Спосіб високочастотної настройки електричного пристрою і придатна для цього друкована плата

1. Спосіб високочастотної настройки високочастотного рознімного з'єднувача (1), що містить друковану плату (3), причому друкована плата має контактні точки (21-28) для встановлення високочастотних контактів і контактні точки (31-38) для встановлення ножових затискних контактів, причому кожна контактна точка (21-28) для високочастотних контактів з'єднана з відповідною контактною точкою (31-38) для ножових затискних контактів, причому між високочастотними контактами виникають ємнісні зв'язки, що спричинюють перехідні перешкоди, який відрізняється тим, що на друкованій платі (3) розміщують принаймні одну, лише одним кінцем з'єднану з контактною точкою (26) електричного контакту першу провідну доріжку (46), яка із принаймні однією розміщеною на і/або в друкованій платі (3) другою провідною доріжкою (44) утворює конденсатор (С4б), вимірюють принаймні один залежний від частоти параметр утвореної структури, виміряне значення залежного від частоти параметра порівнюють із заданим значенням параметра і в залежності від відхилення одним кінцем приєднану першу доріжку (46) частково видаляють або відокремлюють. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що другу провідну доріжку (44) виконують приєднаною одним кінцем. 2 (19) 1 3 89612 4 на друкованій платі (3) розміщена принаймні одна лише одним кінцем з'єднана з контактною точкою (26) для електричного контакту перша провідна доріжка (46), яка зі щонайменше однією розміщеною на друкованій платі (3) другою провідною доріжкою (44) утворює конденсатор (С46). 12. Друкована плата за п. 11, яка відрізняється тим, що друга провідна доріжка (44) також лише одним кінцем з'єднана з контактною точкою (24). 13. Друкована плата за п. 11 або 12, яка відрізняється тим, що принаймні одна додаткова друга провідна доріжка розміщена у внутрішньому шарі друкованої плати (3) і з'єднана з провідною доріжкою (44), розміщеною на друкованій платі (3). 14. Друкована плата за одним із пунктів 11-13, яка відрізняється тим, що на друкованій платі (3) розміщені принаймні два підстроювані конденсатори (С46, С35). 15. Друкована плата за одним із пунктів 11-14, яка відрізняється тим, що перший конденсатор (С4б) розміщений між контактними точками (24 і 26), а другий конденсатор (С35) розміщений між контактними точками (23 і 25). Винахід стосується способу високочастотної настройки електричного пристрою, а також придатної для цього друкованої плати. Із ЕР 0 525 703 А1 відомий рознімний з'єднувальний пристрій для комп'ютерних мереж, який складається із штекерної і гніздової частин, причому з'єднувач містить компенсаційний пристрій, за допомогою якого досягається значне демпфування перехідних перешкод між передавальними і приймальними провідниковими шлейфами. Для цього у гніздовій частині або у штекерній частині між контактами приєднуваного кабелю і контактами розводки встановлена друкована плата, причому доріжки передавальних і приймальних провідникових шлейфів на друкованій платі відокремлені у просторі. Пристроями для компенсації перехідних перешкод є, наприклад, дискретні конструктивні елементи, такі як підстроювані конденсатори чи котушки індуктивності. Недоліком відомого з'єднувального пристрою є те, що дискретні конструктивні елементи є порівняно дорогими і великими. Із DE 100 51 097 А1 відомий електричний рознімний з'єднувач, що має корпус і друковану плату з двома комплектами контактних елементів, причому перший комплект контактних елементів розміщений на передній поверхні друкованої плати і крізь отвір пронизує корпус, а другий комплект контактних елементів розміщений на зворотній поверхні друкованої плати, і контактні елементи другого комплекту виконані у вигляді ножових затискних контактів, причому рознімний з'єднувач містить розподільник жил кабелю, який має наскрізний отвір і напрямні для жил кабелю, що контактують з ножовими затискними контактами, причому напрямні в зоні ножових затискних контактів мають заглиблення для ножових затискних контактів, а розподільник кабелю виконаний з можливістю защіплення з корпусом з'єднувача. Внаслідок збільшення ширини смуги частот при передачі даних в телекомунікаційній та інформаційній техніці для дотримання необхідних значень демпфування перехідних перешкод жили, контакти і доріжки мають бути виконані дуже точно узгодженими між собою. Це обумовлює дуже малі допуски, які при автоматизованому процесі виробництва дотримати дуже складно. В основі винаходу лежить задача розробки способу настройки високочастотного рознімного з'єднувача, зокрема гнізда RJ-45, за допомогою друкованої плати, причому друкована плата має точки встановлення високочастотних контактів і точки встановлення ножових затискних контактів, причому кожна точка для високочастотних контактів з'єднана з відповідною точкою для ножових затискних контактів, а також придатної для цього друкованої плати, за допомогою якої високочастотні параметри можуть бути підстроєні у вузькому діапазоні допусків. Задача вирішена у предметах винаходу з ознаками пунктів 1 і 11 формули винаходу. Інші вигідні форми виконання винаходу відображені у додаткових пунктах формули винаходу. Для цього на друкованій платі розміщують принаймні одну, лише одним кінцем з'єднану з контактною точкою електричного контакту першу провідну доріжку, яка із принаймні однією розміщеною на або в друкованій платі другою провідною доріжкою утворює конденсатор, вимірюють принаймні один залежний від частоти параметр утвореної структури, виміряне значення залежного від частоти параметра порівнюють із заданим значенням параметра і в залежності від відхилення одним кінцем приєднану першу доріжку частково видаляють або відокремлюють. Таким чином простими і дешевими засобами утворюють підстроюваний конденсатор, за допомогою якого підстроюють високочастотну характеристику пристрою. При цьому провідні доріжки з'єднують з контактними точками високочастотних контактів, щоб компенсаційні ємності були розміщені ближче до джерела перехідних перешкод. Одначе в принципі ці доріжки можуть бути з'єднані також з контактними точками ножових затискних контактів, електрично з'єднаними з контактними точками високочастотних контактів. Слід вказати, що для зміни ємності в принципі достатньо відокремити чи видалити одну доріжку, що утворює електрод конденсатора. Протилежний електрод конденсатора переважно також утворюють провідною доріжкою, одним кінцем з'єднаною з контактною точкою. У іншій переважній формі виконання у внутрішньому шарі друкованої плати розміщують принаймні одну додаткову другу провідну доріжку і електрично з'єднують з доріжкою, розміщеною на 5 друкованій платі. Така структура являє собою паралельне з'єднання ємностей, завдяки чому сумарна ємність збільшується. Це дозволяє утворювати досить великі ємності на порівняно малій площі. У іншій переважній формі виконання на друкованій платі розміщують принаймні два незалежних конденсатори, утворені провідними доріжками. Це дозволяє здійснювати симетричне врівноважування відносно маси. У іншій переважній формі виконання на неоснащеній контактами друкованій платі визначають і встановлюють параметр, залежний від частоти. В основі цього рішення лежить знання того факту, що у високочастотних рознімних з'єднувачах сама друкована плата спричинює значну частину високочастотних допусків. Ці допуски є, як правило, геометричними допусками на елементи топології, наприклад, провідні доріжки, а також допусками на діелектричну проникність матеріалу друкованої плати. Здійснення автоматичного вимірювання неоснащеної друкованої плати значно простіше, ніж оснащеної чи навіть встановленої в корпус. Таким чином настройку всього пристрою можна інтегрувати уже в процес виробництва друкованої плати. Підведення і знімання вимірювального сигналу здійснюють із забезпеченням концентричного контактування з отворами контактних точок. У іншій переважній формі виконання на першій стадії здійснюють лише часткове вкорочення провідної доріжки. Потім знову вимірюють залежний від частоти параметр. За результатами вимірювань визначають решту довжини провідної доріжки, що підлягає видаленню чи відокремленню. Завдяки цьому при настройці враховуються також допуски на виготовлення провідних доріжок. При цьому вкорочення провідних доріжок може бути розділено також на більше, ніж дві стадії. У іншій переважній формі виконання при відокремленні провідної доріжки останній розріз виконують ширшим, ніж перший. Цей більш широкий розріз мінімізує ємнісний вплив відокремленої частини провідної доріжки. Як залежний від частоти параметр визначають перехідну перешкоду, що спрощує настройку, оскільки визначають безпосередньо параметр, що підлягає оптимізації, завдяки чому відпадає необхідність враховування впливу параметра на перехідну перешкоду, що було б необхідним, наприклад, у разі чистого вимірювання ємності. Відокремлення провідної доріжки здійснюють за допомогою лазера, переважно короткохвильового лазера з довжиною хвилі меншою, ніж 600нм. Відокремлення за допомогою лазера здійснюється дуже швидко і легко піддається автоматизації. Одначе в принципі відокремлення провідної доріжки може бути здійснене також механічно, наприклад, методом фрезерування, чи електрично, наприклад, методом випалювання надвисоким струмом. У іншій переважній формі виконання лазер доповнюють оптичною позиціювальною системою. Завдяки цьому може бути здійснене однозначне відокремлення доріжок без загрози пошкодження близьких сусідніх доріжок чи недостатнього відокремлення заданих доріжок. 89612 6 При видаленні чи відокремленні провідних доріжок частинки міді можуть залишатися на друкованій платі, знижуючи її стійкість від перенавантаження напругою. Тому після власне відокремлення чи видалення доріжки здійснюють стадію очищення для видалення частинок міді і/або інших забруднень. Нижче винахід докладніше пояснюється з використанням прикладу виконання, представленого на ілюстраціях. На них схематично зображено: Фіг.1. Рознімний з'єднувач для передачі високочастотних даних; у розібраному стані (рівень техніки), Фіг.2. Друкована плата для застосування у рознімному з'єднувачі згідно з Фіг.1, Фіг.3. Еквівалентна схема друкованої плати, Фіг.4. Частотна залежність перехідної перешкоди, Фіг.5. Сім'я кривих демпфування D перехідної перешкоди в залежності від довжини доріжки, до підлягає видаленню. На Фіг.1 зображений рознімний з'єднувач 1 у розібраному стані. Рознімний з'єднувач 1 має корпус 2, друковану плату 3, притискач 4 і розподільник 5 кабелю. Корпус 2 у даному прикладі виконаний як корпус гнізда з різними фіксувальними і вставними засобами. На бічних поверхнях корпуса 2 встановлені екранувальні пластини 6. На передній поверхні друкованої плати 3 встановлений перший комплект контактів 7, а на її зворотній поверхні встановлений другий комплект ножових затискних контактів 8. Кожен контакт 7 першого комплекту зв'язаний з контактом 8 другого комплекту. Друкована плата 3 вставляється у корпус 2. При цьому циліндричні штифти 9 корпусу 2 пронизують отвори друкованої плати 3, завдяки чому корпус 2 і плата 3 точно позиціонуються і фіксуються одне відносно іншого. Контакти 7 першого комплекту, виконані у вигляді високочастотних контактів, пронизують отвір, доступний з передньої поверхні корпуса. Після цього на контакти 8 другого набору насовується притискач 4, який із защіпленням з'єднується з корпусом 2. Для цього притискач 4 має наскрізні отвори 11 для ножових затискних контактів 8 і виконані на торцях фіксувальні носики 10. Крім того, притискач 4 має два защіпні гачки 12, призначені для защіплення з кабелерозподільником 5. На Фіг.2 зображена друкована плата 3, не оснащена контактами. Вона має вісім контактних точок чи контактних отворів 21-28 для високочастотних контактів і вісім контактних точок 31-38 для ножових затискних контактів. Крім того, друкована плата 3 має інші наскрізні контакти 40 для з'єднання друкованих доріжок передньої і зворотної поверхонь і внутрішніх шарів друкованої плати, причому наскрізні контакти 40 зображені у вигляді маленьких кіл. Отвори 41 у друкованій платі 3 зображені у вигляді маленьких квадратів. Доріжки, що з'єднують контактні точки 21-28 з відповідними їм контактними точками 31-38, за винятком двох відрізків 24 і 35 не зображені, бо вони розміщені на зворотній поверхні або у внутрішніх шарах друкованої плати 3. Додатково до з'єднувальних доріжок між відповідними парами контактних точок 21-28 і 7 31-38 на друкованій платі 3 передбачені чотири провідних доріжки 43-46, кожна з яких в одному місці з'єднана з контактними точками 23-26. При цьому доріжки 44 і 46 утворюють конденсатор між контактними точками 24 і 26. Відповідно доріжки 43 і 45 утворюють конденсатор між контактними точками 23 і 25. У внутрішньому шарі виконана ще одна доріжка, електрично з'єднана з доріжкою 44 і розміщена під доріжкою 46. Схемотехнічно кожна контактна точка 21, 22; 23, 26; 24, 25 і 27, 28 та їх відповідні контакти утворює контактну пару. При цьому обидві зовнішні контактні пари 21, 22 і 27, 28 порівняно некритичні щодо перехідних перешкод. На противагу цьому проблемними з цієї точки зору є обидві розміщені всередині контактні пари 23, 26 і 24, 25. При цьому паразитні ємності виникають між 23 і 24, а також 25 і 26, оскільки іншими зв'язками внаслідок більших відстаней можна знехтувати. На Фіг.3 зображена еквівалентна схема разом із вимірювальними пристроями. При цьому конденсатори С46 і C35 представляють в основному ємності, утворені провідними доріжками 44 і 46, а також 43 і 45, тоді як конденсатори С34 і С56 утворені сусідніми контактними точками 23, 33, а також приналежною їм доріжкою, і контактними точками 24, 34 з доріжкою і відповідно контактними точками 25, 35 з доріжкою і контактними точками 26, 36 з доріжкою. Для демпфування перехідної перешкоди до заданої величини слід урівноважити цю мостову схему. Перед урівноваженням спочатку визначають міру асиметрії шляхом вимірювання перехідної перешкоди як параметра, залежного від частоти. У даному разі вимірюють перехідну перешкоду від контактних пар 23, 33 і 26, 36 на контактні пари 24, 34; 25, 35. Оскільки вимірювання здійснюють переважно на друкованій платі, не оснащеній контактами, контактні точки 33-36 контактні точки 33-36 закривають з узгодженням імпедансу. За допомогою мережного аналізатора, символічно зображеного на Фіг.3 у вигляді генератора 50 частоти і вимірювального пристрою 51, вимірюють перехідну перешкоду в контактних точках 25, 24 при подачі високочастотного сигналу на контактні точки 23, 26. При цьому підведення і знімання високочастотного сигналу здійснюють із забезпеченням концентричного контактування з отворами контактних точок 23-26. На Фіг.4 представлена частотна характеристика перехідної перешкоди NEXT, причому зображені крива а заданої перехідної перешкоди і крива b виміряної дійсної перехідної перешкоди досліджуваної друкованої плати. Задану перехідну перешкоду визначають, наприклад, за допомогою „золотого пристрою" (Golden-Device). При цьому виміряні значення перехідної перешкоди на величину NEXT перевищують задані, тому їх слід компенсувати шляхом вкорочення доріжок і, таким чином, зменшення ємності. Міра відповідності між довжиною доріжки і ємністю і, таким чином, демпфуванням D перехідної перешкоди залежить від допусків друкованої плати, наприклад, на діелектричну проникність основи чи на відстань між провідниками. Тому в дійсності є на одна пряма, а сім'я кривих, що схематично представлено на 89612 8 Фіг.5. Оскільки допуски не відомі, спочатку слід визначити, яка крива відповідає даній друкованій платі. Для цього спочатку видаляють чи відокремлюють відрізок доріжки і знову проводять вимірювання. На основі встановленого збільшення демпфування D можна визначити відповідну криву. Якщо ж навпаки бажане демпфування більше, ніж досягнуте за допомогою найкрутішої кривої, можна без проміжних кроків видалити чи відокремити усю доріжку. Після цього процедуру повторюють на іншому конденсаторі. Відокремлення провідних доріжок здійснюють переважно короткохвильовим лазером, потужність і фокусування якого таким чином настроєні на мідну доріжку, що підлягає відокремленню, що видаляється лише матеріал доріжки. Перевагою лазера є його висока швидкість при сталій повторюваності, завдяки чому процес настройки добре піддається автоматизації. Перелік позиційних позначень 1) Рознімний з'єднувач 2) Корпус рознімного з'єднувача 3) Друкована плата 4) притискач 5) Розподільник жил кабелю 6) Екранувальна пластина 7) Контакт 8) Контакт 9) Циліндричний штифт 10) Фіксувальний носик 11) Отвір 12) Защіпний гачок 21) Контактна точка (для високочастотного контакту) 22) Контактна точка (для високочастотного контакту) 23) Контактна точка (для високочастотного контакту) 24) Контактна точка (для високочастотного контакту) 25) Контактна точка (для високочастотного контакту) 26) Контактна точка (для високочастотного контакту) 27) Контактна точка (для високочастотного контакту) 28) Контактна точка (для високочастотного контакту) 31) Контактна точка (для ножового затискного контакту) 32) Контактна точка (для ножового затискного контакту) 33) Контактна точка (для ножового затискного контакту) 34) Контактна точка (для ножового затискного контакту) 35) Контактна точка (для ножового затискного контакту) 36) Контактна точка (для ножового затискного контакту) 37) Контактна точка (для ножового затискного контакту) 38) Контактна точка (для ножового затискного контакту) 40) Наскрізний контакт 9 41) Отвір 43) Провідна доріжка 44) Провідна доріжка 45) Провідна доріжка 89612 10 46) Провідна доріжка 50) Генератор частоти 51) Вимірювальний пристрій 11 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 89612 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601