彎式1394接觸件的設(shè)計(jì)

曹喬喬 姚俊飛

摘要：設(shè)計(jì)了一款彎式四同軸1394接觸件，其外殼自身具備接地功能，具有傳輸速率高、強(qiáng)化電磁屏蔽的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電連接器;彎式四同軸;仿真

0? ? 引言

在連接器軍用領(lǐng)域中，隨著信號(hào)傳輸向著高密度、微型化、集成化方向發(fā)展[1]，對(duì)1394信號(hào)傳輸?shù)慕佑|件性能結(jié)構(gòu)要求也越來越高。由于信號(hào)干擾和阻抗匹配設(shè)計(jì)難度較大，故目前四同軸式1394接觸件多為直式。隨著線路板布線多樣化，對(duì)90°彎式四同軸1394混裝連接器的研發(fā)勢(shì)在必行。

1? ? 主要研究?jī)?nèi)容

本文主要研究在給定技術(shù)參數(shù)下彎式1394接觸件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。彎式1394接觸件如圖1所示，包括蓋板、外導(dǎo)體、插孔基座合件、插針基座合件。

1.1? ? 彎式1394接觸件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2和圖3分別為插孔內(nèi)導(dǎo)體和插針內(nèi)導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)圖，其中圖2插孔內(nèi)導(dǎo)體需插入PCB板使用，圖3插針內(nèi)導(dǎo)體需壓接線纜使用。

1.2? ? 阻抗設(shè)計(jì)

特性阻抗為（110±6）Ω，一個(gè)四同軸差分接觸件可傳輸兩對(duì)差分信號(hào)，選用對(duì)角線方向的兩個(gè)信號(hào)針傳輸差分信號(hào)。

將Z0=110 Ω，s=81/2 mm，εr=2.12代入式（1），得出r=0.696 3 mm。計(jì)算值為近似值，具體信號(hào)線半徑需要進(jìn)行仿真分析。

1.3? ? 材料選擇

插孔內(nèi)導(dǎo)體對(duì)接端采用斜開槽結(jié)構(gòu)，選擇鈹青銅鍍金，其彈性、耐磨性較高，可滿足多次插拔需求。插針內(nèi)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)，選擇錫青銅鍍金，其彈性較好，可防止對(duì)接端受力折斷。

1.4? ? 懸臂梁計(jì)算

插孔內(nèi)導(dǎo)體斜開槽等效于懸臂梁，對(duì)原始插孔分離力進(jìn)行計(jì)算，如圖5所示。

插孔內(nèi)導(dǎo)體和插針內(nèi)導(dǎo)體的對(duì)接端尺寸如圖6所示，單根接觸件的分離力要求為0.28～1 N，可計(jì)算得出插拔深度L為1.8 mm時(shí)，單根接觸件的分離力能夠滿足要求。

2? ? 仿真分析

2.1? ? 信號(hào)完整性仿真分析

采用仿真軟件對(duì)接觸件進(jìn)行仿真，仿真示意圖和仿真結(jié)果如圖7、圖8、圖9所示。

從仿真結(jié)果可知，在3.125 Gbps的傳輸速率下，連接器的差分特征阻抗為106.2～111.7 Ω;近端串?dāng)_為-66.68 dB（max）@DC～5 GHz;遠(yuǎn)端串?dāng)_為-76.89 dB（max）@DC～5 GHz。因此，高速傳輸性能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。

2.2? ? 分離力仿真

采用仿真軟件對(duì)懸臂梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖10、圖11、圖12所示。

邊界條件設(shè)定如圖10所示，先收口后插拔。

收口后插孔位移分布如圖11所示，口部最大垂直向位移為0.13 mm。

插拔力曲線如圖12所示，最大插入力1.4 N，分離力0.53 N。

單根接觸件的分離力：0.28～1 N，從仿真結(jié)果可知，單根接觸件的分離力符合要求，根據(jù)《電連接器接觸件總規(guī)范》（GJB 1216—1991）“表9 接觸件的插入力和分離力”可知，最大插入力也符合要求。因此，該設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。

3? ? 結(jié)語

本文介紹了在給定的尺寸和技術(shù)參數(shù)下，如何設(shè)計(jì)1394接觸件，供后續(xù)設(shè)計(jì)人員參考。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 金延中，盧永吉，楊林.軍機(jī)LRM及其關(guān)鍵技術(shù)研究[J].飛機(jī)設(shè)計(jì)，2009，29（3）：33-36.

收稿日期：2021-01-07

作者簡(jiǎn)介：曹喬喬（1990—），女，陜西咸陽人，工程師，研究方向：連接器設(shè)計(jì)。