כבל קואקסיאלי של Fakra בהעברת אות רכב

כבל קואקסיאלי FAKRA הוא כבל מהיר ותדר גבוה המשדר אותות בתדר רדיו או אותות מצלמה בחדות גבוהה. המבנה האופייני שלו מוצג באיור 1, הכולל בעיקר: מחבר FAKRA, מחבר Inline FAKRA, כבל קואקסיאלי, ומחבר קצה לוח PCB. עם הביקוש הגובר למערכות נהיגה חכמות לרכב ומערכות בידור לרכב, קצב העברת האות במכונית גדל, וכתוצאה מכך לעלייה הדרגתית בתדירות השידור של כבלי החיבור המתאימים.

Mini Fakra Jack 4pin Quad Fakra נשי רתמת כבלים 4 ב-1 מכלול כבלים עם 6.56FT-2m מחברי מתאם איתות אופטימלי

Mini Fakra A Type Jack E קוד ארבע יציאות מחבר Fakra נקבה מכלול כבל קואקסיאלי התאמה אישית

2-in-1 Fakra Z Coax Cable Splitter, 12ב (30ס"מ) כבל קואקסיאלי של Fakra V עם הפסד נמוך לניווט GPS

בהתאמת חלקים ויישומי רכב של כבלים קואקסיאליים של FAKRA, שני המאפיינים החשמליים החשובים של אובדן החזר ואובדן הכנסה יושפעו באופן משמעותי, וכתוצאה מכך ירידה באיכות האות המשודר, משפיע על תפיסת המשתמש, ואף מוביל לכשל תפקודי. מאמר זה מנתח בעיקר את ההשפעה של מחברי FAKRA, מחברי FAKRA Inline, כבלים קואקסיאליים, ומחברי קצה לוח PCB על איכות האות של כל קישור השידור, ומציע שיטות הנדסיות לצמצום ההשפעה.
בהתאמת חלקים ויישומי רכב של כבלים קואקסיאליים של FAKRA, שני המאפיינים החשמליים החשובים של אובדן החזר ואובדן הכנסה יושפעו באופן משמעותי, וכתוצאה מכך ירידה באיכות האות המשודר, משפיע על תפיסת המשתמש, ואף מוביל לכשל תפקודי. מאמר זה מנתח בעיקר את ההשפעה של מחברי FAKRA, מחברי FAKRA Inline, כבלים קואקסיאליים, ומחברי קצה לוח PCB על איכות האות של כל קישור השידור, ומציע שיטות הנדסיות לצמצום ההשפעה.
לפני ניתוח ההשפעה של מחברי FAKRA על איכות האות, יש צורך להבין תחילה את תקני העיצוב של המחבר, ולאחר מכן נתח את גורמי ההשפעה הפוטנציאליים סביב התקנים. תקני גודל ממשק הייחוס העיקריים של מחברי FAKRA הם ISO20860-1 ו-USCAR-18, ותקני הבדיקה העיקריים הם ISO20860-2, USCAR-17 ו-USCAR-2. תקן גודל הממשק מגדיר את הממדים העיקריים של מחברי FAKRA בכיוונים הציריים והרדיאליים, כולל מחברים זכרים ומחברים נקבים, כפי שמוצג באיור 2 (מופק מ-ISO20860-1).

RF אות Fakra Z כבל Fakra Z Female Jack to Fakra Z Male Plug Coax Cable RG174 6.6ft (2מ ') כבל מאריך אנטנת GPS לרדיו FM AM Sirius

25 רגל RG58 N נקבה עד Fakra Z נקבה RF Pigtail כבל קואקסיאלי

Fakra Z Male ל Fakra Z Female זווית ישרה 3.3ft (1מ ') כבל קואקסיאלי RG174 לאלקטרוניקה לרכב

בכיוון הצירי, ממדים מסוימים נמצאים בטווח סובלנות ממדי. לאחר המחברים הזכר והנקבה מחוברים זה לזה, יש פער בממשק החיבור. הפער לאחר ההחדרה שנגרם על ידי סובלנות גודל הממשק משפיע על הביצועים החשמליים, וגודל מרווח האוויר משפיע על מידת התאמת העכבה. בנוסף, החל מהתקן, החומר הדיאלקטרי המבודד בקצה הקצה של המוליך החיצוני מגדיר רק את דרישת התכנון של 50Ω. במוצרים של חברות שונות, לחומרים הדיאלקטריים המבודדים יש תופעות שונות, מה שישפיע גם על אפקט התאמת העכבה. לָכֵן, גם אם גודל מבנה הממשק עומד בסטנדרטים, למחברים עם חומרי בידוד ומבני ממשק שונים, יש לערוך בדיקות התאמה כדי לוודא אם מחווני הביצועים החשמליים הרלוונטיים נמצאים בטווח הערכים שצוין.

2. ההשפעה של מחבר Inline FAKRA על הביצועים של כל קישור ההולכה
במהלך תהליך החיבור וההרכבה של רתמת חיווט הרכב, מחברים מוטבעים משמשים בהכרח לעגינה. לְדוּגמָה, לגבי החיבור בין מארח הבידור לאנטנה החיצונית, מארח הבידור מסודר באזור לוח המחוונים, בעוד האנטנה החיצונית נמצאת בחלק האחורי של הגג. בְּדֶרֶך כְּלַל, יש צורך לחבר את רתמת החיווט בשלושה מקטעים דרך רתמת החיווט של המכשיר, רתמת חיווט גוף ורתמת חיווט תקרה, שייצר מחבר Inline.
כפי שמוצג באיור 3, בוצעה השוואת חיבורים: כבל אחד הוא מדגם שלם של 400 מ"מ 1, ושני הקצוות הם מחברי FAKRA. השני הוא 4 קטעים של מדגם 100 מ"מ 2 באורך שווה, מחובר בסדרה דרך 3 זוגות של FAKRA Inline.

דְמוּת 3 לִטעוֹם 1 כבל קואקסיאלי ומדגם 2 כבל קואקסיאלי
דרך השוואת אובדן ההכנסה בטבלה 1, ניתן למצוא כי באותה תדירות, לִטעוֹם 2 יש אובדן הכנסה גדול יותר מאשר ל-Sample 1. זה נובע מאובדן ההחדרה של שלושת זוגות המחברים המוטבעים באמצע המשפיעים על קישור ההולכה.

לוּחַ 1, השוואה של אובדן הכנסה של דגימה 1 כבל קואקסיאלי ומדגם 2 כבל קואקסיאלי

כפי שניתן לראות מהטבלה 1, הוספת מחבר מוטבע עלולה לגרום לאובדן הכנסה. מכאן ידוע שככל שמכניסים יותר מחברים, ככל שהפסד ההחדרה גדול יותר. במקביל, עבור יישום הבחירה של חיבור Inline, יש לקחת בחשבון את תדירות הפעולה. בתדרים שונים, אובדן ההחדרה שונה. ביישומים מעשיים, יש לאמת גם את היציבות והעקביות האיכותית של מחברים מוטבעים.
בנוסף, במיוחד כשמדובר בחיבורים Inline מיצרנים שונים, יש להעריך ולבדוק את הביצועים הכוללים לאחר ההחלפה. כאשר מחברים מוטבעים מתאימים, אם מתרחשת אי התאמה של עכבה, זה יגרום לאובדן תשואה, וכתוצאה מכך הספק מוצא מופחת ואובדן הכנסה מוגבר. אובדן המנצח, אובדן דיאלקטרי ואנרגיה מוקרנת של מחבר ה-Inline יגרמו לאובדן ההחדרה לגדול, מה שגורם להפחתה בהספק המוצא של האות.

3. ההשפעה של כבל קואקסיאלי FAKRA על הביצועים של כל קישור ההולכה
כבל קואקסיאלי הוא יחידה בסיסית המורכבת משני מוליכים מתכת גליליים מבודדים הדדיים. תרשים הכבלים מוצג באיור 4.

דְמוּת 4, מבנה כבל קואקסיאלי

כאשר שוקלים כבלים קואקסיאליים של FAKRA, מקובל בדרך כלל שהפסד ההחדרה של כבל קואקסיאלי שווה לסכום הפסדי המחבר והכבלים. מאמר זה צריך להדגיש את ההשפעה של הריכוזיות ומצב המגע של פינים ושקעים על אובדן הכנסת כבל קואקסיאלי. "מגע גרוע" יוביל לעלייה באובדן הכנסת כבל קואקסיאלי, ועלול להתבטא גם כחוסר יציבות אות או מעגל פתוח ישיר. כדי לקבוע את איכות מצב המגע, בנוסף לבדיקת התנגדות המגע של המחברים הזכריים והנקבים לאחר ההזדווגות, ניתן לבדוק את כוח החזקת התקע המצוין בתקן כדי למדוד ולקבוע את מצב המגע. שיטות הבדיקה של מוליכים פנימיים וחיצוניים מוגדרות בבירור בפרויקט הבדיקה ISO20860-2.
גורם נוסף המשפיע על אובדן ההחדרה של כבלים קואקסיאליים הוא טווח תדרי הפעולה של הכבל. דְמוּת 5 מראה את עקומת הבדיקה של אובדן הכנסה של סוג מסוים של כבל. ניתן לראות שעקומת בדיקת אובדן ההכנסה משתנה באופן ליניארי בתוך "הפס הליניארי" של רוחב הפס ההפעלה של הכבל, אבל מחוץ לרוחב הפס. תוצאות הבדיקה משתנות באופן לא ליניארי ומייצרות מוטציות בנקודות תדירות מסוימות, מה שמביא השפעה והשלכות לא מבוטלות להעברת האותות של כל הקישור.

דְמוּת 5. שינויים פתאומיים בביצועי אובדן הכנסה מחוץ לרוחב הפס ההפעלה של הכבל.

4. ההשפעה של מחבר קצה לוח FAKRA על הביצועים של כל קישור ההולכה
בהשוואה למחברי קצה קו, מחברי FAKRA בצד הלוח שונים במבנה מלבד הממשק. ההבדל הנפוץ יותר הוא שיש שני עיצובים לקצה הקצה של המוליך החיצוני הציבורי: מבודד ואוויר. יהיו הבדלי ביצועים בין שני הממשקים הללו לאחר חיבורם למחבר הנשי.
גורם חשוב נוסף המשפיע על הביצועים של מחבר הקצה הזכר הוא עיצוב החיבור בין זנב המחבר ללוח ה-PCB. דְמוּת 6 מציג מחבר קצה הלוח עם המוליך הפנימי מחובר בצורה שטוחה לקו האות של המעגל. דְמוּת 7 הוא תרשים מבני סכמטי של מחבר קצה הלוח לאחר ניתוק חלק מהמוליך החיצוני.

על מנת להשיג התאמת עכבה, גורמים אלה ישפיעו על העברת האות:
המרחק בין שורש המוליך במחבר קצה הלוח (החלק הקרוב למדיום הבידוד של המחבר) ולוח ה-PCB, רוחב קו האות על הלוח, רוחב הפס העבודה של לוח ה-PCB, וגודל הפתחים משני צידי קו האות בלוח.
כאשר תדר ההפעלה עולה על סף מסוים, גם מחבר הלוח, לוח ה-PCB, ויש להדגים באופן מלא את פרמטרי הריתוך המתאימים כדי למנוע מוטציות פתאומיות באותות בתדר גבוה בפסי תדר מסוימים.

5 מַסְקָנָה
ניתן לראות מהאמור לעיל כי בעת בחירת כבלים קואקסיאליים של FAKRA, אתה צריך לשים לב לרוחב הפס הפועל של הכבל והמחבר. לאורך כל הקישור, לרוחב הפס ההפעלה של כל מכשיר תהיה השפעה על העברת האות. למחברים מאותה קטגוריה מיצרנים שונים, יש צורך לעיין במפרט הטכני של המוצר כדי לאשר את עקביות הבחירה וההתאמה.
ביישום בפועל של כבלים לרכב, עבור יישומי כבל קואקסיאלי באזורי כיפוף, בהתחשב באובדן שידור ועמידות כיפוף, כבלים מיוחדים עמידים לכיפוף עם הפסדים נמוכים יותר וקטרים ​​גדולים יותר משמשים בדרך כלל. למכשירי חשמל המסודרים באזורים רטובים, בדרך כלל משתמשים במחברי FAKRA מיוחדים אטומים למים ואבק. למיקום באזורי רטט, יש לקחת בחשבון גם מחברי FAKRA העומדים בדרישות הרטט.
בקיצור, מחברי FAKRA, מחברי FAKRA Inline, כבלים קואקסיאליים, ומחברים בצד לוח PCB ישפיעו כולם על העברת האותות של הקישור כולו. על ידי ניתוח ושליטה בגורמי ההשפעה העיקריים שלו, אנו יכולים לגבש אמצעי עיצוב ובדיקה תואמים כדי לצמצם ולחסל את ההשפעות הללו, מה שמועיל לאמינות וליציבות של שידור אות בתדר גבוה.