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高速背板连接器的信号完整性仿真设计

高速背板连接器的信号完整性仿真设计

作者：安辛北京邮电大学

学位级别：硕士

随着高速率、低时延、大连接的5G时代的到来,电子设备或系统也快速步入高速化、小型化和集成化的时代,这使得PCB板成为电子工业的重要部件之一,起到连接PCB单板与背板作用的背板连接器更是非常重要。当信号的时钟频率越来越高时,产品的... 详细信息

随着高速率、低时延、大连接的5G时代的到来,电子设备或系统也快速步入高速化、小型化和集成化的时代,这使得PCB板成为电子工业的重要部件之一,起到连接PCB单板与背板作用的背板连接器更是非常重要。当信号的时钟频率越来越高时,产品的信号完整性问题是必须要进行考虑的,它轻则使传输系统出现不稳定现象,重则会导致传输系统无法继续进行工作。因此,在高速PCB系统设计中,保证作为信号传输桥梁的高速背板连接器的信号完整性显得更为重要。本论文以高速背板连接器作为研究对象,设计一款高速背板连接器的内部结构并对其进行信号完整性仿真分析,解决连接器在传输过程中的高频信号问题,减少连接器的阻抗不匹配情况,减小各差分传输对的反射和各差分传输对间的串扰,提高传输效率。所研究的主要内容如下:(1)从传输线和信号完整性两个大方面对本论文的相关基础知识进行了阐述,这些理论知识是后续进行高速背板连接器设计、仿真与分析工作的理论依据。特别是信号完整性问题,为后续的仿真结果分析工作提供了重要的理论支撑。(2)为了保证信号传输的质量,必须建立良好的物理模型。对高速背板连接器的结构组成和性能指标要求等进行了介绍,并针对高速背板连接器信号晶片(wafer)的各个组成部分进行了设计与建模,包括端子层、塑胶层、金属屏蔽层和导电胶层。在建模完成后,选用了二维场求解器PolarSI9000对设计出的wafer模型进行了特性阻抗值和匹配的验证,确保模型的可靠性。(3)根据信号完整性参数目标与仿真设备硬件需求选择了合适的仿真软件,并制定了一套完整的仿真方案。使用三维电磁仿真软件CST Studio进行了高速背板连接器wafer的建模、仿真前参数设定(包含单位、频率范围、背景材料、边界条件)、材料属性设定、同轴端口设定以及求解器的选择。通过仿真得到了包括回波损耗、插入损耗、近端串扰、远端串扰和TDR阻抗在内的信号完整性参数。(4)通过仿真结果与信号完整性指标要求的对比分析,多次对设计方案进行了改进或优化,通过改变介质材料的介电常数和耗散因子、改变信号端子结构尺寸、改变接地端子结构尺寸,一共设计出了6套设计方案,最终满足了信号完整性指标要求,且方案6与方案1相比,串扰和TDR阻抗分别改善了至少25.7%和9.8%。根据6套方案的设计过程,总结出了六点在设计高速背板连接器时的设计原则和启发,主要是通过改变差分对的结构尺寸、接地端子的结构尺寸和介质材料的介电常数或耗散因子以达到高速背板连接器的信号完整性指标要求。

关键词：高速背板连接器 CST仿真损耗串扰阻抗

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高速背板连接器的设计与应用

高速背板连接器的设计与应用

作者：徐斌南京邮电大学

学位级别：硕士

随着《中国制造2025》与《国家信息化发展战略纲要》两大战略目标的提出,国家和大众对信息通讯的传输速度越来越高,而同时对设备的体积却越来越小,信号与信号间的距离变小,因此而造成的信号因相互耦合所产生的串扰也越来越严重。信号完... 详细信息

随着《中国制造2025》与《国家信息化发展战略纲要》两大战略目标的提出,国家和大众对信息通讯的传输速度越来越高,而同时对设备的体积却越来越小,信号与信号间的距离变小,因此而造成的信号因相互耦合所产生的串扰也越来越严重。信号完整性问题是目前高速背板连接器设计中的核心问题,对高速背板连接器的性能起决定性的作用。而高速背板连接器是整机系统中信号传输的桥梁,因此高速背板连接器的信号完整性问题在整个信号系统中显得更加举足轻重。本文结合实际的产品XHDU设计,以电磁场理论为基础。从高速背板连接器的footprint设计开始,通过电磁能量耦合模拟优化产品footprint设计。高速背板连接器的材料、形状、尺寸公差、结构布局等因素都会对产品的信号完整性产生影响,从而造成产品信号的串扰、反射等指标超规。在此设计过程中有效的将导电塑胶和金属屏蔽片组合在一起,在降低串扰的同时又不导致信号衰减。同时采用公司独有的3D共振屏蔽阻尼技术巧妙地结合端子的宽窄、塑胶上的孔以及导电胶的独特设计出串扰低、阻抗一致的产品。为节省产品开发周期和成本,通过参数仿真、对比和优化最终得到最优方案。最后通过实物测试,产品的性能和仿真数据一致,产品符合设计要求。

关键词：高速背板连接器信号完整性优化设计

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高速背板连接器信号完整性研究

电子元器件与信息技术 2020年第1期4卷 57-58+68页

作者：钱志良广东铭泽丰电子有限公司

在高速数字系统中,信号传输频率达到微波甚至毫米波频段,引发信号传输过程中完整性缺失的问题。本文研究高速背板连接器的信号完整性,找到影响信号完整性的主要因素,提高高速信号传输质量,供相关人员参考借鉴。

关键词：高速背板连接器信号传输信号完整性

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高速背板连接器接触件优化设计

电子元器件与信息技术 2020年第3期4卷 1-3页

作者：许彬彬林俊渊李玉龙李长江深圳市通茂电子有限公司

以VPX20连接器为研究对象,对该连接器的模态、插入力、分离力、鱼眼端子的压入力和保持力等机械性能进行仿真优化和试验研究,采用ANSYS仿真软件对接触件进行参数化力学仿真并确定优化解,并根据振动试验中的微动摩擦失效进行改进,通过随... 详细信息

以VPX20连接器为研究对象,对该连接器的模态、插入力、分离力、鱼眼端子的压入力和保持力等机械性能进行仿真优化和试验研究,采用ANSYS仿真软件对接触件进行参数化力学仿真并确定优化解,并根据振动试验中的微动摩擦失效进行改进,通过随机振动试验,符合可靠性要求。

关键词：高速背板连接器 VPX 优化模态插入力分离力鱼眼端子

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高速背板连接器拆焊工艺研究

机电信息 2024年第22期 80-83,88页

作者：程虎廖明杰吴明明杨君艳武汉数字工程研究所湖北武汉430205

在军工产品中有的高速背板连接器是压接后又焊接的,在维修更换时采用传统的拆卸方法会出现体力消耗大、拔取针脚时焊盘脱落、印制板损伤报废等情况。鉴于此,提出了一种新的拆焊工艺方法,解决了高速背板连接器维修拆焊难度大、报废率高... 详细信息

在军工产品中有的高速背板连接器是压接后又焊接的,在维修更换时采用传统的拆卸方法会出现体力消耗大、拔取针脚时焊盘脱落、印制板损伤报废等情况。鉴于此,提出了一种新的拆焊工艺方法,解决了高速背板连接器维修拆焊难度大、报废率高的难题,保障了产品的可靠性。

关键词：高速背板连接器压接拆焊工艺

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高速背板连接器智能生产系统设计关键技术

常州信息职业技术学院学报 2019年第5期18卷 24-26页

作者：王芳朱凯影王云良常州机电职业技术学院信息工程学院江苏常州213164 常柴股份有限公司江苏常州213002

在当前经济全球化趋势下,随着物联网、云计算、人工智能等信息技术的快速发展和广泛应用,现代制造企业所面临的竞争也日益激烈。针对设备联网率低、自动工艺过程缺乏、无法有效记录回溯运行状态等问题,设计了一套基于物联和传感技术的... 详细信息

在当前经济全球化趋势下,随着物联网、云计算、人工智能等信息技术的快速发展和广泛应用,现代制造企业所面临的竞争也日益激烈。针对设备联网率低、自动工艺过程缺乏、无法有效记录回溯运行状态等问题,设计了一套基于物联和传感技术的智能生产系统。该系统已成功应用于实际生产中,并已开展多个高速背板连接器生产企业的试点应用。

关键词：高速背板连接器智能生产系统生产执行系统

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基于多目标粒子群算法的高速背板连接器接触件优化设计与研究

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基于多目标粒子群算法的高速背板连接器接触件优化设计与研究

作者：范涛电子科技大学

学位级别：硕士

近年来由于航天技术、大数据通讯以及超级计算机等领域的快速发展,对数据传输速度的要求越来越高,高速背板连接器的使用率也越来越高。影响电连接器失效的主要因素为接触失效,因此需要对其接触件的可靠性展开分析研究来提高其可靠性。... 详细信息

近年来由于航天技术、大数据通讯以及超级计算机等领域的快速发展,对数据传输速度的要求越来越高,高速背板连接器的使用率也越来越高。影响电连接器失效的主要因素为接触失效,因此需要对其接触件的可靠性展开分析研究来提高其可靠性。现阶段国内对高速背板连接器的设计处于起始阶段,其结构还有待优化改进,本文通过改进多目标粒子群算法(Improved multi-objective particle swarm optimization,IMOPSO)对某型号高速背板连接器接触件结构进行优化设计。在该算法中使用了一种新的速度更新公式提高其搜索能力,同时对粒子的速度进行限制,并且使用比例删除策略对超出外部档案的非支配解进行删减以改善结果分布的多样性。在新的速度更新公式中采用了一种余弦递减的动态惯性权重。通过测试函数实验,结果表明本文改进的算法在非支配解的世代距离以及多样性指标上都要优于对比算法MOPSO-CD和MATLAB工具箱中的gamultiobj函数,说明了本文改进算法的有效性。为了对接触件结构进行优化设计,首先需要对其结构与插入力和接触电阻的关系进行分析。通过接触力学相关理论,建立了该接触件公头插入力的理论模型,在该模型中插入力与插入距离和结构尺寸相关,并通过插拔力实验,验证了该理论模型的准确性,同时根据电接触理论分析接触件公头与母头之间的接触电阻与接触件结构尺寸的关系。该连接器原始设计结构的公头最大插入力为0.358N,接触电阻为0.991mΩ,本文使用IMOPSO算法对这两个指标进行改善。电连接器的设计原则要求其最大插入力与接触电阻要尽量小,以此为目标函数并选择相关结构参数为决策变量建立优化数学模型,运用IMOPSO算法对其进行优化求解,得到一组最优解即最优结构尺寸。最后使用有偏好的决策策略(偏向于接触电阻)对所求非支配解进行选择,选出了一个最优结构尺寸。该最优结构的公头最大插入力0.337N,接触电阻为0.935mΩ,均比原始设计值小。因此本文的优化设计改善了高速背板连接器接触件的最大插入力与接触电阻,提高了可靠性,可为高速背板连接器的设计提供理论参考。

关键词：高速背板连接器多目标粒子群算法优化设计插入力接触电阻

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高速背板连接器测试校准技术研究

电子产品可靠性与环境试验 2020年第5期38卷 99-102页

作者：徐鸣陈毓彬李东兰海军装备部重大专项项目管理中心北京100071 工业和信息化部电子第五研究所广东广州510610

针对高速背板连接器PAM4性能测试校准的问题,对比分析了几种高速背板连接器的测试校准技术,重点论述了采用AFR校准技术进行夹具去嵌的解决方案。选取了典型的高速背板连接器进行了测试验证,解决了非同轴夹具去嵌的问题,提高了测试精度,... 详细信息

针对高速背板连接器PAM4性能测试校准的问题,对比分析了几种高速背板连接器的测试校准技术,重点论述了采用AFR校准技术进行夹具去嵌的解决方案。选取了典型的高速背板连接器进行了测试验证,解决了非同轴夹具去嵌的问题,提高了测试精度,具有较强的可操作性。

关键词：高速背板连接器四阶脉冲幅度调制测试夹具校准技术

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去嵌入技术在高速背板连接器测试中的应用

电子质量 2024年第11期 100-105页

作者：蔡泓州吴泽武杜天尧工业和信息化部电子第五研究所广东广州511370

随着通信技术的日益发展,人们对于数据传输速率的要求也越来越高。背板连接器作为数据传输链路的枢纽和桥梁,广泛地运用于通信技术中。背板连接器承载的数据具有速率高、吞吐量大的特点,其阻抗、传播延迟、时滞和串扰等参数都会影响数... 详细信息

随着通信技术的日益发展,人们对于数据传输速率的要求也越来越高。背板连接器作为数据传输链路的枢纽和桥梁,广泛地运用于通信技术中。背板连接器承载的数据具有速率高、吞吐量大的特点,其阻抗、传播延迟、时滞和串扰等参数都会影响数据传输的质量。但是,高速背板连接器高速性能的测试结果经常会引入夹具载板参数而与真值有较大的偏差。因此,对背板连接器测试技术的研究显得尤为重要。设计了一种适用于高速背板连接器的去嵌方法,介绍了其去嵌入原理和过程。其原理的核心为时域选通和信号流图,通过简单的推算演示去嵌入的过程。在此理论基础上,通过优化夹具和测试细节,以使测试结果更接近真值。

关键词：时域选通信号流图去嵌高速背板连接器测试

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