普卡特“GES”與“Press-fit”技術提升信息模塊性能

文｜普卡特電氣設備（北京）有限公司 竇明淳

隨著信息技術的迅猛發展，計算機處理能力越來越強，互聯網用戶數量迅速增長，用戶的需求不斷增加，對局域網設備以及應用的要求隨之也越來越高。對用戶來說，不管采用何種技術、何種應用，都需要更寬的傳輸帶寬和更快的傳輸速率。

在綜合布線系統中，只有通過最嚴格的TIA標準測試，才能保證整個系統的良好性能。一條完整且良好的通道的主要部件包含雙絞線、模塊、配線架、跳線等。在此，我們主要討論一下布線中的信息模塊。

眾所周知，在綜合布線系統中，雙絞線纜在工程施工結束后很少變動，而跳線、信息模塊部分會根據使用需求，進行插拔與跳接。信息模塊的連接性能與穩定性大大影響著信息的傳輸，而信息模塊高性能的穩定性，被推到了整個綜合布線系統使用階段的風口浪尖中。從功能上來講，信息數據模塊的作用是提供布線系統和跳線之間的可靠連接，在整個布線系統元件中，信息模塊體積很小但結構最復雜，這是因為模塊的設計不僅僅要考慮為鏈路提供一個接點，它還要完成一項重要的功能——信號補償。由于以太網8芯/4對線是以差動方式為傳輸信號，即一對雙絞線的信號相位相差180度，根據電磁場理論，這樣會使得線對之間和對外界電磁場的抗干擾性能有很大提高；而在模塊連接處，所有線對均需要開絞，8條線成平行狀態，高頻傳輸時嚴重影響信號的抗干擾性能，這不僅表現在線對相互之間發生串擾，外部干擾也很容易進入鏈路；同時，如果連接部分的特性阻抗與線纜阻抗不匹配，會造成信號衰減、反射等一系列問題。因此，信息模塊性能的好壞，很大程度上影響整個鏈路的性能指標。普卡特GigaSUPEX信息模塊采用獨特的“GES”結構，應用環繞交錯技術來提升模塊傳輸的可靠穩定性。金針圓形結構，更大程度地保證信息模塊彈性觸針在多次水晶頭插接使用后，仍然具有良好的恢復能力，以保證模塊與跳線的連接性能。圓形結構設計也更好的保證信息模塊彈性觸針表面鍍金層的穩固與持久，使得觸針附著力大大加強，以保證使用的穩定性。

電路板設計：由于模塊與雙絞線的接口已經固定，可更改的部分較少，主要設計部分在模塊內部，而內部核心部件是電路板。標準中有兩個衡量模塊性能的指標——插入損耗和回波損耗，在高頻信號傳輸時，模塊與線纜的阻抗匹配狀況影響插入損耗和回波損耗，而PCB板的線路走線決定阻抗匹配。PCB線路特性阻抗是線寬、銅厚、線距和PCB絕緣材質的介電性能的函數，在設計PCB時需要根據特性阻抗值和選取的板材參數，反算線寬和線距。而評價模塊特性的另一指標是抗串擾能力，分兩種情況分析，跳線水晶頭6類以下模塊插接時，8條傳輸線在水晶頭和模塊連接處為平行狀態，各傳輸線之間形成互容，這是串擾產生的主要原因；而對于6類以上的模塊，傳輸信號的波長越來越接近連接器的尺寸，必須考慮互感引起的串擾。普卡特獨特的“GES”結構在信息模塊與水晶頭接觸金針部分，應最大程度的保證線對間相對電氣平衡特性。加之為降低信號串擾，PCB電路板的設計要考慮電容和電感的補償，同時還要考慮高頻模塊與低頻線路連接時的兼容性問題。普卡特GigaSUPEX信息模塊實現方法包含：電容補償采用交指電容電路；電感補償采用線對交叉方式；兼容性問題的解決采用電感電容串聯電路，用螺旋電感和交指電容實現。

電接觸設計：電接觸理論給人的感覺相對簡單，實際上它是電、材料、力學方面的交叉學科，網絡媒體上能夠看到不少關于這方面的書籍和論文。對于信息模塊而言，插頭與插座要求良好接觸，減少接觸電阻，標準要求小于20毫歐。理論上，接觸電阻=收縮電阻+膜層電阻，其中膜層電阻與膜層材料及表面氧化膜厚度有關；收縮電阻與接觸壓力有關，在一定范圍內增大接觸壓力可以使收縮電阻降低。另外，標準要求模塊必須滿足最少750次的插接而不改變電氣性能，因此，金屬材料的選取、電鍍工藝和簧片結構及彈力的設計至關重要。普卡特信息模塊觸針與電路板的連接，采用無焊接點Press-fit適度壓入技術，無間隙接觸，避免“冷焊”連接的腐蝕，防止顫動且連接牢固，無鉛環保RoHS標準，接觸電阻小，在電路板和連接器上無熱應力出現，并具有優異的一致性和穩定性。

普卡特作為全球知名的綜合布線廠家，致力于設計和提出推動新一代電氣及通信發展所需的連接件產品和系統服務，擁有大量的知識產權和專利產品。將北美最先進的結構化網絡布線連接技術引入中國市場，以提供最優化的產品和完善的解決方案，為中國用戶提供完善的綜合布線解決方案及相應的技術支持服務。