滤波连接器为通信技术提供高性价比互连方案

滤波连接器为通信技术
提供高性价比的互连解决方案



图1 滤波 连接器可设计成不同的外形，
包括圆形和方形



图 2 设计工程师通常给出的滤波器参数表

图3 由 连接器工程师提供的符合参数要求
的适当滤波器网络

目前军事/航天通信、航空、GPS(全球定位系统)以及生产设施的不断计算机化推动了技术的快速发展和变化，从而也创造出对带保护功能的连接器以及滤波连接器的需求。敏感电路和器件需要保护，必须以某种方式将它们与可能影响其性能的瞬变信号隔离或屏蔽开来。
滤波连接器是具有信号选择能力的器件，其目的是调节可变频率信号并滤除可能对系统有危险的那些信号。滤波连接器将交变电流整流为稳定的直流电流，阻止射频噪声的传输是滤波连接器的一项主要功能。
军事通信系统，如美国军方SINGARS无线系统、JTRS(联合战术无线电系统)或者英国的弓箭手(Bowman)无线通信系统，都采用滤波连接器来拦截并消除会影响信号接收的电子噪声、串扰或背景干扰。此外，此类互连器件提供的滤波能力还可抑制内部EMI(电磁干扰)，从而防止其辐射或传输到其它系统中。
在生产环境中，通常利用计算机来指挥多任务机器人来完成一系列精确以及困难的操作。RFI/EMI干扰可能会扰乱设备的正常运行。这可导致昂贵的修理成本，如必须修理损坏的工具和系统。有些情况下，这还可能会对生产区域内的人员带来安全危险。由此引起的故障还可能导致与生产损失和停工相关的成本，而这是永远也无法挽回的。
连接器滤波功能可保证此类系统的正常运转，几种类型的连接器通常都可完成这一点。滤波器的外形可为圆形或方形。定制连接器也可提供滤波功能，从而为满足特定系统设计要求提供了所需要的灵活性。由于只需要在连接器的一侧提供滤波功能就够了，因此通常是在连接器的插针组件中提供滤波功能，当然也可以在插座一侧提供，但通常在插针一侧实现成本更低一些。
滤波连接器设计中比较常见的滤波器类型有贯通型滤波器和多层电容型滤波器。贯通型滤波器又可进一步分为两类：p型套管结构滤波器和熔敷分布式滤波器。
p型滤波器由两个套管型部件组成：一个采用电热沉积方法制作的外层电容式套管，在输入和输出处提供特定的电容值；第二个内层套管则做为电感性部件，通常采用铁氧体材料。
熔敷分布式滤波器则由镀有介质膜的铁氧体套管构成。与p型滤波器相比，这种类型的滤波器由于壁的厚度更大，因此提供了更大的强度。
平面阵列型滤波器则属于多层电容型滤波器，利用钛酸钡和贵金属层交替排列构成该类型滤波器。
具体采用哪种滤波器类型主要根据每个系统的要求来决定。连接器设计工程师将考虑这些要求，然后设计出提供最大程度保护能力所需要的滤波器网络。负载电流、采用的电压以及工作温度都会影响滤波器件的电气特性。设计合理的滤波器可在滤波器和接地之间提供一条低阻抗路径，大多数情况下，接地都指的是金属连接器外壳，这种系统将提供最大的噪声保护。也可在信号和反向回路间提供接地，这一技术需要一个地线引脚，此时，可以采用塑料连接器外壳。
采用滤波连接器就不再需要采用板上保护器件，从而可节约电路板空间给其它器件用。由于滤波功能在连接器内完成，因此大多数情况下，连接器外形可保持不变。然而，有时可能需要增加连接器插入面板内的深度，但新的设计允许连接器外壳向外延展来适应滤波器的空间要求。
将滤波器设计工作转移给连接器供应商有助于设计工程师集中于手头的任务。一旦确定了所需要的保护水平，设计工程师就可将信息交给其它人员，从而专注于完成设计的功能部分。同时，一名滤波连接器工程师可优化滤波器网络来满足要求，这有助于项目按时完成并可缩短整个设计周期时间。虽然具有滤波功能的连接器成本有所增加，但由于电路简化和PCB尺寸缩小，最终仍可能节约大量成本。将滤波器设计工作分流出去也可降低项目的总设计成本。
对于一个成功的滤波连接器应用，设计工程师完全明确设计要求是非常重要的。根据这一明确的技术要求，连接器工程师才能提供合适的滤波网络。图2 给出了设计工程师通常给出的滤波器参数表。图3 给出了由连接器工程师提供的符合这些参数要求的适当滤波器网络。
总的来讲，在关键应用中采用滤波连接器，可使系统更方便自由地接收清晰信号，而且能提供保护层，确保系统最佳的性能。采用滤波连接器还可有其它明显优势，如减少设计周期时间和成本，工作人员的安全保护也可继续得以保证，另外还将精密工具设备的损失和生产时间最小化。■