中心議題：
- 通信連接器的兩種類型
- 通信連接器的發(fā)展變化
- 連接器在有線系統(tǒng)中的應用
- 連接器在無線通信系統(tǒng)中的應用
- 連接器的信號完整性設計
本講從通信連接器的兩種主要產(chǎn)品類型（光纖連接器和電連接器件）入手，介紹了通信連接器產(chǎn)品的發(fā)展變化，透過通信連接器在有線系統(tǒng)和在無線通信系統(tǒng)中的應用實例，解答工程師在通信連接器應用方面的難題，最后介紹了通信連接器的模型分析情況，并給出了通信連接器有關信號完整性的幾點建議。
通信連接器屬于網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)互聯(lián)設備，所采用的連接器性能可能影響整個通信系統(tǒng)。目前，通信連接器產(chǎn)品的型號和標準很多，其中主要包括光纖連接器和電連接器件。隨著應用對象、頻率、功率和應用環(huán)境等的不同，需要各種不同形式的通信連接器。在進行通信連接器的選擇時，應根據(jù)自己的實際情況，選擇適用的連接器：需要熟悉和了解各種連接器的性能，考慮網(wǎng)絡向高速網(wǎng)絡升級時的建設成本和硬件升級等問題，提出接口要求；并綜合考慮連接器的性能、價格和發(fā)展。
在光纖通信鏈路中，為了實現(xiàn)不同模塊。設備和系統(tǒng)之間靈活連接的需要，必須有一種能在光纖與光纖之間進行可拆卸(活動)連接的器件，使光路能按所需的通道進行傳輸，以實現(xiàn)和完成預定或期望的目的和要求，能實現(xiàn)這種功能的器件就叫光纖連接器。光纖連接器就是把光纖的兩個端面精密對接起來，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，并使由于其介入光鏈路而對系統(tǒng)造成的影響減到最小。在一定程度上，光纖連接器也影響了光傳輸系統(tǒng)的可靠性和各項性能。
詳細的光纖連接器了解，請參考光纖連接器原理分類及應用
通信中的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，使電路實現(xiàn)預定的功能。有些連接器被做成普通插座的形式，在線纜工業(yè)中得到廣泛認可和使用。通信網(wǎng)絡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)、連接方式和應用場合來討論連接器的，通常包括多線電纜連接器、雙絞線連接器和同軸電纜連接器。其中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；雙絞線連接包括RJ45和RJ11；同軸電纜連接器包括T連接頭和BNC連接器及終端電阻。而其中廣泛應用的射頻同軸連接器從連接類型來分又分為螺紋連接型、卡口連接型和直插推連接型。
詳細的通信中電連接器了解，請參考通信電連接器的分類及應用
無論是光纖連接器還是電連接器件，都在不斷向前發(fā)展，下面是對這兩種通信連接器發(fā)展情況的一個小結(jié)。
通信連接器的發(fā)展變化
受我國通信產(chǎn)業(yè)快速增長的影響，射頻連接器市場出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展勢頭。隨著電信行業(yè)的發(fā)展，從最初只是語音的應用，發(fā)展到現(xiàn)在有了移動互聯(lián)網(wǎng)和移動電視等應用，對數(shù)據(jù)傳輸率的要求越來越高。為了傳輸更高的速率，光纖開始替代傳統(tǒng)的銅纜，尤其是在RRH方面開始采用光纖進行連接，不僅大大提高了長距離大容量的傳輸速率，同時成本相對銅軸電纜也會降低。隨著光纖在通信基礎設施的應用，光纖連接器的需求逐步增加。
伴隨著無線通訊技術的不斷發(fā)展，“板對板”同軸連接器在無線系統(tǒng)模塊互聯(lián)中的應用越來越廣泛，如：通信基站、RRH、直放站、GPS設備以及其它類似應用等。最初，射頻模塊板間主要依靠電纜組件進行連接，但是，隨著產(chǎn)品小型化，部件之間的連接越來越緊湊，電纜組件已無法滿足要求，板對板連接器因此應運而出，同時從有限容差向大容差方向發(fā)展。
在電子互連元器件領域，金屬是非再生的原材料，而合成材料可以循環(huán)使用，在大量生產(chǎn)時合成材料比金屬材料更具成本優(yōu)勢。合成材料相對金屬重量大幅降低，對設備廠商來說，重量減輕，運輸成本也相應降低。另外，合成材料在抗腐蝕性方面的性能也非常好，相比金屬材料更能適應嚴苛的室外環(huán)境。通信連接器對合成材料的采用可能成為一個趨勢。
隨著近兩年外資企業(yè)也開始將研發(fā)基地逐步向中國遷移，中國將成為電信業(yè)最核心的市場。下面針對其中的通信市場，分別列舉出連接器在有線系統(tǒng)和在無線通信系統(tǒng)中的應用實例。
連接器在有線系統(tǒng)中的應用
圖1 PSTN網(wǎng)交換機
圖1所示為一個PSTN網(wǎng)的交換機，該交換機由7個部分組成。除了機箱尺寸的區(qū)別，機箱底部是一個機架的管理模塊，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，以及風冷系統(tǒng)、電扇托板。在交換機中，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。
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任何網(wǎng)絡都需要連通性，以便把單個設備組合成一個網(wǎng)絡系統(tǒng)?，F(xiàn)今網(wǎng)絡中，連接器扮演重要角色：首先，它能把單個設備進行電連接，形成更大的網(wǎng)絡系統(tǒng)；另一方面，如今都采用標準化的互聯(lián)，使不同公司制造的設備能相互連接在一起工作，從而在某個街區(qū)構(gòu)建成一個網(wǎng)絡，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方面：首先，能在單個設備內(nèi)的電路板和單個電元件間實現(xiàn)電連接；第二，如果采用標準化的互聯(lián)，就能使不同公司制造的設備相互連接在一起工作，從而在某個街區(qū)構(gòu)建成一個網(wǎng)絡，以滿足商業(yè)或社區(qū)的需求；第三，通過設計達到可靠的功能，以承受已知的工作環(huán)境和設備服務期內(nèi)的工作強度。
針對有線通信系統(tǒng)對連接器的要求，在設計時要考慮如下幾個方面：
• 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導正和導向；
• 用不同的插針高度保證信號和接地的先后連接順序；
• 大功率電源要用特殊的端子，和信號的接觸端子要有所區(qū)別；
• 要保證EMI特性和機箱接地。
圖2 連接系統(tǒng)中典型的背板連接器的設計
圖2是典型的連接系統(tǒng)中背板連接器的設計。它可以提供三種端子長度，即接地端子、信號1端子、信號2端子三個端子的長度是不同的。這是為了保證插座和插針在互相連接的時候，如果接反了，就無法插入。第二個是中間部分，它是用于安裝維修用的，整個插針板在插入的過程中，可以用來導向，甚至可以保證編碼和極性的正確。外壁用來保護端子和連接器的導向，這個端子就是插針部分，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計，這樣可以大大提高接觸的可靠性。
連接器在無線通信系統(tǒng)中的應用
圖3 典型的無線通信系統(tǒng)的基站內(nèi)部互聯(lián)
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 基站控制器、移動交換網(wǎng)絡和網(wǎng)關支持節(jié)點之間的典型互聯(lián)
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圖4表示的是基站控制器、移動交換網(wǎng)絡和網(wǎng)關支持節(jié)點之間的典型互聯(lián)。這些互聯(lián)也用到了多種連接器。
移動手機用的開關式同軸連接器主要用于提供手機內(nèi)的天線和汽車外部天線之間的信號的切換。這種開關式的連接器，它的表面安裝有三種高度，分別是3.5mm、4.5mm和6.0mm。表面安裝開關式連接器直接和手機天線連接。由于功率元件和天線或開關間距離短，因此內(nèi)部沒有電纜，信號傳輸非常好。它的性能指標如下：
• 工作頻率：高達2.4GHz
• 標準阻抗：50歐姆
• VSWR：1GHz時為1.15:1；2GHz時小于1.20:1
• 插入損耗：2GHz時最大為-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。
圖5 無線通信系統(tǒng)的電源連接器
通信連接器無論是在有線系統(tǒng)和還是在無線通信系統(tǒng)的應用中，其連接器的信號完整性都顯得非常重要，下面是有關連接器信號完整性的相關介紹。
連接器的信號完整性設計
連接器在進行信號完整性設計時，需要考慮：1、與整個互聯(lián)傳輸線阻抗的連續(xù)性；2、連接器各插針間的串擾；3、有時序要求，要考慮連接器上的延時。連接器的分析方法與一般的信號分析方法基本一樣，都是利用仿真軟件進行仿真，并對結(jié)果進行分析，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的精確建模、仿真對于預測信號質(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，還能用來模擬串擾和地彈等。
• 單線模型 (SLM)： 適用于連接器中的單線，如高速信號傳輸線，可以用來模擬反射、時延和偏移、衰減以及信號傳輸質(zhì)量。
• S參數(shù)模型：主要應用于頻域，可模擬吞吐量和串擾，通過時域變換，可產(chǎn)生阻抗、串擾、傳輸時延和眼圖等。
• IBIS模型：是一種基于V/I曲線的對I/O BUFFER快速準確建模的方法，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)、模型級聯(lián)、板到板以及板到電纜等。
• SPICE模型：是最為普遍的電路級模擬程序，被分析的電路中的元件可包括電阻、電容、電感、互感、獨立電壓源、獨立電流源、各種線性受控源、傳輸線以及有源半導體器件。
信號完整性是貫穿于高速數(shù)字電路設計中的最重要的問題之一，在此列出幾點建議：
• 對靈敏元件實施對噪聲器件的物理隔離；
• 阻抗控制、反射和信號終端匹配；
• 用連續(xù)的電源和地平面層；
• 布線中盡量避免采用直角；
• 差分對布線長度要相等，以保證在接收端良好的抑制比；
• 高速電路設計中應考慮串擾問題，包括近端串擾和遠端串擾；
• 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。
