FAKRA Koaxialkabel im Fahrzeugsignalgetriebe

Das FAKRA-Koaxialkabel ist ein Hochgeschwindigkeits- und Hochfrequenzkabel, das Hochfrequenzsignale oder hochauflösende Kamerasignale überträgt. Die typische Struktur ist in der Abbildung dargestellt 1, was hauptsächlich beinhaltet: FAKRA-Stecker, FAKRA Inline-Stecker, Koaxialkabel, und Leiterplattenendverbinder. Mit der wachsenden Nachfrage nach intelligenten Fahrsystemen für Kraftfahrzeuge und Unterhaltungssystemen im Auto, Die Signalübertragungsrate im Auto ist gestiegen, Dies führt zu einer sukzessiven Erhöhung der Übertragungsfrequenz der entsprechenden Verbindungskabel.

Mini-Fakra-Buchse, 4-polig, Quad-Fakra-Buchse, Kabelbaum, 4-in-1-Kabelbaugruppe mit 2 m langen Optimalsignal-Adapteranschlüssen

Mini-Fakra-A-Buchse, E-Code, vier Anschlüsse, weiblicher Fakra-Stecker, Koaxialkabelbaugruppe, individuell anpassbar

2-in-1 Fakra Z Koax-Kabelverteiler, 12In (30cm) Verlustarmes Fakra-Koaxialkabel in V-Form für GPS-Navigation

Bei der Teileanpassung und Automobilanwendungen von FAKRA-Koaxialkabeln, Die beiden wichtigen elektrischen Eigenschaften Rückflussdämpfung und Einfügungsdämpfung werden erheblich beeinträchtigt, Dies führt zu einer Verschlechterung der Qualität des übertragenen Signals, Auswirkungen auf die Wahrnehmung des Benutzers haben, und sogar zum Funktionsausfall führen. Dieser Artikel analysiert hauptsächlich die Auswirkungen von FAKRA-Anschlüssen, FAKRA Inline-Stecker, Koaxialkabel, und Leiterplattensteckverbinder auf die Signalqualität der gesamten Übertragungsstrecke, und schlägt technische Methoden vor, um die Auswirkungen zu reduzieren.
Bei der Teileanpassung und Automobilanwendungen von FAKRA-Koaxialkabeln, Die beiden wichtigen elektrischen Eigenschaften Rückflussdämpfung und Einfügungsdämpfung werden erheblich beeinträchtigt, Dies führt zu einer Verschlechterung der Qualität des übertragenen Signals, Auswirkungen auf die Wahrnehmung des Benutzers haben, und sogar zum Funktionsausfall führen. Dieser Artikel analysiert hauptsächlich die Auswirkungen von FAKRA-Anschlüssen, FAKRA Inline-Stecker, Koaxialkabel, und Leiterplattensteckverbinder auf die Signalqualität der gesamten Übertragungsstrecke, und schlägt technische Methoden vor, um die Auswirkungen zu reduzieren.
Bevor wir den Einfluss von FAKRA-Steckern auf die Signalqualität analysieren, Es ist notwendig, zunächst die Designstandards des Steckverbinders zu verstehen, und analysieren Sie anschließend die potenziellen Einflussfaktoren rund um die Standards. Die wichtigsten Referenzschnittstellengrößenstandards von FAKRA-Steckverbindern sind ISO20860-1 und USCAR-18, und die wichtigsten Teststandards sind ISO20860-2, USCAR-17 und USCAR-2. Der Schnittstellengrößenstandard definiert die Hauptabmessungen von FAKRA-Steckern in axialer und radialer Richtung, einschließlich Stecker und Buchsen, Wie in Abbildung gezeigt 2 (extrahiert aus ISO20860-1).

HF-SIGNAL Fakra-Z-Kabel, Fakra-Z-Buchse auf Fakra-Z-Stecker, Koaxialkabel RG174, 6,6 Fuß (2M) GPS-Antennenverlängerungskabel für FM AM Radio Sirius

25 Füße RG58 N-Buchse auf Fakra Z-Buchse RF-Pigtail-Koaxialkabel

Fakra-Z-Stecker auf Fakra-Z-Buchse, rechtwinklig, 3,3 Fuß (1M) RG174 Koaxialkabel für die Autoelektronik

In axialer Richtung, bestimmte Maße liegen innerhalb eines Maßtoleranzbereichs. Nachdem die männlichen und weiblichen Steckverbinder zusammengesteckt wurden, Es gibt eine Lücke an der Verbindungsschnittstelle. Der Spalt nach dem Einsetzen, der durch die Schnittstellengrößentoleranz verursacht wird, wirkt sich auf die elektrische Leistung aus, und die Größe des Luftspalts beeinflusst den Grad der Impedanzanpassung. Zusätzlich, ausgehend vom Standard, Das isolierende dielektrische Material an der Endfläche des Außenleiters definiert nur die Designanforderung von 50 Ω. In den Produkten verschiedener Unternehmen, Die isolierenden dielektrischen Materialien weisen unterschiedliche Phänomene auf, Dies wirkt sich auch auf den Impedanzanpassungseffekt aus. daher, auch wenn die Größe der Schnittstellenstruktur den Standards entspricht, für Steckverbinder mit unterschiedlichen Isolationsmaterialien und Schnittstellenstrukturen, Es müssen Matching-Tests durchgeführt werden, um zu überprüfen, ob die relevanten elektrischen Leistungsindikatoren innerhalb des angegebenen Wertebereichs liegen.

2. Der Einfluss des FAKRA-Inline-Steckers auf die Leistung der gesamten Übertragungsstrecke
Während des Anschluss- und Montageprozesses des Fahrzeugkabelbaums, Zum Andocken werden zwangsläufig Inline-Anschlüsse verwendet. Zum Beispiel, bezüglich der Verbindung zwischen dem Entertainment-Host und der externen Antenne, Der Entertainment-Host ist im Instrumententafelbereich angeordnet, während sich die externe Antenne an der Rückseite des Daches befindet. Allgemein, Es ist notwendig, den dreiteiligen Kabelbaum durch den Instrumentenkabelbaum zu verbinden, Karosseriekabelbaum und Deckenkabelbaum, Dadurch entsteht ein Inline-Anschluss.
Wie in der Abbildung gezeigt 3, Es wurde ein Verbindungsvergleich durchgeführt: Ein Kabel ist ein komplettes 400-mm-Muster 1, und beide Enden sind FAKRA-Stecker. Der andere ist 4 Abschnitte einer 100-mm-Probe 2 gleicher Länge, in Reihe geschaltet durch 3 Paar FAKRA Inline.

Figur 3 Probe 1 Koaxialkabel und Probe 2 Koaxialkabel
Durch den Einfügedämpfungsvergleich in der Tabelle 1, es kann gefunden werden, dass bei der gleichen Frequenz, Probe 2 hat eine größere Einfügungsdämpfung als Sample 1. Dies liegt daran, dass die Einfügungsdämpfung der drei Inline-Steckerpaare in der Mitte einen Einfluss auf die Übertragungsstrecke hat.

Tisch 1, Vergleich der Einfügungsdämpfung der Probe 1 Koaxialkabel und Probe 2 Koaxialkabel

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist 1, Das Hinzufügen eines Inline-Anschlusses kann zu Einfügungsverlusten führen. Daraus ist ersichtlich, dass umso mehr Steckverbinder eingefügt werden, desto größer ist die Einfügungsdämpfung. Gleichzeitig, für die Auswahlanwendung der Inline-Verbindung, Die Betriebsfrequenz muss berücksichtigt werden. Auf unterschiedlichen Frequenzen, Die Einfügungsdämpfung ist unterschiedlich. In praktischen Anwendungen, Auch die Qualitätsstabilität und Konsistenz von Inline-Steckern muss überprüft werden.
Zusätzlich, insbesondere wenn es um Inline-Verbindungen unterschiedlicher Hersteller geht, Die Gesamtleistung nach dem Wechsel muss bewertet und getestet werden. Wenn Inline-Anschlüsse zusammenpassen, wenn eine Impedanzfehlanpassung auftritt, es wird einen Rückflussverlust verursachen, Dies führt zu einer verringerten Signalausgangsleistung und einer erhöhten Einfügungsdämpfung. Der Leiterverlust, Der dielektrische Verlust und die abgestrahlte Energie des Inline-Steckers führen zu einer Erhöhung der Einfügungsdämpfung, Dies führt zu einer Verringerung der Signalausgangsleistung.

3. Der Einfluss des FAKRA-Koaxialkabels auf die Leistung der gesamten Übertragungsstrecke
Ein Koaxialkabel ist eine Grundeinheit bestehend aus zwei koaxialen und gegeneinander isolierten zylindrischen Metallleitern. Das Kabeldiagramm ist in Abbildung dargestellt 4.

Figur 4, Koaxialkabelstruktur

Wenn Sie FAKRA-Koaxialkabel in Betracht ziehen, Es wird allgemein angenommen, dass die Einfügedämpfung eines Koaxialkabels der Summe der Stecker- und Kabelverluste entspricht. In diesem Artikel muss der Einfluss der Konzentrizität und des Kontaktstatus von Stiften und Buchsen auf die Einfügedämpfung von Koaxialkabeln hervorgehoben werden. „Schlechter Kontakt“ führt zu einer Erhöhung der Einfügungsdämpfung des Koaxialkabels, und kann sich auch als Signalinstabilität oder direkter offener Stromkreis äußern. Zur Bestimmung der Qualität des Kontaktzustandes, zusätzlich zum Testen des Kontaktwiderstands der männlichen und weiblichen Steckverbinder nach dem Zusammenstecken, Zur Messung und Bestimmung des Kontaktzustandes kann auch die in der Norm vorgegebene Steckerhaltekraft geprüft werden. Die Testmethoden für Innen- und Außenleiter sind im ISO20860-2-Testprojekt klar definiert.
Ein weiterer Faktor, der die Einfügedämpfung von Koaxialkabeln beeinflusst, ist der Betriebsfrequenzbereich des Kabels. Figur 5 zeigt die Testkurve der Einfügungsdämpfung eines bestimmten Kabeltyps. Es ist ersichtlich, dass sich die Einfügedämpfungstestkurve innerhalb des „linearen Bandes“ der Betriebsbandbreite des Kabels linear ändert, aber außerhalb der Bandbreite. Die Testergebnisse ändern sich nichtlinear und erzeugen an bestimmten Häufigkeitspunkten Mutationen, Dies hat nicht zu vernachlässigende Auswirkungen und Konsequenzen auf die Signalübertragung der gesamten Verbindung.

Figur 5. Plötzliche Änderungen der Einfügedämpfungsleistung außerhalb der Betriebsbandbreite des Kabels.

4. Der Einfluss des FAKRA-Board-End-Steckers auf die Leistung der gesamten Übertragungsstrecke
Im Vergleich zu Line-End-Anschlüssen, FAKRA-Board-seitige Anschlüsse unterscheiden sich im Aufbau bis auf die Schnittstelle. Der häufigere Unterschied besteht darin, dass es zwei Ausführungen für die Stirnseite des öffentlichen Außenleiters gibt: Isolator und Luft. Nach dem Einstecken in die Buchse treten Leistungsunterschiede zwischen diesen beiden Schnittstellen auf.
Ein weiterer wichtiger Faktor, der die Leistung des männlichen Endsteckers beeinflusst, ist das Design der Verbindung zwischen dem Steckerende und der Leiterplatte. Figur 6 zeigt einen platinenseitigen Steckverbinder, bei dem der Innenleiter flächig an der Signalleitung der Platine befestigt ist. Figur 7 ist ein schematisches Strukturdiagramm des Platinenendverbinders nach dem Abschneiden eines Teils des Außenleiters.

Um eine Impedanzanpassung zu erreichen, Diese Faktoren beeinflussen die Signalübertragung:
Der Abstand zwischen der Wurzel des Leiters im Platinenendverbinder (der Teil in der Nähe des Isoliermediums des Steckverbinders) und die Leiterplatte, die Breite der Signalleitung auf der Platine, die Arbeitsbandbreite der Leiterplatte, und die Größe der Öffnungen auf beiden Seiten der Signalleitung auf der Platine.
Wenn die Betriebsfrequenz einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, sowohl der Platinenstecker, der Leiterplatte, und die entsprechenden Schweißparameter müssen vollständig nachgewiesen werden, um plötzliche Mutationen in Hochfrequenzsignalen in bestimmten Frequenzbändern zu vermeiden.

5 Abschluss
Aus dem oben Gesagten ist ersichtlich, dass bei der Auswahl von FAKRA-Koaxialkabeln, Sie müssen auf die Arbeitsbandbreite des Kabels und des Steckers achten. Im gesamten Link, Die Betriebsbandbreite jedes Geräts hat Einfluss auf die Signalübertragung. Für Steckverbinder der gleichen Kategorie von verschiedenen Herstellern, Es ist notwendig, sich auf die technischen Spezifikationen des Produkts zu beziehen, um die Konsistenz der Auswahl und Abstimmung zu bestätigen.
In der tatsächlichen Anwendung von Fahrzeugkabeln, für Koaxialkabelanwendungen in Biegebereichen, unter Berücksichtigung von Übertragungsverlusten und Biegefestigkeit, Meist werden spezielle biegefeste Kabel mit geringeren Verlusten und größeren Durchmessern verwendet. Für Elektrogeräte, die in Nassbereichen angeordnet sind, In der Regel werden spezielle wasser- und staubdichte FAKRA-Stecker verwendet. Zur Platzierung in Vibrationsbereichen, Auch FAKRA-Stecker, die den Vibrationsanforderungen genügen, müssen berücksichtigt werden.
Zusamenfassend, FAKRA-Anschlüsse, FAKRA Inline-Stecker, Koaxialkabel, und Anschlüsse auf der Leiterplattenseite wirken sich alle auf die Signalübertragung der gesamten Verbindung aus. Durch die Analyse und Beherrschung seiner wichtigsten Einflussfaktoren, Wir können entsprechende Design- und Testmaßnahmen formulieren, um diese Effekte zu reduzieren und zu beseitigen, was sich positiv auf die Zuverlässigkeit und Stabilität der Hochfrequenzsignalübertragung auswirkt.