可重復使用的RJ45連接器的設計與實現

韓塞北

(1.長春師范大學網絡中心，吉林長春 130032；2.吉林省射頻識別與傳輸科技創新中心(工程技術研究中心)，吉林長春 130032)

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可重復使用的RJ45連接器的設計與實現

韓塞北1,2

(1.長春師范大學網絡中心，吉林長春 130032；2.吉林省射頻識別與傳輸科技創新中心(工程技術研究中心)，吉林長春 130032)

可重復使用的RJ45連接器俗稱網絡水晶頭，可解決大量網絡水晶頭的網絡升級換代中的浪費問題，使非專業人士在任何地點不使用專業的壓制工具即可進行制作網線，增加了其實用性、方便性。可重復使用的RJ45連接器，以IEEE 802.3為標準，遵循了傳統的網絡水晶頭模式，采用8芯制成，通過電路與水晶頭外面的兩側卡槽一一對應連通。實現網線在外部進行卡線、達到可重復使用的目的。

RJ45；連接器；重復使用；IEEE 802.3

現用的網絡線纜與網絡終端的連接是遵循國際規范RJ45接口規范，以便插在集線器(Hub)、網卡(NIC)、交換機(Switch)及電腦上進行網絡通信。這就是我們平常所用的網絡“水晶頭”，用于雙絞線兩端制作插頭，以便插在網絡設備的RJ45接口上。RJ45連接器是利用一個小的排線管，方便排線與端接，排線管用于保證不大于半英尺的線纜絞距。日常在維護網絡時候經常會碰到由于電腦位置的變換，所使用的網線長短不夠或者水晶頭內的某條網線斷裂導致不能正常上網，在這些情況下一般都是重新制作網線或換掉水晶頭。這樣撤下的網線及換掉得水晶頭就只能廢棄，造成極大的浪費。如果研制成功一種能夠重復使用的水晶頭，可能在很大程度上既能省時、省力，又能節約材料。

當前隨著網絡信息的快速發展，全國各地的企事業單位也再不斷地對現有網絡進行升級、改造。在此過程中將會產生大量廢棄的網絡水晶頭，由于這種水晶頭是一次性的，如果不能在新改造的網絡中繼續使用，以后會再次產生巨大的浪費。本文設計一款能夠重復多次使用的水晶頭，以國際信息插座連接處的物理尺寸IEC(60)603-7為標準，遵循IEEE 802.3局域網協議標準，仍使用由國際性的接插件標準定義的8針的模塊化，建立新的水晶頭模型[1]。把現有的RJ45水晶頭8個金屬觸點端子通過電路其連接點引到水晶頭外側，在水晶頭外部通過特殊結構的設計，擺脫現在需使用特殊鉗子壓制水晶頭的現狀，達到快速、便捷地完成網絡連接線制作的目的，并可重復使用不影響數據傳輸性能。

1 傳統RJ45連接器概況

傳統RJ45連接器(水晶頭)是一種只能插在RJ45接口上的并帶有防止脫落的一種塑料接頭，圖1為RJ45連接器(水晶頭)的截面示意圖，從左到右的引腳順序分別為1～8。但有些用戶在制作網絡雙絞線過程中經常出現一種錯誤：采用一一對應的連接方式(圖2)，這種制作雙絞線的方式在線纜距離較短時，網絡傳輸不會出現連接上的故障，但當網絡線纜距離較長、網絡繁忙或傳輸數據量大時就會出現故障，造成不能正常進行網絡鏈接。我們應該按T568B接線標準進行網絡水晶頭的制作(圖3)。

圖1 RJ45連接器截面圖 圖2 RJ45連接器一一對應線序圖 圖3 RJ45 T568B連接器線序圖

連接網線的水晶頭雖然小但其作用卻不容忽視，但如果沒有它或制作不規范都會導致網絡故障的發生，使得數據無法傳輸。同時，水晶頭質量的好壞也將直接影響著網絡數據傳輸的質量，傳統水晶頭由于生產廠家不同，有檔次之分，質量也是參差不齊。一方面，水晶頭的質量差別體現在它的接觸探針是否為鍍銅，非鍍銅的水晶頭容易生銹，造成接觸不良、網絡不暢的現象；另一方面，水晶頭的質量差別也體現在塑料扣位是否緊實，如果拉扣不緊或者變形也會造成網絡故障。用戶為了保證上網質量經常會購買價格昂貴的國內外知名品牌的水晶頭，這樣不僅增加了上網的成本，而且當發生質量問題無法使用時也造成了材料的浪費[2]。因此，可重復使用RJ45連接器一直是網絡用戶、網絡耗材研發者追求的理想目標。

2 可重復使用RJ45連接器設計理念

圖4 整體設計原理圖

其設計理念：把現有的網絡水晶頭和RJ45模塊相結合設計成為一個整體，改造模塊的電路，使其能把水晶頭的內部金屬觸點相應的引腳線引出來，從外面進行卡線操作如圖4所示。其中，前部1～8線序號分別是：1-橙白、2-橙、3-綠白、4-藍色、5-藍白、6-綠色、7-棕白、8-棕色，即是上文所說的T568B標準。各個引腳定義如表1所示。

表1 引腳定義

3 可重復使用的RJ45連接器電路設計

電路設計采用現在以市場常見的RJ45模塊電路為基礎，進行改造優化以保障信號傳輸性能。電路采用2層設計，增強了信號傳輸過程中的抗干擾性能。電路把引腳延長建立一個通道，能夠直接和水晶頭內部的8個金屬觸點端子相連接，并能夠保證直接插入RJ45網卡接口內，并能和RJ45網卡內的引腳接觸，外部卡線槽可從電路過孔處建立垂直的連接通道如圖5所示。可重復使用的RJ45連接器內部電路連線遵循了T568A和T568B接線標準，這樣在制作使用過程中不改變用戶的使用方式，更方便、快捷(圖6)。

圖5 PCB1示意圖 圖6 PCB2示意圖

可重復使用的RJ45連接器，遵循了傳統的水晶頭的模式，采用8芯制成，但8個芯片是集成到內部電路上，通過電路與水晶頭外面的兩側卡槽一一對應連通。這樣就能實現網線在外部進行卡線，達到可重復使用的目的。如圖7中，在應用上可重復使用的RJ45 型插頭和網線有兩種連接方法(線序)，分別為 T568A 線序和 T568B 線序。

圖7 整體外部示意圖

在連接器金屬端子的設計中，除了對端子穩固性考量外，還需對其串擾、損耗等方面進行考量[3]。端子接觸性應可靠，保證信號順暢傳輸；對端子間距，形體設計需進行電性分析，滿足串擾、損耗傳輸要求。需考慮如何提升耐電壓等可靠性能。如果端子和PCB為焊接固持，則可能會經常出現虛焊、短路等質量問題，導致不良 PPM很難降低。為改善該問題，RJ45端子和PCB結合部分采用壓制結合，并且每個端子之間都有專用的通道把端子互相隔開，端子與PCB間接觸可靠且易壓入，端子分排式排列可降低串擾對其傳輸性能的影響。串擾、損耗測試結果如表2所示。

表2 損耗串擾測試

4 性能指標及特點

可重復使用的RJ45連接器支持10兆和100兆自適應的網絡連接速度；電磁設計滿足所有物理層的需要；達到IEEE 802.3 標準要求；按IEEE 802.3 標準要求，該連接器具有≧1500Vrms電氣隔離性能；設計是基于五類和超五類線纜中以10Mbps、100Mbps速度傳輸[4]；該連接器外部卡線模塊與現有RJ45模塊尺寸一樣，這樣可以有效地減小制板開銷；插頭部分可采用聚碳酸脂(PC材料)，金屬端子芯片可為銅，能夠防止水晶頭金屬端子生銹，保證與插座良好的接觸；外部采用打線式設計，打線柱可為銅或銅鍍鎳，可接線徑0.4～0.6mm，穩定可靠、快捷；卡接重復次數>250次；插拔次數≥700次[5]。

5 結語

目前，網絡水晶頭是一次性的網絡耗材，被壓制過的水晶頭就不能再使用，每年我國數以千萬甚至上億個水晶頭被消耗，雖然現在單個水晶頭價錢不是很高，但是在全國各個企事業單位每年進行的網絡改造、升級、換代以及日常網絡維護中會產生大量廢棄的水晶頭，將會是一個難以估量的巨大浪費。

可重復使用的RJ45連接器解決了大量網絡水晶頭的網絡升級換代中的浪費問題，并可以使非專業人士在任何地點不使用專業的壓制工具即可進行網線制作，增加了其實用性、方便性。可重復使用的RJ45連接器成本在1～1.5元左右，能重復利用一次即可和現在一次性網絡水晶頭的使用成本相當[6]。在國家強調建設低碳、和諧社會發展的大背景下，一種能夠重復使用的RJ45連接器，在遇到上述情況時會減少很大的消耗。目前國內外尚未見相關產品的開發與研制。預計如果該產品能夠投產，在占領國內市場方面會有一定的優勢，能夠取得較好的經濟效益。本文設計符合當前國家的低碳、環保的發展要求。可大量地減少網絡建設及改造中的浪費現象，提高RJ45連接器的重復利用率。

[1]張道寬.高頻傳輸RJ45連接器設計問題思考[J].中小企業管理與科技:上旬刊,2013(9):287-288.

[2]李書常.電連接器選用手冊[M].北京:化學工業出版社,2010.

[3]杜志航,楊仲江,李祥超,等.RJ45接口浪涌保護器的設計[J].電磁干擾抑制技術,2009(1):48-51.

[4]JJF 30703-2008,網絡線纜測試儀校準規范[S].北京:中國計量出版社,2009.

[5]朱鋒,許少云.基于W78E58B單片機控制RTl8019AS的以太網通訊接口設計[J].電子質量,2004(11):66-67,79.

[6]趙迅.淺析計算機網絡技術與應用[J].計算機光盤軟件與應用,2010(12):60-61.

Reusable Design and Implementation of a RJ45 Connector

HAN Sai-bei1,2

(1.Changchun Normal University, Changchun Jilin 130032，China;2.Radio Frequency Identification and Transmission Technology Innovation Center in Jilin Province, (Engineering Technology Research Center), Changchun Jilin 130032, China)

Reusable RJ45 connector commonly known as crystal head solved a large number of network crystal head waste problems in network upgrading, it can make the amateurs use professional tools for cable at any location and increase its usability and convenience. Reusable RJ45 connector, based on the IEEE 802.3 standard and followed the traditional mode of network crystal head, is made of eight core, which through the circuit with crystal card slot one-to-one correspondence connected on both sides of the head outside. It realizes the network cable on the external card line and achieves the purpose of reusable.

RJ45; the connector; repeated use; IEEE 802.3

2015-06-19

吉林省教育廳“十二五”科學技術研究項目(2013245)。

韓塞北(1979- )，男，內蒙古赤峰人，長春師范大學網絡中心實驗師，碩士，從事電子與通信技術、計算機應用技術及網絡應用技術研究。

TP393

A

2095-7602(2015)10-0030-04