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弯式1394接触件的设计

曹乔乔 姚俊飞

摘要:设计了一款弯式四同轴1394接触件,其外壳自身具备接地功能,具有传输速率高、强化电磁屏蔽的优点。

关键词:电连接器;弯式四同轴;仿真

0    引言

在连接器军用领域中,随着信号传输向着高密度、微型化、集成化方向发展[1],对1394信号传输的接触件性能结构要求也越来越高。由于信号干扰和阻抗匹配设计难度较大,故目前四同轴式1394接触件多为直式。随着线路板布线多样化,对90°弯式四同轴1394混装连接器的研发势在必行。

1    主要研究内容

本文主要研究在给定技术参数下弯式1394接触件的结构设计。弯式1394接触件如图1所示,包括盖板、外导体、插孔基座合件、插针基座合件。

1.1    弯式1394接触件的结构设计

图2和图3分别为插孔内导体和插针内导体的结构图,其中图2插孔内导体需插入PCB板使用,图3插针内导体需压接线缆使用。

1.2    阻抗设计

特性阻抗为(110±6)Ω,一个四同轴差分接触件可传输两对差分信号,选用对角线方向的两个信号针传输差分信号。

将Z0=110 Ω,s=81/2 mm,εr=2.12代入式(1),得出r=0.696 3 mm。计算值为近似值,具体信号线半径需要进行仿真分析。

1.3    材料选择

插孔内导体对接端采用斜开槽结构,选择铍青铜镀金,其弹性、耐磨性较高,可满足多次插拔需求。插针内导体结构细长,选择锡青铜镀金,其弹性较好,可防止對接端受力折断。

1.4    悬臂梁计算

插孔内导体斜开槽等效于悬臂梁,对原始插孔分离力进行计算,如图5所示。

插孔内导体和插针内导体的对接端尺寸如图6所示,单根接触件的分离力要求为0.28~1 N,可计算得出插拔深度L为1.8 mm时,单根接触件的分离力能够满足要求。

2    仿真分析

2.1    信号完整性仿真分析

采用仿真软件对接触件进行仿真,仿真示意图和仿真结果如图7、图8、图9所示。

从仿真结果可知,在3.125 Gbps的传输速率下,连接器的差分特征阻抗为106.2~111.7 Ω;近端串扰为-66.68 dB(max)@DC~5 GHz;远端串扰为-76.89 dB(max)@DC~5 GHz。因此,高速传输性能满足设计指标的要求。

2.2    分离力仿真

采用仿真软件对悬臂梁结构进行仿真,结果如图10、图11、图12所示。

边界条件设定如图10所示,先收口后插拔。

收口后插孔位移分布如图11所示,口部最大垂直向位移为0.13 mm。

插拔力曲线如图12所示,最大插入力1.4 N,分离力0.53 N。

单根接触件的分离力:0.28~1 N,从仿真结果可知,单根接触件的分离力符合要求,根据《电连接器接触件总规范》(GJB 1216—1991)“表9 接触件的插入力和分离力”可知,最大插入力也符合要求。因此,该设计满足设计指标的要求。

3    结语

本文介绍了在给定的尺寸和技术参数下,如何设计1394接触件,供后续设计人员参考。

[参考文献]

[1] 金延中,卢永吉,杨林.军机LRM及其关键技术研究[J].飞机设计,2009,29(3):33-36.

收稿日期:2021-01-07

作者简介:曹乔乔(1990—),女,陕西咸阳人,工程师,研究方向:连接器设计。

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