通信連接器技術(shù)知識(shí)培訓(xùn)教程
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2021-03-11 14:15:27
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通信連接器技術(shù)知識(shí)培訓(xùn)教程
通信是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，使用的各個(gè)部件的性能都會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，其中通信連接器屬于網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)互聯(lián)設(shè)備，所采用的連接器性能可能影響整個(gè)通信系統(tǒng)。目前，連接器產(chǎn)品的型號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)很多，有電連接器件和光纖連接器。特別是光纖連接器，各種標(biāo)準(zhǔn)差異很大；同時(shí)，新的工藝、新的技術(shù)層出不窮。因此用戶應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際情況，選擇適用的連接器。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的有關(guān)技術(shù)人員也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(jí)時(shí)的建設(shè)成本和硬件升級(jí)等問題，提出接口要求；并綜合考慮連接器的性能、價(jià)格和發(fā)展，建議連接器的選用。
連接器的形式和結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，隨著應(yīng)用對(duì)象、頻率、功率和應(yīng)用環(huán)境等的不同，有各種不同形式的連接器。通信連接器作為一種物理層器件，在一定程度上影響傳輸系統(tǒng)的可靠性和各項(xiàng)性能；同時(shí)，連接器連接技術(shù)的改進(jìn)，簡(jiǎn)化了終端連接和維護(hù)服務(wù)，降低了對(duì)硬線連接的需求，使設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程更方便、更靈活，降低了生產(chǎn)和維護(hù)成本。由于光纖連接器也是一種損耗性產(chǎn)品，所以還要求其價(jià)格低廉。
一、光纖連接器
1.光纖連接器分類
光纖連接器的作用在于把光纖的兩個(gè)端面精密地對(duì)接起來，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，并使由于其接入光鏈路而對(duì)系統(tǒng)造成的影響減到最小，這也是光纖連接器的基本要求。這里所說的光纖連接器確切地講是光纖活動(dòng)連接器，俗稱活接頭，是按光纖接頭可拆卸與否來分類時(shí)的一類；相應(yīng)地還有一種不可拆卸的連接器，稱為固定連接器。正是由于連接器的使用，使得光通道間的可拆式連接成為可能，從而方便了光系統(tǒng)的調(diào)測(cè)與維護(hù)，使光系統(tǒng)的轉(zhuǎn)接調(diào)度更加靈活。
光纖連接器是光纖通信系統(tǒng)中使用量最大的光無源器件，隨著光纖的廣泛應(yīng)用，光纖連接器已形成了門類齊全、品種繁多的系列產(chǎn)品，各種類型的特點(diǎn)也逐漸分明。光纖連接器按傳輸媒介的不同，可分為硅基光纖的單模、多模連接器以及以其他媒介(如塑膠等)為傳輸媒介的光纖連接器；按連接頭的結(jié)構(gòu)形式，可分為FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等；按光纖端面形狀，可分為FC、PC(包括SPC或UPC)和APC型；按光纖芯數(shù)，可分為單芯型和多芯(如MT-RJ、MPO)型光纖連接器。對(duì)于單模光纖連接器，其接頭類型有FC、SC、ST、FDDI、SMA及新開發(fā)出的LC、MT-RJ等，端面接觸方式有PC、UPC和APC型。在實(shí)際應(yīng)用過程中，一般按照光纖連接器結(jié)構(gòu)的不同來加以區(qū)分。目前，F(xiàn)C、ST和SC3種類型連接器占據(jù)光纖連接器市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。
2.光纖連接器的特點(diǎn)與應(yīng)用
(1)FC(F01)型光纖連接器
FC型連接器采用金屬螺紋連接結(jié)構(gòu)，插針體采用外徑2.5mm的精密陶瓷插針，根據(jù)其插針端面形狀的不同，它分為球面接觸的FC/PC和斜球面接觸的FC/APC兩種結(jié)構(gòu)。FC型連接器是目前世界上使用量最大的品種，也是中國(guó)采用的主要品種。
(2)SC(F04)型光纖連接器
這是一種模塑插拔耦合式單模光纖連接器，其結(jié)構(gòu)尺寸與FC型相同，插針體同樣為外徑2.5mm的精密陶瓷插針，端面處理采用PC或APC型研磨方式；緊固方式為插拔銷閂式。此類連接器價(jià)格低廉，插拔操作方便，接入損耗波動(dòng)小，抗壓強(qiáng)度較高，安裝密度高。
(3)ST型光纖連接器
采用帶鍵的卡口式鎖緊結(jié)構(gòu)(類似BNC連接結(jié)構(gòu))，插針體為外徑2.5mm的精密陶瓷插針，插針的端面形狀通常為PC面。
(4)DIN47256型光纖連接器
這是一種由德國(guó)開發(fā)的連接器，DIN是德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的表示，其后的數(shù)字為標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。這種連接器采用的插針和耦合套筒的結(jié)構(gòu)尺寸與FC型相同，端面處理采用PC研磨方式。其結(jié)構(gòu)比FC型連接器要復(fù)雜一些，內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)中有控制壓力的彈簧，接入損耗值較小。
(5)雙錐型連接器
這類光纖連接器由兩個(gè)經(jīng)精密模壓成形的端頭呈截頭圓錐形的圓筒插頭和一個(gè)內(nèi)部裝有雙錐形塑料套筒的耦合組件組成。
光通信的飛速發(fā)展對(duì)光纖連接器器件的發(fā)展同樣提出了要求和需求?，F(xiàn)在國(guó)際已經(jīng)有許多公司開發(fā)了各種新型的光纖通信連接器。美國(guó)目前已經(jīng)研制出8種結(jié)構(gòu)的光纖連接器，其標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為光纖連接器內(nèi)部匹配標(biāo)準(zhǔn)(FOCIS)。FOCIS1、2、3和4分別為雙錐型、ST型、SC型和FC型連接器的標(biāo)準(zhǔn)。新型的有用于光纖帶的MTP/MPO連接器(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為FOCIS5)、小型MT(小型MPO)連接器(標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為OFCIS8)、小型MAC連接器(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為OFTLS9)、MT-RJ連接器(標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為OFCIS12)，還有FJ型光纖連接器(標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為FOCLS6)、LC型連接器(標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為FOCIS10)、SG型連接器(標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為OFCIS7)等。日本對(duì)新一代光纖連接器的研究以NTT光電子學(xué)實(shí)驗(yàn)室為代表，已研究出MT型、簡(jiǎn)化SC型、MU型小型單元耦合型、FPC型和平面光波線路PLC型等結(jié)構(gòu)的連接器，其中MU型連接器的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為JISC5963(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))和IEC1754－6(國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn))。
新型光連接器在結(jié)構(gòu)上大致可分為4類：第一類是在插頭直徑為2.5mm連接器的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)；第二類是圍繞光纖帶而設(shè)計(jì)的連接器；第三類是插頭直徑為l.25mm的小型連接器；第四類是無套管的光纖連接器。新一代連接器體積更小、價(jià)格更低。
一些發(fā)展比較迅速的光纖連接器包括：
(1)LC型光纖連接器)
采用操作方便的模塊化插孔(RJ)閂鎖機(jī)理制成。由于它的陶瓷插針的外徑僅為1.25mm，外形尺寸小，因此能夠大大提高連接器在光配線架中的密度。目前，在單模SFF方面，LC類型的連接器實(shí)際已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，在多模方面的應(yīng)用也增長(zhǎng)迅速。
(2)MU型光纖連接器
MU型光纖連接器采用如SC型連接器那樣的插入鎖緊結(jié)構(gòu)，外殼與SC型連接器相似，但由于采用了外徑為1.25mm的陶瓷插芯，尺寸要小得多。與SC型連接器相比，它可大大提高安裝密度，特別適用于新型的同步終端設(shè)備和用戶線路終端。隨著光纖網(wǎng)絡(luò)向更大帶寬更大容量方向的迅速發(fā)展和DWDM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)MU型連接器的需求也將迅速增長(zhǎng)。
(3)VF-45光纖連接器/SG連接器
VF-45光纖連接器已被認(rèn)證為新的光纖接口的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，命名為SG連接器；其接頭外形與普通8芯雙絞線接頭RJ-45相似，不采用套管，插頭和插座與光纖的連接就像用壓線鉗連接8芯5類線與RJ-45接頭一樣方便，使用專用的制作工具快速制作即可成型，可以減少現(xiàn)場(chǎng)端接的時(shí)間和成本，這是該連接器與其他FOCIS連接器的明顯區(qū)別。
(4)帶狀光纖連接器
在國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)方面，中國(guó)已制定了FC、SC、ST/PC型連接器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其他一些光纖連接器也有一定的規(guī)定。受技術(shù)水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度的限制，目前，中國(guó)光通信系統(tǒng)中所用的光纖連接器，或是使用進(jìn)口連接器，或是將進(jìn)口的陶瓷套管和外圍金屬件等散件在國(guó)內(nèi)進(jìn)行組裝，主要是FC型光纖連接器。
與電連接器相同，不同結(jié)構(gòu)的光連接器，應(yīng)用范圍也有所不同。例如FC連接器主要用于光纜干線系統(tǒng)，其中FC/APC連接器用在要求有較高的回波損耗的場(chǎng)合，如CATV網(wǎng)等；ST、SC型連接器和D4型連接器則廣泛用于光纖接入網(wǎng)和局域網(wǎng)中，其優(yōu)點(diǎn)是接入損失小、便于安裝且穩(wěn)定性高；對(duì)于短距離(≤20km)信號(hào)傳輸，因其精度要求不高，所以較多采用的是ST、SMA、FDDI等成本較低的連接器，且多用于多模系統(tǒng)。在本地交換機(jī)中的光纜終端架上采用較多的是SC連接器或簡(jiǎn)化的SC連接器；新型的同步終端設(shè)備和用戶線路終端，采用的是LC、MU型連接器或帶狀光纖的MPO連接器；各種局域網(wǎng)一般采用的是帶狀陣列式光纜MT連接器。對(duì)于平面光波器件與光纖之間的連接，多采用PLC連接器。另外，塑膠類光纖連接器多用于更短距離通信，自動(dòng)控制和音響訊號(hào)傳輸?shù)?，如用于住宅廣播的FJ型光纖連接器。MT-RJ光纖連接器在快速以太網(wǎng)及千兆位以太網(wǎng)中也有廣泛的應(yīng)用。
在最新的光纖布線標(biāo)準(zhǔn)TIA/EIA-568-B.3中,推薦使用小型光纖連接器(SFF)。SFF包括有LC、MT-RJ、MU、E-2000，F(xiàn)-3000和VF-45等，這些SFF連接器的共性是低插入損耗、回波損耗、高重復(fù)性、高環(huán)境可靠性以及精密機(jī)械結(jié)構(gòu)等。SFF連接器目前也是DWDM系統(tǒng)的最佳選擇。
為保證光纖連接器的正常使用，要考慮光纖連接器的光學(xué)性能、互換(同型號(hào)間)性能、機(jī)械性能、環(huán)境性能和壽命(即最大可拔插次數(shù))。在光學(xué)性能方面，一般要求連接損耗應(yīng)不大于0.5dB，回波損耗典型值應(yīng)不小于25dB。對(duì)于同一類型的光纖連接器，可以任意組合使用、并可以重復(fù)多次使用，由此而導(dǎo)入的附加損耗一般都在小于0.2dB的范圍內(nèi)。另外，光纖連接器的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于90N，必須在-40-+70℃的溫度下能夠正常使用，可以插拔l000次以上等等。
二、電連接器分類及應(yīng)用
電連接器使電流在電路內(nèi)被阻斷處或孤立不通的電路可以流通，使電路實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。有些連接器被做成普通插座的形式，在線纜工業(yè)中得到廣泛認(rèn)可和使用。
多年來電連接器的分類混亂，各個(gè)廠家自有其分類方法和標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)國(guó)家電子分銷商協(xié)會(huì)(NEDA,即NaTIonal Electronic Distributors AssociaTIon)在1989年主持制訂了一套稱為連接器部件封裝分類等級(jí)(Levels of Packaging)的標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，通信連接一般使用4級(jí)連接器。但級(jí)別只是用于學(xué)習(xí)和分類連接器，實(shí)際工作中很少按照上述級(jí)別談及連接器，而是按照連接器的外觀形式和連接的結(jié)構(gòu)方式來命名它(不同結(jié)構(gòu)形式電連接器的命名由國(guó)際上通用的詳細(xì)規(guī)范做出具體規(guī)定；一般來說，不同結(jié)構(gòu)的連接器，有不同的應(yīng)用范圍)。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(yīng)用場(chǎng)合來討論連接器的。
1.多線電纜連接器
多線電纜連接器包括DB連接器和DIX連接器以及DIN連接器等。
(1)DB型連接器包括DB-9、DB-15、DB-25連接器,它用于連接串口設(shè)備及并口電纜,分為陽(yáng)性端和陰性端,DB25中的DB代表是D型連接器,數(shù)字25代表連接器的針的個(gè)數(shù)。DB25連接器是目前微機(jī)與線路接口的常用器件。
(2)DIX連接器:它的外表象DB-15連接器.它在連接時(shí)是用滑扣來實(shí)現(xiàn)的,而DB15連接時(shí)是通過螺絲來固定的，常常用于連接粗纜以太網(wǎng)。
(3)DIN連接器:在DIN連接器中有不同的針以及針的排列形式,它一般在連接Macintosh和AppleTalk網(wǎng)絡(luò)中使用。
2.雙絞線連接器
雙絞線連接包括兩種連接器:RJ45和RJ11。RJ是描述公用電信網(wǎng)絡(luò)的接口，在以往的4類、5類、超5類，甚至出臺(tái)不久的6類布線中，采用的都是RJ型接口。
(1)RJ11連接器:是一種電話線類連接器，支持2線和4線，一般用于用戶電話線接入。
(2)RJ45連接器:一種同種類型的連接器，插孔式，比RJ11連接器較大，并且支持8線，是標(biāo)準(zhǔn)8位模塊化接口的俗稱，多用于網(wǎng)絡(luò)中連接雙絞線。由于它所用電路均為平衡式發(fā)送器和接受器，所以具有較高的共模抑制能力。
3.同軸電纜連接器
同軸電纜連接器包括T連接頭和BNC連接器及終端電阻。
(1)T連接頭：用于連接同軸電纜和BNC連接器。
(2)BNC連接器：BayoNette卡口式桶型連接器，用于將網(wǎng)段連接到BNC連接器。通信和計(jì)算機(jī)市場(chǎng)的急速增長(zhǎng)以及通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合已成為刺激同軸連接器需求增長(zhǎng)的主要因素。由于同軸電纜和T型連接器依賴BNC接插件進(jìn)行連接，因此BNC連接器市場(chǎng)為業(yè)內(nèi)人士所看好。
(3)終端器：電纜都需要終端器，終端器是一種特殊的連接器，它內(nèi)部有一個(gè)精心選擇的匹配網(wǎng)絡(luò)電纜特性的電阻,其中每一個(gè)終端器都必須接地。
(4)在粗纜以太網(wǎng)中多使用N型連接器，工作站并不直接接入以太網(wǎng)絡(luò)中，而是用一個(gè)收發(fā)器，通過一個(gè)AUI連接器(DIX連接器)連到收發(fā)器。
射頻同軸連接器從連接類型來分，主要有以下三種：
(1)螺紋連接型：如：APC-7、N、TNC、SMA、SMC、L27、L16、L12、L8、L6等射頻同軸連接器。這種連接形式的連接器具有可靠性高、屏蔽效果好等特點(diǎn)，所以應(yīng)用也最為廣泛。
(2)卡口連接型：如BNC、C、Q9、Q6等射頻同軸連接器。這種連接器具有連接方便、快捷等特點(diǎn)，也是國(guó)際上應(yīng)用最早的射頻連接器連接形式。
(3)直插推連接型：如SMB、SSMB、MCX等，這種連接形式的連接器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、體積小、易于小型化等特點(diǎn)。
串行通信方式是被廣泛采用的一種通信方式。在串行通信時(shí)，要求通信雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口。ISDN基本接口的連接器均采用ISO8877標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定S接口標(biāo)準(zhǔn)連接器為RJ-45(8芯)，中間4芯為有效芯；U接口連接器無標(biāo)準(zhǔn)，有些廠家用RJ-11，華為采用的是RJ-45，都是中間兩芯有效。數(shù)字傳輸網(wǎng)中G.703接口的連接器一般為BNC(75Ω)或RJ-45(120Ω)，有時(shí)也使用9芯接口。USB規(guī)范(通用串行總線)是一種連接標(biāo)準(zhǔn)，它為所有USB外設(shè)連接PC機(jī)提供了通用的連接器(A型和B型)。這些連接器將取代傳統(tǒng)的各種外部端口，如串口、游戲接口、并口等。
在綜合布線方面，以往的四類、五類、超五類，包括剛剛出臺(tái)的六類布線中，采用的都是RJ型接口。從七類標(biāo)準(zhǔn)開始，布線歷史上出現(xiàn)和RJ型和非RJ型接口的劃分。Cat7連接件組合（GG45-GP45）標(biāo)準(zhǔn)已在2002年3月22日被一致通過（IEC60603-7-7），成為7類標(biāo)準(zhǔn)連接件，并可完全兼容目前的RJ-45。
電連接器的選用包含了使用環(huán)境條件、電參數(shù)、機(jī)械參數(shù)、端接方式的選用。具體包括電氣參數(shù)要求、額定電壓、額定電流、接觸電阻、屏蔽性、安全參數(shù)、機(jī)械參數(shù)、機(jī)械壽命、連接方式、安裝方式和外形、環(huán)境參數(shù)、端接方式等等。
連接器的發(fā)展具有以下特點(diǎn)：
1、朝著小型化、高密度、高速度傳輸?shù)姆较虬l(fā)展；
2、朝著高性能、高頻化技術(shù)方向發(fā)展；
3、高電壓、大電流的連接器需求市場(chǎng)也很大；
4、連接器還朝著抗干擾技術(shù)、模塊化技術(shù)和無鉛化技術(shù)方向發(fā)展。
表1中列出的是典型的高速連接器的型號(hào)。在傳統(tǒng)并行同步數(shù)字信號(hào)的速率將要達(dá)到極限的情況下，高速串行方式是一個(gè)很好的解決思路。這使得低壓差分信號(hào)（LVDS）成為主要的下一代高速信號(hào)的電平標(biāo)準(zhǔn)。而高速連接器的選擇也成為高速率信號(hào)互聯(lián)要解決的主要問題。
高速連接器在發(fā)展中所采用的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)包括：1、為了減少串?dāng)_所采用的差分信號(hào)、無噪聲信號(hào)和接地層技術(shù)；2、為了調(diào)整連接器的引線，可以改變由于連接器輸入和輸出物理距離不等而導(dǎo)致的延時(shí)差異；3、為了獲得最大的傳輸效率，連接器的特性阻抗值應(yīng)與傳輸電路的特性阻抗相匹配。
連接器在有線系統(tǒng)中的應(yīng)用
圖1所示為一個(gè)PSTN網(wǎng)的交換機(jī)，該交換機(jī)由7個(gè)部分組成。除了機(jī)箱尺寸的區(qū)別，機(jī)箱底部是一個(gè)機(jī)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(tǒng)、電扇托板。在交換機(jī)中，它的主要載板就是電話信息的傳輸以及輸入/輸出的連接，輸入/輸出系統(tǒng)所組成的只有很少的電腦板以及信令控制板。
表1 高速連接器的基本特性
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任何網(wǎng)絡(luò)都需要連通性，以便把單個(gè)設(shè)備組合成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)中，互聯(lián)器件 （“連接器”） 扮演重要角色：首先，它能把單個(gè)設(shè)備進(jìn)行電連接，形成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；另一方面，如今都采用標(biāo)準(zhǔn)化的互聯(lián)，使不同公司制造的設(shè)備能相互連接在一起工作，從而在某個(gè)街區(qū)構(gòu)建成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以滿足商業(yè)或社區(qū)的需求。
因此，在有線通信系統(tǒng)中，連接器的作用主要有三個(gè)方面：首先，能在單個(gè)設(shè)備內(nèi)的電路板和單個(gè)電元件間實(shí)現(xiàn)電連接；第二，如果采用標(biāo)準(zhǔn)化的互聯(lián)，就能使不同公司制造的設(shè)備相互連接在一起工作，從而在某個(gè)街區(qū)構(gòu)建成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以滿足商業(yè)或社區(qū)的需求；第三，通過設(shè)計(jì)達(dá)到可靠的功能，以承受已知的工作環(huán)境和設(shè)備服務(wù)期內(nèi)的工作強(qiáng)度。
針對(duì)有線通信系統(tǒng)對(duì)連接器的要求，在設(shè)計(jì)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(dǎo)正和導(dǎo)向；
? 用不同的插針高度保證信號(hào)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(hào)的接觸端子要有所區(qū)別；
? 要保證EMI特性和機(jī)箱接地。
圖2是典型的連接系統(tǒng)中背板連接器的設(shè)計(jì)。它可以提供三種端子長(zhǎng)度，即接地端子、信號(hào)1端子、信號(hào)2端子三個(gè)端子的長(zhǎng)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)插針板在插入的過程中，可以用來導(dǎo)向，甚至可以保證編碼和極性的正確。外壁用來保護(hù)端子和連接器的導(dǎo)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(shè)計(jì)，這樣可以大大提高接觸的可靠性。
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圖1 PSTN網(wǎng)交換機(jī)
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圖2 連接系統(tǒng)中典型的背板連接器的設(shè)計(jì)
連接器在無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
圖3表示的是典型的無線通信系統(tǒng)的基站內(nèi)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(jié)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(jī)用的開關(guān)式同軸連接器主要用于提供手機(jī)內(nèi)的天線和汽車外部天線之間的信號(hào)的切換。這種開關(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6.0 mm。表面安裝開關(guān)式連接器直接和手機(jī)天線連接。由于功率元件和天線或開關(guān)間距離短，因此內(nèi)部沒有電纜，信號(hào)傳輸非常好。它的性能指標(biāo)如下：
? 工作頻率：高達(dá)2.4GHz
? 標(biāo)準(zhǔn)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℃
無線通信系統(tǒng)中所采用的電源連接器（圖5）的種類包括一體化背板電源系統(tǒng)、子板/堆疊用連接器、信號(hào)母線到板之間的連接器、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。
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圖3 典型的無線通信系統(tǒng)的基站內(nèi)部互聯(lián)
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圖4 基站控制器、移動(dòng)交換網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)之間的典型互聯(lián)
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圖5 無線通信系統(tǒng)的電源連接器
連接器的信號(hào)完整性設(shè)計(jì)
連接器在進(jìn)行信號(hào)完整性設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮：1、與整個(gè)互聯(lián)傳輸線阻抗的連續(xù)性；2、連接器各插針間的串?dāng)_；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(hào)分析方法基本一樣，都是利用仿真軟件進(jìn)行仿真，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)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孔效應(yīng)的精確建模、仿真對(duì)于預(yù)測(cè)信號(hào)質(zhì)量非常重要。
模型分析有五種情況：
? 多線模型 (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、焊盤間耦合等。除了SLM模擬的參數(shù)外，還能用來模擬串?dāng)_和地彈等。
? 單線模型 (SLM)： 適用于連接器中的單線，如高速信號(hào)傳輸線，可以用來模擬反射、時(shí)延和偏移、衰減以及信號(hào)傳輸質(zhì)量。
? S參數(shù)模型：主要應(yīng)用于頻域，可模擬吞吐量和串?dāng)_，通過時(shí)域變換，可產(chǎn)生阻抗、串?dāng)_、傳輸時(shí)延和眼圖等。
? IBIS模型：是一種基于V/I曲線的對(duì)I/O BUFFER快速準(zhǔn)確建模的方法，支持所有類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(無耦合)、MLM(耦合)、模型級(jí)聯(lián)、板到板以及板到電纜等。
? SPICE模型：是最為普遍的電路級(jí)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(dú)立電壓源、獨(dú)立電流源、各種線性受控源、傳輸線以及有源半導(dǎo)體器件。
信號(hào)完整性是貫穿于高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的最重要的問題之一，在此列出幾點(diǎn)建議：
? 對(duì)靈敏元件實(shí)施對(duì)噪聲器件的物理隔離；
? 阻抗控制、反射和信號(hào)終端匹配；
? 用連續(xù)的電源和地平面層；
? 布線中盡量避免采用直角；
? 差分對(duì)布線長(zhǎng)度要相等，以保證在接收端良好的抑制比；
? 高速電路設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮串?dāng)_問題，包括近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_；
? 電源退耦問題，也就是說加在電路上的電源一定要通過電感電容的退耦。
問答選編
問：如何有效地生成高速連接器的SI仿真模型？在沒有高端示波器的前提下，怎樣去驗(yàn)證？
答：我們通過結(jié)合2D和3D技術(shù)，對(duì)連接器進(jìn)行建模，利用延伸測(cè)試來驗(yàn)證模型。高速模型需要用高速測(cè)試設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證。
問：請(qǐng)介紹連接器表面鍍錫會(huì)長(zhǎng)出WHISKER的詳細(xì)原理和解決方案？
答：錫須的原理是純錫鍍層在應(yīng)力和一定溫度、濕度下產(chǎn)生的。解決方案主要有：1、采用錫合金；2、在設(shè)計(jì)中緊配合的地方不鍍錫或減少配合應(yīng)力，減少緊配合長(zhǎng)度。
問：請(qǐng)問接插件產(chǎn)品安裝于溫度達(dá)到80℃的板上，泰科會(huì)采用哪些有效技術(shù)保證其能在小電流、低電壓下長(zhǎng)期可靠工作？
答：1、端子材料選擇上選取抗高溫應(yīng)力釋放材料；2、電鍍層選取適合長(zhǎng)時(shí)間高溫的應(yīng)用；3、減少連接器電阻引起的接觸點(diǎn)發(fā)熱。
問：選擇視頻設(shè)備的連接件需要注意哪些問題？主要看哪些參數(shù)？
答：傳輸速率及在其最高傳輸速率下的傳輸距離。
問：SFP系列的有三種接入方式，為什么要淘汰銅纜接入方式？
答：其實(shí)銅纜沒有被淘汰，實(shí)際上，銅攬?jiān)诙叹嚯x會(huì)比光纜有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
問：三級(jí)接觸順序怎么理解？
答：因?yàn)橥ǔＴ谙到y(tǒng)中的信號(hào)需要有不同的連接順序，所以用不同針長(zhǎng)的信號(hào)針來實(shí)現(xiàn)這樣的要求。比如先連接電源信號(hào)，再連接普通信號(hào)。
問：SFP產(chǎn)品的速率有多高？
答：SFP可以達(dá)到2.5G，SFP+可以達(dá)到10G。
問：接插件金屬端子使用的材料有哪些，在選用時(shí)要注意什么？
答：主要材料有銅和金，以及其他一些特殊合金。選用時(shí)需要注意導(dǎo)電性、彈性及強(qiáng)度、耐高溫性和成本等。
通信是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，使用的各個(gè)部件的性能都會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，其中通信連接器屬于網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)互聯(lián)設(shè)備，所采用的連接器性能可能影響整個(gè)通信系統(tǒng)。目前，連接器產(chǎn)品的型號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)很多，有電連接器件和光纖連接器。特別是光纖連接器，各種標(biāo)準(zhǔn)差異很大；同時(shí)，新的工藝、新的技術(shù)層出不窮。因此用戶應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際情況，選擇適用的連接器。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的有關(guān)技術(shù)人員也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(jí)時(shí)的建設(shè)成本和硬件升級(jí)等問題，提出接口要求；并綜合考慮連接器的性能、價(jià)格和發(fā)展，建議連接器的選用。
連接器的形式和結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，隨著應(yīng)用對(duì)象、頻率、功率和應(yīng)用環(huán)境等的不同，有各種不同形式的連接器。通信連接器作為一種物理層器件，在一定程度上影響傳輸系統(tǒng)的可靠性和各項(xiàng)性能；同時(shí)，連接器連接技術(shù)的改進(jìn)，簡(jiǎn)化了終端連接和維護(hù)服務(wù)，降低了對(duì)硬線連接的需求，使設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程更方便、更靈活，降低了生產(chǎn)和維護(hù)成本。由于光纖連接器也是一種損耗性產(chǎn)品，所以還要求其價(jià)格低廉。
一、光纖連接器
1.光纖連接器分類
光纖連接器的作用在于把光纖的兩個(gè)端面精密地對(duì)接起來，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，并使由于其接入光鏈路而對(duì)系統(tǒng)造成的影響減到最小，這也是光纖連接器的基本要求。這里所說的光纖連接器確切地講是光纖活動(dòng)連接器，俗稱活接頭，是按光纖接頭可拆卸與否來分類時(shí)的一類；相應(yīng)地還有一種不可拆卸的連接器，稱為固定連接器。正是由于連接器的使用，使得光通道間的可拆式連接成為可能，從而方便了光系統(tǒng)的調(diào)測(cè)與維護(hù)，使光系統(tǒng)的轉(zhuǎn)接調(diào)度更加靈活。
光纖連接器是光纖通信系統(tǒng)中使用量最大的光無源器件，隨著光纖的廣泛應(yīng)用，光纖連接器已形成了門類齊全、品種繁多的系列產(chǎn)品，各種類型的特點(diǎn)也逐漸分明。光纖連接器按傳輸媒介的不同，可分為硅基光纖的單模、多模連接器以及以其他媒介(如塑膠等)為傳輸媒介的光纖連接器；按連接頭的結(jié)構(gòu)形式，可分為FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等；按光纖端面形狀，可分為FC、PC(包括SPC或UPC)和APC型；按光纖芯數(shù)，可分為單芯型和多芯(如MT-RJ、MPO)型光纖連接器。對(duì)于單模光纖連接器，其接頭類型有FC、SC、ST、FDDI、SMA及新開發(fā)出的LC、MT-RJ等，端面接觸方式有PC、UPC和APC型。在實(shí)際應(yīng)用過程中，一般按照光纖連接器結(jié)構(gòu)的不同來加以區(qū)分。目前，F(xiàn)C、ST和SC3種類型連接器占據(jù)光纖連接器市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。
2.光纖連接器的特點(diǎn)與應(yīng)用
(1)FC(F01)型光纖連接器
FC型連接器采用金屬螺紋連接結(jié)構(gòu)，插針體采用外徑2.5mm的精密陶瓷插針，根據(jù)其插針端面形狀的不同，它分為球面接觸的FC/PC和斜球面接觸的FC/APC兩種結(jié)構(gòu)。FC型連接器是目前世界上使用量最大的品種，也是中國(guó)采用的主要品種。
(2)SC(F04)型光纖連接器
這是一種模塑插拔耦合式單模光纖連接器，其結(jié)構(gòu)尺寸與FC型相同，插針體同樣為外徑2.5mm的精密陶瓷插針，端面處理采用PC或APC型研磨方式；緊固方式為插拔銷閂式。此類連接器價(jià)格低廉，插拔操作方便，接入損耗波動(dòng)小，抗壓強(qiáng)度較高，安裝密度高。
(3)ST型光纖連接器
采用帶鍵的卡口式鎖緊結(jié)構(gòu)(類似BNC連接結(jié)構(gòu))，插針體為外徑2.5mm的精密陶瓷插針，插針的端面形狀通常為PC面。
(4)DIN47256型光纖連接器
這是一種由德國(guó)開發(fā)的連接器，DIN是德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的表示，其后的數(shù)字為標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。這種連接器采用的插針和耦合套筒的結(jié)構(gòu)尺寸與FC型相同，端面處理采用PC研磨方式。其結(jié)構(gòu)比FC型連接器要復(fù)雜一些，內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)中有控制壓力的彈簧，接入損耗值較小。
(5)雙錐型連接器
這類光纖連接器由兩個(gè)經(jīng)精密模壓成形的端頭呈截頭圓錐形的圓筒插頭和一個(gè)內(nèi)部裝有雙錐形塑料套筒的耦合組件組成。
光通信的飛速發(fā)展對(duì)光纖連接器器件的發(fā)展同樣提出了要求和需求?，F(xiàn)在國(guó)際已經(jīng)有許多公司開發(fā)了各種新型的光纖通信連接器。美國(guó)目前已經(jīng)研制出8種結(jié)構(gòu)的光纖連接器，其標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為光纖連接器內(nèi)部匹配標(biāo)準(zhǔn)(FOCIS)。FOCIS1、2、3和4分別為雙錐型、ST型、SC型和FC型連接器的標(biāo)準(zhǔn)。新型的有用于光纖帶的MTP/MPO連接器(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為FOCIS5)、小型MT(小型MPO)連接器(標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為OFCIS8)、小型MAC連接器(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為OFTLS9)、MT-RJ連接器(標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為OFCIS12)，還有FJ型光纖連接器(標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為FOCLS6)、LC型連接器(標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為FOCIS10)、SG型連接器(標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為OFCIS7)等。日本對(duì)新一代光纖連接器的研究以NTT光電子學(xué)實(shí)驗(yàn)室為代表，已研究出MT型、簡(jiǎn)化SC型、MU型小型單元耦合型、FPC型和平面光波線路PLC型等結(jié)構(gòu)的連接器，其中MU型連接器的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為JISC5963(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))和IEC1754－6(國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn))。
新型光連接器在結(jié)構(gòu)上大致可分為4類：第一類是在插頭直徑為2.5mm連接器的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)；第二類是圍繞光纖帶而設(shè)計(jì)的連接器；第三類是插頭直徑為l.25mm的小型連接器；第四類是無套管的光纖連接器。新一代連接器體積更小、價(jià)格更低。
一些發(fā)展比較迅速的光纖連接器包括：
(1)LC型光纖連接器)
采用操作方便的模塊化插孔(RJ)閂鎖機(jī)理制成。由于它的陶瓷插針的外徑僅為1.25mm，外形尺寸小，因此能夠大大提高連接器在光配線架中的密度。目前，在單模SFF方面，LC類型的連接器實(shí)際已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，在多模方面的應(yīng)用也增長(zhǎng)迅速。
(2)MU型光纖連接器
MU型光纖連接器采用如SC型連接器那樣的插入鎖緊結(jié)構(gòu)，外殼與SC型連接器相似，但由于采用了外徑為1.25mm的陶瓷插芯，尺寸要小得多。與SC型連接器相比，它可大大提高安裝密度，特別適用于新型的同步終端設(shè)備和用戶線路終端。隨著光纖網(wǎng)絡(luò)向更大帶寬更大容量方向的迅速發(fā)展和DWDM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)MU型連接器的需求也將迅速增長(zhǎng)。
(3)VF-45光纖連接器/SG連接器
VF-45光纖連接器已被認(rèn)證為新的光纖接口的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，命名為SG連接器；其接頭外形與普通8芯雙絞線接頭RJ-45相似，不采用套管，插頭和插座與光纖的連接就像用壓線鉗連接8芯5類線與RJ-45接頭一樣方便，使用專用的制作工具快速制作即可成型，可以減少現(xiàn)場(chǎng)端接的時(shí)間和成本，這是該連接器與其他FOCIS連接器的明顯區(qū)別。
(4)帶狀光纖連接器
在國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)方面，中國(guó)已制定了FC、SC、ST/PC型連接器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其他一些光纖連接器也有一定的規(guī)定。受技術(shù)水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度的限制，目前，中國(guó)光通信系統(tǒng)中所用的光纖連接器，或是使用進(jìn)口連接器，或是將進(jìn)口的陶瓷套管和外圍金屬件等散件在國(guó)內(nèi)進(jìn)行組裝，主要是FC型光纖連接器。
與電連接器相同，不同結(jié)構(gòu)的光連接器，應(yīng)用范圍也有所不同。例如FC連接器主要用于光纜干線系統(tǒng)，其中FC/APC連接器用在要求有較高的回波損耗的場(chǎng)合，如CATV網(wǎng)等；ST、SC型連接器和D4型連接器則廣泛用于光纖接入網(wǎng)和局域網(wǎng)中，其優(yōu)點(diǎn)是接入損失小、便于安裝且穩(wěn)定性高；對(duì)于短距離(≤20km)信號(hào)傳輸，因其精度要求不高，所以較多采用的是ST、SMA、FDDI等成本較低的連接器，且多用于多模系統(tǒng)。在本地交換機(jī)中的光纜終端架上采用較多的是SC連接器或簡(jiǎn)化的SC連接器；新型的同步終端設(shè)備和用戶線路終端，采用的是LC、MU型連接器或帶狀光纖的MPO連接器；各種局域網(wǎng)一般采用的是帶狀陣列式光纜MT連接器。對(duì)于平面光波器件與光纖之間的連接，多采用PLC連接器。另外，塑膠類光纖連接器多用于更短距離通信，自動(dòng)控制和音響訊號(hào)傳輸?shù)?，如用于住宅廣播的FJ型光纖連接器。MT-RJ光纖連接器在快速以太網(wǎng)及千兆位以太網(wǎng)中也有廣泛的應(yīng)用。
在最新的光纖布線標(biāo)準(zhǔn)TIA/EIA-568-B.3中,推薦使用小型光纖連接器(SFF)。SFF包括有LC、MT-RJ、MU、E-2000，F(xiàn)-3000和VF-45等，這些SFF連接器的共性是低插入損耗、回波損耗、高重復(fù)性、高環(huán)境可靠性以及精密機(jī)械結(jié)構(gòu)等。SFF連接器目前也是DWDM系統(tǒng)的最佳選擇。
為保證光纖連接器的正常使用，要考慮光纖連接器的光學(xué)性能、互換(同型號(hào)間)性能、機(jī)械性能、環(huán)境性能和壽命(即最大可拔插次數(shù))。在光學(xué)性能方面，一般要求連接損耗應(yīng)不大于0.5dB，回波損耗典型值應(yīng)不小于25dB。對(duì)于同一類型的光纖連接器，可以任意組合使用、并可以重復(fù)多次使用，由此而導(dǎo)入的附加損耗一般都在小于0.2dB的范圍內(nèi)。另外，光纖連接器的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于90N，必須在-40-+70℃的溫度下能夠正常使用，可以插拔l000次以上等等。
二、電連接器分類及應(yīng)用
電連接器使電流在電路內(nèi)被阻斷處或孤立不通的電路可以流通，使電路實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。有些連接器被做成普通插座的形式，在線纜工業(yè)中得到廣泛認(rèn)可和使用。
多年來電連接器的分類混亂，各個(gè)廠家自有其分類方法和標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)國(guó)家電子分銷商協(xié)會(huì)(NEDA,即NaTIonal Electronic Distributors AssociaTIon)在1989年主持制訂了一套稱為連接器部件封裝分類等級(jí)(Levels of Packaging)的標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，通信連接一般使用4級(jí)連接器。但級(jí)別只是用于學(xué)習(xí)和分類連接器，實(shí)際工作中很少按照上述級(jí)別談及連接器，而是按照連接器的外觀形式和連接的結(jié)構(gòu)方式來命名它(不同結(jié)構(gòu)形式電連接器的命名由國(guó)際上通用的詳細(xì)規(guī)范做出具體規(guī)定；一般來說，不同結(jié)構(gòu)的連接器，有不同的應(yīng)用范圍)。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(yīng)用場(chǎng)合來討論連接器的。
1.多線電纜連接器
多線電纜連接器包括DB連接器和DIX連接器以及DIN連接器等。
(1)DB型連接器包括DB-9、DB-15、DB-25連接器,它用于連接串口設(shè)備及并口電纜,分為陽(yáng)性端和陰性端,DB25中的DB代表是D型連接器,數(shù)字25代表連接器的針的個(gè)數(shù)。DB25連接器是目前微機(jī)與線路接口的常用器件。
(2)DIX連接器:它的外表象DB-15連接器.它在連接時(shí)是用滑扣來實(shí)現(xiàn)的,而DB15連接時(shí)是通過螺絲來固定的，常常用于連接粗纜以太網(wǎng)。
(3)DIN連接器:在DIN連接器中有不同的針以及針的排列形式,它一般在連接Macintosh和AppleTalk網(wǎng)絡(luò)中使用。
2.雙絞線連接器
雙絞線連接包括兩種連接器:RJ45和RJ11。RJ是描述公用電信網(wǎng)絡(luò)的接口，在以往的4類、5類、超5類，甚至出臺(tái)不久的6類布線中，采用的都是RJ型接口。
(1)RJ11連接器:是一種電話線類連接器，支持2線和4線，一般用于用戶電話線接入。
(2)RJ45連接器:一種同種類型的連接器，插孔式，比RJ11連接器較大，并且支持8線，是標(biāo)準(zhǔn)8位模塊化接口的俗稱，多用于網(wǎng)絡(luò)中連接雙絞線。由于它所用電路均為平衡式發(fā)送器和接受器，所以具有較高的共模抑制能力。
3.同軸電纜連接器
同軸電纜連接器包括T連接頭和BNC連接器及終端電阻。
(1)T連接頭：用于連接同軸電纜和BNC連接器。
(2)BNC連接器：BayoNette卡口式桶型連接器，用于將網(wǎng)段連接到BNC連接器。通信和計(jì)算機(jī)市場(chǎng)的急速增長(zhǎng)以及通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合已成為刺激同軸連接器需求增長(zhǎng)的主要因素。由于同軸電纜和T型連接器依賴BNC接插件進(jìn)行連接，因此BNC連接器市場(chǎng)為業(yè)內(nèi)人士所看好。
(3)終端器：電纜都需要終端器，終端器是一種特殊的連接器，它內(nèi)部有一個(gè)精心選擇的匹配網(wǎng)絡(luò)電纜特性的電阻,其中每一個(gè)終端器都必須接地。
(4)在粗纜以太網(wǎng)中多使用N型連接器，工作站并不直接接入以太網(wǎng)絡(luò)中，而是用一個(gè)收發(fā)器，通過一個(gè)AUI連接器(DIX連接器)連到收發(fā)器。
射頻同軸連接器從連接類型來分，主要有以下三種：
(1)螺紋連接型：如：APC-7、N、TNC、SMA、SMC、L27、L16、L12、L8、L6等射頻同軸連接器。這種連接形式的連接器具有可靠性高、屏蔽效果好等特點(diǎn)，所以應(yīng)用也最為廣泛。
(2)卡口連接型：如BNC、C、Q9、Q6等射頻同軸連接器。這種連接器具有連接方便、快捷等特點(diǎn)，也是國(guó)際上應(yīng)用最早的射頻連接器連接形式。
(3)直插推連接型：如SMB、SSMB、MCX等，這種連接形式的連接器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、體積小、易于小型化等特點(diǎn)。
串行通信方式是被廣泛采用的一種通信方式。在串行通信時(shí)，要求通信雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口。ISDN基本接口的連接器均采用ISO8877標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定S接口標(biāo)準(zhǔn)連接器為RJ-45(8芯)，中間4芯為有效芯；U接口連接器無標(biāo)準(zhǔn)，有些廠家用RJ-11，華為采用的是RJ-45，都是中間兩芯有效。數(shù)字傳輸網(wǎng)中G.703接口的連接器一般為BNC(75Ω)或RJ-45(120Ω)，有時(shí)也使用9芯接口。USB規(guī)范(通用串行總線)是一種連接標(biāo)準(zhǔn)，它為所有USB外設(shè)連接PC機(jī)提供了通用的連接器(A型和B型)。這些連接器將取代傳統(tǒng)的各種外部端口，如串口、游戲接口、并口等。
在綜合布線方面，以往的四類、五類、超五類，包括剛剛出臺(tái)的六類布線中，采用的都是RJ型接口。從七類標(biāo)準(zhǔn)開始，布線歷史上出現(xiàn)和RJ型和非RJ型接口的劃分。Cat7連接件組合（GG45-GP45）標(biāo)準(zhǔn)已在2002年3月22日被一致通過（IEC60603-7-7），成為7類標(biāo)準(zhǔn)連接件，并可完全兼容目前的RJ-45。
電連接器的選用包含了使用環(huán)境條件、電參數(shù)、機(jī)械參數(shù)、端接方式的選用。具體包括電氣參數(shù)要求、額定電壓、額定電流、接觸電阻、屏蔽性、安全參數(shù)、機(jī)械參數(shù)、機(jī)械壽命、連接方式、安裝方式和外形、環(huán)境參數(shù)、端接方式等等。
連接器的發(fā)展具有以下特點(diǎn)：
1、朝著小型化、高密度、高速度傳輸?shù)姆较虬l(fā)展；
2、朝著高性能、高頻化技術(shù)方向發(fā)展；
3、高電壓、大電流的連接器需求市場(chǎng)也很大；
4、連接器還朝著抗干擾技術(shù)、模塊化技術(shù)和無鉛化技術(shù)方向發(fā)展。
表1中列出的是典型的高速連接器的型號(hào)。在傳統(tǒng)并行同步數(shù)字信號(hào)的速率將要達(dá)到極限的情況下，高速串行方式是一個(gè)很好的解決思路。這使得低壓差分信號(hào)（LVDS）成為主要的下一代高速信號(hào)的電平標(biāo)準(zhǔn)。而高速連接器的選擇也成為高速率信號(hào)互聯(lián)要解決的主要問題。
高速連接器在發(fā)展中所采用的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)包括：1、為了減少串?dāng)_所采用的差分信號(hào)、無噪聲信號(hào)和接地層技術(shù)；2、為了調(diào)整連接器的引線，可以改變由于連接器輸入和輸出物理距離不等而導(dǎo)致的延時(shí)差異；3、為了獲得最大的傳輸效率，連接器的特性阻抗值應(yīng)與傳輸電路的特性阻抗相匹配。
連接器在有線系統(tǒng)中的應(yīng)用
圖1所示為一個(gè)PSTN網(wǎng)的交換機(jī)，該交換機(jī)由7個(gè)部分組成。除了機(jī)箱尺寸的區(qū)別，機(jī)箱底部是一個(gè)機(jī)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(tǒng)、電扇托板。在交換機(jī)中，它的主要載板就是電話信息的傳輸以及輸入/輸出的連接，輸入/輸出系統(tǒng)所組成的只有很少的電腦板以及信令控制板。
表1 高速連接器的基本特性
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任何網(wǎng)絡(luò)都需要連通性，以便把單個(gè)設(shè)備組合成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)中，互聯(lián)器件 （“連接器”） 扮演重要角色：首先，它能把單個(gè)設(shè)備進(jìn)行電連接，形成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；另一方面，如今都采用標(biāo)準(zhǔn)化的互聯(lián)，使不同公司制造的設(shè)備能相互連接在一起工作，從而在某個(gè)街區(qū)構(gòu)建成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以滿足商業(yè)或社區(qū)的需求。
因此，在有線通信系統(tǒng)中，連接器的作用主要有三個(gè)方面：首先，能在單個(gè)設(shè)備內(nèi)的電路板和單個(gè)電元件間實(shí)現(xiàn)電連接；第二，如果采用標(biāo)準(zhǔn)化的互聯(lián)，就能使不同公司制造的設(shè)備相互連接在一起工作，從而在某個(gè)街區(qū)構(gòu)建成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以滿足商業(yè)或社區(qū)的需求；第三，通過設(shè)計(jì)達(dá)到可靠的功能，以承受已知的工作環(huán)境和設(shè)備服務(wù)期內(nèi)的工作強(qiáng)度。
針對(duì)有線通信系統(tǒng)對(duì)連接器的要求，在設(shè)計(jì)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(dǎo)正和導(dǎo)向；
? 用不同的插針高度保證信號(hào)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(hào)的接觸端子要有所區(qū)別；
? 要保證EMI特性和機(jī)箱接地。
圖2是典型的連接系統(tǒng)中背板連接器的設(shè)計(jì)。它可以提供三種端子長(zhǎng)度，即接地端子、信號(hào)1端子、信號(hào)2端子三個(gè)端子的長(zhǎng)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)插針板在插入的過程中，可以用來導(dǎo)向，甚至可以保證編碼和極性的正確。外壁用來保護(hù)端子和連接器的導(dǎo)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(shè)計(jì)，這樣可以大大提高接觸的可靠性。
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圖1 PSTN網(wǎng)交換機(jī)
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圖2 連接系統(tǒng)中典型的背板連接器的設(shè)計(jì)
連接器在無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
圖3表示的是典型的無線通信系統(tǒng)的基站內(nèi)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(jié)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(jī)用的開關(guān)式同軸連接器主要用于提供手機(jī)內(nèi)的天線和汽車外部天線之間的信號(hào)的切換。這種開關(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6.0 mm。表面安裝開關(guān)式連接器直接和手機(jī)天線連接。由于功率元件和天線或開關(guān)間距離短，因此內(nèi)部沒有電纜，信號(hào)傳輸非常好。它的性能指標(biāo)如下：
? 工作頻率：高達(dá)2.4GHz
? 標(biāo)準(zhǔn)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℃
無線通信系統(tǒng)中所采用的電源連接器（圖5）的種類包括一體化背板電源系統(tǒng)、子板/堆疊用連接器、信號(hào)母線到板之間的連接器、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。
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圖3 典型的無線通信系統(tǒng)的基站內(nèi)部互聯(lián)
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圖4 基站控制器、移動(dòng)交換網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)之間的典型互聯(lián)
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圖5 無線通信系統(tǒng)的電源連接器
連接器的信號(hào)完整性設(shè)計(jì)
連接器在進(jìn)行信號(hào)完整性設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮：1、與整個(gè)互聯(lián)傳輸線阻抗的連續(xù)性；2、連接器各插針間的串?dāng)_；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(hào)分析方法基本一樣，都是利用仿真軟件進(jìn)行仿真，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)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孔效應(yīng)的精確建模、仿真對(duì)于預(yù)測(cè)信號(hào)質(zhì)量非常重要。
模型分析有五種情況：
? 多線模型 (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、焊盤間耦合等。除了SLM模擬的參數(shù)外，還能用來模擬串?dāng)_和地彈等。
? 單線模型 (SLM)： 適用于連接器中的單線，如高速信號(hào)傳輸線，可以用來模擬反射、時(shí)延和偏移、衰減以及信號(hào)傳輸質(zhì)量。
? S參數(shù)模型：主要應(yīng)用于頻域，可模擬吞吐量和串?dāng)_，通過時(shí)域變換，可產(chǎn)生阻抗、串?dāng)_、傳輸時(shí)延和眼圖等。
? IBIS模型：是一種基于V/I曲線的對(duì)I/O BUFFER快速準(zhǔn)確建模的方法，支持所有類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(無耦合)、MLM(耦合)、模型級(jí)聯(lián)、板到板以及板到電纜等。
? SPICE模型：是最為普遍的電路級(jí)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(dú)立電壓源、獨(dú)立電流源、各種線性受控源、傳輸線以及有源半導(dǎo)體器件。
信號(hào)完整性是貫穿于高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的最重要的問題之一，在此列出幾點(diǎn)建議：
? 對(duì)靈敏元件實(shí)施對(duì)噪聲器件的物理隔離；
? 阻抗控制、反射和信號(hào)終端匹配；
? 用連續(xù)的電源和地平面層；
? 布線中盡量避免采用直角；
? 差分對(duì)布線長(zhǎng)度要相等，以保證在接收端良好的抑制比；
? 高速電路設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮串?dāng)_問題，包括近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_；
? 電源退耦問題，也就是說加在電路上的電源一定要通過電感電容的退耦。
問答選編
問：如何有效地生成高速連接器的SI仿真模型？在沒有高端示波器的前提下，怎樣去驗(yàn)證？
答：我們通過結(jié)合2D和3D技術(shù)，對(duì)連接器進(jìn)行建模，利用延伸測(cè)試來驗(yàn)證模型。高速模型需要用高速測(cè)試設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證。
問：請(qǐng)介紹連接器表面鍍錫會(huì)長(zhǎng)出WHISKER的詳細(xì)原理和解決方案？
答：錫須的原理是純錫鍍層在應(yīng)力和一定溫度、濕度下產(chǎn)生的。解決方案主要有：1、采用錫合金；2、在設(shè)計(jì)中緊配合的地方不鍍錫或減少配合應(yīng)力，減少緊配合長(zhǎng)度。
問：請(qǐng)問接插件產(chǎn)品安裝于溫度達(dá)到80℃的板上，泰科會(huì)采用哪些有效技術(shù)保證其能在小電流、低電壓下長(zhǎng)期可靠工作？
答：1、端子材料選擇上選取抗高溫應(yīng)力釋放材料；2、電鍍層選取適合長(zhǎng)時(shí)間高溫的應(yīng)用；3、減少連接器電阻引起的接觸點(diǎn)發(fā)熱。
問：選擇視頻設(shè)備的連接件需要注意哪些問題？主要看哪些參數(shù)？
答：傳輸速率及在其最高傳輸速率下的傳輸距離。
問：SFP系列的有三種接入方式，為什么要淘汰銅纜接入方式？
答：其實(shí)銅纜沒有被淘汰，實(shí)際上，銅攬?jiān)诙叹嚯x會(huì)比光纜有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
問：三級(jí)接觸順序怎么理解？
答：因?yàn)橥ǔＴ谙到y(tǒng)中的信號(hào)需要有不同的連接順序，所以用不同針長(zhǎng)的信號(hào)針來實(shí)現(xiàn)這樣的要求。比如先連接電源信號(hào)，再連接普通信號(hào)。
問：SFP產(chǎn)品的速率有多高？
答：SFP可以達(dá)到2.5G，SFP+可以達(dá)到10G。
問：接插件金屬端子使用的材料有哪些，在選用時(shí)要注意什么？
答：主要材料有銅和金，以及其他一些特殊合金。選用時(shí)需要注意導(dǎo)電性、彈性及強(qiáng)度、耐高溫性和成本等。