确保连接器后壳高性能互连的完整性

本文探讨了现代后壳技术如何促进高性能互连的电气和机械完整性，以及在规范阶段需要考虑的一些关键因素。

当今的航空航天、国防和医疗应用要求连接器能够提供高速和紧凑的互连，能够承受振动和冲击，并保持对电磁和射频干扰 （EMI/RFI） 的抗扰度。要实现这一目标，需要将连接器和电缆组件与强大的机械和电气保护集成在一起。

在任何高性能环境中，无论是卫星还是 MRI 扫描仪，可靠且坚固的连接器都至关重要。这些应用通常在极端条件下运行，包括振动、冲击和暴露于电磁干扰。

了解连接器的作环境对于确保其在系统生命周期内正常运行至关重要。这一点在工业机器人所承受的不同环境应力中得到了很好的证明，工业机器人面临持续的机械应力和潜在污染物，而立方体卫星则暴露在极端温度变化、强重力和高辐射水平下。然而，虽然没有万能的连接器，但任何连接器都应该满足两个关键的功能要求：机械和电气完整性。

 

图 1.在选择连接器时，了解作环境至关重要。设计用于卫星的系统与工业机器人或医院 MRI 扫描仪承受的环境压力截然不同。

在机械方面，连接器必须在应力下抵抗变形或断开，确保稳定和连续的连接。这在振动或冲击常见的环境中至关重要，因为任何运动都可能导致磨损或意外断开。

在电气方面，连接器必须提供一致的导电性，并与外部电磁源屏蔽，以防止可能降低信号质量和/或导致故障的干扰。

这些因素中的任何一个失败都会影响系统的使用寿命和可靠性，这意味着后壳（连接器的保护外壳）在设计过程中可能是必不可少的。

后壳连接器如何提供保护...和规范注意事项

如果我们首先看一下机械完整性，后壳会在系统中提供关键的应力消除。通过固定电缆和连接器，它们可以防止移动和振动，否则电缆会与底盘或机身区域摩擦和烦恼，从而导致磨损或断开连接。此外，尾盖还提供物理保护，防止撞击或粗暴处理，保护连接器免受潜在损坏。在恶劣的环境中，机械故障可能会产生严重后果，因此尾盖的作用对于减少或消除裸露导体短路的风险是必不可少的。

连接器在恶劣环境中的电气完整性同样重要;尾盖通过提供有效的电缆管理和全面的屏蔽，对此做出了重大贡献。在后壳内进行适当的电缆管理（包括反过来固定在后壳上的编织层）可最大限度地降低电气噪声和相邻电缆或设备干扰的风险，从而保持信号清晰度。

先进的后壳设计将采用 360° EMC 屏蔽，在连接点周围提供导电屏障。这种屏蔽在电子噪声水平较高的环境中至关重要，因为它可以防止电磁干扰 （EMI） 中断信号传输，并保护可能容易受到电缆束内信号影响的任何周围组件。设计精良的后壳还将确保能够可靠地将屏蔽层接地，以消散不需要的电噪声并保持信号完整性。

后壳材料

为后壳选择合适的材料是一个关键决策，它会影响其性能和对应用的适用性，或者连接器将面临的特定环境条件和机械应力。对于用于构建后壳的材料，有多种选择;例如，已经使用了不锈钢和复合材料，但对于许多高性能应用，铝是首选，尤其是在航空航天、军事和其他重量和耐用性至关重要的应用中。

这种金属的高强度重量比使其成为一种出色的轻质保护罩。由于其高导电性，它还受益于良好的屏蔽性能，其高水平的导热性有助于散热。

 

图 2.Harwin 的 Gecko（左）和 Datamate 后壳有多种选择，包括用于空间受限应用的水平 PCB 到电缆连接。它们独立固定在电路板上，以便在设计阶段后期进行升级。

后壳技术

除了结构中使用的材料外，后壳还发展到融合了多种技术，在满足给定应用的需求时应考虑以下几点。

EMI/RFI 屏蔽后壳可最大限度地减少电磁和 RF 干扰。它们在电子噪声水平较高的环境中至关重要，并且通常包含覆盖整个电缆组件的金属屏障编织层。但是，需要注意的是，这种屏蔽层应作为端到端解决方案集成，不仅在电缆和编织层上，而且在 PCB 侧。

倾斜的后壳通过将电缆指向 90 度，为空间受限的应用提供解决方案o、减少所需的间隙空间。这些倾斜的尾壳还可以与 EMI/RFI 屏蔽结合使用，即使在这些作环境中也能实现 PCB 到电缆的水平连接。

设计灵活性

项目所需的技术规格在整个设计周期中自然会发生变化。减轻振动的措施可能不如计划有效，或者 EMI 问题可能在设计周期的后期出现。

可以修改设计和布局以包含新组件，但现在正在使用两部分构造方法制造几个尾壳。例如，这允许在最后一刻进行升级以添加 EMI 屏蔽。通过采用这种方法，不仅可以在设计阶段的任何时候实施此升级，还可以在现场出现问题时实施。

图 3.Harwin 的 Kona 系列公母连接器后壳采用两件式设计，可在设计过程后期添加 EMI/RFI 保护，而不会影响 PCB 布局。

总结

连接器后壳对于确保高性能互连器件中的机械和电气完整性是必不可少的。它们提供应力消除、抗振和全面的 EMI 屏蔽等关键功能，这对于在苛刻的环境中保持连接器的可靠性和性能至关重要。

但是，无论是在机器人、军用监视无人机还是医疗扫描仪，都需要在设计过程的早期考虑应用的作环境，以确保在系统生命周期内正常运行。虽然没有万能的连接器，但规格考虑应首先检查所需的机械和电气屏蔽水平。

在此之后，考虑因素应转移到 backshell 的材料、所需的功能以及在设计后期进行更改的可能性。这些考虑因素将实现最高级别的信号完整性，即使在最恶劣的环境中也是如此。