解析FAKRA连接器互配对电性能的影响

解析FAKRA连接器互配对电性能的影响

FAKRA连接器在汽车电子领域应用广泛，其性能直接影响到车载收音机、GPS和摄像头等设备的信号传输质量。本文将从特性阻抗和回波损耗的角度，深入分析FAKRA连接器在互配时，界面尺寸对电性能的影响。

目前，FAKRA连接器已广泛应用于车载收音机、GPS和摄像头等设备，其设计和验证主要遵循ISO20860-1、USCAR-18等标准。FAKRA连接器的性能验证主要包括机械、环境和电气性能三个方面。本文将重点阐述FAKRA连接器互配后，界面处尺寸对电性能的影响。

特性阻抗和回波损耗是FAKRA连接器的重要指标。其中，特性阻抗与连接器的外导体内直径、内导体外直径和绝缘介质的介电常数密切相关。图1展示了公母连接器对插后的剖视图：

图1 FAKRA连接器公母对插后界面处剖视图

从图中可以看出：

• A：轴向空气介质间隙，两侧介质不同
• D：轴向空气间隙处内导体外直径为插针外直径，与两侧尺寸不同
• C：轴向空气介质间隙，两侧介质不同
• B：绝缘子重合位置，由公头绝缘子、母头绝缘子和空气间隙形成混合介质

根据特性阻抗的影响因素，可以得知在连接器对插后，在界面处，公母界面轴向空气间隙、绝缘子材料，以及内导体、绝缘子和外导体内孔的尺寸都会影响对插后的阻抗匹配。

在标准中，对于绝缘介质材料并没有明确定义，界面尺寸是一个范围。这导致了以下几种可能性：

1. 产品A的绝缘介质材料和产品B不同，A在设计初期时，是根据A的材料进行的公母连接器匹配设计
2. 由于界面尺寸是个范围值，不同产品互配后，轴向空气间隙不同
3. 由于界面尺寸是个范围值，不同产品互配后，径向空气间隙不同

在连接器的界面尺寸满足相应标准的前提下，可以对插。但不能单纯地理解为就会满足对插后的性能要求。对插后产生的不同不可避免地会影响特性阻抗和回波损耗。为了减小界面处对于信号的影响，通常的做法是考虑到公母头的匹配仿真和测试，尽量控制原材料的公差范围缩小样品间的差异，尽量采用自动化组装来增加界面尺寸的一致性。

实际应用中不难发现公母连接器对插后界面处尺寸不同的实例，比如公头FAKRA连接器设计，在端口处，塑料绝缘介质和单纯空气介质2种的产品(见图2和图3)，如果这两种方案同时对插一种母头连接器，根据以上内容的分析，可能会得到不同的测试结果。所以不同产品进行混插时，建议进行必要的匹配试验。

图2 FAKRA公头连接器端面处绝缘子

图3 FAKRA公头连接器端面处空气介质