Análisis de influencia y contramedidas del cable coaxial Fakra en la transmisión de señal a bordo

Con la creciente demanda de un sistema de conducción inteligente y un sistema de entretenimiento en el vehículo, aumenta la tasa de transmisión de las señales en el vehículo, lo que resulta en la frecuencia de transmisión de los cables de conexión correspondientes que aumentan gradualmente. El arnés de cable coaxial Fakra es un arnés de alambre de alta velocidad y alta frecuencia para transmitir señales de radiofrecuencia o señales de cámara de alta definición. Incluye principalmente el conector Fakra, el conector en línea Fakra, el cable coaxial y el conector de placa PCB.

Cuando el cable coaxial Fakra se usa en aplicaciones de coincidencia de piezas y automóviles, dos importantes propiedades eléctricas, a saber, la pérdida de retorno y la pérdida de inserción, se verán obviamente afectadas, lo que dará como resultado la degradación de la calidad de la señal transmitida, la percepción del usuario e incluso la funcional falla. Este documento analiza principalmente la influencia del conector Fakra, el conector de línea fakra , el cable coaxial y el conector PCB en la calidad de la señal de todo el enlace de transmisión, y presenta los métodos de ingeniería para reducir la influencia.

Antes de analizar la influencia del conector Fakra en la calidad de la señal, es necesario conocer el estándar de diseño del conector y luego analizar los factores de influencia potenciales alrededor del estándar. Los estándares de dimensión de la interfaz de los conectores FAKRA se refieren principalmente a ISO20860-1 y USCAR-18, y los estándares de prueba incluyen principalmente ISO20860-2, USCAR-17 y USCAR-2. Estándar de tamaño de la interfaz, que define las principales dimensiones axiales y radiales del conector Fakra, incluido el conector masculino y el conector femenino.

En la dirección axial, algunas dimensiones están dentro de un rango de tolerancia dimensional, y hay un espacio en la interfaz de conexión después de que los conectores masculinos y femeninos se conectan entre sí. La brecha después de la inserción causada por la tolerancia a la dimensión de la interfaz afecta el rendimiento eléctrico, y el tamaño del espacio de aire afecta el grado de coincidencia de impedancia. Además, a partir del estándar, el material dieléctrico aislante en la cara final del conductor externo solo define el requisito de diseño de 50Ω. En los productos de diferentes compañías, el material dieléctrico aislante es diferente, lo que también afectará el efecto de coincidencia de impedancia. Por lo tanto, incluso si el tamaño de la estructura de la interfaz cumple con el estándar, es necesario realizar pruebas coincidentes para conectores con diferentes materiales de aislamiento y estructuras de interfaz para verificar si los índices de rendimiento eléctrico relevantes están dentro del rango numérico especificado.

En el proceso de conexión del arnés de cableado y ensamblaje de todo el vehículo, es inevitable usar conector en línea para el acoplamiento . Por ejemplo, para la conexión entre el host de entretenimiento y la antena externa, el host de entretenimiento está organizado en el área del panel de instrumentos, mientras que la antena externa está en la parte trasera del techo. En general, debe estar conectado por tres secciones de arneses de cableado: el arnés de alambre del instrumento, el telar de cableado del cuerpo y el arnés del cable del techo , que conducirá al conector de línea.

Se puede encontrar que la pérdida de inserción de s amplia es mayor que la de otra muestra a la misma frecuencia, porque la pérdida de inserción de los tres pares medios de conectores de línea intermedia ejerce una influencia en el enlace de transmisión .

Se puede ver que la pérdida de inserción se puede introducir aumentando el conector de línea inferior, que muestra que cuanto más conectores se insertan, mayor será la pérdida de inserción . Al mismo tiempo, para la selección y aplicación de la conexión en línea, es necesario considerar la frecuencia de trabajo . Bajo diferentes frecuencias, la pérdida de inserción es diferente. En la aplicación práctica, es necesario verificar la estabilidad de calidad y la consistencia del conector de línea.

Además, especialmente cuando se trata de conexiones de línea de diferentes fabricantes, es necesario evaluar y probar el rendimiento general después del cambio. Cuando se acoplen los conectores de línea, si se producen desajuste de impedancia, causará pérdida de retorno, lo que conducirá a una reducción de potencia de salida de señal y un aumento de la pérdida de inserción. La pérdida del conductor, la pérdida dieléctrica y la energía de radiación del conector de línea inferior aumentará la pérdida de inserción, lo que dará como resultado la disminución de la potencia de salida de la señal .

Al considerar el cable coaxial Fakra, generalmente se considera que la pérdida de inserción del cable coaxial es igual a la suma de las pérdidas de conector y cable. Debe enfatizarse en este documento que la concentricidad y el estado de contacto del pin y el conector tienen un impacto en la pérdida de inserción del cable coaxial. El "mal contacto" conducirá al aumento de la pérdida de inserción del cable coaxial, y también puede manifestarse como señal inestable o circuito abierto directo. Para juzgar el estado de contacto, no solo podemos probar la resistencia de contacto de los conectores masculinos y femeninos después del apareamiento, sino también probar la fuerza de retención de apareamiento especificada en el estándar, para medir y juzgar el estado de contacto. Los métodos de prueba de los conductores internos y externos se definen claramente en los elementos de prueba ISO20860-2.

Otro factor que afecta la pérdida de inserción del cable coaxial es el rango de frecuencia de funcionamiento del cable. Se puede ver que la curva de prueba de la pérdida de inserción cambia linealmente dentro de la "banda de frecuencia lineal" del ancho de banda de trabajo del cable, pero los resultados de la prueba cambian de forma no lineal fuera del ancho de banda, y hay un cambio repentino en algunos puntos de frecuencia, lo que provoca una influencia notable y consecuencias a la transmisión de señal de todo el enlace.

En comparación con los conectores de extremo de línea, los conectores de extremo de la placa Fakra tienen una estructura diferente en la interfaz, y la diferencia común es que hay dos diseños de la cara final del conductor externo masculino: aislante y aire. Después de que las dos interfaces se conecten al conector femenino, habrá diferencias en el rendimiento.

Otro factor importante que afecta el rendimiento del conector masculino es el diseño de la conexión entre la cola del conector y la PCB.

Para lograr la coincidencia de impedancia, todos estos factores afectarán la transmisión de la señal: la distancia entre la raíz del conductor interno del conector de extremo de la placa (cerca del medio de aislamiento del conector) y la placa PCB, el ancho de la señal de la señal Línea en el tablero, el ancho de banda de trabajo de la placa PCB y el tamaño de las aberturas en ambos lados de la línea de señal en la placa.

Cuando la frecuencia de trabajo excede un cierto umbral, el conector de la placa, la placa PCB y los parámetros de soldadura correspondientes deben demostrarse completamente para evitar el cambio abrupto de las señales de alta frecuencia en algunas bandas de frecuencia.

5. Conclusión

Se puede ver desde lo anterior que al elegir el cable coaxial Fakra, se debe prestar atención al ancho de banda de trabajo del cable y el conector, y el ancho de banda de trabajo de cada dispositivo afectará la transmisión de la señal en todo el enlace. Para los conectores de la misma categoría y diferentes fabricantes, es necesario consultar las especificaciones técnicas del producto para confirmar la consistencia de la selección y la coincidencia.

En la aplicación práctica de todo el cable del vehículo, para la aplicación del cable coaxial en el área de flexión, considerando la pérdida de transmisión y la durabilidad de la flexión, generalmente se usa un cable especial resistente a la flexión con menor pérdida y un diámetro más grande. Para los electrodomésticos dispuestos en áreas húmedas, generalmente se usan conectores especiales de Fakra que son impermeables y a prueba de polvo. El conector Fakra que cumple con los requisitos de vibración también debe considerarse para el diseño en el área de vibración.

En una palabra, el conector Fakra, el conector de línea fakra , el cable coaxial y el conector de placa PCB afectarán la transmisión de la señal de todo el enlace. Al analizar y dominar los principales factores de influencia, las medidas de diseño y prueba correspondientes están formuladas para reducir y eliminar estas influencias, lo que conduce a la confiabilidad y estabilidad de la transmisión de señal de alta frecuencia.