高频连接器介绍及设计重点(超详细_超经典)PPT

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=3.1416L=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。

在影音通讯产业蓬勃发展下，各式电子产品持续追求更佳的传输质量与实时性，并提供多元化应用，这些需求迫使讯号传递速度持续朝高速发展。

为提升讯号传递的速度及缩短用户的等待时间，除改变讯号编码方式外，降低讯号位准或提供全双功的传输模式都成为改良的手段；为达此目标，各组件或装置间对于讯号衰减与失真以及噪声干扰的容许度也伴随下降。

因此，作为沟通架桥的连接器，其对于传输讯号质量与速度的影响也日趋受到重视。

以数据传输为例，早期USB 1.0的最大传输速度为12Mbps ，到了USB 2.0时最大传输速度为480Mbps ，最近相当热门的USB 3.0 (SuperSpeed USB)更从480Mbps提升到4.8Gbps 以上，通讯模式也从半双功提升至全双功，这些改良皆使连接器不再是讯号传递链上的瓶颈。

除了速度的提升之外，3C 产品的小型化发展，使得连接器的外观尺寸也越来越迷你，以USB 的发展来看，由应用广泛的标准型A 、B Type 到Mini 系列，其外观尺寸已缩小有6 倍之多，2007 年更因行动通讯的轻薄需求而发展出Micro 系列产品。

另外，多媒体图像处理器（如显示器、电视）的数字化也带给连接器产业相当大的变化；由仅提供影像的连接器（如AV端子LVDS)，发展到能同时提供高画质与高音质的连接器（如HDMI（图二）、DisplayPort（图三）等，也是朝高速、多任务且微型化发展。

由此可知，连接器产业未来势必朝向轻薄短小，同时具有快速传输讯号的方向发展。

图二、HDMI 连接器种类图三、DisplayPort 连接器高频连接器测试发展早期低速连接器并不需要提供大量的讯号传递，对于连接器的电气性能多只要求直流电性导通与否，在测试上则相对较重视机械性能，例如插拔力、插拔寿命、端子保持力及接触电阻测试等，因为这些试验都会对机械与导通性能造成影响。

进入2000年之后，USB 及IEEE1394(注4)相继问世，宣告连接器进入另一个时代，连接器从原本只要求电流是否导通到大量讯号的传递，在量测上也顺势加入了特性阻抗(Impedance)、传输延迟(Propagation Delay)、传输时滞(Propagation Skew)、衰减(Attenuation)等测试项目。

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+ /- 0.02 mm，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。