中心議題:
- 連接器在有線系統(tǒng)中的應(yīng)用
- 連接器在無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
- 連接器的信號完整性設(shè)計(jì)
- 有線通信連接系統(tǒng)中背板連接器的設(shè)計(jì)
- 無線通信系統(tǒng)基站內(nèi)部互連和電源連接器設(shè)計(jì)
連接器在有線系統(tǒng)中的應(yīng)用
圖1所示為一個(gè)PSTN網(wǎng)的交換機(jī),該交換機(jī)由7個(gè)部分組成。除了機(jī)箱尺寸的區(qū)別,機(jī)箱底部是一個(gè)機(jī)架的管理模塊,它包括管理模塊、傳輸背板和傳輸模塊。最前面有子板、載板、電源板,以及風(fēng)冷系統(tǒng)、電扇托板。在交換機(jī)中,它的主要載板就是電話信息的傳輸以及輸入/輸出的連接,輸入,輸出系統(tǒng)所組成的只有很少的電腦板以及信令控制板。
任何網(wǎng)絡(luò)都需要連通性,以便把單個(gè)設(shè)備組合成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?,F(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)中,互聯(lián)器件(“連接器”)扮演重要角色:首先,它能把單個(gè)設(shè)備進(jìn)行電連接,形成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);另一方面,如今都采用標(biāo)準(zhǔn)化的互聯(lián),使不同公司制造的設(shè)備能相互連接在一起工作,從而在某個(gè)街區(qū)構(gòu)建成一個(gè)網(wǎng)絡(luò),以滿足商業(yè)或社區(qū)的需求。
因此,在有線通信系統(tǒng)中,連接器的作用主要有三個(gè)方面:首先,能在單個(gè)設(shè)備內(nèi)的電路板和單個(gè)電元件問實(shí)現(xiàn)電連接;第二,如果采用標(biāo)準(zhǔn)化的互聯(lián),就能使不同公司制造的設(shè)備相互連接在一起工作,從而在某個(gè)街區(qū)構(gòu)建成一個(gè)網(wǎng)絡(luò),以滿足商業(yè)或社區(qū)的需求;第三,通過設(shè)計(jì)達(dá)到可靠的功能,以承受已知的工作環(huán)境和設(shè)備眼務(wù)期內(nèi)的工作強(qiáng)度。
針對有線通信系統(tǒng)對連接器的要求,在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮如下幾個(gè)方面:
- 鍍金接觸界面,用于保證更高的耐磨性和良好的電特性;
- 冗余的接觸界面,保汪高可靠性;
- 可選擇氣密出 接或PCB焊接;
- 殼體外部特征要便于插入時(shí)導(dǎo)正和導(dǎo)向;
- 用不同的插針高度保證信號和接地的先后連接順序;
- 大功率電源要用特殊的端子,和信號的接觸端子要有所區(qū)別;
- 要保證EMI特性和機(jī)箱接地。
圖2是典型的連接系統(tǒng)中背板連接器的設(shè)計(jì)。它可以提供三種端子長度,即接地端子、信號1端子、信號2端子三個(gè)端子的長度是不同的。這是為了保證插座和插針在互相連接的時(shí)候,如果接反了,就無法插入。第二個(gè)是中問部分,它是用于安裝維修用的,整個(gè)插針板在插入的過程中,可以用來導(dǎo)向,甚至可以保證編碼和極性的正確。外壁用來保護(hù)端子和連接器的導(dǎo)向,這個(gè)端子就是插針部分,采用柔性插針。從右半部分圖中可以看到,外殼被拆除后,更清楚地顯示出了接觸面。它采用了雙柱冗余的接觸面設(shè)計(jì),這樣可以大大提高接觸的可靠性。
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連接器在無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
圖3表示的是典型的無線通信系統(tǒng)的基站內(nèi)部互聯(lián),以及它所需要的各種各樣的電子連接器。從圖中可以看出,左邊基站所要求的都是射頻連接器,右邊表示的是電源連接器、背板連接器、輸入/輸出連接器和印制電路板連接器。
圖4表示的是基站控制器、移動(dòng)交換網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)之間的典型互聯(lián)。這些互聯(lián)也用到了多種連接器。
移動(dòng)手機(jī)用的開關(guān)式同軸連接器主要用于提供手機(jī)內(nèi)的天線和汽車外部天線之間的信號的切換。這種開關(guān)式的連接器,它的表面安裝有三種高度,分別是3.5mm、4.5mm和6.0 mm。表面安裝開關(guān)式連接器直接和手機(jī)天線連接。由于功率元件和天線或開關(guān)間距離短,因此內(nèi)部沒有電纜,信號傳輸非常好。它的性能指標(biāo)如下:
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無線通信系統(tǒng)中所采用的電源連接器(圖5)的種類包括一體化背板電源系統(tǒng)、子板/堆疊用連接器、信號母線到板之間的連接器、板到板的電源連接器、電源到電纜/電纜Nrn; 刷板連接器、微處理器所用電源連接器以及電源輸入所用連接器。
連接器的信號完整性設(shè)計(jì)
連接器在進(jìn)行信號完整性設(shè)計(jì)時(shí),需要考慮:
1、與整個(gè)互聯(lián)傳輸線阻抗的連續(xù)性;
2、連接器各插針問的串?dāng)_;
3、有時(shí)序要求,要考慮連接器上的延時(shí)。
連接器的分析方法與一般的信號分析方法基本一樣,部是利用仿真軟件進(jìn)行仿真,并對結(jié)果進(jìn)行分析,得出結(jié)論。
連接器的模型分析和電路的模型分析是一樣的,只是要注意連接器和過孔效應(yīng)的精確建模、仿真對于預(yù)測信號質(zhì)量非常重要。
模型分析有五種情況:
· 多線模型(MLM):適用于多插針連接器,包括接觸元件、接觸與接觸間耦合、接觸和屏蔽間耦合、焊盤問耦合等。除了SLM模擬的參數(shù)外,還能用來模擬串?dāng)_和地彈等。
· 單線模型(SLM):適用于連接器中的單線,如高速信號傳輸線,可以用來模擬反射、時(shí)延和偏移、衰減以及信號傳輸質(zhì)量。
· S參數(shù)模型:主要應(yīng)用于頻域,可模擬吞吐量和串?dāng)_,通過時(shí)域變換,可產(chǎn)生阻抗、串?dāng)_、傳輸時(shí)延和眼圖等。
· IBIS模型:是一種基于V/I曲線的對I/0 BUFFER快速準(zhǔn)確建模的方法,支持所有類型的連接器和多種不同連接器建模,如差分和不平衡信令、SLM(無耦合)、MLM(耦合)、模型級聯(lián)、板到板以及板到電纜等:
· SPICE模型:是最為普遍的電路級模擬程序,被分析的電路中的元件可包括電阻、電容、電感、互感、獨(dú)立電壓源、獨(dú)立電流源、各種線性受控源、傳輸線以及有源半導(dǎo)體器件信號完整性是貫穿于高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的最重要的問題之一,在此列出幾點(diǎn)建議:
A 對靈敏元件實(shí)施對噪聲器件的物理隔離;
B 阻抗控制、反射和信號終端匹配;
C用連續(xù)的電源和地平面層;
D布線中盡量避免采用直角;E差分對布線長度要相等,以保證在接收端良好的抑制比;