硬件工程师如何选择高速连接器

蒋修国 /文 ；在此特别鸣谢

编者注：本文是15年的时候写的一篇文章，今天拿出来重新修改几张图，再分享下给大家。文章内容非常基础，主要是介绍一个简单的流程。每一家公司都有相对应的流程，本文仅供参考。

对于当前的任何一个电子产品来讲，什么是必不可少的？这个回答肯定有非常多的答案。今天我们要讨论的是其中不可或缺的一个器件，就是连接器。当然，是对于一个产品设计工程师来讲，选择连接器已然成为了其工作中非常重要的一个部分。

现在在一些大型的公司，都有专门的连接器（connector）和线缆（cable）工程师，他们会负责所有的连接器的选型和验证。当然，小型点的公司可能由结构工程师（ME）或者电子工程师进行选择和验证。显然，当产品的接口速率非常高的时候，传统的结构工程师或者是普通的电子工程师已经无法判断所选择的连接器是否能满足产品设计的要求。这个时候就需要更加专业的工程师来完成这个工作，所以就出现了像SI工程师或者比较懂高速的硬件工程师参与到连接器和线缆的选型中。那么对于连接器应该如何来选择呢？需要注意一些什么？对于产品有什么影响？

对于连接器的选择主要是从两个大的方向着手，首先就是结构，其次就是电气性能。

在结构方面，连接器首先要满足连接的作用，所以符合结构设计，pin与pin一一对应。

在电气性能方面，连接器需要满足阻抗、插入损耗、回波损耗、远端串扰、近端串扰、延时等等要求。

在这里就针对电气方面的参数做点说明，下面是我测试的某公司一款的连接器。

阻抗:

阻抗设计要求在100ohm+/-10%。从结果上看，并不能满足要求。在连接器处到了85ohm。

插入损耗：

插入损耗在28GHz范围内都能满足规范对插入损耗的要求。

回波损耗：

回波损耗在28GHz以内都在回损指标范围以内，满足规范要求。

远端串扰：

远端串扰，在28GHz以内基本满足-20dB以内。

近端串扰：

近端串扰，在28GHz以内都在-25dB以内。由于没有明确近端串扰和远端串扰的要求，而是要求做ICN计算。本文暂且不做ICN介绍。

通过测试后，发现此款连接器基本都满足规范要求，只是阻抗没有满足要求（本文只介绍分析流程，细节不赘述）。

当然，这种通过测试板测试连接器的方式，在某种意义上，很多公司难以做到，毕竟这需要花费很大的人力和财力，比如你至少需要一台高带宽的网络分析仪，每次做测试板的时候需要打板，需要一个比较了解连接器测试流程的工程师等等。但是即使自己公司不这样做，也要学会看懂供应商提供的测试报告，这是最基本的要求。否则在使用高速连接器的时候就会遇到不可预知的麻烦。

比如，如果您选用的连接器其串扰非常大，那么在设计的时候，即使在传输线上做的再好，在产品测试时，其误码率很可能就会达不到要求。之前有一个朋友就遇到了这种状况。在第一版产品研发的时候，发现误码率一直过不了规范，在产品设计上找了所有能找的原因，包括芯片、链路设计等，都觉得没有问题，找到我们的时候，我们分析了一遍之后，也觉得没有问题，芯片也是我们用过的，距离更长都不会存在问题，拿到他们的产品实物一看，就发现其使用的高速连接器显然是没有升级的，厂家标称说是可以达到那么高的速率，但是实际上还是存在一定的水分。因为其两个版本的连接器在物理结构上是完全兼容的，但是由于连接器内部重新进行了升级设计，使原来的串扰效果得到了大大的提高。后来换掉连接器之后，产品完美的达到了规范要求。

很多时候厂家提供的参数是在他们设计和生产的条件下得到的，推荐各位用户工程师使用，一般不会出现什么太大的问题，但是如果您在设计和生产的时候，使用的过孔不同或是材料不同或是生产工艺不同，这就即有可能出现问题，这个时候如果通过自己公司本身的设计和生产工艺验证过之后，没有任何问题才是最保险的。这种方式在做大型高速产品的时候，是一种非常有必要的研发手段。

如下是之前测试的一款连接器和厂商提供数据的插入损耗对比图：

从结果上分析，在12.5GHz时，相差1dB，还是差别有点大。使用好一点的材料，都可以达到将近2inch的走线距离，着实有点小恐怖。当然，这并不是所有的连接器都是如此这种情况，有的还是非常接近。

审核编辑：汤梓红