中心議題：

• 通信連接器的兩種類(lèi)型
• 通信連接器的發(fā)展變化
• 連接器在有線(xiàn)系統中的應用
• 連接器在無(wú)線(xiàn)通信系統中的應用
• 連接器的信號完整性設計

本講從通信連接器的兩種主要產(chǎn)品類(lèi)型（光纖連接器和電連接器件）入手，介紹了通信連接器產(chǎn)品的發(fā)展變化，透過(guò)通信連接器在有線(xiàn)系統和在無(wú)線(xiàn)通信系統中的應用實(shí)例，解答工程師在通信連接器應用方面的難題，最后介紹了通信連接器的模型分析情況，并給出了通信連接器有關(guān)信號完整性的幾點(diǎn)建議。

通信連接器屬于網(wǎng)絡(luò )傳輸介質(zhì)互聯(lián)設備，所采用的連接器性能可能影響整個(gè)通信系統。目前，通信連接器產(chǎn)品的型號和標準很多，其中主要包括光纖連接器和電連接器件。隨著(zhù)應用對象、頻率、功率和應用環(huán)境等的不同，需要各種不同形式的通信連接器。在進(jìn)行通信連接器的選擇時(shí)，應根據自己的實(shí)際情況，選擇適用的連接器：需要熟悉和了解各種連接器的性能，考慮網(wǎng)絡(luò )向高速網(wǎng)絡(luò )升級時(shí)的建設成本和硬件升級等問(wèn)題，提出接口要求；并綜合考慮連接器的性能、價(jià)格和發(fā)展。

在光纖通信鏈路中，為了實(shí)現不同模塊。設備和系統之間靈活連接的需要，必須有一種能在光纖與光纖之間進(jìn)行可拆卸(活動(dòng))連接的器件，使光路能按所需的通道進(jìn)行傳輸，以實(shí)現和完成預定或期望的目的和要求，能實(shí)現這種功能的器件就叫光纖連接器。光纖連接器就是把光纖的兩個(gè)端面精密對接起來(lái)，以使發(fā)射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去，并使由于其介入光鏈路而對系統造成的影響減到最小。在一定程度上，光纖連接器也影響了光傳輸系統的可靠性和各項性能。

詳細的光纖連接器了解，請參考光纖連接器原理分類(lèi)及應用

通信中的電連接器使電流在電路內被阻斷處或孤立不通的電路可以流通，使電路實(shí)現預定的功能。有些連接器被做成普通插座的形式，在線(xiàn)纜工業(yè)中得到廣泛認可和使用。通信網(wǎng)絡(luò )的連接往往取決于所用的媒體，所以，通常是按不同的連接介質(zhì)、連接方式和應用場(chǎng)合來(lái)討論連接器的，通常包括多線(xiàn)電纜連接器、雙絞線(xiàn)連接器和同軸電纜連接器。其中多線(xiàn)電纜連接器包括DB連接器和DIX連接器以及DIN連接器等；雙絞線(xiàn)連接包括RJ45和RJ11；同軸電纜連接器包括T連接頭和BNC連接器及終端電阻。而其中廣泛應用的射頻同軸連接器從連接類(lèi)型來(lái)分又分為螺紋連接型、卡口連接型和直插推連接型。

詳細的通信中電連接器了解，請參考通信電連接器的分類(lèi)及應用

無(wú)論是光纖連接器還是電連接器件，都在不斷向前發(fā)展，下面是對這兩種通信連接器發(fā)展情況的一個(gè)小結。

通信連接器的發(fā)展變化

受我國通信產(chǎn)業(yè)快速增長(cháng)的影響，射頻連接器市場(chǎng)出現了前所未有的發(fā)展勢頭。隨著(zhù)電信行業(yè)的發(fā)展，從最初只是語(yǔ)音的應用，發(fā)展到現在有了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)電視等應用，對數據傳輸率的要求越來(lái)越高。為了傳輸更高的速率，光纖開(kāi)始替代傳統的銅纜，尤其是在RRH方面開(kāi)始采用光纖進(jìn)行連接，不僅大大提高了長(cháng)距離大容量的傳輸速率，同時(shí)成本相對銅軸電纜也會(huì )降低。隨著(zhù)光纖在通信基礎設施的應用，光纖連接器的需求逐步增加。

伴隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，“板對板”同軸連接器在無(wú)線(xiàn)系統模塊互聯(lián)中的應用越來(lái)越廣泛，如：通信基站、RRH、直放站、GPS設備以及其它類(lèi)似應用等。最初，射頻模塊板間主要依靠電纜組件進(jìn)行連接，但是，隨著(zhù)產(chǎn)品小型化，部件之間的連接越來(lái)越緊湊，電纜組件已無(wú)法滿(mǎn)足要求，板對板連接器因此應運而出，同時(shí)從有限容差向大容差方向發(fā)展。

在電子互連元器件領(lǐng)域，金屬是非再生的原材料，而合成材料可以循環(huán)使用，在大量生產(chǎn)時(shí)合成材料比金屬材料更具成本優(yōu)勢。合成材料相對金屬重量大幅降低，對設備廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，重量減輕，運輸成本也相應降低。另外，合成材料在抗腐蝕性方面的性能也非常好，相比金屬材料更能適應嚴苛的室外環(huán)境。通信連接器對合成材料的采用可能成為一個(gè)趨勢。

隨著(zhù)近兩年外資企業(yè)也開(kāi)始將研發(fā)基地逐步向中國遷移，中國將成為電信業(yè)最核心的市場(chǎng)。下面針對其中的通信市場(chǎng)，分別列舉出連接器在有線(xiàn)系統和在無(wú)線(xiàn)通信系統中的應用實(shí)例。

連接器在有線(xiàn)系統中的應用

                           
                                                                            圖1 PSTN網(wǎng)交換機

圖1所示為一個(gè)PSTN網(wǎng)的交換機，該交換機由7個(gè)部分組成。除了機箱尺寸的區別，機箱底部是一個(gè)機架的管理模塊，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、電扇托板。在交換機中，它的主要載板就是電話(huà)信息的傳輸以及輸入/輸出的連接，輸入/輸出系統所組成的只有很少的電腦板以及信令控制板。
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任何網(wǎng)絡(luò )都需要連通性，以便把單個(gè)設備組合成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統?，F今網(wǎng)絡(luò )中，連接器扮演重要角色：首先，它能把單個(gè)設備進(jìn)行電連接，形成更大的網(wǎng)絡(luò )系統；另一方面，如今都采用標準化的互聯(lián)，使不同公司制造的設備能相互連接在一起工作，從而在某個(gè)街區構建成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，以滿(mǎn)足商業(yè)或社區的需求。

因此，在有線(xiàn)通信系統中，連接器的作用主要有三個(gè)方面：首先，能在單個(gè)設備內的電路板和單個(gè)電元件間實(shí)現電連接；第二，如果采用標準化的互聯(lián)，就能使不同公司制造的設備相互連接在一起工作，從而在某個(gè)街區構建成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，以滿(mǎn)足商業(yè)或社區的需求；第三，通過(guò)設計達到可靠的功能，以承受已知的工作環(huán)境和設備服務(wù)期內的工作強度。

針對有線(xiàn)通信系統對連接器的要求，在設計時(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，保證高可靠性；
• 可選擇氣密性連接或PCB焊接；
• 殼體外部特征要便于插入時(shí)導正和導向；
• 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別；
• 要保證EMI特性和機箱接地。

                                
                                                                      圖2 連接系統中典型的背板連接器的設計

圖2是典型的連接系統中背板連接器的設計。它可以提供三種端子長(cháng)度，即接地端子、信號1端子、信號2端子三個(gè)端子的長(cháng)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(wú)法插入。第二個(gè)是中間部分，它是用于安裝維修用的，整個(gè)插針板在插入的過(guò)程中，可以用來(lái)導向，甚至可以保證編碼和極性的正確。外壁用來(lái)保護端子和連接器的導向，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計，這樣可以大大提高接觸的可靠性。

連接器在無(wú)線(xiàn)通信系統中的應用

                          
                                                                    圖3 典型的無(wú)線(xiàn)通信系統的基站內部互聯(lián)

圖 3表示的是典型的無(wú)線(xiàn)通信系統的基站內部互聯(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 基站控制器、移動(dòng)交換網(wǎng)絡(luò )和網(wǎng)關(guān)支持節點(diǎn)之間的典型互聯(lián)
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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)手機用的開(kāi)關(guān)式同軸連接器主要用于提供手機內的天線(xiàn)和汽車(chē)外部天線(xiàn)之間的信號的切換。這種開(kāi)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6.0mm。表面安裝開(kāi)關(guān)式連接器直接和手機天線(xiàn)連接。由于功率元件和天線(xiàn)或開(kāi)關(guān)間距離短，因此內部沒(méi)有電纜，信號傳輸非常好。它的性能指標如下：

• 工作頻率：高達2.4GHz
• 標準阻抗：50歐姆
• VSWR：1GHz時(shí)為1.15:1；2GHz時(shí)小于1.20:1
• 插入損耗：2GHz時(shí)最大為-0.30dB
• 使用壽命：30,000 次
• 溫度范圍：-40℃到+85℃

無(wú)線(xiàn)通信系統中所采用的電源連接器（圖5）的種類(lèi)包括一體化背板電源系統、子板/堆疊用連接器、信號母線(xiàn)到板之間的連接器、板到板的電源連接器、電源到電纜/電纜到印刷板連接器、微處理器所用電源連接器以及電源輸入所用連接器。
 
                       
                                                                    圖5 無(wú)線(xiàn)通信系統的電源連接器

通信連接器無(wú)論是在有線(xiàn)系統和還是在無(wú)線(xiàn)通信系統的應用中，其連接器的信號完整性都顯得非常重要，下面是有關(guān)連接器信號完整性的相關(guān)介紹。

連接器的信號完整性設計

連接器在進(jìn)行信號完整性設計時(shí)，需要考慮：1、與整個(gè)互聯(lián)傳輸線(xiàn)阻抗的連續性；2、連接器各插針間的串擾；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，都是利用仿真軟件進(jìn)行仿真，并對結果進(jìn)行分析，得出結論。

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(guò)孔效應的精確建模、仿真對于預測信號質(zhì)量非常重要。

模型分析有五種情況：

• 多線(xiàn)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(pán)間耦合等。除了SLM模擬的參數外，還能用來(lái)模擬串擾和地彈等。

• 單線(xiàn)模型 (SLM)： 適用于連接器中的單線(xiàn)，如高速信號傳輸線(xiàn)，可以用來(lái)模擬反射、時(shí)延和偏移、衰減以及信號傳輸質(zhì)量。

• S參數模型：主要應用于頻域，可模擬吞吐量和串擾，通過(guò)時(shí)域變換，可產(chǎn)生阻抗、串擾、傳輸時(shí)延和眼圖等。

• IBIS模型：是一種基于V/I曲線(xiàn)的對I/O BUFFER快速準確建模的方法，支持所有類(lèi)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(wú)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、獨立電壓源、獨立電流源、各種線(xiàn)性受控源、傳輸線(xiàn)以及有源半導體器件。

信號完整性是貫穿于高速數字電路設計中的最重要的問(wèn)題之一，在此列出幾點(diǎn)建議：

• 對靈敏元件實(shí)施對噪聲器件的物理隔離；
• 阻抗控制、反射和信號終端匹配；
• 用連續的電源和地平面層；
• 布線(xiàn)中盡量避免采用直角；
• 差分對布線(xiàn)長(cháng)度要相等，以保證在接收端良好的抑制比；
• 高速電路設計中應考慮串擾問(wèn)題，包括近端串擾和遠端串擾；
• 電源退耦問(wèn)題，也就是說(shuō)加在電路上的電源一定要通過(guò)電感電容的退耦。