滤波电连接器方案设计研究:接插件和电连接器
时间：2020-03-11 07:32:42 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：当前覆盖广阔的数字化通讯体系进入到人们的日常生活当中。给人们的生活带来便利的同时也存在一定的电磁污染。滤波电连接器能够在加强原始功能的基础之上，有效的降低使用成本，并减小器械体积。在未来的3C发展过程中被广泛的使用。文章以设计原理为基本视角讨论了滤波电连接器的相关理论知识，希望为今后的研究与应用提供理论基础。
关键词：滤波电连接器；无源滤波器；选频网络；平滑滤波器
中图分类号：TM503 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）34-0035-03
一、滤波电连接器的应用前景
在现代社会，工业发展迅速，人民生活水平逐步提高，工业、百姓对电气设备的使用十分普遍。这样就使得输送电能的电网系统被不同程度地干扰着，而且因素很多。各种各样的用电设备不但可以给电网馈入干扰的信号，而且还会同时将电网系统的干扰的信号接收到。所以从一定意义上讲,电网对用电设备的干扰就形成了恶性的具有反馈作用的循环。我国于2003年8月1日起强制执行EMC标准，所有达不到EMC标准的电子产品包括家用电器已不准生产和销售。现在的电子产品大多应用了电子电路抗干扰的技术来有效地抑制和防止电网的干扰及其危害。这些相关技术的应用比例也逐步在加大。但是如果只是单纯地采用屏蔽的方式，并不能对电磁进行有效地干扰防护，这是因为用电设备或者系统上面的电缆是作为最主要和最有效的干扰的接收以及发射天线。很多设备当在进行对单机的电磁兼容的实验时有显示没有多大的问题，而当将两台设备联系起来之后，这时就不再符合电磁兼容的条件和要求了。这是因为电缆起到了向外辐射和向内接收的天线的作用。电缆在其端口处具有共模电压的存在，而它的存在会驱动电缆像一条单极天线一样，电缆就会向外辐射出电磁波。
二、整机系统的构成
整机系统由信号源、接收电路和连接接口（滤波器）组成，在整个系统中，滤波器作为信号进出设备的窗口，对系统的电磁兼容性，起到决定性的作用。本课题研究的滤波器指的是无源滤波器，主要考虑对无源滤波器的优化设计来满足整机系统实用性和经济性的要求。
无源滤波器常用L-C和R-C等的无源器件构成的只允许给定的特别频带的信号通过，而让除此之外的频带信号被过滤掉的一种选频网络。它主要用来滤除交流电源的输入端的电源网络里的高频的有干扰性的滤波器，还用于滤除整流电路里的纹波的滤波器以及用于电源去祸滤波器等。这些都属无源滤波器的范围之类。
平滑滤波器主要用于滤除电源纹波。它实际上可视为一类作旁路滤波的低通的滤波器。在滤波作用看来，无论是旁路滤波器，还是去耦滤波器，其起到的作用从本质上来看是完全一样的。而他们的主要的区别是：旁路滤波是将输入的一些干扰信号给滤掉，而在输入的方面去防止干扰的进入；去祸滤波器则是将输出的信号里面的干扰滤掉，而从输出的方面去防止干扰的信号再返回电源之中来保护电路。掌握了上述原则，就可以利用滤波器有的放矢地去滤除不必要的干扰信号。
三、滤波电连接器的结构设计
考虑到随着信息化的高速发展，滤波电连接器在军工产品领域和民用通讯产品领域会有广泛的使用，在走访了多家客户，并与各用户单位进行了充分协商、研讨的前提下，认为开发滤波产品来替换普通产品，具有更广阔的市场前景。在无样品的情况下，设计方案尽量保证连接器互配和外形尺寸与普通产品保持一致，在此思路上，针对工程实际自行开发研制了DL1、DL2系列矩形滤波电连接器、YL1、YBL、TYL系列圆形滤波电连接器和LB1、LB2系列滤波阵列板。在以上各产品中，DL1系列矩形滤波电连接器采用标准单电容型（C型）滤波结构，DL2系列矩形滤波电连接器采用高性能（π型）滤波结构， DL1、DL2系列矩形滤波电连接器互配和外形尺寸参考常规D系列矩形电连接器；YL1、YBL、TYL系列圆形滤波电连接器主要采用高性能（π型）滤波结构，YL1、TYL系列圆形滤波电连接器互配和外形尺寸参考常规特殊圆形电连接器（为各军用电台、主战坦克、飞机、导弹、航天、航空及国家重点工程配套研制的电连接器），YBL系列圆形滤波电连接器互配和外形尺寸参考常规YB系列圆形电连接器。
（一）关于DL1系列的矩形的电连接器总体的结构及其设计方案
由于使用时对DL1系列的滤波电连接器的滤波作用要求比较低，还有为了有效地降低连接器的相关制造的成本来做到高性价比，故采用了标准的单电容型的C型滤波结构。
在这种系列的滤波电连接器里，电容一极依靠由接地指簧的接触的压力和插孔的接触件相接通，而另外一极则是由导电接地指簧和外壳相接通。这样就形成了n个独立单电容型的C行滤波电路。电信号一旦经过接触件的时候，对于低频的有用的信号电容类似于断路，于是信号就直接地通过了接触对而进出设备而成通路；对于高频的干扰信号，此时电容则相当短路，信号就可以直通电容和外壳连接而被吸收，起到将波过滤的作用。要满足不同的滤波频段及其衰减特性的要求则必须选择不同的电容。
（二）DL2系列矩形滤波电连接器的总体结构设计方案
在D系列滤波电连接器的应用当中，某些设备的滤波性能要求较高，同时还有对连接器密封性能的要求，单电容型滤波结构不能很好地满足其使用要求，需要采用高性能（π型）滤波结构。该结构在滤波性能和密封性能方面优于单电容型，当然，在制作成本上也相应的要高些。
在该系列滤波电连接器中，插针滤波组件与外壳焊接在一起，形成n（连接器芯数）个独立的π型滤波电路。和DL1的系列的滤波电连接器类似，电信号一旦过接触件的时候，对于低频的有用的信号，电容此时相当断路，而磁芯则相当短路，信号直通接触对来进出设备从而形成了通路；对于高频的干扰信号电容则是相当短路，磁芯的电感则相当断路，此时资料由电容和外壳连接而被吸收或被电感给反射，这样就起到了最佳的滤波之效。针对不同的衰减特性及其滤波的频率要求，要相应的选取不同电容从而来
满足。
（三）微形滤波电连接器的总体结构设计方案
为适应现代军用电子高密度、小型化的发展趋势，滤波电连接器也在朝着这个方向努力。众所周知，管式滤波电容在焊接过程中会产生不可避免的裂纹。板式滤波电容除会产生裂纹外，耐高低温、振动的效果也不佳。目前比较流行的柔性端接方式在接地、密封等方面亦存在不足。
针对这种现象，航联公司设计了一种微圆形滤波电连接器：插头中装绞线插针，插座为刚性插孔带滤波。为防止电容管受到损伤，我们将接地板设计成如图1形状，将电容管保护在接地板内，电容管采用陶瓷多层独石管，尺寸精准，电容量变化率不大于20%，且耐高低温、振动效果好。接地板与座壳体间通过金属卡簧连接，起接地和固定芯体的作用（如图2）。图中A区域为灌胶区，先用704胶打底，然后灌封环氧胶固定。
（四）滤波电连接器的接地设计
1．DL1系列C型的接地设计。DL1系列C型的基本接地设计是通过机柜与地面构成的接地回路而完成的。具体说来是滤波电连接器通过原件作用将不同组建的干扰电流进行截留与收集，通过内部的接地指簧将电流传到滤波电连接器的导电壳体，在由固定滤波电连接器壳体的箱柜与地面之间构成的接地回路来完成整个接地设计。可以看出在整个接地设计中接地指簧的设计尤为重要。在DL1系列C型的接地指簧设计中有效的利用材料的弹性极限，使得弹性材料在极限弹性压力的过程中保障了高度的电导以及高度的金属强度。此种设计均是通过科学、复杂的理论计算为基础的。找到所使用的铍青铜材料的最佳强度进而进行设计生产的。
2．对于其余的系列的C型和π型滤波电连接器的接地结构设计。在这个设计中，接地板上面按照有关的标准的孔位来排开通孔，滤波的接触件的组件则穿过这些孔并且焊接于地板之上，管式的电容一极和接触件相连接，另外一极则和接地板连接，而接地板又与壳体相焊接，由接地板将滤波的接触件和壳体相连接，再将电连接器的壳体固定于机柜并和机柜构成接地的回路。接地的电阻只有很小时才能高效地将干扰信号滤掉。所以，将导电性能好的铜合金作为接地板的制作材料，表面则选择具有很好导电性及很好可焊性的银镀层。
参考文献
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[4] 宁海波．滤波电连接器电容端接技术浅析[J]．机电元件，2009，（9）．
（责任编辑：陈 倩）
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