专利名称：具有共享公共电感器的串联电感器-电容器串扰补偿电路的印刷线路板和通信连接器的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及通信连接器，更具体地，涉及包括串扰补偿电路的通信连接器。
背景技术：
在电气通信系统中，有时有利的是在一对导体(以下被称为“导体对”或“差分对 (differential pair)”)上而非在单个导体上传送信息信号(例如，视频、音频、数据)。导体可以包括例如导线、接触部(contact)、线路板迹线(wiring board trace)、传导通孔 (conductive via)、其他导电元件和/或它们的组合。在差分对的每个导体上传送的信号具有相等的幅值，但是具有相反的相位，并且信息信号作为两个导体上载送的信号之间的电压差而被嵌入。该传送技术通常被称为“平衡”传送。当信号在导体上传送时，来自诸如闪电、电子设备、广播站等的外部源的电气噪声可能被导体拾取，使导体载送的信号的质量劣化。通过平衡传送技术，差分对中的每个导体常常从这些外部源拾取大致相同数量的噪声。由于大致相等数量的噪声被添加到差分对的两个导体载送的信号，因此信息信号典型地未被干扰，这是因为通过取得差分对的两个导体上载送的信号的差来提取信息信号，并且因而通过减法处理可以基本上消除噪声信号。许多通信系统包括多个差分对。例如，用于将计算机和其他设备连接到局域网和/或诸如互联网的外部网络的高速通信系统将典型地包括四个差分对。在该系统中，通道(channel)由级联的插头、插孔和线缆段形成。在这些通道中，当插头与插孔配合时，插孔和/或插头中的导体和接触结构的接近和路线可能产生电容和/或电感耦合。而且， 在这些通道的线缆段中，四个差分对通常一起捆扎在单个线缆内，并且因而在每个线缆的差分对之间可能发生额外的电容和/或电感耦合。这些电容和电感耦合引起称为“串扰 (crosstalk)”的另一种噪声。通信系统中的“串扰”指的是由干扰差分对感生的出现在“闲置”或“受害者”差分对的导体上的不需要的信号。“串扰”包括近端串扰或“NEXT”以及远端串扰或“FEXT”，其中近端串扰是在与同一位置处的源对应的输入位置处测量的串扰(即，其感生的电压信号在与不同路径中的源发干扰信号相反的方向上行进的串扰)，而远端串扰是在与输入位置处的源对应的输出位置处测量的串扰(即，其信号在与不同路径中的干扰信号相同的方向上行进的串扰)。NEXT和FEXT两者都是干扰信息信号的不需要的信号。可以使用多种技术减少通信系统中的串扰，诸如例如，紧密缠绕线缆中的成对的导体(典型地是绝缘铜导线)，由此不同的对以并非谐波(harmonically)相关的不同速率缠绕，从而线缆中的每个导体从线缆中包括的每个其他差分对的两个导体拾取数量大致相等的信号能量。如果可以维持该条件，则可以显著减少串扰噪声，这是因为每个差分对的导体载送幅值相等，但是相位相反的信号，使得由差分对的两个导体添加到线缆中的其他导体的串扰趋向于消除。尽管这种导体的缠绕和/或各种其他已知的技术可以基本上减少线缆中的串扰，但是大部分通信系统包括线缆和通信连接器(即，插孔和插头)两者，它们使线缆互连和/或将线缆连接到计算机硬件。不幸地，数年前采用的插孔和插头配置通常不能使连接器硬件中的每个差分对的导体离开其他差分对的导体的距离维持均勻。而且，为了维持与已安装的连接器硬件的后向兼容性，连接器配置在极大程度上并未改变。同样地，每个差分对的导体趋向于在当前和先前存在的连接器中的每个其他导体对上感生数量不等的串扰。结果， 许多当前的连接器设计通常感生一定数量的NEXT和FEXT串扰。根据某些工业标准(例如，电信业协会在2002年6月20日批准的TIA/ EIA-568-B. 2-1标准)，通信系统中的每个插孔、插头和线缆段可以包括总共八个导体1至 8，其包括四个差分对。按照惯例，每个差分对的导体常常被称为“头(tip)”导体和“环 (ring)”导体。这些工业标准规定，至少在其中模块化插头的接触部(触片)与模块化插孔的接触部配合的连接区域(即，插头-插孔配合区域)中，如图1中所示，八个导体通常排列为行，其中规定了四个差分对。如本领域的技术人员已知的，在TIA/EIA 568，类型B配置下，图1中的导体5包括对1的头导体，导体4包括对1的环导体，导体1包括对2的头导体，导体2包括对2的环导体，导体3包括对3的头导体，导体6包括对3的环导体，导体7 包括对4的头导体，导体8包括对4的环导体。如图1中所示，在其中模块化插头的接触部(触片)与模块化插孔的接触部配合的连接区域中，差分对的导体相对于其他差分对的导体不是等距的。作为示例，导体2(8卩，对 2的环导体)与导体3 (S卩，对3的头导体)的距离短于导体1 (即，对2的头导体)与导体3 的距离。因此，在对2和3的导体之间出现差分电容和/或电感耦合，其生成NEXT和FEXT 两者。对于模块化插头和模块化插孔中的其他差分对，出现相似的差分耦合。授予Adriaenssens等人的美国专利第5，997，358号(以下称为“’ 358专利”)描述了用于插头-插孔组合的多级串扰补偿方案。’ 358专利的整体内容通过引用合并于此， 如同其在这里被完整阐述。’ 358专利中描述的连接器可以减少“烦扰的”串扰，该串扰可能在例如其中模块化插头的触片与模块化插孔的接触部配合的插头-插孔配合区域中从第一差分对的导体感生到第二差分对的导体上。根据’ 358专利的教导，通常在插孔中可以故意添加“补偿”串扰，其减少或者基本上消除关注频率处的烦扰的串扰。补偿串扰可以被设计到插孔的引线框导线中和/或电气连接到插孔中的引线框的印刷线路板中。如’ 358专利中讨论的，可以提供两级或更多级串扰补偿，其中每级感生的补偿串扰信号的幅值和相位在与来自其他级的补偿串扰信号组合时，提供复合补偿串扰信号，其基本上消除关注的频率范围上的烦扰串扰信号。在两级补偿方案中，第一级具有与烦扰串扰的极性相反的极性，而第二级具有与烦扰串扰的极性相同的极性(注意，第一和第二级中的任一个或两者可以具有多个子级)。’ 358专利中公开的多级(即，两级或更多级)补偿方案可以在减少NEXT 方面比其中在单级处添加补偿的方案更高效，特别是在第二级和后继级的补偿包括被选择和/或控制为考虑烦扰串扰信号和第一级补偿串扰信号之间的相位差的时间延迟时。如果第一级或一部分第一级的设计包含在引线框导线中或者以其他方式具有相对插头-插孔配合区域的极小延迟或者没有延迟，则可以增加串扰补偿的效率。尽管极为有效，但是’ 358专利的NEXT补偿方案受到缺陷的困扰，因为相对于诸如电信业协会(TIA)的行业团体阐述的某些性能标准的NEXT裕度，当高串扰插头(S卩，具有相关工业标准中规定的可接受范围的高端处的串扰水平的插头)与插孔一起使用时，在低频(例如，在大致100 MHz以下)下可能趋向于劣化，并且当低串扰插头(即，具有相关工业标准中规定的可接受范围的低端处的串扰水平的插头)与插孔一起使用时，在高频(例如， 超过大致250 MHz)下可能趋向于劣化。特别地，当两级补偿插孔中的净补偿串扰小于原始串扰时(即当高串扰插头被插入到插孔中时)，插头-插孔组合被称为欠补偿的，并且得到的NEXT频率特性增大到峰值，在由级间延迟和补偿级的幅值确定的频率点处的零集(null set)之前该峰值引起了低频下的NEXT边际(marginality)。另一方面，当该插孔中的净补偿串扰超过原始串扰时(即当低串扰插头被插入时)，插头-插孔组合被称为过补偿的，并且得到的NEXT频率特性不具有零，但是NEXT频率特性的斜率(slope)逐渐增加，在极高频率下趋向于多达60 dB/十(dB/decade)，并且由此超过20 dB/十的TIA极限斜率。因而，尽管在高串扰插头与插孔一起使用时通过增加“复合”串扰补偿水平(即，由多级串扰补偿电路的每级提供的串扰的和)可以改进插孔的低频性能，但是当低串扰插头与插孔一起使用时该动作将导致插孔的高频性能的进一步劣化。相反，尽管在低串扰插头与插孔一起使用时通过减少复合串扰补偿水平可以改进插孔的高频性能，但是当高串扰插头与插孔一起使用时该动作将导致插孔的低频性能的进一步劣化。被受让于本申请的受让人的授予Hashim等人的美国专利第7，190，594号(’ 594 专利)公开了通信连接器，其用于同时改进在连接器中使用低串扰插头时的高频NEXT性能和使用高串扰插头时的低频NEXT性能。特别地，’ 594专利描述了包括串联电感器-电容器电路的通信连接器，其中得到的电容耦合被偏置(bias)以便随着增加的频率减少归一化复合串扰补偿水平，由此在不使连接器的低频性能劣化的情况下提供改进的高频性能。
发明内容
根据本发明的实施例，提供了用于通信连接器的印刷线路板，其包括具有至少第一至第三输入端子和第一至第三输出端子的安装基板。第一传导路径将第一输入端子连接到第一输出端子，第二传导路径将第二输入端子连接到第二输出端子并且第三传导路径将第三输入端子连接到第三输出端子。第一电感器和第一电容器耦合在第一传导路径和第二传导路径之间，其中第一电感器和第一电容器串联布置以提供第一串联电感器-电容器电路。第二电容器通过第一电感器耦合在第三传导路径和第二传导路径之间。在一些实施例中，该印刷线路板进一步包括耦合在第二电容器和第一电感器之间的第二电感器。在这些实施例中，第二电容器、第一电感器和第二电感器可以形成第二串联电感器-电容器电路。第一和第二串联电感器-电容器电路中的至少一个的谐振频率可以设在约750 MHz至约1000 MHz的范围中。第一电感器或第二电感器中的至少一个可以被实现为安装基板上和/或中的传导迹线，其包括彼此紧接相邻并且具有相同的瞬时电流方向的自耦合段。在一些实施例中，自耦合段可以是具有螺旋形的传导路径的一部分。第一电容器的电容可以超过第二电容器的电容至少50%。第一串联电感器-电容器电路的谐振频率可以在第二串联电感器-电容器电路的谐振频率的25%以内。在一些实施例中，印刷线路板还可以包括第四传导路径，其与第二传导路径一起形成用于载送差分信号的传导路径的差分对。还可以在第一传导路径和第四传导路径之间提供生成具有第一极性的串扰的串扰补偿电路。第一极性通常可以与第一串联电感器-电容器电路生成的串扰的极性相反。根据本发明的另外的实施例，提供了通信连接器，其包括多个传导路径，每个传导路径将多个输入端子中的相应的一个输入端子连接到多个输出端子中的相应的一个输出端子。每个传导路径与另一传导路径配对，并且每对传导路径被配置为通过连接器传送差分信号。第一电容器和第一电感器串联耦合在第一差分对的第一传导路径和第二差分对的第一传导路径之间以提供这些传导路径之间的第一串联电感器-电容器电路。第二电容器耦合在第三差分对的第一传导路径和位于第一电容器和第一电感器之间的第一节点之间以提供第三差分对的第一传导路径和第二差分对的第一传导路径之间的第二串联电感器_电容器电路°在一些实施例中，该连接器进一步包括被串联安置在第二电容器和第一节点之间的第二电感器，其作为第二串联电感器-电容器电路的部件。该连接器还可以包括第一差分对和第三差分对之间的串扰补偿电路，其被设计为经由第一电容器、第二电容器和第二电感器至少部分地补偿在第一差分对和第三差分对之间通过的串扰。在一些实施例中，该通信连接器可以是通信插孔，其中传导路径被排列为连接器的插头-插孔配合区域中的通常并排的阵列，并且其中第三差分对的传导路径之一在插头-插孔配合区域中的该阵列外部。
图1是图示了如从插孔的正面开口看到的关于传统的8位置通信插孔(TIA 568B) 的模块化插孔接触线路分配的示意图。图2是使用多级补偿方案的根据本发明的实施例的通信连接器的示意性电路图， 该多级补偿方案呈现随着增加的频率而减少的归一化复合串扰补偿。图3是根据本发明的另外的实施例的通信连接器的示意性电路图。图4是根据本发明的附加的实施例的通信连接器的示意性电路图。图5是根据本发明的另外的实施例的通信连接器的示意性电路图。图6是根据本发明的其它的实施例的通信连接器的示意性电路图。图7是根据本发明的另外的实施例的通信连接器的示意性电路图。图8图示了根据本发明的某些实施例的串联电感器-电容器电路。图9是根据本发明的实施例的通信插孔的分解透视图。图10A-10F是图9的通信插孔的印刷线路板的六个层的俯视图。
具体实施例方式在下文参照附图更具体地描述了本发明。本发明不旨在限于所说明的实施例；相反，这些实施例旨在全面地和完整地向本领域的技术人员公开本发明。在附图通篇中，相同的附图标记表示相似的元件。为了清楚起见一些部件的厚度和尺寸可能被放大。除非另外限定，否则这里使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。这里在本发明的描述中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的而非旨在限制本发明。如本发明的描述和所附权利要求中使用的，除非上下文清楚地指示其他情况，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。如这
如这里使用的术语“附连”或“连接”可以意味着元件之间的直接或间接附连或连接。相反，术语“直接附连”和“直接连接”分别指的是直接附连和直接连接，没有任何中间元件。这里提到了传导路径、导体、接触导线等的“对”。词“对”用于指示传导路径、导体、接触导线等形成差分对(即，一对载送差分信号的导体)，不同于指示这些元件彼此相邻或者以其他形式物理配对。根据本发明的实施例，提供了呈现多个差分对之间的增强的高频NEXT性能的通信连接器。这些通信连接器可以使用多级补偿技术来提供连接器中的两对或更多对差分对之间的改进的NEXT性能(这里一对差分对，诸如例如图1的对1和对3，还被称为“对组合”)。在这些连接器中，用于至少两个对组合的第二串扰补偿级可以包括串联电感器-电容器电路，对于所讨论的对组合，其可用于同时改进在连接器中使用低串扰插头时的高频 NEXT性能和使用高串扰插头时的低频NEXT性能。如前文提到的’ 594专利中讨论的，通过在多级NEXT补偿电路的第二补偿级中包括串联电感器-电容器电路(或者具有随频率变化的有效电容的其他电路)可以改进使用多级NEXT补偿的通信连接器的高频性能。该效应可能因串联电感器-电容器电路随着增加的频率而生成增加的归一化串扰水平而出现(“归一化”串扰水平指的是这样的串扰水平， 该串扰水平已被归一化以便与在使用纯电容器的情况下出现的频率的20 dB/十的增加无关)。由于多级补偿电路的第二级引入了具有与烦扰的串扰相同的极性的串扰，因此串联电感器-电容器电路在与来自其他级的补偿串扰信号组合时，提供随着增加的频率而减少的归一化复合串扰补偿水平。如本领域的技术人员已知的，串联电感器-电容器电路的谐振频率可以被表述为
权利要求
1.一种用于通信连接器的印刷线路板，包括安装基板，具有至少第一至第三输入端子和第一至第三输出端子； 第一传导路径，将所述第一输入端子连接到所述第一输出端子； 第二传导路径，将所述第二输入端子连接到所述第二输出端子； 第三传导路径，将所述第三输入端子连接到所述第三输出端子； 第一电感器和第一电容器，耦合在所述第一传导路径和所述第二传导路径之间，其中所述第一电感器和所述第一电容器串联布置以提供第一串联电感器-电容器电路；以及第二电容器，通过所述第一电感器耦合在所述第三传导路径和所述第二传导路径之间。
2.根据权利要求1所述的印刷线路板，进一步包括耦合在所述第二电容器和所述第一电感器之间的第二电感器。
3.根据权利要求2所述的印刷线路板，其中所述第二电容器、所述第二电感器和所述第一电感器形成第二串联电感器-电容器电路。
4.根据权利要求3所述的印刷线路板，其中所述第一和第二串联电感器-电容器电路中的至少一个的谐振频率设在约750 MHz至约1000 MHz的范围中。
5.根据权利要求2所述的印刷线路板，其中所述第一电感器或所述第二电感器中的至少一个包括所述安装基板上和/或中的传导迹线，其包括彼此紧接相邻并且具有相同的瞬时电流方向的自耦合段。
6.根据权利要求5所述的印刷线路板，其中所述自耦合段包括具有螺旋形的传导路径的一部分。
7.根据权利要求1所述的印刷线路板，进一步包括第四传导路径，其与所述第二传导路径一起形成用于载送差分信号的传导路径的差分对；以及串扰补偿电路，在所述第一传导路径和所述第四传导路径之间，生成具有第一极性的串扰；其中所述第一极性通常与所述第一串联电感器-电容器电路生成的串扰的极性相反。
8.根据权利要求2所述的印刷线路板，其中所述第一电容器的电容超过所述第二电容器的电容至少50%。
9.根据权利要求3所述的印刷线路板，其中所述第一串联电感器-电容器电路的谐振频率在所述第二串联电感器-电容器电路的谐振频率的25%以内。
10.一种通信连接器，包括多个传导路径，每个传导路径将多个输入端子中的相应的一个端子连接到多个输出端子中的相应的一个输出端子，其中每个传导路径与另一传导路径配对，并且每对传导路径被配置为通过所述连接器传送差分信号；第一电容器和第一电感器，串联耦合在第一差分对的第一传导路径和第二差分对的第一传导路径之间以提供所述第一差分对的第一传导路径和所述第二差分对的第一传导路径之间的第一串联电感器-电容器电路；以及第二电容器，耦合在第三差分对的第一传导路径和位于所述第一电容器和所述第一电感器之间的第一节点之间以提供所述第三差分对的第一传导路径和所述第二差分对的第一传导路径之间的第二串联电感器-电容器电路。
11.根据权利要求10所述的通信连接器，进一步包括被串联安置在所述第二电容器和所述第一节点之间的第二电感器，其作为所述第二串联电感器-电容器电路的部件。
12.根据权利要求11所述的通信连接器，进一步包括所述第一差分对和所述第三差分对之间的串扰补偿电路，其被设计为经由所述第一电容器、所述第二电容器和所述第二电感器至少部分地补偿在所述第一差分对和所述第三差分对之间通过的串扰。
13.根据权利要求11所述的通信连接器，其中所述通信连接器包括通信插孔，其中所述传导路径被排列为所述连接器的插头-插孔配合区域中的通常并排的阵列，并且其中所述第三差分对的传导路径之一在所述插头-插孔配合区域中的所述阵列外部。
14.根据权利要求11所述的通信连接器，其中所述第一电容器的电容超过所述第二电容器的电容至少50%。
15.根据权利要求11所述的通信连接器，其中所述第一串联电感器-电容器电路的谐振频率在所述第二串联电感器-电容器电路的谐振频率的25%以内。
16.一种通信连接器，包括第一输入端子、第一输出端子和从所述第一输入端子延伸到所述第一输出端子的第一传导路径；第二输入端子、第二输出端子和从所述第二输入端子延伸到所述第二输出端子的第二传导路径；第三输入端子、第三输出端子和从所述第三输入端子延伸到所述第三输出端子的第三传导路径；第四输入端子、第四输出端子和从所述第四输入端子延伸到所述第四输出端子的第四传导路径；第五输入端子、第五输出端子和从所述第五输入端子延伸到所述第五输出端子的第五传导路径；第六输入端子、第六输出端子和从所述第六输入端子延伸到所述第六输出端子的第六传导路径；第七输入端子、第七输出端子和从所述第七输入端子延伸到所述第七输出端子的第七传导路径；第八输入端子、第八输出端子和从所述第八输入端子延伸到所述第八输出端子的第八传导路径；第一电容器和第一电感器，串联耦合在所述第四或第五传导路径之一和所述第三或第六传导路径之一之间；第二电容器，耦合在所述第一、第二、第七或第八传导路径之一和位于所述第一电容器和所述第一电感器之间的节点之间；其中所述第四和第五传导路径包括传导路径的第一差分对；其中所述第一和第二传导路径包括传导路径的第二差分对；其中所述第三和第六传导路径包括传导路径的第三差分对；以及其中所述第七和第八传导路径包括传导路径的第四差分对。
17.根据权利要求16所述的通信连接器，进一步包括被串联安置在所述第二电容器和位于所述第一电容器和所述第一电感器之间的节点之间的第二电感器。
18.根据权利要求16所述的通信连接器，其中所述第一电容器和所述第一电感器包括第一串联电感器-电容器电路，并且其中所述第二电容器、所述第二电感器和所述第一电感器包括第二串联电感器-电容器电路。
19.根据权利要求16所述的通信连接器，其中所述第一至第八传导路径在所述连接器的插头-插孔配合区域中按数字顺序排列为基本上并排的关系。
20.根据权利要求16所述的通信连接器，其中所述第一电容器的电容超过所述第二电容器的电容至少50%。
全文摘要
本发明提供了用于通信连接器(100)的印刷线路板，其包括具有至少第一至第三输入端子和第一至第三输出端子的安装基板。第一传导路径(105)将第一输入端子连接到第一输出端子，第二传导路径(106)将第二输入端子连接到第二输出端子并且第三传导路径(101)将第三输入端子连接到第三输出端子。第一电感器(136)和第一电容器(135)耦合在第一传导路径和第二传导路径之间，其中第一电感器和第一电容器串联布置以提供第一串联电感器-电容器电路。第二电容器(151)通过第一电感器耦合在第三传导路径和第二传导路径之间以提供共享第一串联电感器-电容器电路的电感器的第二串联电感器-电容器电路。还提供了包括这种线路板或等同结构的通信连接器。
文档编号H05K1/16GK102362558SQ200980158282
公开日2012年2月22日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年1月26日
发明者哈辛 A. 申请人:北卡罗来纳科姆斯科普公司