解析高频电子连接器技术
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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。
解析高頻電子連接器技術與趨勢高頻電子連接器為所有用在電子訊號和電源上的連接元件及附屬配件,其主要功能為傳輸訊號,在整個電子系統中,為一典型的電子配件。
近來它的演進與發展更是與電腦CUP關係密不可分,本文將介紹高頻電子連接器在業界的運用面、其信號傳輸方式及高頻傳輸特性的分析與趨勢。
電子連接器(electrical connector)是泛指所有用在電子訊號與電源上的連接元件及附屬配件,廣義的連接器還包含插座、插頭及Cable組立等。
從電子構裝的觀點上來看,連接器是互相連接(interconnection)部份可離合或是替換的元件,換言之是所有訊號間的橋樑,因此連接器的性質將會牽動整個電子系統的運作品質。
電子連接器主要的功能為完整且正確的傳輸訊號,所以在整個電子系統中,電子連接器是一個典型的被動元件,它的發展與演進完全跟著電腦CPU,近年來由於CPU速度不斷提高,由早期的33MHz、66MHz,到Pentium III 500MHz 至最近的Pentium 4 3.06GHz,連帶地提升主機板與電腦週邊的電子信號傳輸速度,因此擔任電子信號傳輸橋樑電子連接器的高頻電氣特性,便成為電子連接器廠商一個重要的議題。
常見高頻連接器應用近幾年來由於多媒體影音的快速蓬勃發展,更突顯傳輸信號的重要性,以下介紹目前業界最常使用的高頻連接器應用,如(圖一)、(圖二)、(圖三)、(圖四)所示:《圖一USB與Mini-USB》《圖二IEEE-1394》《圖三DVI(Digital visual interface)》《圖四HDMI(High Definition Multimedia Interface)》信號傳輸方式及高頻傳輸特性要了解且進而去設計一個好的高頻電子連接器,就必須從信號的傳輸方式及高頻傳輸的特性著手起,信號的傳輸方式,可分為兩種:一為單端信號(single- ended),如(圖五)左圖所示;另一為差動信號(differential mode signal)如(圖五)右圖所示。
高频电子线路电子线路是现代电子技术的基石,广泛应用于通信、计算机、消费电子、医疗等领域。
高频电子线路是其中的一个重要分支,主要应用于高频通信、雷达、微波技术等领域。
本文将介绍高频电子线路的基本概念、分类、常用器件以及设计方法,并对其在实际应用中的一些问题进行了探讨。
一、基本概念高频电子线路是指工作频率在几百MHz至数GHz范围内的电子线路。
相比于低频电子线路,高频电子线路所涉及的频率更高,信号波形更为复杂,传输和反射效应更为显著,因此需要采用特殊的设计技术和器件来满足其特殊要求。
高频电子线路的特点主要包括以下几个方面:1. 器件的尺寸和结构对电路性能影响显著,需要进行精细化设计和工艺。
2. 信号传输中存在大量的反射和损耗,需要采用返波抑制和匹配技术来提高传输效率和信号质量。
3. 线路的电磁兼容性问题更为突出,需要进行屏蔽和抗干扰设计。
4. 信号时延和相位误差对系统性能有较大的影响,需要进行相位同步和时延补偿等技术处理。
二、分类根据其应用领域和特点,高频电子线路可以分为不同的分类,其中主要包括以下几类:1. 射频线路射频线路主要用于高频通信和无线电技术中,其特点是工作频率在几十MHz至数GHz范围内,需要采用匹配、滤波、放大、混频等技术来实现信号的调制、解调、传输和放大。
射频线路所用的器件包括晶体管、二极管、集成电路等。
2. 微波线路微波线路是指工作频率在数十GHz至数百GHz范围内的电子线路,是雷达、卫星、电视等高速通信系统的核心部件之一。
微波线路需要采用宽带、低损耗、高阻抗、稳定性好的器件和材料,如微带线、同轴线、波导等。
3. 毫米波线路毫米波线路是指工作频率在数百GHz至数千GHz范围内的电子线路,主要用于高速通信、毫米波雷达、太阳能辐射测量等领域。
毫米波线路需要采用特殊的器件和制备工艺,如基于硅基集成电路的器件和图案化的微波印刷技术。
三、常用器件1. 晶体管晶体管是高频电子线路中应用最广泛的器件之一,可用于放大、调制、解调、混频等应用。
科技就像是一个不停转动的车轮,带动着人类社会飞速前进,而科技在我们为你生活中的体现就是各种各样的设备出现在人们的眼前。
而这些设备,又是由很多的零件构成的,现在,我们来看看,基本的构件,连接器。
连接器,其包括有一绝缘本体及复数端子,该绝缘本体具有复数容置槽,这些容置槽容置这些端子,该绝缘本体另设有至少一舌片,该舌片隔离这些端子,这些端子分别具有一倒刺,这些端子于这些倒刺第一侧分别向外延伸设有复数触接部,而于这些倒刺第二侧固定复数导线;通过上述结构,可达到端子的倒刺嵌入于绝缘本体,且端子易于组装,只需推入绝缘本体即可,端子间不致发生短路等效能。
而连接器也分为很多种,就比如,高频连接器。
什么是高频连接器呢?一种高频连接器,包括外壳(1)、设置在外壳(1)内的胶芯(2)、长端子(3)和短端子(4),所述长端子(3)和短端子(4)一端分别设在胶芯(2)的胶芯芯片(22)两侧,另一端透过胶芯(2)及胶芯底座(23)后,折弯贴在胶芯底座(23)上;在所述外壳(1)左右两侧各设有一个向下延伸的长固定脚(12),在所述胶芯底座(23)左右两侧设有用于定位长固定脚(12)的定位段(24),所述长固定脚(12)定位在所述定位段(24)的侧面上。
高频连接器通常指工作频率在100MHz以上的电路中使用的连接器。
这类连接器在结构上要考虑高频电场的泄漏、反射等问题。
由于一般都采用同轴结构的同轴线相连接,所以也常称为同轴连接器。
具体的,高频连接器有什么性能呢?高频连接器适用的条件是频率较高的工作条件下,所以相对于一般的连接器,高频连接器能够适应更加复杂的工作环境。
蚌埠富源电子科技有限责任公司是一家专业从事金属—玻璃封装类产品的研发、生产和销售的高科技企业。
目前已开发出的主要产品有密封连接器、金属封装外壳、传感器基座、锂电池盖组、大功率LED 灯支架等五大类几百种产品,广泛应用于航空、航天、雷达、船舶、医疗、高档汽车等领域,产品已销往国内大型军工企业及欧美发到国家的民用航空航天厂家。
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。