulaire normalisée pour un accouplement avec une fiche modulaire.

3. Connecteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les parties (20) de condensateurs sont formées d'une seule pièce avec les parties (16) d'accouplement.

4. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier jeu (75) de bornes et le second jeu (77) sont formés chacun à partir d'une seule bande de métal en feuille.

5. Connecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les bornes comportent des parties découpées (82) pour relier les bornes des jeux (75, 77) à des cadres de montage respectifs (80) avant l'assemblage avec un premier élément de boîtier (24).

6. Connecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le boîtier isolant (12) comporte un premier élément de boîtier isolant (24) présentant des cavités (26) destinées à recevoir en elles les bornes ( 14) pour les positionner et les supporter, le premier élément de boîtier présentant des évidements périphériques (84) à travers lesquels les parties découpées (82) peuvent être positionnées afin qu'elles puissent être cisaillées pendant le processus de fabrication.

7. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties (20) de condensateurs des premier et second jeux (75, 77) sont sensiblement planes et parallèles entre elles, les premier et second (75, 77) étant montés étroitement l'un sur l'autre.

8. Connecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une mince feuille diélectrique (86) est placée entre les parties de condensateurs (20) des premier et second jeux (75, 77).

9. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que certaines parties de condensateurs (20) comprennent des extrémités libres (98, 100) qui peuvent être ajustées par coupe à une longueur souhaitée pour accorder la capacité entre des parties de condensateur superposées.

10. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties de connexion (18) sont sensiblement planes et présentent des fentes courbes (94, 92) de contact par déplacement d'isolant dans lesquelles des fils du conducteur peuvent être enfoncés par rotation.

11. Connecteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le boîtier (12) comporte des premier et second organes (38, 42) d'enfoncement de fils pouvant être montés de façon à pouvoir tourner dans des éléments de boîtier (24, 30) de chaque côté des fentes (94, 92) de contact par déplacement d'isolant pour enfoncer les fils conducteurs dans des fentes de contact par déplacement d'isolant, les premier et second organes (38, 42) d'enfoncement de fils présentant des évidements (48) et des saillies (50) engagés entre eux pour verrouiller en rotation ces deux organes.

12. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties (20, 18) de condensateurs et de connexion des premier et second jeux (75, 77) de bornes sont des agencements sensiblement en images réfléchies l'un de l'autre.