無線通信基礎(chǔ)設(shè)施中離不開的有線連接與接插件

伴隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)概念的興起和落地，全球無線通信發(fā)展再提速，成為一條長(zhǎng)期的優(yōu)質(zhì)發(fā)展賽道，衍生出移動(dòng)支付、車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、安防監(jiān)控等多個(gè)千億級(jí)，甚至是萬億級(jí)的終端應(yīng)用市場(chǎng)。

在無線通信方便快捷的背后，是一個(gè)又一個(gè)穩(wěn)定可靠的通信節(jié)點(diǎn)，它們編織在一起，便是全時(shí)空?qǐng)鼍跋碌母咚僖苿?dòng)互聯(lián)。在每一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)下，光纖、路由器、電源設(shè)備等高效協(xié)同，為無線通信提供穩(wěn)定可靠的支持。而今天我們要談?wù)摰?a target="_blank">元器件則是幫助那些無線通信基礎(chǔ)設(shè)施滿足網(wǎng)速、EMI等指標(biāo)的連接器——有線連接與接插件。

連接器是無線通信基礎(chǔ)設(shè)施的筋脈

近幾年，受益于智能化和電氣化在各行業(yè)的滲透率快速擴(kuò)大，全球連接器市場(chǎng)規(guī)?？焖偬嵘?。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2022年全球連接器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)798.5億美元，同比增長(zhǎng)8.4%。在終端市場(chǎng)方面，通信業(yè)成為僅次于汽車產(chǎn)業(yè)的第二大連接器市場(chǎng)，占比達(dá)到23.08%。能夠有如此大的市場(chǎng)容量，恰恰也說明了連接器在通信領(lǐng)域的重要性。

這其實(shí)很好理解，任何電力電子設(shè)備/系統(tǒng)可靠運(yùn)行其實(shí)都需要連通性，通信設(shè)備/系統(tǒng)也不例外。隨著通信系統(tǒng)越來越復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定、高速的連接器已經(jīng)成為系統(tǒng)中重要的組成部分，堪稱是系統(tǒng)“筋脈”。

連接器的基本結(jié)構(gòu)包括接觸件、絕緣體、殼體和附件四部分。在通信系統(tǒng)中，連接器的作用主要有三個(gè)：其一是在單體設(shè)備中實(shí)現(xiàn)電路板和元器件的電連接；其二是通過標(biāo)準(zhǔn)互連把不同廠商的設(shè)備組成一個(gè)可工作的系統(tǒng)；其三是幫助系統(tǒng)應(yīng)對(duì)復(fù)雜、嚴(yán)苛的工作環(huán)境。因此，在連接器的選擇上，電性能、EMI特性、耐用性、穩(wěn)定性和可靠性等是需要特別考慮的因素。

下面，我們通過幾個(gè)典型的無線通信基礎(chǔ)設(shè)備來看一下。

路由器是互聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā)兩個(gè)部分。進(jìn)一步細(xì)分的話，路由選擇部分則包括路由選擇處理機(jī)，分組轉(zhuǎn)發(fā)部分則會(huì)包括輸入端口、交換結(jié)構(gòu)和輸出端口。那么，要想讓這些組成單元在物理層面上協(xié)同工作，就需要連接器的參與，比如板與板之間的連接，以及板與核心器件之間的連接等。未來，路由器的發(fā)展將主要呈現(xiàn)智能化和無線網(wǎng)絡(luò)高速化兩大明顯的趨勢(shì)，那么對(duì)于設(shè)備中的連接器而言，需要在接口界面、傳輸速度和傳輸帶寬等方面提供冗余性，以保證設(shè)備的智能化運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖2：路由器內(nèi)部框圖（圖源：CSDN博文）

路由器是單體設(shè)備，通信基站則是一個(gè)由各種設(shè)備組合在一起的復(fù)雜系統(tǒng)。在完整的通信網(wǎng)絡(luò)中，核心網(wǎng)發(fā)出的信號(hào)在基站側(cè)經(jīng)過基帶和射頻處理，然后通過射頻饋線送到天線上進(jìn)行發(fā)射。因此，基站本身在物理構(gòu)成上就可以劃分為基帶和射頻兩部分，其中基帶部分負(fù)責(zé)信號(hào)調(diào)制與解調(diào)、呼叫處理等，射頻部分則主要負(fù)責(zé)信號(hào)的發(fā)射和接收。而到了設(shè)備層面，各種設(shè)備構(gòu)成了基站的基帶模塊和射頻模塊。比如在5G基站中，基帶模塊中會(huì)包含BBU、CU、DU不同類型的物理設(shè)備，射頻模塊由AAU和RRU設(shè)備組成，并且它們都需要電源設(shè)備為之供電，這些設(shè)備之間的互連會(huì)用到非常多的連接器。同時(shí)，在圍繞基站構(gòu)成的基站控制器、移動(dòng)交換網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)之間的典型互聯(lián)也會(huì)用到大量的連接器。

面向基站側(cè)應(yīng)用的連接器，隨著基站內(nèi)功能單元越來越多，加上無線通信愈發(fā)高頻化，基本上呈現(xiàn)出小型化、高密度、高速、高性能和高頻化等典型的發(fā)展趨勢(shì)。

為了應(yīng)對(duì)這些顯著的發(fā)展趨勢(shì)，更好地賦能無線通信領(lǐng)域的高速發(fā)展，連接器廠商在推出新技術(shù)和新產(chǎn)品方面也有了一些可歸納的具體趨勢(shì)。為了應(yīng)對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)在速度和帶寬等方面的高要求，高速、高頻的連接器技術(shù)成為各廠商的研究的核心；為了應(yīng)對(duì)集成化之后單設(shè)備多連接的特點(diǎn)，廠商推出的模塊化、高密度、小型便捷的連接器成為市場(chǎng)新寵；為了解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等場(chǎng)景下的復(fù)雜連接問題，連接器廠商進(jìn)一步提升了產(chǎn)品的抗干擾性，也在推動(dòng)產(chǎn)品從有線走向無線；為了提升無線通信系統(tǒng)的運(yùn)維效率，廠商也在研發(fā)帶有簡(jiǎn)單智能判斷和保護(hù)功能的智能連接器產(chǎn)品。

接下來，我們就為廣大工程師朋友介紹幾款貿(mào)澤電子平臺(tái)上上在售的具有出色性能、卓越可靠性的連接器產(chǎn)品。本文中的方案均來自制造商Molex。

極具靈活性的iPass互連解決方案

Molex的iPass互連解決方案能夠滿足極為嚴(yán)格的高速性能要求，因此我們今天要介紹的第一款連接器便是iPass互連解決方案中的一款串口線，這款連接器為iPass PCIe x4雙端電纜組件，類型為PCI Express公轉(zhuǎn)PCI Express公，線徑為26 AWG，長(zhǎng)度為5m，支持防水、防塵。

iPass互連解決方案可為SAS、PCIe、以太網(wǎng)、InfiniBand和光纖通道內(nèi)部和外部系統(tǒng)提供主板和背板連接器以及電纜組件。其中，高速/模塊連接器可在高達(dá)14Gbps的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)靈活的速度兼容性，并且該連接器和電纜組件互連解決方案包括外部和內(nèi)部I/O配置。

支持高性能網(wǎng)絡(luò)的多光纖解決方案

Molex的光纖解決方案為高密度應(yīng)用提供了薄型解決方案，并且可以簡(jiǎn)化實(shí)施。

106225-0022適用于電信/網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的光學(xué)電子模塊、光交換機(jī)和路由器、PC卡和配線架應(yīng)用，以及數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器應(yīng)用，應(yīng)用形式包括機(jī)架到機(jī)架、房間到房間和地板到地板的光纖布線。

Molex FlexiBend MTP/MPO多光纖解決方案有多種配置可供選擇，采用12和24光纖配置，設(shè)計(jì)用于QSFP、CXP和CFP模塊等應(yīng)用。這些電纜在護(hù)套內(nèi)堆疊了多根帶狀電纜，為高密度應(yīng)用提供了薄型解決方案。此類電纜采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)連接器外殼，與其他預(yù)裝電纜兼容，以簡(jiǎn)化實(shí)施。工程師朋友可以使用幾種不同的護(hù)套來支持多個(gè)電纜應(yīng)用，F(xiàn)lexiBend護(hù)套還有助于操作和配置電纜。

數(shù)據(jù)速率高達(dá)56Gbps的鏡像式夾層板連接器

隨著無線通信的高頻化和集成化趨勢(shì)，設(shè)備內(nèi)部采用板對(duì)板連接已經(jīng)是非常普遍的現(xiàn)象。

203456-0003屬于板對(duì)板與夾層連接器，擁有高密的端子結(jié)構(gòu)，位置數(shù)量達(dá)到了699，支持高達(dá)56Gbps的數(shù)據(jù)速率，適用于電信、網(wǎng)絡(luò)和其他應(yīng)用。

203456-0003為Molex鏡像式夾層連接器系列方案中的一款，為11 Row（排數(shù)）類型的產(chǎn)品，此外該系列連接器還包括“6-PAIR，5-ROW”、“6-PAIR，15-ROW”和“15X11 OCP”三個(gè)類別，為終端應(yīng)用提供了豐富的產(chǎn)品選擇。

Molex鏡像式夾層連接器是支持可堆疊插接的占位兼容型無極性連接器，采用縫合球柵陣列（BGA）設(shè)計(jì)，而非嵌件成型BGA附件，與2.5mm和5.5mm高度連接器插接。在數(shù)據(jù)速率方面，每一款Molex鏡像式夾層連接器都能夠支持每差分對(duì)高達(dá)56Gbps的數(shù)據(jù)速率。

在電氣性能方面，Molex鏡像式夾層連接器可承受最大電壓為30VAC，每觸點(diǎn)最大電流為1A，介電耐壓為500VDC，絕緣電阻為1,000MΩ，阻抗為92Ω。

為幫助電信設(shè)備應(yīng)對(duì)嚴(yán)苛的應(yīng)用環(huán)境，Molex鏡像式夾層連接器采用設(shè)計(jì)復(fù)雜的端子結(jié)構(gòu)，具有極高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)異的電氣特性。

引腳兼容的Impel背板互連系統(tǒng)

在無線通信系統(tǒng)中，高速背板是不可或缺的一部分，能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)流的傳輸和處理。而要讓高速背板發(fā)揮自身的高性能，背板互連系統(tǒng)又是其中的關(guān)鍵所在，包括連線、PCB走線和連接器，背板互連系統(tǒng)幫助整個(gè)系統(tǒng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了通信傳輸?shù)母咚俾屎透呙芏取?/p>

203387-9001的連接器端口A和連接器端口B均為插頭類型，管腳數(shù)為96，連接形式為公對(duì)公，線徑為30AWG，長(zhǎng)度為682.6mm。

203387-9001是Molex Impel背板互連系統(tǒng)中的一款。Impel背板互連系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)速率從25Gbps升級(jí)至40Gbps，可實(shí)現(xiàn)出色的信號(hào)完整性、高互連密度，以及與不同高端系統(tǒng)架構(gòu)的向后和向前兼容，適用于電信、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)、軍事/航空航天等應(yīng)用領(lǐng)域。

Impel背板互連系統(tǒng)基于Molex正在申請(qǐng)專利的Impel連接器技術(shù)打造，提供出色的密度和電氣性能、低串?dāng)_、低插入損耗，以及各通道、最高達(dá)20GHz的各頻率間最小的性能變動(dòng)，提供多種間距選項(xiàng)，包括1.90mm腳距寬邊耦合、2.35mm腳距正交和3.00mm腳距四路由，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)靈活性。此外，Impel背板互連系統(tǒng)的標(biāo)稱阻抗為92Ω，最大限度地減少阻抗不連續(xù)。

值得注意的是，Impel背板互連系統(tǒng)能夠支持各種高速背板互連選項(xiàng)，包括傳統(tǒng)連接、共面連接、正交中板連接等，真正形成了一個(gè)完整的互連系統(tǒng)，為工程師朋友提供滿足應(yīng)用規(guī)格的設(shè)計(jì)靈活性。

用穩(wěn)定可靠應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變

上述內(nèi)容已經(jīng)提到了路由器和基站的發(fā)展大趨勢(shì)，但也正如同介紹設(shè)備趨勢(shì)一開始講到的，這兩項(xiàng)只是代表，隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的落地，小基站理念以及新興物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用衍生出了豐富的無線通信模式，并伴隨著明顯的小型化和智能化趨勢(shì)。因此，對(duì)于連接器產(chǎn)品而言，除了提供基本的電氣性能以外，在穩(wěn)定性、可靠性、小型化、智能化和易用性方面也要持續(xù)加強(qiáng)，以應(yīng)對(duì)萬物互聯(lián)帶來的日新月異的巨大挑戰(zhàn)。

審核編輯：郭婷