光纤与电缆及其应用技术
O pt ical F iber &Elect ric Cable
2010年第4期No.4 2010
产品设计
滤波电连接器的设计
唐努利
(深圳市通茂电子有限公司,深圳518109)
[摘 要] 介绍了滤波电连接器的滤波原理,截止频率和电容值大小的确定,不同电容器的滤波电连接器的结构设计与性能特点,并针对接地板的结构设计、陶瓷电容器的封装提出了一种新的方案。 [关键词] 连接器;电磁干扰;接地;滤波
[中图分类号] T N 713.4;T M 503.3 [文献标识码] B [文章编号] 1006 1908(2010)04 0011 04
Design of Filter Connector
TANG N u li
(Shenzhen Tongmao Electronic C o.,Ltd.,Shenzhen 518109,Guangdong,C hina)
Abstract:T he filtering pr inciple,the determinatio n of cut off frequency and capacitance values of the filter co nnector ,and the st ructur e design and char acteristics of the f ilter co nnector s w ith differ ent capacitor s ar e presented.In additio n a new scheme is pr oposed ag ainst the structure design of g ro unding plate and the packag e of cer amic ca pacito rs.
Key words:co nnector ;EM I;gr ounding ;filter
[收稿日期] 2010 01 18
[作者简介] 唐努利(1977-),男,深圳市通茂电子有限公
司设计师.
[作者地址] 深圳市宝安区龙华建辉路119号,518109
0 引 言
复杂的电磁环境对电连接器的性能要求越来越高,除要求可靠的电气连接外,还应满足整机小型化、多功能、耐环境、高密度及抗电磁干扰的要求,因此电连接的抗电磁干扰技术已成为人们的研究焦点。常用电子器件抗电磁干扰的方法有两种:屏蔽和滤波。封闭金属壳体屏蔽既可防止内部电磁能向外辐射,又可避免外界电磁干扰,但金属壳体屏蔽接地仅能抑制辐射干扰。要消除传导型电磁干扰,应采用具有屏蔽、接地和滤波等多功能电连接器[1]。
1 滤波电连接器的滤波形式
电容和电感是最基本的滤波元件,滤波器的原理是利用电容的容抗或电感的感抗随频率而改变的特性,对不同频率的输入信号产生不同的响应,让需要的频带信号顺利通过,抑制不需要的其他频带的干扰信号。一般来说,滤波电连接器都采用低通滤波器,利用电容的容抗随频率升高而降低的特性对
高频干扰信号旁路。低通滤波器是信号、电源线滤波电路中常用的滤波元件之一,其滤除高频干扰信
号的效果非常好。滤波器连接到金属面板上,金属面板既作滤波接地,又起到隔离滤波器输入和输出端的作用[2]
。
低通滤波器可分为C 型、 型及LC 型三种滤波形式,如图1所示。C 型、 型滤波形式最为常见, 型的滤波性能优于C 型,它的插入损耗曲线更陡些,即在给定的频率和相等的电容下, 型滤波衰减大于C 型[3]。 型滤波器以铁氧体为电感,频率越高,损耗越大,能有效防止谐振。
图1 三种常见的低通滤波形式
2 滤波元件参数的选择
滤波电连接器是在普通电连接器内部加装滤波电路,因此在选择滤波电连接器时,除了考虑普通电连接器选用因素外,还应注意工作电压、工作电流、工作温度、电容量、截止频率及各频段衰减等参数。滤波器的截止频率是一个重要的参数,滤波电连接器的截止频率定义为插入损耗为3dB时的频率,截止频率的选取必须保证信号的正常传输,同时最大限度地滤除不必要的高频干扰。对于模拟信号,截止频率只要大于信号最大工作频率即可,常见的是截止频率为10倍信号频率,例如,一个5MH z的有噪音数据线路,滤波器的截止频率接近于50M H z,才能使噪音衰减的同时不对信号造成影响[4]。对于脉冲信号,可以将滤波器的截止频率选在1/( t r)处,t r为脉冲的上升或下降沿时间,也可以将脉冲信号重复频率的15次谐波作为滤波器的截止频率[5]。截止频率及衰减性能在很大程度上取决于电容值,根据滤波器截止频率的计算公式f c=1/(2 R C)可计算出电容值,其中f c为截止频率,R为特性阻抗, C为电容。
3 滤波电连接器的滤波结构
滤波电连接器主要有管式滤波电连接器、平面式滤波电连接器、贴片式电容滤波电连接器三种结构。其中管式滤波电连接器电气性能最优,但其价格比较昂贵;当接触件密度比较高时,平面式滤波电连接器在设计和安装方面更具优越性,且机械强度较其他结构的高。
3.1 管式滤波电连接器
普通的管式 型滤波电连接器的滤波元件是由一根铁氧体套管电感和一根瓷管电容组成,它们依次套在接触件上。图2为管式 型滤波接触件组件的结构示意图,在瓷管电容的内外壁进行了选择性的涂覆构成电极,形成两个电容,瓷管电容的内电极与接触件焊接在一起,接地极通过如图3所示的接地板与电连接器外壳相连。铁氧体管一般采用初始磁导率较高的锰锌铁氧体或镍锌铁氧体,起单匝感应线圈的作用。这种低通 型滤波器由输入电容、输出电容和电感组成,从理论上说,每一滤波元件在截止频率以上的衰减增加为6dB/倍频程,因此,整个滤波器在截止频率以上的衰减增加为18dB/倍频程。
图4为管式 型滤波接触件组件组成的滤波电
连接器的结构示意图。接地板是一块镀有贵金属的
图2 管式 型滤波接触件组件的结构
图3 接地板的结构
铜合金,其上开了一系列通孔,通孔的排列与绝缘安装板的孔位排列相同,滤波接触件组件穿过这些通孔。所有接触件上的瓷管电容的接地极与连接到连接器外壳的该接地板连接。为了有效地滤除干扰信号,尽可能地使接地板与连接器外壳间的接触面积最大,使接地板与外壳之间的接触压力尽可能地大,同时避免接地板与连接器外壳之间的接触压力对滤波接触件的影响,在接地板与连接器外壳之间采用柔性接地,即在固定滤波器的接地板外圆柱面上采用弹性屏蔽环,当该组件装入壳体时,能够使接地板与电连接器外壳360 可靠地电连接,且最大限度地避免了机械应力对滤波器件的影响,同时在接地板与连接器外壳相连接的端面注入导电性能较好的环氧导电胶,防止环氧树脂渗入屏蔽环间隙,从而保证了滤波电连接器优良的屏蔽性能和接地可靠性。此外,为提高机械强度,保护滤波接触件,一般将滤波接触件安装在插座内。
图4 管式 型滤波电连接器的结构
陶瓷电容的电极一般采用银浆涂覆,经高温焙烧而成,如果采用酒精为溶剂的环氧树脂封装,由于封装的多孔性而易受潮,为银离子的迁移提供了条件,造成短时间内产品大量失效。为了提高陶瓷电
12
光纤与电缆及其应用技术2010年第4期
容的防潮性能,焊接后的插座组件经过清洗、高温烘烤后先在陶瓷电容的表面上涂一层薄薄的硅胶,将陶瓷电容完全覆盖,再用环氧树脂封装,这样既提高了陶瓷电容的防潮性能,又减少了环氧树脂的收缩应力。滤波电连接器按GJB 1032 1990加电应力筛选,试验结果表明,这种封装工艺有很好的防潮性能,产品的可靠性有明显的提高。
这种管式滤波电连接器具有如下特点:a .瓷管电容在电流垂直方向360 接地,对高频有很好的旁路作用;b .设计、装配、焊接方便;c .接地板使滤波器的输入和输出之间得到了有效的隔离,避免了高频在输入和输出之间的耦合。3.2 平面式滤波电连接器
平面式滤波电连接器的电容是一种多孔电容,孔的排列与接触件的排列相同,如图5所示,它是由若干陶瓷片层叠组成的陶瓷盘,在陶瓷片的预定位置有导电涂层。在层叠工序完成后,电容被分割成所要求的尺寸,并在孔位处钻孔,在1300 的温度下烘烤、焙烧后,将银化物涂于孔内及外圆接地带上进行银化,然后再一次焙烧、烘烤,形成独特的陶瓷
片平面电容器阵列。
图5 平面式滤波电连接器的电容
图6为平面式滤波电连接器的结构示意图,接触件穿过两个相同陶瓷盘上的通孔,在两个陶瓷盘之间的每根接触件上均套有一根铁氧体管,每个电容的接地极通过陶瓷盘边缘的接地极与环形接地板连接,形成了双平面电容 型滤波电连接器的电气连接。每个陶瓷盘的电容值为所需电容的一半。
为
图6 平面式滤波电连接器的结构使滤波电连接器接地可靠,最大限度地避免机械应
力对滤波器件的影响,同样也可以采用弹性屏蔽环的柔性接地方式。
平面式滤波电连接器具有如下特点:a .平面电容器采用多层分流的方式和连接器外壳连接,因此具有非常低的阻抗,对高频有很好的旁路作用;b .设计、装配、焊接方便;c .同一电连接器内不同接触件的电容一致性比较好;d .抗拉、抗压、机械强度较高,振动冲击指标可以达到普通电连接器的水平。3.3 贴片电容式滤波电连接器
贴片电容滤波电连接器采用的是贴片多层陶瓷电容,即一种多层片状结构的电容,具有金属化的端面,便于直接装配在印制板电路中,通过如图7所示的印制板将电容的两极分别与接触件和连接器外壳连接,印制板的接地焊盘和连接器外壳通过焊接相连,或通过镀银卡簧和导电胶与壳体固定并粘接而相连。图8为典型的贴片电容滤波电连接器结构示意图,接触件穿过两片印制板组件,在两片印制板组件之间的接触件上套有一根铁氧体管,形成贴片式 型滤波电连接器。
图7 印制板正反两面印制线路
图8 贴片电容式滤波电连接器的结构
贴片电容式滤波电连接器的特点为:a .结构简单、耐冲击振动、价格低;b .由于贴片电容直接安装在印制板上,通过印制板上的引线和连接器外壳相
13 唐努利:滤波电连接器的设计
连,电容的引线电感造成电容谐振,对高频信号呈现较大的阻抗,消除了高频信号的旁路作用,所以贴片电容式滤波电连接器在高频时滤波效果比较差。
4 结束语
论述了三种滤波电连接器的结构设计,通过结构介绍可看出,滤波电连接器结构设计的要点是尽量降低滤波器的接地电阻,避免接触应力对陶瓷电容的影响。为使滤波电连接器结构达到或超过电连接器规定的随机振动水平,并通过超过1kg的机械冲击试验,滤波电连接器采用先在陶瓷电容表面涂一层薄薄的硅胶,然后用环氧树脂灌封的方式。
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(上接第10页)
表2 BOTDR分布式光纤温度传感器与D T 3型点式温度计的地温场测试数据1)
时点
深度15cm
12深度30cm
12
深度45cm
12
深度60cm
12
深度75cm
12
8:0025.125.224.024.123.123.522.422.322.021.6 10:0025.325.524.424.523.523.922.622.722.121.9 12:0027.027.424.825.023.723.922.522.722.122.1 14:0025.325.724.024.723.023.522.522.621.921.8 16:0026.526.624.224.623.323.622.722.822.021.8 18:0026.026.324.324.323.223.222.322.621.521.7 注:1)表中 1 为BO T DR分布式光纤温度传感器的地温场测试数据, 2 为DT 3型点式温度计的地温场测数据。
4 结 论
从上述对比试验中可以得出如下结论:a.本高空间分辨率分布式光纤温度传感器可使BOTDR温度测试的空间分辨率提高数十倍,达到厘米级;b.通过室内标定实验,本BOTDR温度传感器的温度系数为3.0M H z/ ;c.通过与传统点式温度传感器地温场测量对比试验,证明了本新型温度传感器测温的正确性和优越性,实现了BOTDR高空间分辨率的连续、分布式和远程测量,其应用前景十分广阔。
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光纤与电缆及其应用技术2010年第4期
文章编号：1009-8119（2005）12-0036-02 基于SERENADE软件的微波带通滤波器的设计和仿真 张磊夏永祥 （北京理工大学信息科学技术学院，北京 100081） 摘要论述了应用Ansoft 公司的Serenade 8.7 微波仿真软件设计微波带通滤波器的方法，并给出了优化仿真结果。试验结果表明，利用此软件的优化结果设计出的滤波器具有良好的滤波性能，而且无需调试，一致性好，适用于工程设计。 关键词带通滤波器，Ansoft, 耦合微带线 Design and Simulation of Microwave Band-pass Filter Based on SERENADE Zhang Lei Xia Yongxiang （School of Information and Science，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081） Abstract In this paper，the method of design and simulation of microwave band-pass filter based on Serenade8.7 was introduced，and one specific design and simulation is given too. Through the result of the test, we can see that the filter designed based on Serenade8.7 has very good performance and consistency. Keywords Microwave filter，Ansoft， Microstrip line 1 引言 在设计模拟电路时，对高频信号在特定频率或频段内的频率分量做加重或衰减处理是个十分重要的任务，因此，微波带通滤波器便成为现代电子系统中的一种关键部件，它的好坏直接决定系统的整体性能。微带平行耦合带通滤波器是工程上较为常见的一种微波带通滤波器，它是根据反对称原型滤波器设计的，这样构成的平行耦合滤波器是关于其中心对称的。它由N节平行耦合微带线组成，两个微带线之间通过平行耦合线进行耦合，这些耦合线的两端开路，长度在中心频率上为半个波长，这种滤波器可看作由N+1个平行耦合节组合而成，这些耦合节在中心频率上是1/4波长。它的输入、输出由微带T型接头与之相连接，输入、输出阻抗为50欧姆。具有结构简单，易于实现微波部件和系统的集成化等优点。 传统的滤波器设计计算方法比较复杂，而且工作量十分大，而由于现在软件技术的飞速发展，设计手段也变得越来越多，工作效率也越来越高。本设计就是利用ANSOFT公司的SERENADE软件来进行设计和优化。 2 设计步骤 本文所述的微波带通滤波器的设计方法主要包括两个部分： 1．将标准切比雪夫低通滤波器变换为符合要求的特定带通滤波器。 ①首先建立归一化低通切比雪夫滤波器的结构； ②利用频率变换将其低通频率特性变换为带通滤波器频率特性。 2．根据将集总参数元件变为分布参数元件的Richards变换和Kuroda规则用分布参数元件实现这些滤波器。 3 设计实例 滤波器设计要求如下。 信号带宽：1638～1658MHz。 插入损耗：小于1.5dB。 带内波动：小于±0.2dB。
电连接器基本知识概述 在武器装备的各类电子系统中，电连接器在器件与器件、组件与组件、系统与系统之间进行电气连接和信号传递，是构成一个完整系统所必须的基础元件。 在各种军机和武器装备中，电连接器的用量较大，特别是飞机上使用电连接器的用量特大。一般来讲一架飞机电连接器的使用量可达数百件至几千件，牵扯到好几万个线路。因此，电连接器除了要满足一般的性能要求外，特别重要的要求是电连接器必须达到接触良好，工作可靠，维护方便，其工作可靠与否直接影响飞机电路的正常工作，涉及整个主机的安危。为此，主机电路对电连接器的质量和可靠性有非常严格的要求，也正因为电连接器的高质量和高可靠性，使它也广泛应用于航空、航天、国防等军用系统中。针对此块精英人才，也是目前我国最稀缺的，目前收纳电连接器人较多的有连接器英才网，是电连接器行业人才的一个专业性招聘、求职网站。 一、电连接器分类、结构 1．连接器常用的分类方法是： 1)按外形分：圆形电连接器、矩形电连接器。 圆形电连接器由于自身结构的特点在军事装备上（航空、航天）用量最大。矩形电连接器由于其结构简单更多的是用于电子设备的印制线路板上。 2)按结构分： 按连接方式：螺纹连接、卡口（快速）连接、卡锁连接、推拉式连接、直插式连接等； 按接触体端接形式：压接，焊接，绕接；螺钉（帽）固定； 按环境保护分：耐环境电连接器和普通电连接器 3)按用途分： 射频电连接器 密封电连接器（玻璃封焊） 高温电连接器 自动脱落分离电连接器 滤波电连接器 复合材料电连接器 机场电源电连接器 印制线路板用电连接器等2．电连接器结构电连接器由固定端电连接器（以下称插座），自由端电连接器（以下称插头）组成。插座通过其方（圆）盘固定在用电部件上（个别还采用焊接方式），插头一般接电缆，通过连接螺帽实现插头、插座连接。 电连接器由壳体、绝缘体、接触体三大基本单元组成。 壳体——电连接器壳体是指插头插座的外壳、连接螺帽、尾部附件。外壳作用是保护绝缘体和接触体（插针插孔的通称）等电连接器内部零件不被损伤。上面的定位键槽保证插头与插座定位。连接螺帽用于插头座连接和分离。尾部附件用于保护导线与接触体端接处不受损伤并用于固定电缆。壳体还具有一定电磁屏蔽作用。
微带滤波器的设计
解析微带滤波器的设计 微波滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器，只让需要的信号通过。在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，近年来在微波电路系统应用广泛，其中用微带做滤波器是其主要应用之一，因此本节将重点研究如何设计并优化微带滤波器。 滤波器（filter），是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。 1 微带滤波器的原理 微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器，而其它类型的滤波器可以通过低通滤波器的原型转化过来。最大平坦滤波器和切比雪夫滤波器是两种常用的低通滤波器的原型。微带滤波器中最简单的滤波器就是用开路并联短截线或是短路串联短截线来代替集总元器件的电容或是电感来实现滤波的功能。这类滤波器的带宽较窄，虽然不能满足所有的应用场合，但是由于它设计简单，因此在某些地方还是值得应用的。 微带滤波器是在印刷电路板上，根据电路的要求以及频率的分布参数印刷在电路板上的各种不同的线条形成的LC分布参数的滤波器。 2 滤波器的分类 最普通的滤波器的分类方法通常可分为低通、高通、带通及带阻四种类型。图12.1给出了这四种滤波器的特性曲线。
低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。 高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。 带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。 带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。 按滤波器的频率响应来划分，常见的有巴特沃斯型、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型及等；按滤波器的构成元件来划分，则可分为有源型及无源型两类；按滤波器的制作方法和材料可分为波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器。 巴特沃斯滤波器是电子滤波器的一种。巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。这种滤波器最先由英国工程师斯替芬·巴特沃斯（Stephen Butterworth）在1930年发表在英国《无线电工程》期刊的一篇论文中提出的。 切比雪夫滤波器，又名"车比雪夫滤波器",是在通带或阻带上频率响应幅度等波纹波动的滤波器。切比雪夫滤波器来自切比雪夫分布，以"切比雪夫"命名，是用以纪念俄罗斯数学家巴夫尼提·列波维其·切比雪夫（ПафнутийЛьвовичЧебышёв）。 3 微带滤波器的设计指标 微带滤波器的设计指标主要包括： 1绝对衰减（Absolute attenuation）：阻带中最大衰减（dB）。 2带宽（band width）：通带的3dB带宽（flow-fhigh）。
电连接器的选择方法 连接器是连接电气线路的机电元件。因此连接器自身的电气参数是选择连接器首先要考虑的问题。正确选择和使用电连接器是保证电路可靠性的一个重要方面。 引言 电连接器（以下简称连接器）也可称插头座，广泛应用于各种电气线路中，起着连接或断开电路的作用。提高连接器的可靠性首先是制造厂的责任。但由于连接器的种类繁多，应用范围广泛，因此，正确选择连接器也是提高连接器可靠性的一个重要方面。只有通过制造者和使用者双方共同努力，才能最大限度的发挥连接器应有的功能。 连接器有不同的分类方法。按照频率分，有高频连接器和低频连接器；按照外形分有圆形 连接器，矩形连接器；按照用途分，有印制板用连接器，机柜用连接器，音响设备用连接器，电源连接器，特殊用途连接器等等。下面主要论述低频连接器（频率为3MHZ以下）的选择方法。 电气参数要求 连接器是连接电气线路的机电元件。因此连接器自身的电气参数是选择连接器首先要考虑的问题。 额定电压 额定电压又称工作电压，它主要取决于连机器所使用的绝缘材料，接触对之间的间距大小。某些元件或装置在低于其额定电压时，可能不能完成其应有的功能。连接器的额定电压事实上应理解为生产厂推荐的最高工作电压。原则上说，连接器在低于额定电压下都能正常工作。笔者倾向于根据连接器的耐压（抗电强度）指标，按照使用环境，安全等级要求来合理选用额定电压。也就是说，相同的耐压指标，根据不同的使用环境和安全要求，可使用到不同的最高工作电压。这也比较符合客观使用情况。 额定电流 额定电流又称工作电流。同额定电压一样，在低于额定电流情况下，连接器一般都能正常工作。在连接器的设计过程中，是通过对连接器的热设计来满足额定电流要求的，因为在接触对有电流流过时，由于存在导体电阻和接触电阻，接触对将会发热。当其发热超过一定极限时，将破坏连接器的绝缘和形成接触对表面镀层的软化，造成故障。因此，要限制额定电流，事实上要限制连接器内部的温升不超过设计的规定值。在选择时要注意的问题是：对多芯连接器而言，额定电流必须降额使用。这在大电流的场合更应引起重视，例如φ3.5mm接触对，一般规定其额定电流为50A，但在5芯时要降额33％使用，也就是每芯的额定电流只有38A，芯数越多，降额幅度越大。降额幅度可参看表1 接触电阻 接触电阻是指两个接触导体在接触部分产生的电阻。在选用时要注意到两个问题，第一，连接器的接触电阻指标事实上是接触对电阻，它包括接触电阻和接触对导体电阻。通常导体电阻较小，因此接触对电阻在很多技术规范中被称为接触电阻。第二，在连接小信号的电路中，要注意给出的接触电阻指标是在什么条件下测试的，因为接触表面会附则氧化层，油污或其他污染物，两接触件表面会产生膜层电阻。在膜层厚度增加时，电阻迅速增大，是膜层成为不良导体。但是，膜层在高接触压力下
电缆的阻抗 本文准备解释清楚传输线和电缆感应的一些细节，只是此课题的摘要介绍。如果您希望很好地使用传输线，比如同轴电缆什么的，就是时候买一本相关课题的书籍。什么是理想的书籍取决于您物理学或机电工程，当然还少不了数学方面的底蕴。 什么是电缆的阻抗，什么时候用到它？ 首先要知道的是某个导体在射频频率下的工作特性和低频下大相径庭。当导体的长度接近承载信号的1/10波长的时候，good o1风格的电路分析法则就不能在使用了。这时该轮到电缆阻抗和传输线理论粉墨登场了。传输线理论中的一个重要的原则是源阻抗必须和负载阻抗相同，以使功率转移达到最大化，并使目的设备端的信号反射最小化。在现实中这通常意味源阻抗和电缆阻抗相同，而且在电缆终端的接收设备的阻抗也相同。 电缆阻抗是如何定义的？ 电缆的特性阻抗是电缆中传送波的电场强度和磁场强度之比。（伏特/米）/（安培/米）=欧姆 欧姆定律表明，如果在一对端子上施加电压（E），此电路中测量到电流（I），则可以用下列等式确定阻抗的大小，这个公式总是成立： Z = E / I 无论是直流或者是交流的情况下，这个关系都保持成立。 特性阻抗一般写作Z0（Z零）。如果电缆承载的是射频信号，并非正弦波，Z0还是等于电缆上的电压和导线中的电流比。所以特性阻抗由下面的公式定义： Z0 = E / I 电压和电流是有电缆中的感抗和容抗共同决定的。所以特性阻抗公式可以被写成后面这个形式： 其中 R=该导体材质（在直流情况下）一个单位长度的电阻率，欧姆 G=单位长度的旁路电导系数（绝缘层的导电系数），欧姆 j=只是个符号，指明本项有一个+90'的相位角（虚数） π=3.1416 L=单位长度电缆的电感量 c=单位长度电缆的电容量 注：线圈的感抗等于XL=2πfL，电容的容抗等于XC=1/2πfL。从公式看出，特性阻抗正比于电缆的感抗和容抗的平方根。 对于电缆一般所使用的绝缘材料来说，和2πfc相比，G微不足道可以忽略。在低频情况，和R 相比2πfL微不足道可以忽略，所以在低频时，可以使用下面的等式： 注：原文这里是Zo = sqrt ( R / (j * 2 * pi * f * L)) 应该是有个笔误。阻抗不应该是反比于感抗.实际上低频时应该是电阻和容抗占主导地位。 如果电容不跟随频率变化，则Z0和频率的平方根成反比关系，在接近直流的状态下有一个-45'的相位角，当频率增加相位角逐渐减少到0'。 当频率上升时，聚氯乙烯和橡胶材料会稍微降低电容，但聚乙烯，聚丙烯，特氟纶（聚四氟乙烯）的变化不大。 当频率提高到一定程度（f足够大），公式中包含f的两项变的很大，这时候R和G可能可以被忽略。等式成为
连接器弹性接触件设计与材料 苏州接插元件研究所邓志奎沈鑫万庆葛粉兆尹秋 《国际线缆与连接》应用版—2002年4月刊 摘要：文章就弹性件设计与材料之间的内在关系，通过公式推导，并通过电接触原理的介绍加以论述，以便使设计人员在设计连接器弹性元件时，为合理选择材料，提供一种可行的方法。 前言 连接器产品一般依据连接器的使用范围和功能要求来考虑其结构尺寸。如果材料选择不当，或结构尺寸参数不合适，将不会设计出一个好品质的连接器产品；同样弹性元件的材料选择不恰当，也不会设计出一个好的连接器产品。即使对一个工作多年的设计师来说，面对几十，上百种可供选择的材料，要能选择一种合理的材料也是很困难的。 设计人员在设计连接器时，必须考虑诸多因素，特别是要将结构尺寸设计和弹性材料的选择加以综合考虑。随着材料科学的发展，现在市场上可供选择的弹性材料种类越来越多，这就给设计人员选择时带来了一定的困难。一般而言，针对具体的元件结构尺寸，首先是选择弹性性能能满足要求的材料，而在几种可供选择的材料中，又要选择一种价格相对便宜、工艺简单（工艺成本低）的材料，这种材料是最佳的选择对象。 为了选好一种材料，本文首先从连接器的核心部分-接触对的电接触理论加以简单的介绍。 1 产品性能对连接器弹性接触对的要求 电连接器接触性之好坏与连接器接触对间的接触电阻大小有关。一般要求接触电阻小一点为好，这样可减少接触电阻造成的功能损耗。并且也可减少接点发热，接点发热太高反而增加了接触电阻值。另外，过高的热量如散发不好就会使金属软化，加快了金属表面的氧化和磨损，使连接器的品质下降，严重的会使连接器塑壳软化变形，老化等。因此，接触电阻一般仍以偏小以好。 同时，对数字电路用的连接器来说，要求连接器在工作时，其接触电阻不仅要小，数值也要求较为稳定为好。如工作中阻值变化太大，容易形成脉冲，从而使整机不能正常工作。我们在试制中曾用一只开关代替施密特电路给一数字电路发脉冲信号，发现由于弹性元件多次弹跳，开关每次开合击发引起计数紊乱。这是由于开关开合时，弹片抖动，引起接触电阻变化，从而产生电压变化所致，所以接触电阻值在工作过程中其数值要尽量稳定。 1. 1连接器接触对的接触电阻 连接器接触对是指连接器一个插头片和一个插座片相互接触实现电连接的金属元件。它们在接触区形成一个电阻，称之为接触电阻。接触电阻有以下几部分组成： 1.1. 1压缩电阻Rc 清洁的金属表面通过施加一定的压力（弹力）互相接触在一起时形成的电阻Rc称之为压缩电阻，见图1，由于接触区的接触面积很小，电流一到接触区相互被压缩在一起，使电流密度增加，此对产生的电阻称之为压缩电阻。
传统的微波滤波器设计方法从滤波器特性曲线入手，通过网络综合得到集总参数元件的组成模型，进而再用分布参数元件逼近集总参数元件，从而将电路结构由集总参数变为分布参数[1-2]。对于初次接触滤波器设计的人员来说，这种方法具有直观易懂的优点，但是其缺点在于由集总参数模型向分布参数模型转变的过程中，因为分布参数元件频率特性复杂，建模难度较大。现有的文献中只有少数几种分布参数的电路形式有完整的建模分析过程，对于不同的情况下的工程设计有一定的缺憾。近年来复合左右手传输线等新型结构因其能大幅缩短电路尺寸，而在微波电路中展现了良好的应用前景，将复合传输线应用到微波滤波器设计中，成了滤波器设计的一个发展的新趋势[3-4]。 随着计算机性能的提高和电路设计软件功能的完善[5-6]，本文提出了一种滤波器设计的新观点。从滤波器的频率特性曲线出发，尝试直接进行分步参数滤波器的设计，去掉了集总参数模型的建模环节，改用软件分析代替。 理想的滤波器频率特性曲线，可用一个门函数表示。对其做傅里叶级数展开，可将原函数用在区间内的无穷多项三角函数进行逼近。在实际应用中，取该级数的前若干项，逼近后的新函数和原函数相比，通带不再是理想的平坦特性，通带和阻带之间也有一定的过渡带，过渡带的长度由所取的项数决定；另一个不同之处是新函数比原函数多了寄生通带， 原因在于选用的逼近函数是周期性的，三角函数的周期性和微带线的周期性十分相近，因此可以考虑利用不同微带线的组合来逼近滤波器频率特性曲线。 1微带线单元模型的频率特性分析 一个微波滤波器可以看作是如下单元的某种组合。 1） 单段微带线 ，如图1所示。 阻抗匹配的微带线在很宽的频段内近似为一条直线，随着频率增加，损耗略有增大。这是由于微带线本身是有耗的，波数中的阻抗系数随频率增加而增大。非阻抗匹配的微带线为近似正弦曲线，且微带线特性阻抗偏离匹配阻抗值越大时，正弦曲线的幅值越大。 将若干段微带线直接级联，可以组成近似的滤波器特性曲线，这种方式需要多节微带线，电路尺寸较大。 2）窄边耦合的微带线，如图2所示。 图2窄边耦合的微带线 Fig.2Narrow -coupled microstrip line 微波滤波器设计的新观点 白志强，丁君，郭陈江 （西北工业大学电子信息学院，陕西西安710129） 摘要：根据三角级数展开理论，将理想滤波器特性曲线做级数展开，然后用单节微带线逼近展开式中的一项或多项，级联后逼近理想的滤波器特性曲线。该方法避免了传统滤波器设计方法中的微带线建模分析的困难，在设计出的电路形式中，各单元的作用更易理解，给滤波器的调节也带来了方便。最后给出了该方法的设计实例，具有较好的频率特性曲线。 关键词：级数展开；微带线；单元分解；波形叠加中图分类号：O453 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2012）21-0153-03 A new viewpoint on microwave filter design BAI Zhi -qiang ，DING Jun ，GUO Chen -jiang （Electronic and Information School ，Northwestern Polytechnical University ，Xi ’an 710129，China ） Abstract:According to the theory of expansion of series ，decompose microwave filter frequency response in series ，use single microstrip line to approximate the items and combine them ，consequently get the approximate ideal frequency response.This method avoid the difficulties of microstip line modeling ，and get a easy approach to the benefits of filter elements ，which makes the adjustment work easier.In the end ，produce an example which shows good frequency response.Key words:expansion of series ；microstrip line ；cell decomposition ；fusion of waves 收稿日期：2012-06-07稿件编号：201206045 作者简介：白志强（1988—），男，湖北黄石人，硕士研究生。研究方向：微波电路设计。 电子设计工程 Electronic Design Engineering 第20卷 Vol.20 第21期No.212012年11月Nov.2012 图1单段微带线 Fig.1Single microstrip line －153－
毕业论文开题报告 题目微波滤波器的设计与仿真 学生姓名薛新月学号 1113024098 所在院(系) 物理与电信工程学院 专业班级通信 1103 班 指导教师薛转花 2015 年 3 月 7 日
题目微波滤波器的设计与仿真 一、选题的目的及研究意义 随着科技不断进步，无线通信前所未有的融入到生活中，尤其是贴近日常应用的短距离无线数据业务更是迅猛发展。例如WLAN、WIFI、蓝牙等短距离无线的广泛应用。极大的推动了滤波器技术的发展，也对滤波器的性能提出了更高的要求。微波滤波器是现代微波中继通信、微波卫星通信、电子对抗等系统中必不可少的组成部分。微波滤波技术广泛应用于卫星通信、移动通信、雷达系统、导航系统等，可谓无处不在。微波滤波技术的发展经历了半个多世纪，可谓品种繁多，性能各异。可按频率响应特性分为低通、高通、带通、带阻；也可按网络函数分为最大平坦型、切比雪夫型、线性相位型和椭圆函数型；还可按工作模式、频带、频段等进行划分。面对现代通信系统对滤波器性能要求日趋严格，微波滤波技术朝着体积小、重量轻、低损耗、高可靠性、高温补性能等的综合性滤波器发展。 随着无线通信的个人化、宽带化，越来越需要人性化和高性能的终端设备，促使了包括滤波器在内的射频元器件的微型化和可集成化，同时也产生了各种结构和性能的射频滤波器来满足体积小、重量轻的系统要求。 二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等 研究现状：微带滤波器在通信、信号处理、雷达等各种电路系统中具有广泛用途。随着移动通信、电子对抗和导航技术的飞速发展，对新的微波元器件的需求和现有器件性能的改善提出了更高的要求。发达国家都在利用新材料和新技术来提高器件性能和集成度，同时，尽可能地降低成本，减小器件尺寸和降低功耗。与国外相比，我国的微带滤波器的发展还有一定的差距。 目前，国外已有相应公司在大量生产微滤波器器件，比较著名的公司有美国的DLI、TRANS-TECH、日本MURATA、英国的FILTRONIC公司等。他们生产的各种微波介质陶瓷滤波器、双工器、谐振器、介质天线等产品已用于微波基地站、手机及无绳电话等产品中，取得了显著的经济和社会效益。 发展趋势：随着现代材料科学与电子信息科学技术的交叉渗透，新材料和制造工艺技术的发展，如单片集成电路、MEMS、LTCC等工艺，极大地带动了微带和其他类型滤波器的飞速发展。全国固态化的各类片式高频、微带滤波器和中频滤波器，向着高性能、低成本、小型化、高频化等各方面飞快发展。 研究方法：微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器，而其它类型的滤波器可以通过低通滤波器的原型转化过来。最大平坦滤波器和切比雪夫滤波器是两种常用的低通滤波器的原型。微带滤波器中最简单的滤波器就是用开路并联短截线或是短路串联短截线来代替集总元器件的电容或是电感来实现滤波的功能。这类滤波器的带宽较窄，虽然不能满足所有的应用场合，但是由于它设计简单，因此在某些地方还是值得应用的。 工程应用中，一般要求我们重点考虑通带边界频率与通带衰减、阻带边界频率与阻带衰减、通
第一部分:设计过程 第二部分:工业的发展趋势 第三部分:连接器要求 第四部分:材料的特性 第五部分:设计和分析 第VI部分:原型和验证 第七节:资格 第八部分:生产 第九部分:应用 附录 列表格 列表的图表 数字表 介绍 第一部分:设计过程 设计流程图 设计流程图(细节) 第二部分:工业的发展趋势 连接器要求司机 第三部分:连接器的要求 机械接触理论接触力接触几何插拔力电气接头电阻 接触电阻体积电阻功率特性信号特性系统可靠性成本 包装信封标准和规范 第五部分:设计,实现分析方法 计算机辅助设计(CAD) 设计生产的容差分析尺寸公差带硬带钢轧机轧制和唯一的)线结构分析负荷支撑条件简化和假设 截面特性一些常见的截面最大应力和挠度方程为选定的梁 有限元分析警告有限元分析电分析设计审核 第VI部分:原型,实现验证方法 ——电火花加工(EDM) 照片化学加工(刻蚀) 立体声平版印刷术设计评价试验方法和数据
第七节:资格电子 列表 1——作业环境 2——设计要求与材料性能 3——铜合金成分和密度 4——脾气指定 5——带机械性能 6——硬度值 7 -应力松弛 8——应力松弛方程系数 9——疲劳强度 10——正常的力量关系 11—应变硬化指数的增大而减小 12 -热膨胀系数 13——的情况下电记忆和热电导率 14 -带维公差 15—线尺寸公差 16日———设计评价 17——成对数据合金25二分之一HT 18—测试方法 19——成形 20——热治疗与研磨机硬 21——可加工性等级 22——杠杆杆力学性能 23——丝力学性能 24——小型化 介绍 接触材料具有不同的组合,强度、应力松弛阻力电导率、成型性、耐蚀性和磁导率。选择一个合金的复杂需求的最好的满足应用要求的一种新的联系意识控制的特点和相互关系的材料的性能。这种意识是依赖于设计者的知识和可用的合金其具体的性能、生产、质量和成本效率的特点。
连接器各零件设计重点 1.Housing ☆连接器的主结构。 ☆其它各零件靠它决定空间定位。 ☆导体零件间的绝缘功能。 ☆尺寸规划须兼顾成型性。 ☆选材料须顾虑客户的制程条件。 ☆因应用段需求而须限制模具进胶口者，须注明于图面上。 它是整个连接器的主体构件，其它的零件往它身上组装。它大致决定连接器的外观尺寸，需确认其结构强度能承受最终使用者正常使用的破坏力或是客户明定的测试规格(例如:要求施加各方向的力于外接cable，不能看到破坏；或是安装螺丝时，施加适当的扭力不能造成破坏)。 既然是主体构件，自然肩负各零件定位的责任，因此与其它零件互配部位的尺寸与公差(包括几何公差)需拿捏适当。重要feature(例如:安装端子的孔，其抽屉宽度)若是由单一模仁决定其尺寸，而该模仁又可由磨床加工制作，则可设定尺寸公差+/-0.02mm，以确保功能。其它如正位度、平面度、轮廓度等几何公差也要适当运用，方可确保功能。 端子除了靠housing做空间上的定位，还须靠housing对它的固持力量来产生端子力学行为上的边界条件(例如悬臂梁式端子的fixed end)，进而在公母座配接时产生适当的正向力，同时避免退pin的情形发生。因此端子与housing的干涉段尺寸与形状拿捏必须非常小心。适当的端子倒刺形状以及干涉量，才能得到适当的端子保持力，又不至于因干涉过大造成housing变形或破裂。 在电气功能方面，housing肩负各导体零件之间的绝缘功能，以一般工程塑料阻抗值而言，只要射出成型做得到的厚度，后续加工过程又没有造成结构破坏，则塑料产生的绝缘阻抗与耐电压效果都可符合规格要求。只有在吸湿性非常强的材料或是端子压入造成塑料隔栏破裂的情况下，可能发生塑料部分的绝缘阻抗或耐电压不合格的情形，否则该担心的多半是裸露在塑料之外的导体零件之间的绝缘效果，因为空气的绝缘效果远不及工程塑料的好。 Housing的设计除了考虑上述的功能性，也须考虑射出成型的制造
一种电连接器，包括一大致呈长形的绝缘壳体，以及一与该壳体的结构对应而作为连接器遮蔽装置使用的金属外盖，该壳体在对接互补连接器的一端，设有两个沿纵长方向并排配置的容室，用以收容相关的互补连接器，每一容室内形成四个端子通道，用以收容对应的四支连接器端子；该金属外盖在对接互补连接器的表面上，与壳体的容室结构相配合，形成两个在纵长方向上并排配置的开口。 技术要求 1、一种电连接器，具有一绝缘壳体，其内设有多个端子通道；多支端 子，收容在对应的端子通道内；以及一与所述壳体的结构对应并遮蔽所述壳 体与端子的金属外盖；其特征在于，所述壳体在对接互补连接器的一端，至 少设有两个在纵长方向上并排配置的、收容相关互补连接器的容室，所述金 属外盖上对应地形成至少两个在纵长方向上并排配置的开口。
3、如权利要求1或2所述的电连接器，其特征在于，在相邻所述两开 口之间，还向外延伸出一与电脑机壳相接触，并作为电连接器接地路径的弹片。 4、一种电连接器，具有至少两个分离的绝缘壳体，所述每一壳体内设 有多个端子通道；多支端子，收容在对应的端子通道内；以及一用以遮蔽内部所述壳体与端子的金属外盖；其特征在于，所述壳体在对接互补连接器的一端，至少设有一收容相关的互补连接器的容室，所述金属外盖至少包括一第一平板，所述第一平板上至少设有两个在纵长方向上并排配置、并供互补连接器插入的开口。 5、如权利要求4所述的电连接器，其特征在于，所述开口的周缘还向 内延伸出多个与互补连接器相接触并作为互补连接器接地路径的垂片。 6、如权利要求4或5所述的电连接器，其特征在于，在相邻所述的两 开口之间，还向外延伸出一与电脑机壳相接触并作为电连接器接地路径的弹片。 7、如权利要求4所述的电连接器，其特征在于，所述电连接器还包括 一与所述第一平板垂直的第二平板，以及一与所述第一平板垂直且与所述第二平板平行的第三平板，所述第一平板、第二平板与第三平板共同容置在所述壳体中。 8、如权利要求4或7所述的电连接器，其特征在于，所述电连接器还 包括一对从所述第一平板纵长方向两端垂直延伸出的第四平板。 9、一种电连接器，具有一绝缘壳体，其内设有多个端子通道；多支端 子，收容在对应的端子通道内；一与所述壳体的结构对应，并遮蔽所述壳体与端子的金属外盖；一塑料外套，套合在所述金属外盖的外缘；以及一与所述端子电连接的线缆；其特征在于，所述壳体在对接互补连接器的一端，至少设有两个在纵长方向上并排配置并收容相关的互补连接器的容室，所述金属外盖上对应形成至少两个在纵长方向上并排配置的开口。
滤波器（Filter ） （一）滤波器之种类 以信号被滤掉的频率范围来区分，可分为「低通」（Lowpass）、「高通」（Highpass）、「带通」（Bandpass）及「带阻」（Bandstop）四种。 若以滤波器原型之频率响应来分，则常见有「巴特沃斯型」（Butter-worth）、「切比雪夫I型」（Tchebeshev Type-I）、「切比雪夫II 型」（等几类。 Active）及「被动型」（Passive)型」（L-C Lumped）及「传输线型」（ （Interdigital）、「梳型」（）及「发针型」 ）、「柴比雪夫I 型」（
（二）「低通滤波器」设计方法 (A)「巴特沃斯型」（Butterworth Lowpass Filter） 步骤一：决定规格。 电路特性阻抗（Impedance）: Zo (ohm) 通带截止频率（Cutoff Frequency）: fc (Hz) ）: Ap (dB) ）：Ax(dB) ≥ N ）。 1 、 1g1 = = + n g N K N K g K ,...., 2,1 , 2 )1 2 ( sin 2= - ? = π 步骤四：先选择「串L并C型」或「并C串L型」，再依公式计算实际电感电容值。 （a）「串L并C型」 Zo f g C f Zo g L c even even C odd odd? = ? = π π2 , 2 （b）「并C串L型」 c even even C odd odd f Zo g L Zo f g c π π2 , 2 ? = ? =
（B）「切比雪夫I型」（Tchebyshev Type-I Lowpass Filter） 步骤一：决定规格。 电路阻抗（Impedance）: Zo (ohm) 通带截止频率（Cutoff Frequency）: fc (Hz) 阻带起始频率（Stopband Frequency）: fx (Hz) 通带涟波量（Maximum Ripple at passband）: rp (dB) ：Ax(dB) N≥ 1 10 10 10 / 10 / 2 - =- rp Ax N 步骤三：计算原型组件值（Prototype Element Values，g K）。 N K B g A A g A g K K K K K ,..., 3,2 , 4 2 1 1 2 1 1 1 = ? = = - - - α γ α 其中 N K ( sin B N ,..., 2,1 K , N 2 )1 K 2( sin A N 2 sinh , 37 . 17 rp coth ln 1 cosh N 1 cosh 2 2 K K 1 π + γ = = π - = β = γ ? ? ? ? ? ? = β ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ε = α-
微波滤波器是一类无耗的二端口网络，广泛应用于微波通信、雷达、电子对抗及微波测量仪器中，在系统中用来控制信号的频率响应，使有用的信号频率分量几乎无衰减地通过滤波器，而阻断无用信号频率分量的传输。滤波器的主要技术指标有:中心频率,通带带宽,带内插损,带外抑制,通带波纹等。 微波滤波器的分类方法很多，根据通频带的不同，微波滤波器可分为低通、带通、带阻、高通滤波器；按滤波器的插入衰减地频响特性可分为最平坦型和等波纹型；根据工作频带的宽窄可分为窄带和宽带滤波器；按滤波器的传输线分类可分为微带滤波器、交指型滤波器、同轴滤波器、波导滤波器、梳状线腔滤波器、螺旋腔滤波器、小型集总参数滤波器、陶瓷介质滤波器、SIR(阶跃阻抗谐振器)滤波器、高温超导材料等。 发展历史： 在1937年，由W．P Mason和R．A．Sykes发表的文章中首先研究了微波滤波器，他们是利用了ABCD参数推导出了大量有用滤波器相位和衰减函数。应用映像参数方法当时主要在美国各大实验室中，例如在Mn’实验室里，他们重点研究波导滤波器，而在Harvard实验室重点研究宽带低通、带通同轴及窄带可调谐滤波器。映像参数方法的工作大多在MIT实验室由Fano和Lawson完成，他们的著作对于微波滤波器有比较清晰的介绍，甚至在40年后还有应用价值。在随后的微波滤波器理论的研究和发展过程中，许多专家和学者作出了重大的贡献。Cohn在集总元件低通滤波器原型机的基础上第一个提出了方便实用的直接耦合空腔滤波器理论。上世纪60年代，G．L．Matthaei在其专著中对微波滤波器的经典设计方法作出了较全面、系统的介绍，但主要针对最平坦型和契比雪夫型，未涉及椭圆函数型和广义契比雪夫型。70年代初，A．E．Williams和Kurzrok提出用于分析交叉耦合的低阶滤波器。A．E．Atia,A．E．Williams和R．W．Newcomb对交叉耦合合展开研究，总结出传输零点对称分布时的偶模网络和相应的偶模矩阵的综合方法。Levy建立了集总和分布原型的元件公式间的联系，给出了推导原型元件的简单而准确的公式；Rhode建立起了线性相位滤波器理论。1999年Richard J．Cameron把广义契比雪夫滤波器的传输零点由实数扩展到复数，从而将传输零点和时延结合起来研究，提出用循环递归的方法构成广义契比雪夫的传输和反射函数多项式，根据导纳矩阵和部分分式展开求取留数，再利用施密特正交变换的方法综合耦合矩阵，其矩阵综合和消零计算量较大。如何将不可实现或不是最简的耦合元素消零成为研究热点，但目前国际上主要采用相似变换(矩阵旋转)尽可能多地消去非零元。这一系列贡献，都可以说是微波滤波器发展史上的重大突破。
光纤与电缆及其应用技术 O pt ical F iber &Elect ric Cable 2010年第4期No.4 2010 产品设计 滤波电连接器的设计 唐努利 (深圳市通茂电子有限公司,深圳518109) [摘 要] 介绍了滤波电连接器的滤波原理,截止频率和电容值大小的确定,不同电容器的滤波电连接器的结构设计与性能特点,并针对接地板的结构设计、陶瓷电容器的封装提出了一种新的方案。 [关键词] 连接器;电磁干扰;接地;滤波 [中图分类号] T N 713.4;T M 503.3 [文献标识码] B [文章编号] 1006 1908(2010)04 0011 04 Design of Filter Connector TANG N u li (Shenzhen Tongmao Electronic C o.,Ltd.,Shenzhen 518109,Guangdong,C hina) Abstract:T he filtering pr inciple,the determinatio n of cut off frequency and capacitance values of the filter co nnector ,and the st ructur e design and char acteristics of the f ilter co nnector s w ith differ ent capacitor s ar e presented.In additio n a new scheme is pr oposed ag ainst the structure design of g ro unding plate and the packag e of cer amic ca pacito rs. Key words:co nnector ;EM I;gr ounding ;filter [收稿日期] 2010 01 18 [作者简介] 唐努利(1977-),男,深圳市通茂电子有限公 司设计师. [作者地址] 深圳市宝安区龙华建辉路119号,518109 0 引 言 复杂的电磁环境对电连接器的性能要求越来越高,除要求可靠的电气连接外,还应满足整机小型化、多功能、耐环境、高密度及抗电磁干扰的要求,因此电连接的抗电磁干扰技术已成为人们的研究焦点。常用电子器件抗电磁干扰的方法有两种:屏蔽和滤波。封闭金属壳体屏蔽既可防止内部电磁能向外辐射,又可避免外界电磁干扰,但金属壳体屏蔽接地仅能抑制辐射干扰。要消除传导型电磁干扰,应采用具有屏蔽、接地和滤波等多功能电连接器[1]。 1 滤波电连接器的滤波形式 电容和电感是最基本的滤波元件,滤波器的原理是利用电容的容抗或电感的感抗随频率而改变的特性,对不同频率的输入信号产生不同的响应,让需要的频带信号顺利通过,抑制不需要的其他频带的干扰信号。一般来说,滤波电连接器都采用低通滤波器,利用电容的容抗随频率升高而降低的特性对 高频干扰信号旁路。低通滤波器是信号、电源线滤波电路中常用的滤波元件之一,其滤除高频干扰信 号的效果非常好。滤波器连接到金属面板上,金属面板既作滤波接地,又起到隔离滤波器输入和输出端的作用[2] 。 低通滤波器可分为C 型、 型及LC 型三种滤波形式,如图1所示。C 型、 型滤波形式最为常见, 型的滤波性能优于C 型,它的插入损耗曲线更陡些,即在给定的频率和相等的电容下, 型滤波衰减大于C 型[3]。 型滤波器以铁氧体为电感,频率越高,损耗越大,能有效防止谐振。 图1 三种常见的低通滤波形式
摘要：按微波滤波器的传输线的种类进行了分类，并按照这种分类方法对各种微波滤波器的性能指标、设计方法进行了详细的介绍。 关键词：微波滤波器；性能指标；设计方法 前言：随着现代微波通信,尤其是卫星通信和移动通信的发展,系统对通道的选择性越来越高,这对微波滤波器的设计提出了更高的要求,而微波滤波器作为通信系统中的重要部分,其性能的优劣往往决定了整个通信系统的质量。因此研究微波滤波器的性能指标和设计方法具有重要意义。 微波滤波器是一类无耗的二端口网络，广泛应用于微波通信、雷达、电子对抗及微波测量仪器中，在系统中用来控制信号的频率响应，使有用的信号频率分量几乎无衰减地通过滤波器，而阻断无用信号频率分量的传输。滤波器的主要技术指标有:中心频率,通带带宽,带内插损,带外抑制,通带波纹等。 微波滤波器的分类方法很多，根据通频带的不同，微波滤波器可分为低通、带通、带阻、高通滤波器；按滤波器的插入衰减地频响特性可分为最平坦型和等波纹型；根据工作频带的宽窄可分为窄带和宽带滤波器；按滤波器的传输线分类可分为微带滤波器、交指型滤波器、同轴滤波器、波导滤波器、梳状线腔滤波器、螺旋腔滤波器、小型集总参数滤波器、陶瓷介质滤波器、SIR(阶跃阻抗谐振器)滤波器、高温超导材料等。本文是按照传输线的分类来对各种微波滤波器的主要特性进行详尽的分析。 一、微带滤波器 主要性能指标： 频率范围：500MHz～6GHz 带宽：10%～30% 插入损耗：5dB(随带宽不同而不同) 输入输出形式：SMA、N、L16等 输入输出驻波:1.8:1 微带滤波器主要包括平行耦合微带线滤波器、发夹型滤波器、微带类椭圆函数滤波器。 半波长平行耦合微带线带通滤波器是微波集成电路中广为应用的带通滤波器形式。其结构紧凑、第二寄生通带的中心频率位于主通带中心频率的3倍处、适应频率范围较大、适用于宽带滤波器时相对带宽可达20%。其缺点为插损较大，同时，谐振器在一个方向依次摆开，
连接器各构件设计要点总结 Housing、Contact、Spacer、Shell、Board lock等连接器构件如何设计，这是连接器设计工程师每天都在思考的问题，也是整机设计选用连接器时不能忽略的要素之一。本文正是资深连接器设计工程师做的连接器各构件设计重点总结，是知识和经验的结晶。 Housing 它是整个连接器的主体构件，其他的零件往它身上组装。它大致决定连接器的外观尺寸，需确认其结构强度能承受最终使用者正常使用的破坏力或是客户明定的测试规格（例如：要求施加各方向的力于外接cable，不能看到破坏;或是安装螺丝时，施加适当的扭力不能造成破坏）。 既然是主体构件，自然肩负各零件定位的责任，因此与其他零件互配部位的尺寸与公差（包括几何公差）需拿捏适当。重要feature （例如：安装端子的孔，其抽屉宽度）若是由单一模仁决定其尺寸，而该模仁又可由磨床加工制作，则可设定尺寸公差+/- 0.02 mm，以确保功能。其他如正位度、平面度、轮廓度等几何公差也要适当运用，方可确保功能。 端子除了靠housing做空间上的定位，还须靠housing对它的固持力量来产生端子力学行为上的边界条件（例如悬臂梁式端子的fixed end ），进而在公母座配接时产生适当的正向力，同时避免退pin的情形发生。因此端子与housing的干涉段尺寸与形状拿捏必须非常小心。适当的端子倒刺形状以及干涉量，才能得到适当的端子保持力，又不至于因干涉过大造成housing变形或破裂。 在电气功能方面，housing肩负各导体零件之间的绝缘功能，以一般工程塑胶阻抗值而言，只要射出成型做得到的厚度，后续加工过程又没有造成结构破坏，则塑胶产生的绝缘阻抗与耐电压效果都可符合规格要求。只有在吸湿性非常强的材料或是端子压入造成塑胶隔栏破裂的情况下，可能发生塑胶部分的绝缘阻抗或耐电压不合格的情形，否则该担心的多半是裸露在塑胶之外的导体零件之间的绝缘效果，因为空气的绝缘效果远不及工程塑胶的好。 Housing的设计除了考虑上述的功能性，也须考虑射出成型的制造性，太厚或太薄或是厚薄不均都不适合，太厚则缩水严重，太薄不易饱模，厚薄不均则液态塑料充填时流动波前不平衡易造成冷却翘曲。通常制工负责画好具备零件功能性的模型交给塑模模具设计工程师，模具工程师会依经验判定该在何处加上什么样的逃料以改善成型性，但是若原始设计的肉厚实际尺寸已经很小而又有厚薄比例悬殊的情形，则模具工程师也无法靠逃料调整，制工应避免此种情形发生。模具工程师做好逃料的规划后，应该与制工确认逃料后的结构强度是否仍符合功能性的要求（有时在装配上其他零件之后会有补强结构的功效，应一并考虑，例如：铁壳刚性够好，则经过铆合于housing上，整体刚性便已足够），确认后再进行模流分析与开模动作。 塑胶材料简单分为高温料与低温料，以材料的热变形温度与一般SMT 制程温度做比较来区分高温料与低温料。一般notebook使用的连接器皆须经历SMT高温制程，因此必须选用高温料。有些情形必须在housing上表面保留足够的平面供客户作自动插件的真空吸取区，因此须避免在该处安排进胶点或是模仁接合线，以免真空吸嘴失效。 Housing的底面设计要注意，避免压到PCB上涂的锡膏，以免造成pad间的短路，因此而有standoff的设计。此外，standoff有另一功能，就是提供SMT type solder tail调整共平面度的基准，也可借调整各standoff的高度来补偿housing的翘曲变形。 Contact 连接器的功能主要就是靠端子将电讯从一个电路系统传到另一电路统，因此公母连接器配接之后，须确保公母端子有对号入座并产生良好的电气导通。除了靠公母座的housing &