Fakra同軸電纜在車輛信號傳輸中

Fakra同軸電纜是一款高速和高頻電纜，可傳輸射頻信號或高清相機信號. 它的典型結構如圖所示 1, 主要包括: 法克拉連接器, Fakra內聯連接器, 同軸電纜, 和PCB板端連接器. 隨著對汽車智能駕駛系統和車內娛樂系統的需求不斷增長, 汽車中的信號傳輸速率增加了, 導致相應連接電纜的傳輸頻率逐漸增加.

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在Fakra同軸電纜的零件匹配和汽車應用中, 回報損失和插入損失的兩個重要電氣特性將受到顯著影響, 導致發射信號的質量降低, 影響用戶感知, 甚至導致功能故障. 本文主要分析Fakra連接器的影響, Fakra內聯連接器, 同軸電纜, 和PCB板端連接器在整個傳輸鏈接的信號質量上, 並提出了減少影響的工程方法.
在Fakra同軸電纜的零件匹配和汽車應用中, 回報損失和插入損失的兩個重要電氣特性將受到顯著影響, 導致發射信號的質量降低, 影響用戶感知, 甚至導致功能故障. 本文主要分析Fakra連接器的影響, Fakra內聯連接器, 同軸電纜, 和PCB板端連接器在整個傳輸鏈接的信號質量上, 並提出了減少影響的工程方法.
在分析Fakra連接器對信號質量的影響之前, 有必要首先了解連接器的設計標準, 然後分析圍繞標準的潛在影響因素. Fakra連接器的主要參考接口尺寸標準是ISO20860-1和USCAR-18, 主要的測試標準是ISO20860-2, USCAR-17和USCAR-2. 界面尺寸標准定義了軸向和徑向方向上Fakra連接器的主要維度, 包括男性連接器和女性連接器, 如圖所示 2 (從ISO20860-1提取).

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沿軸向, 某些維度在尺寸公差範圍內. 在將男性和女性連接器插在一起之後, 連接界面有一個差距. 插入後插入後的間隙會影響電性能, 氣隙的大小會影響阻抗匹配的程度. 此外, 從標准開始, 外導管末端的絕緣介電材料僅定義了50Ω的設計需求. 在不同公司的產品中, 絕緣介電材料具有不同的現象, 這也會影響阻抗匹配效果. 所以, 即使界面結構大小符合標準, 用於具有不同絕緣材料和界面結構的連接器, 需要進行匹配測試，以驗證相關的電性能指標是否在指定值範圍內.

2. Fakra內聯連接器對整個傳輸鏈接的性能的影響
在車輛接線線束連接和組裝過程中, 內聯連接器不可避免地用於對接. 例如, 關於娛樂主機和外部天線之間的聯繫, 娛樂主持人安排在樂器面板區域, 而外部天線在屋頂的後部. 一般來說, 有必要通過儀表線束連接三段佈線, 車身線束和天花板線束, 它將產生直列連接器.
如圖所示 3, 進行了連接比較: 一根電纜是完整的400mm樣品 1, 兩端都是fakra連接器. 另一個是 4 100mm樣品的部分 2 長度相等, 通過串聯連接 3 fakra inline.

數字 3 樣本 1 同軸電纜和样品 2 同軸電纜
通過在表中的插入損失比較 1, 可以發現以相同的頻率, 樣本 2 插入損失比樣本更大 1. 這是由於中間三對內聯連接器的插入損失對變速箱鏈接產生了影響.

桌子 1, 樣品插入損失的比較 1 同軸電纜和样品 2 同軸電纜

從桌子可以看出 1, 添加內聯連接器可以引入插入損失. 從此可以知道插入更多的連接器, 插入損失越大. 同時, 用於選擇內聯連接的選擇, 需要考慮操作頻率. 以不同的頻率, 插入損失不同. 在實際應用中, 還需要驗證內聯連接器的質量穩定性和一致性.
此外, 特別是在不同製造商的內聯連接方面, 需要評估和測試切換後的整體性能. 匹配直列連接器時, 如果阻抗不匹配發生, 這將導致退貨損失, 導致信號輸出功率降低並增加插入損失. 導體損失, 介電損耗和內聯連接器的輻射能將導致插入損失增加, 導致信號輸出功率降低.

3. Fakra同軸電纜對整個變速箱鏈接的性能的影響
同軸電纜是由兩個同軸和相互絕緣的圓柱金屬導體組成的基本單元. 電纜圖如圖所示 4.

數字 4, 同軸電纜結構

考慮Fakra同軸電纜時, 人們普遍認為，同軸電纜的插入損失等於連接器和電纜損耗的總和. 本文需要強調銷釘和插孔對同軸插入損失的同心狀態和接觸狀態的影響. “接觸不良”將導致同軸電纜插入損失的增加, 並且也可能表現為信號不穩定性或直接開路. 確定接觸狀態的質量, 除了測試男性和雌性連接器的接觸電阻外, 標準中指定的插頭保留力也可以進行測試以測量和確定接觸狀態. ISO20860-2測試項目清楚地定義了內部和外導體的測試方法.
影響同軸電纜插入損失的另一個因素是電纜的工作頻率範圍. 數字 5 顯示了一定類型的電纜的插入損失的測試曲線. 可以看出，插入損耗測試曲線在電纜操作帶寬的“線性頻段”中線性變化, 但是在帶寬之外. 測試結果非線性變化，並在特定頻率點產生突變, 這給整個鏈接的信號傳輸帶來了不可忽略的影響和後果.

數字 5. 電纜操作帶寬之外的插入損失性能的突然變化.

4. Fakra董事會末端連接器對整個變速箱鏈接的性能的影響
與線端連接器相比, Fakra板側連接器的結構不同，除了接口. 更常見的區別是，公共外部導體的末端有兩種設計: 絕緣子和空氣. 將這兩個接口插入女性連接器後，這兩個接口之間將存在性能差異.
影響男性端連接器性能的另一個重要因素是連接尾與PCB板之間連接的設計. 數字 6 顯示一個板端連接器，內部導體在電路板的信號線上斷開了. 數字 7 是切斷一部分外導體後的板端連接器的示意圖結構圖.

為了實現阻抗匹配, 這些因素將影響信號傳輸:
板端連接器中導體根的距離之間的距離 (靠近連接器絕緣介質的部分) 和PCB板, 板上信號線的寬度, PCB板的工作帶寬, 以及板信號線兩側的開口大小.
當工作頻率超過一定閾值時, 兩個板連接器, PCB板, 並且必須充分證明相應的焊接參數，以避免在某些頻帶中高頻信號中的突然突變.

5 結論
從上面可以看出，在選擇fakra軸心電纜時, 您需要注意電纜和連接器的工作帶寬. 在整個鏈接中, 每個設備的操作帶寬將對信號傳輸產生影響. 對於來自不同製造商的同一類別的連接器, 有必要參考產品技術規範以確認選擇和匹配的一致性.
在實際應用車輛電纜中, 用於彎曲區域的同軸電纜應用, 考慮傳輸損失和彎曲耐用性, 通常使用具有較低損失和較大直徑的特殊抗彎曲電纜. 對於在濕區排列的電器, 通常使用特殊的防水和防塵fakra連接器. 用於放置在振動區域, 滿足振動要求的Fakra連接器也需要考慮.
簡而言之, 法克拉連接器, Fakra內聯連接器, 同軸電纜, PCB板側連接器都會影響整個鏈接的信號傳輸. 通過分析和掌握其主要影響因素, 我們可以製定相應的設計和測試措施，以減少和消除這些影響, 這對高頻信號傳輸的可靠性和穩定性有益.