前言

Samtec的工程師和技術(shù)支持人員一直會(huì)接到許多關(guān)于連接器的各類(lèi)問(wèn)題，涵蓋提升可制造性的方法、連接器測(cè)試流程、如何選擇合適的連接器、哪種鍍層選項(xiàng)最適合特定連接器，以及 電磁干擾 （EMI）屏蔽與連接器的搭配應(yīng)用等。

我們整理了一份關(guān)于EMI屏蔽與連接器的常見(jiàn)問(wèn)題清單。以下是四個(gè)關(guān)于 EMI屏蔽與連接器的問(wèn)題 ，遠(yuǎn)非全面且權(quán)威的完整清單，只希望可以拋磚引玉，引起大家的思考和討論。

接下來(lái)就讓我們一同逐一了解……

【Q1：屏蔽連接器和電纜組件是否有助于減少電子產(chǎn)品的輻射并提升其抗干擾能力？】

是的 ，它們能夠起到幫助作用， 在某些情況下甚至能帶來(lái)顯著改善 。

具有 周期性開(kāi)關(guān)特性的信號(hào) （例如時(shí)鐘線路信號(hào)）是典型的噪聲源。如果這類(lèi)信號(hào)源產(chǎn)生的能量耦合到穿出屏蔽外殼的電纜上，該電纜就會(huì)像手機(jī)天線輻射信號(hào)那樣（盡管輻射效率較低）， 將耦合到的噪聲輻射出去 。

在電纜外部 加裝屏蔽層 （并對(duì)屏蔽層進(jìn)行正確端接），可大幅降低輻射發(fā)射。對(duì)于外殼內(nèi)部的 板對(duì)板連接器 ，情況與此類(lèi)似，不同之處在于 輻射發(fā)射發(fā)生在外殼內(nèi)部 ，因此在EMI測(cè)試過(guò)程中，這類(lèi)輻射發(fā)射可能被觀察到，也可能無(wú)法顯現(xiàn)。

【Q2：使用板對(duì)板連接器時(shí)，減少EMI的最佳實(shí)踐有哪些？】

在回答這個(gè)問(wèn)題之前，需要先明確幾個(gè)前提假設(shè)：

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l 我們主要關(guān)注的是數(shù)據(jù)速率在kbps至Gbps范圍內(nèi)的數(shù)字應(yīng)用場(chǎng)景，而非低頻模擬（音頻）應(yīng)用場(chǎng)景。

l 我們討論的是Samtec SEAM/SEAF系列或QSE/QTE系列等 開(kāi)放式針腳布局連接器 ，而 非用于板對(duì)板應(yīng)用場(chǎng)景的同軸射頻（RF）連接器 。

l 這些連接器是整體互連系統(tǒng)的組成部分，該系統(tǒng)可能包含PCB。

了解板對(duì)板系統(tǒng)中的輻射機(jī)制或主要EMI輻射源至關(guān)重要。一個(gè)形象且有效的類(lèi)比是： 將PCB接地平面視為微帶貼片天線的組成元件 。

連接器兩端產(chǎn)生的 任何縱向電壓差 ，都會(huì)作為電壓源 驅(qū)動(dòng)PCB接地平面 ，這與饋電元件驅(qū)動(dòng)微帶貼片天線的原理類(lèi)似。這一模型是適用于 低頻（50兆赫茲至100兆赫茲以上） 場(chǎng)景的近似表述；在 更高頻率下 ，輻射系統(tǒng)會(huì)更為復(fù)雜，但相關(guān)的最佳實(shí)踐仍然適用。

要最大限度降低連接器兩端的縱向電壓差，需盡可能 減小信號(hào)返回路徑的自部分電感 。為確保我們對(duì)關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)的理解一致，以下對(duì)幾個(gè)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行說(shuō)明：

l 回路電感 ：是唯一“真實(shí)存在” 且可測(cè)量的電感。

l 自部分電感 ：是一種實(shí)用的數(shù)學(xué)概念，可通過(guò)計(jì)算得出，但無(wú)法直接測(cè)量。

l “自（Self）” ：指我們僅關(guān)注由回路中單根導(dǎo)體產(chǎn)生的磁通量。

l “部分（Partial）” ：指我們僅關(guān)注路徑中的某一段，具體而言，是指兩塊PCB之間的那一段路徑。

帶有可選屏蔽功能的Samtec Micro Rugged LSHM連接器

要最大限度降低連接器兩端的自部分電感 ，可遵循以下通用原則：

l 板對(duì)板堆疊 高度越小越好 。

l 通過(guò)在信號(hào)針腳區(qū)域中 集成接地針腳 （接地針腳與信號(hào)針腳比例為1:1），盡量 減小連接器的回路面積 。

l 采用寬而扁平的導(dǎo)體作為信號(hào)返回路徑；專(zhuān)用平面作為信號(hào)回流路徑的效果優(yōu)于引腳。

l 盡可能 降低信號(hào)與接地圖形的特性阻抗 。

若僅考慮EMI問(wèn)題， 板對(duì)板連接器應(yīng)具備極低的特性阻抗 （小于1歐姆）。信號(hào)電流與返回電流采用 平面分布方式 ，可使連接器兩端的自部分電感最小，同時(shí)實(shí)現(xiàn)最低的EMI水平。但這并非實(shí)用的指導(dǎo)原則，因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸要求決定了 連接器的特性阻抗需與系統(tǒng)阻抗（通常為50歐姆）實(shí)現(xiàn)緊密匹配 。

適用于降低板對(duì)板連接器EMI的物理原理， 同樣也適用于PCB 。信號(hào)返回路徑出現(xiàn)中斷（例如接地平面存在分割），會(huì)導(dǎo)致返回路徑的自部分電感急劇增加，進(jìn)而可能引發(fā)EMI問(wèn)題。

電子產(chǎn)品的最佳EMI防控策略需綜合考慮多個(gè)方面， 包括PCB 設(shè)計(jì)（疊層結(jié)構(gòu)與電路布局）、連接器選型、信號(hào)返回路徑管理（接地處理）、電源濾波（去耦/電源完整性（PI）設(shè)計(jì)），以及邏輯器件選型（重點(diǎn)關(guān)注擴(kuò)頻時(shí)鐘技術(shù)與信號(hào)邊沿整形技術(shù)的應(yīng)用） 。

【Q3：與Samtec Q系列（Q-Series?）產(chǎn)品相比，Samtec Q2?系列產(chǎn)品的屏蔽性能如何？】

首先，我們來(lái)解釋Q系列與Q2系列產(chǎn)品的區(qū)別：

l Q系列是一款高速連接器系統(tǒng)，自帶集成接地平面（該平面也可作為電源平面使用）；

l Q2系列產(chǎn)品是第二代連接器系統(tǒng)，與Q系列產(chǎn)品類(lèi)似， 但采用了更堅(jiān)固、耐用的設(shè)計(jì) ；

l Q2系列產(chǎn)品 可選擇配備EMI屏蔽功能 。

帶有可選屏蔽功能的Samtec Rugged Q2 連接器系統(tǒng)

測(cè)試結(jié)果顯示，在1-4 GHz頻率范圍內(nèi)，Q2系列屏蔽連接器的性能比Q系列非屏蔽連接器 提升了10-20 dB ；在4-10 GHz頻率范圍內(nèi)，性能提升了 0-10 dB 。

Samtec EMI測(cè)試實(shí)驗(yàn)室

這是一項(xiàng)對(duì)比測(cè)試，測(cè)試中將帶屏蔽功能的Q2系列連接器的輻射場(chǎng)與無(wú)屏蔽功能的Q系列連接器的輻射場(chǎng)進(jìn)行了比較。要使測(cè)試結(jié)果具有參考價(jià)值，關(guān)鍵在于兩次測(cè)試的測(cè)試裝置和測(cè)試板上的所有變量都必須保持一致。全波仿真結(jié)果表明， 在1-10GHz頻率范圍內(nèi)，Q2系列屏蔽連接器的性能比Q系列非屏蔽連接器提升了約10 dB 。

【Q4：Samtec連接器是否符合美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)的B類(lèi)EMI要求？

不符合。美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)計(jì)算機(jī)等有源電子系統(tǒng)進(jìn)行EMI合規(guī)性測(cè)試（例如《FCC 47 CFR 第15部分》《EN55022標(biāo)準(zhǔn)》等）。

雖然無(wú)源元件會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)級(jí)的EMI性能產(chǎn)生影響，但無(wú)法直接對(duì)連接器、電纜組件、電阻器或螺栓進(jìn)行EMI合規(guī)性測(cè)試。

請(qǐng)聯(lián)系Samtec中國(guó)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，我們將不遺余力提供解決方案的支持。