連接器，與我們的生活息息相關，扮演著重要的角色，因此了解一些連接器相關的知識還是十分有必要的。下文中，仁昊偉業科技工程師就來為您詳細介紹一下連接器的射頻干擾和噪聲原理，希望通過我們的介紹，您能連接器有一個更深入的認識。
當下，電子系統時鐘頻率是幾百兆赫，所用脈沖的前后沿在亞納秒范圍。網絡接口傳輸數據速率為100Mbit/s和155與622Mbit/s(ATM-異步傳輸模)。高質量視頻電路也用以亞納秒級的象素速率。這些較高的處理速度表示了工程上受到不斷的挑戰。
這樣的挑戰之一是射頻(RF)干擾，這是由于電磁能量的快速變化引起的。電路上振蕩速率變得更快(上升/下降時間)，電壓/電流幅度變得更大，問題變得更多。因此，今天同以前相比，解決電磁兼容性(EMC)就更艱難了。
在電路的兩個波節之前，快速變化的脈沖電流，表示了所謂差模噪聲源，電路周圍的電磁場可以耦合到其它元件上和侵入連接部分。經感性或容性耦合的噪聲是共模干擾。射頻干擾電流是彼此相同的，系統可以建模為：由噪聲源、“受害電路”或“接受者”和回路(通常是底板)組成。用幾個因素來描述干擾的大小：
●噪聲源的強度
●干擾電流環繞面積的大小
●變化速率
于是，盡管在電路中有很可能產生不希望的干擾，噪聲幾乎總是共模型的。一旦在輸入/輸出(I/O)連接器和機殼或地平面之間接入電纜，有某些RF電壓出現時，導致幾毫安的RF電流就能足以超過允許的發射電平。
噪聲的耦合和傳播
共模噪聲是由于不合理的設計產生的。有些典型的原因是不同線對中個別導線的長度不同，或到電源平面或機殼的距離不同。另一個原因是元件的缺陷，如磁感應線圈與變壓器，電容器與有源器件(例如應用特殊的集成電路(ASIC))。
磁性元件，特別是所謂“鐵芯扼流圈”型貯能電感器，是用在電源變換器之中的，總是產生電磁場。磁路中的氣隙相當于串聯電路中的一個大電阻，那兒要消耗較多的電能。于是，鐵芯扼流圈，繞制在鐵氧體棒上，在棒周圍產生強的電磁場，在電極附近有最強的場強。在使用回描結構的開關電源中，變壓器上必定有一個空隙，其間有很強的磁場。在其中保持磁場最合適的元件是螺旋管，使電磁場沿管芯長度方向分布。這就是在高頻工作的磁性元件優選螺旋結構的原因之一。
不恰當的去耦電路通常也變成干擾源。如果電路要求大的脈沖電流，以及局部去耦時不能保證小電容或十分高的內阻需要，則由電源回路產生的電壓就下降。這相當于紋波，或者相當于終端間的電壓快速變化。由于封裝的雜散電容，干擾能耦合到其它電路中去，引起共模問題。
當共模電流污染I/O接口電路時，該問題必須解決在通過連接器之前。不同的應用，建議用不同的方法來解決這個問題。在視頻電路中，那兒I/O信號是單端的，且公用同一共同回路，要解決它，用小型LC濾波器濾掉噪聲。在低頻串聯接口網絡中，有些雜散電容就足夠將噪聲分流到底板上。差分驅動的接口，如以太，通常是通過變壓器耦合到I/O區域，是在變壓器一側或兩側的中心抽頭提供耦合的。這些中心抽頭經高壓電容器與底板相連，將共模噪聲分流到底板上，以使信號不發生失真。
在I/O區域內的共模噪聲
沒有一個通用辦法來解決所有類型的I/O接口的問題。設計師們的主要目標是將電路設計好，而常常忽略了一些視為簡單的細節。一些基本法則能使噪聲在到達連接器以前，降至最小：
1)將去耦電容設置在緊挨負載處。
2)快速變化的前后沿的脈沖電流，其環路尺寸應最小。
3)使大電流器件(即驅動器和ASIC)遠離I/O端口。
4)測定信號的完整性，以保證過沖和下沖最小，特別是對于大電流的關鍵性信號(如時鐘，總線)。
5)使用局部濾波，如RF鐵氧體，可吸收RF干擾。
6)提供低阻抗搭接到底板上或在I/O區域的基準在底板上。
射頻噪聲和連接器
即使工程師采取許多上述所列的預防措施，來減小在I/O區內的RF噪聲，還不能保證這些預防措施能否成功地足夠滿足發射要求。有些噪聲是傳導干擾，即在內部電路板上按共模電流流動。這個干擾源是在底板和電路等之間。于是，這個RF電流一定通過最低阻抗(在底板和載信號線之間)的通路流動。如果連接器沒呈現足夠低的阻抗(與底板的搭接處)，這RF電流經雜散電容流動。當這RF電流流過電纜時，不可避免地產生發射(圖1A)。
圖1 RF噪聲為何到達電纜
使共模電流注入到I/O區的另一機理，是附近有強的干擾源的耦合。甚至有些“屏蔽”連接器也無用，因為干擾源就在連接器附近，如PC機環境。如果在連接器和底板之間有一個缺口，此處所感應的RF電壓可以使EMC性能下降(圖1B)。
圖2 連接器設計選擇
屏蔽連接器方法有，加指形簧片或墊片。連接器的搭接，是在連接器和機殼之間填滿空處。這個方法要求有一個襯墊(圖2A)。金屬襯墊較好，只要處理合適，也就是說，只要表面不被污染，只要手不觸及或損壞襯墊以及只要有足夠的壓力，以保持好的、低阻抗的接觸。
別的方法是連接器裝接頭片或者把連接器安裝在機殼上。此時，最大接觸面稍微小些，且應嚴格控制接頭片的尺寸和彈性。安裝屏蔽連接器時，在機殼上開口，開口的一側要去掉油污(圖2B)，要仔細制作，若公差不合適，導致連接器在機殼內陷入太深，使搭接中斷。每位EMC工程師知道，在“極好”的系統當中，這個問題一定要滿足發射要求，并在生產線及時檢查。未緊固的或彎曲的襯墊，安裝于關鍵區域(如安裝連接器的開口)的油污上，將失效。
由于下述原因選用了EMI連接器;
1)導電發泡塑料是極其柔軟的，且能放在連接器的整個周圍。這就消除了與另一機殼、襯墊有關的問題。
2)機械工程師可以在系統機殼可接收的公差范圍內安裝連接器。
3)連接器與機殼實現低阻抗搭接，以保證良好接觸。機殼壁內側上的襯墊，當要涂漆有遮蔽要求時，可以用更柔軟的材料。
4)要求強迫冷卻的設計，襯墊最好有另一特點：連接器和機殼壁之間的縫應密封起來，以減少氣漏。在有塵埃的環境中，襯墊要起到系統內保持干凈。
結論
當前市場上有各種各樣的連接器，能使設計師為特殊接口，獲得最佳設計。
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