JP4674825B2 - 電気ジャック - Google Patents

Description

本発明は電気コネクタに関し、より特定するとコネクタを通る複数の信号経路間のクロストークを補償するモジュラコネクタに関する。

電気システムにおいて、信号速度及び帯域幅が増加するにつれて信号の完全性を保存することに対する懸念が増大している。信号劣化の一発生源は、複数の信号経路間のクロストークである。複数の信号を搬送する電気コネクタの場合、第１信号経路上を伝導する信号が第２信号経路内に誘導結合又は容量結合により部分的に伝達される際に、クロストークが生ずる。伝達された信号は第２経路内のクロストークを生成し、第２経路上を経由する信号を劣化させる。

例えば、典型的な工業規格のタイプであるＲＪ−４５通信コネクタは、異なる４本の信号経路を定める４対の導体を有する。従来のＲＪ−４５プラグ及びジャックコネクタにおいて、４対全ての導体は、コネクタ本体の長さにわたって互いに平行に接近した状態で延びている。このため、問題は、信号クロストークがコネクタ導体の異なる対間に誘導されるおそれがあることである。クロストークの大きさ又は信号劣化の程度は一般に、周波数が増加すると増大する。

ＲＪ−４５コネクタの場合、プラグの設計は、実質的なクロストーク量を含むことを要求する工業規格により規制される。従って、クロストークを弱める（counteract）努力は、嵌合相手ジャックになされるのが典型的である。一方法において、ジャックの端子コンタクトには、プラグがジャックと嵌合する際に補償結合コンタクトと接触するよう撓む自由端が形成される。例えば、米国特許第６３５０１５８号明細書を参照されたい。一般的に、これらの手段の有効性は、相手プラグ等のクロストークの主発生源に対する矯正手段の近接により影響される。

課題の解決策は、クロストークを抑制又は補償し、理想的にはクロストーク補償がクロストークの発生源に可能な限り接近して導入される、本明細書に開示された電気ジャックにより提供される。電気ジャックはハウジングを具備し、ハウジングは相手プラグを受容するよう構成された嵌合端を有する。複数の信号コンタクトは差動対に配置され、各信号コンタクトは、相手プラグのプラグコンタクトからの又はプラグコンタクトへの信号を搬送する。電気ジャックは複数の補償コンタクトを具備する。各補償コンタクトは、信号コンタクトとは独立して相手プラグの各プラグコンタクトと係合し、補償コンタクトはクロストークを補償する。

以下、添付図面を参照して本発明を例示により説明する。

図１は、本発明の典型的な一実施形態に従って形成されたジャック１０及びジャック１０に嵌合するよう構成されたプラグ１２を有するコネクタの斜視図である。典型的な一実施形態におけるジャック１０はモジュラジャックである。ジャックは、壁又はパネル上に実装されるか、又は電気デバイスもしくは装置内に実装される。電気デバイス等は通信ポートを有し、その通信ポートを介して電気デバイス等が他の外部ネットワークデバイスと通信する。ジャック１０は、ＲＪ−４５ジャックに関して説明される。しかし、本明細書で説明される利点は別の実施形態の他のコネクタにも適用可能であることが考えられる。従って、以下の説明は例示目的のために提供されたものであり、本明細書における本発明の概念には潜在的な応用例の一つに過ぎない。

ジャック１０はハウジング２０を有し、ハウジング２０は基部２２及びシェル２４を有する。シェル２４は嵌合面２６を有し、嵌合面２６は嵌合相手のプラグ１２を受容するよう構成された開口２８を区画する。基部２２のラッチ部材２９は、スナップ係合で基部２２にシェル２４を保持するようシェル２４のスロット３０に受容される。ハウジング２０は、シェル２４の内部に複数の信号コンタクト３２及び複数の補償コンタクト３４を有する。補償コンタクト３４の数は、信号コンタクト３２の数と等しくても等しくなくてもよい。

プラグ１２は、ケーブル４２を受容するプラグハウジング４０を有する。ケーブル４２は、差動対に配置された多数の信号電線４４を有する。各信号電線４４は、プラグハウジング４０内でプラグコンタクト５０（図２参照）に取り付けられる。ケーブル４２は、ハウジング４０のケーブル受容端４６から延びている。レバー４８が、スナップ係合でジャック１０内にプラグ１２をロックする。複数のプラグコンタクト５０（図２参照）は、プラグ１２がジャック１０に嵌合すると、信号コンタクト３２及び補償コンタクト３４と係合する。

図２は、本発明の一実施形態に従って形成されたジャックインサート５２と嵌合するプラグ１２を示す斜視図である。プラグ１２は、ケーブル４２内の信号電線に取り付けられるプラグコンタクト５０を収容する。プラグコンタクト５０はプラグハウジング４０内に保持される。プラグコンタクト５０は、信号コンタクト３２及び補償コンタクト３４と係合状態で図示される。典型的なＲＪ−４５コネクタは８個のプラグコンタクト５０を有する。しかし、実施形態によっては、いくつかのプラグコンタクト５０は存在しないか、或いは存在しても使用されなくてもよい。

典型的な一実施形態において、ジャックインサート５２はジャックハウジング２０内に収容される。ジャックインサート５２は、第１回路基板６０及び第２回路基板６２を有する。信号コンタクト３２は第１回路基板７０内に実装され、差動対に配置される。第１回路基板６０の導体パターンは、各信号コンタクト３２を各開口６４に電気的に接続する。各開口６４は、信号コンタクト３２を出力電線（図示せず）に電気的に接続する出力端子（図示せず）を受容するよう構成されている。出力電線は、プラグ１２がジャック１０に嵌合する際にプラグ１２からの又はプラグ１２への差動信号の一つを搬送する。

第２回路基板６２は、上面７０、下面７２、第１回路基板６０近傍の内方端７４、及びジャック１０（図１参照）の嵌合面２６近傍の外方端７６を有する。第２回路基板６２は、ジャックシェル２４（図１参照）内の溝（図示せず）内に収容される。一実施形態において、補償コンタクト３４は、第２回路基板６２の外端上に実装される。他の実施形態において、補償コンタクト３４は他の形態をとってもよい。例えば補償コンタクト３４は、第２回路基板６２の上面７０内に実装され上面７０から上方へ延びてもよい。一実施形態において、１個以上の補償要素（図示せず）は第２回路基板６２上に実装されてもよい。補償コンタクト３４の全部又は一部は、第２回路基板６２上に配置される１個以上の補償要素（図示せず）に電気接続される。補償要素は、相手プラグコンタクトに対して所望のノイズ補償を提供するよう選択される。

より特定すると、補償要素は、補償コンタクト３４のプラグコンタクト５０との直接的接触によって相手プラグ１２内のプラグコンタクトにおけるクロストークを弱めるために所望のクロストーク補償を提供するよう選択される。ジャック１０の観点から、プラグハウジング４０（図１参照）内に収容されるプラグコンタクト５０及び電線４４の一部は、ノイズの発生源、より特定するとクロストークの発生源であると考えられる。このため、プラグコンタクト５０に直接的に補償を加えると、クロストーク補償はクロストークの発生源に加えられる。

一実施形態において、補償要素（図示せず）は、プラグ１２内に見られるクロストークを弱めるよう構成されたリアクタンスを提供する導電要素を有する。典型的な一実施形態において、リアクタンスはキャパシタンスを主に含む。補償要素は、このような目的のために当業界で周知の技法を用いて形成してもよい。例えば、クロストークを弱めるリアクタンスを生成するよう、２個以上の補償コンタクト３４を互いに近接配置してもよい。他の方法には、織り合わせた（interlaced）又は整列した銅のパターン（pour）等の互いに近接した回路基板６２上に導体を配置することが含まれる。第３の方法には、回路基板６２上にキャパシタ等の個別チップを配置することが含まれる。さらに別の方法には、導電プレートを互いに近接して配置することが含まれる（図５参照）。補償要素はまた、プラグ１２内でクロストークを弱めるよう結合を生成する他の回路部品を有してもよい。

図３は、ジャックインサート５２を詳細に示す斜視図である。図４は、相手プラグコンタクト５０と共に示されるジャックインサート５２の側面図である。補償コンタクト３４はジャック１０内で信号コンタクト３２と物理的に整合するが、補償コンタクト３４の数は信号コンタクト３２の数と対応しても対応していなくてもよい。プラグ１２がジャック１０と嵌合すると、各プラグコンタクト５０は、信号コンタクト３２及び補償コンタクト３４の双方が存在する場合に１個の信号コンタクト３２及び１個の補償コンタクト３４と係合する。本発明の一実施形態において、プラグ１２がジャック１０と嵌合すると信号コンタクト３２との係合に先立ってプラグコンタクト５０が補償コンタクト３４と係合するように、信号コンタクト３２及び補償コンタクト３４がジャック１０内で配向される。他の実施形態において、プラグコンタクト５０が補償コンタクト３４との係合に先立って信号コンタクト３２と係合するように、補償コンタクト３４を配置できる。電流を搬送しないコンタクトである補償コンタクト３４、及び信号コンタクト３２は、プラグコンタクト５０との信号コンタクト３２及び補償コンタクト３４の係合の順序とは無関係に、互いに独立してプラグコンタクト５０と係合する。信号コンタクト３２及び補償コンタクト３４は、プラグコンタクト５０を介した場合を除き、互いに電気接続されていない。

各信号コンタクト３２は、プラグ１２（図２参照）がジャック１０（図１参照）に嵌合する際にプラグコンタクト５０と係合する係合端７８を有する。信号コンタクト３２の実装端８０は、第１回路基板６０に受容されると共に第１回路基板６０の導電パターン（図示せず）に電気接続する。

典型的な一実施形態において、各補償コンタクト３４は、回路基板６２の外方端７６に巻き付く取付けループ８２を有する。曲げ部８４は、補償コンタクト３４が第２回路基板６２の外方端７６を把持して第２回路基板６２の上面７０及び下面７２と摩擦係合するように、ループ８２と協働する。接触弓状部８６は、プラグ１２がジャック１０と嵌合する際にプラグコンタクト５０と嵌合する。補償コンタクト３４は、接触パッド８８を介して第２回路基板６２に電気接続してもよい。一実施形態において、接触パッド８８は、第２回路基板６２の上面７０上に配置される。他の実施形態において、接触パッドは、第２回路基板６２の上面７０及び下面７２の一方又は両方に配置されてもよい。別の実施形態において、補償コンタクト３４は他の形態をとってもよい。例えば、補償コンタクトは、第２回路基板６２内に実装される実装端部と、接触弓状部８６と逆向きの湾曲接触端部とを有してもよい。

第２回路基板６２は、補償コンタクト３４の全部又は一部に電気接続する補償要素（図示せず）を有する。補償要素は、相手プラグコンタクト５０での信号に対して所定のクロストーク補償量を提供するよう各々選択され構成されている。クロストーク補償は、相手プラグ１２のプラグコンタクト５０に直接加えられる。プラグコンタクト５０での信号にクロストーク補償が加えられ、プラグコンタクト５０への補償の際の電気的遅延を効果的に排除するように、補償コンタクト３４自体は電流を搬送しないコンタクトである。

図５は、本発明の別の一実施形態に従って形成されたジャックインサート９０の斜視図である。ジャックインサート９０は第１回路基板６０を有するが、第２回路基板を有してない。ジャックインサート９０は別の補償コンタクト９２を有する。これらの補償コンタクト９２は、嵌合面２６に近接してハウジングシェル２４（図１参照）に実装される。ジャックインサート９０はまた、信号コンタクト３２を有する。図５において、プラグコンタクト５０は、プラグ１２がジャック１０と嵌合する際に信号コンタクト３２及び補償コンタクト９２と係合するよう図示されている。補償コンタクト９２及び信号コンタクト３２は、共に互いに独立してプラグコンタクト５０と係合するように配向されている。図示の実施形態において、各補償コンタクト９２は、補償コンタクト９２に電気接続されたプレート９４を有する。他の実施形態において、１個以上の補償コンタクト９２はプレート９４を有していなくてもよい。プレート９４は、それらの電磁場が相互作用して補償要素を生成するように、寸法が設定されると共に互いに近接して構成される。補償要素は、所定のノイズ量、より特定するとクロストーク補償を提供する。

図５に図示される実施形態において、補償コンタクト９２は杖の形状をなし、補償コンタクト９２が交互に外向き及び内向きになりプレート９４に対して空間を提供するよう配向される。補償コンタクト９２の交互配向はまた、種々のプレート９４間の電磁結合が変化する際の柔軟性を提供することができる。上述したように、クロストーク補償はプラグコンタクト５０に直接加えられる。補償コンタクト９２は電流を搬送しないコンタクトであるので、クロストーク補償は、電気的遅延を招くことなくプラグコンタクト５０に効果的に加えられる。

上述の実施形態は、相手プラグ１２からの信号におけるクロストークを補償するモジュラジャック１０を提供する。ジャック１０は、クロストークの発生源でクロストーク補償を加える。ジャック１０は信号コンタクト３２及び別の補償コンタクト３４，９２を有し、それらコンタクトは共に相手プラグ１２のプラグコンタクト５０と係合する。クロストーク補償は、プラグ１２のプラグコンタクト５０に直接加えられる。補償コンタクト３４，９２は電流を搬送しないコンタクトである。このようにして、いかなる電気的遅延を伴うことなく、プラグコンタクト５０に補償が効果的に加えられる。

本発明の典型的な一実施形態に従って形成されたジャックを有するコネクタの斜視図である。 本発明に従って形成されたジャックインサートと嵌合する、図１に示されたプラグの斜視図である。 図２に示されたジャックインサートの斜視図である。 嵌合したプラグコンタクトと共に図２及び図３に示されたジャックインサートの側面図である。 本発明の別の一実施形態に従って形成された補償コンタクトを有するジャックインサートの斜視図である。

符号の説明

１０ 電気ジャック
１２ 相手プラグ
２０ ハウジング
２６ 嵌合端
３２ 信号コンタクト
３４ 補償コンタクト
５０ プラグコンタクト
６０ 第１回路基板
６２ 第２回路基板
７０ 上面
７２ 下面
８２ 取付けループ
８４ 曲げ部

Claims (9)

1. ハウジングを具備する電気ジャックであって、前記ハウジングは、相手プラグを受容するよう構成された嵌合端と差動対に配置された複数の信号コンタクトとを有し、該信号コンタクトの各々は、前記相手プラグ内のプラグコンタクトからの又は該プラグコンタクトへの信号を搬送する電気ジャックにおいて、
   各々が前記信号コンタクトとは独立して前記相手プラグの前記プラグコンタクトにそれぞれ係合する複数の補償コンタクトを具備し、
   該補償コンタクトはクロストークを補償し、
   前記電気ジャックは、所望のクロストーク補償を提供するよう選択された１個以上の補償要素をさらに具備し、
   少なくとも２個の前記補償コンタクトは、前記１個以上の補償要素に接続されていることを特徴とする電気ジャック。
2. 前記電気ジャックは第１回路基板をさらに具備し、
   前記信号コンタクトは前記第１回路基板上に実装されていることを特徴とする請求項１記載の電気ジャック。
3. 前記電気ジャックは、前記信号コンタクトを保持する第１回路基板と、第２回路基板をさらに具備し、
   前記補償コンタクトは、前記補償要素を有する前記第２回路基板に接続されていることを特徴とする請求項１記載の電気ジャック。
4. 前記電気ジャックは回路基板をさらに具備し、
   前記補償コンタクトは、取付けループと、該取付けループと協働して前記補償コンタクトを前記回路基板の外方端の上面及び下面に取り付ける曲げ部とを有することを特徴とする請求項１記載の電気ジャック。
5. 前記補償コンタクトの各々は、隣接する導電要素と電磁結合して所望のリアクタンスを与えるよう構成された導電要素を具備することを特徴とする請求項１記載の電気ジャック。
6. 前記１個以上の補償要素は、回路基板上で互いに近接した２個以上の導体を有することを特徴とする請求項１記載の電気ジャック。
7. 前記１個以上の補償要素は個別チップを有することを特徴とする請求項１記載の電気ジャック。
8. 前記１個以上の補償要素は、互いに近接した複数の導電プレートを有することを特徴とする請求項１記載の電気ジャック。
9. 前記補償コンタクトは電流を搬送しないコンタクトであることを特徴とする請求項１記載の電気ジャック。

Images