摘要：目前，传统连接器已经退出历史舞台，取而代之的是能够解决高频信号在高速线路传输过程中发生信号衰减、串扰、阻抗匹配等问题的新一代连接器一一高速传输信号连接器。它无论从外形还是数据传输性能方面都几乎完美胜任于现代社会的发展。基于此，本文主要对连接器在通信系统中的应用进行分析探讨。
关键词：连接器；通信系统；应用分析
1、前言
在电子设备中连接器主要的作用是承上启下，即将器件、组件、系统之间的电气和信号进行连接和传递，简单说就是把两个完全断开的电路联系起来，从而使它们导通，完成信号的传输。在滤波、高温环境、高速传递、射频信号传输等领域，都可以采用电连接器。目前我国较为常用的是高速差分连接器，它在传输信号方面损耗小、质量稳定且传输速度快。
2、高速传输信号连接器各参数的设计
2.1特性抗阻的设计
特性抗阻是连接器的固有属性，它描述了电子信号在均匀的传输线路中传输时受到抗阻而发生的动态变化。它的数值等同于瞬态抗阻，数值的大小受影响于材料的介电常数、单位电容量和其他材料属性，但与传输线长度无关。对于连接器来说，如果特性抗阻不能合理设计，就会造成信道传输的抗阻不匹配现象，导致信号反射的发生并最终降低信道的高速传输能力。
为了避免抗阻不匹配，该文采用了屏蔽四绞线且差分阻抗值为100G的LVDS电缆。LVDS是一种低摆幅差分信号技术，它能使信号在差分PCB线在平衡电缆上以每秒上百兆比特的速率进行传输，是低压供电线缆信号传输的未来发展趋势。高速差分连接器的四分同轴接触件的差分阻抗与它的内导体外径d，外导体内径D，内导体中心距L和相关的填充介质相对介电常数￡都有关联。所以连接器的特性阻抗值的近似理论公式应为：
考虑到连接器的生产化问题，其内导体的尺寸应该符合国家标准。如果四个导体均以外导体作为对称中心，那么它们的位置关系应该是一个正方形分布。该文中所设计的内导体尺寸为边长2mm，L为2．7mm，εr为2．01，D为4．55mm，d为1．22mm。将相关参数带入到上文公式可以得到四分同轴接触件的差分抗阻为Zdiff=101．1Q。
2.2四分同轴接触件的串扰干扰分析及具体设计
高速差分连接器的差分串扰来自于干扰线，当干扰线在构成差分对的两条静态线时，因为耦合效应会产生电压值的差，即形成了差分串扰。四分同轴接触件进行高速信号的传输时，四个内导体的交叉会形成两对差分对，如果#1和#3，#2和#4分别构成动态差分配对和静态差分配对，那么对它们单根静态线和构成差分配对的两条静态线角度之间的串扰就可以进行计算。四分同轴接触件中由于四个导体是正方形的排列，所以#1和#3的内导体距离#2静态线的距离都是2mm。从静态线的电压感应理论来看，它们应该是幅度相同但极性相反的组合，但是这些差分串扰是可以互相抵消的。因为#2和#4内导体是静态线，它们共同构成一路差分传输对。所以#2和#4的内导体传输数字信号逻辑值应该是根据它们之间的电压差而得来的。考虑到#2和#4内导体距离动态线相同，所以#1和#3动态线在串扰现象发生时，它们的串扰电压在幅度和极性上也是相同的。如此一来，接收端在接收到信号后，电压差不会发生变化更不会发生逻辑判断错误。在实际零件的生产时，由于尺寸位置上的偏差就会导致各内导体在静态线上的串扰电压不能完全相互抵消，所以在差分对间的差分串扰是依然存在的，但是量值很小。
为了控制甚至避免这些串扰，应该在四分同轴的接触件制造时，考虑采用高精密的成型工艺，这是为了保证四分同轴接触件的各部分零件尺寸和位置能够严格按照要求确保位置精度，也就是四个内导体之间的位置精度要达到φ0．06mm范围以内。当位置精度在0．06mm以内，四分轴的接触件就可以保证在10GHz的状态下其串扰可以控制在≤-45dB。
3、通信连接器的发展趋势
连接技术是当今强势发展的热点，它与移动电话、因特网所使用的信息终端和通信设备市场激烈扩展、光纤通信技术应用领域的不断扩大紧密相关。从目前的情况看，市场上对能处理通用系列总线产品的高速度的连接器、小型同轴连接器的需求正不断增加；随着光通信朝着超高速、大容量、长距离的方向发展，CATV、光纤局域网和用户系统的大力开发和光纤到路边、到家庭的应用，对光纤连接器的品种规格和性能也提出更高的要求。未来连接器的研发总趋势是朝着低成本、高密度、高可靠度、功能及安装简化等方面发展。
对电连接器而言，厂家都把注意力集中在小外形、窄间距、能处理快速数字信号型号的研发，小型化、高频率、多功能、高功率是电连接器未来的方向。在活动光纤连接器方面，由于精密陶瓷插针及其研磨工艺的研制成功，彻底解决了光纤的对中难题，使得活动光纤连接器的性能指标大为改善。通对陶瓷插针端面形状的不断改进，使接器的指标得到了更大的提高。目前，活动光纤连接器的插入损耗已经达到小于0.2dB，回波损耗也可达到40dB（PC面）和65dB（APC面）以上，为光纤连接器的广泛应用奠定了基础。光纤连接器插头支撑套管和耦合套筒未来的趋势将是进一步降低接入损耗，提高回波损耗，并改善连接器的机械耐力和温度性能。随着系统速率的不断提高，PC（物理接触）型连接器将逐步取代FC（平面接触）型连接器；对于PC型研磨的工艺也在不断改进，人工研磨正逐渐被机器研磨所取代。另外，采用斜面连接也是提高单模光纤连接器回波损耗性能的一个有效途径。
就光纤连接器的外围元部件而言，发展的趋势是高性能、低成本、小型化、多纤化、安装密度高、安装简便等。从生产规模看，连接器的装配正从工厂走向安装工程现场，对快速简易的现场装配型光纤连接器的需求也越来越多。图6所示的采用高精度模塑法开发出的带有MT套管的低损耗MPO（多纤推拉式）连接器可一次同时接通4、8和12芯光纤，非常有利于高速和高密度数据传输系统的开发。另外，为使插入损耗最小，光纤连接器所用的光纤应当与系统所用的光纤相同，因此随着新型光纤的应用，必须采用同种光纤的光缆来制造光纤连接器。
4、结语
通信工程中设备、测试仪表、线路连接等所采用的连接器的兼容性对整个通信系统的性能起着举足轻重地作用。我国的连接器生产也已达到规模化程度，但国内相当部分连接器产品是引进的；国内通信连接器的生产远没有形成强有力的民族品牌，在光纤连接器标准化方面的自主性和规范化探讨还远远不够。应加快有关的新技术和新工艺的实现，制定科学的标准和规定；有关研究机构应加强连接器产品的研发，加强与国外新技术的交流，该文对高速差分连接器中四分同轴接触件的主要参数指标进行了设计和性能分析，其计算结果表明了连接器的差分阻抗性能优良，而且具有极强的抗串扰性和屏蔽效果，满足了现代电子设备对信号高速传输的要求。
参考文献：
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［2］潘劲松．光纤连接器插入损耗的机理及降低插入损耗的关键技术［J］．光纤光缆传输技术，2008，2：20－22．
论文作者:王晃恩
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/21
标签：连接器论文; 光纤论文; 差分论文; 导体论文; 信号论文; 同轴论文; 四分论文; 《基层建设》2018年第3期论文;