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无线通信基础设施中离不开的有线连接与接插件

作者:时间:2022-10-24来源:贸泽电子收藏

伴随着5G和物联网概念的兴起和落地,全球发展再提速,成为一条长期的优质发展赛道,衍生出移动支付、车联网、智能电网、安防监控等多个千亿级,甚至是万亿级的终端应用市场。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202210/439455.htm


方便快捷的背后,是一个又一个稳定可靠的通信节点,它们编织在一起,便是全时空场景下的高速移动互联。在每一个通信节点下,光纤、路由器、电源设备等高效协同,为提供稳定可靠的支持。而今天我们要谈论的元器件则是帮助那些无线通信基础设施满足网速、EMI等指标的连接器——有线连接与接插件。


连接器是无线通信基础设施的筋脉


近几年,受益于智能化和电气化在各行业的渗透率快速扩大,全球连接器市场规模快速提升。根据中商产业研究院的预测数据,预计2022年全球连接器市场规模将达798.5亿美元,同比增长8.4%。在终端市场方面,通信业成为仅次于汽车产业的第二大连接器市场,占比达到23.08%。能够有如此大的市场容量,恰恰也说明了连接器在通信领域的重要性。


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图1:2017-2022全球连接器市场规模

(图源:中商产业研究院)


这其实很好理解,任何电力电子设备/系统可靠运行其实都需要连通性,通信设备/系统也不例外。随着通信系统越来越复杂,标准、稳定、高速的连接器已经成为系统中重要的组成部分,堪称是系统“筋脉”。


连接器的基本结构包括接触件、绝缘体、壳体和附件四部分。在通信系统中,连接器的作用主要有三个:其一是在单体设备中实现电路板和元器件的电连接;其二是通过标准互连把不同厂商的设备组成一个可工作的系统;其三是帮助系统应对复杂、严苛的工作环境。因此,在连接器的选择上,电性能、EMI特性、耐用性、稳定性和可靠性等是需要特别考虑的因素。


下面,我们通过几个典型的无线通信基础设备来看一下。


路由器是互联网中关键的网络设备,包括路由选择和分组转发两个部分。进一步细分的话,路由选择部分则包括路由选择处理机,分组转发部分则会包括输入端口、交换结构和输出端口。那么,要想让这些组成单元在物理层面上协同工作,就需要连接器的参与,比如板与板之间的连接,以及板与核心器件之间的连接等。未来,路由器的发展将主要呈现智能化和无线网络高速化两大明显的趋势,那么对于设备中的连接器而言,需要在接口界面、传输速度和传输带宽等方面提供冗余性,以保证设备的智能化运转。


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图2:路由器内部框图

(图源:CSDN博文)


路由器是单体设备,通信基站则是一个由各种设备组合在一起的复杂系统。在完整的通信网络中,核心网发出的信号在基站侧经过基带和射频处理,然后通过射频馈线送到天线上进行发射。因此,基站本身在物理构成上就可以划分为基带和射频两部分,其中基带部分负责信号调制与解调、呼叫处理等,射频部分则主要负责信号的发射和接收。而到了设备层面,各种设备构成了基站的基带模块和射频模块。比如在5G基站中,基带模块中会包含BBU、CU、DU不同类型的物理设备,射频模块由AAU和RRU设备组成,并且它们都需要电源设备为之供电,这些设备之间的互连会用到非常多的连接器。同时,在围绕基站构成的基站控制器、移动交换网络和网关支持节点之间的典型互联也会用到大量的连接器。


面向基站侧应用的连接器,随着基站内功能单元越来越多,加上无线通信愈发高频化,基本上呈现出小型化、高密度、高速、高性能和高频化等典型的发展趋势。


为了应对这些显著的发展趋势,更好地赋能无线通信领域的高速发展,连接器厂商在推出新技术和新产品方面也有了一些可归纳的具体趋势。为了应对无线网络在速度和带宽等方面的高要求,高速、高频的连接器技术成为各厂商的研究的核心;为了应对集成化之后单设备多连接的特点,厂商推出的模块化、高密度、小型便捷的连接器成为市场新宠;为了解决工业互联网等场景下的复杂连接问题,连接器厂商进一步提升了产品的抗干扰性,也在推动产品从有线走向无线;为了提升无线通信系统的运维效率,厂商也在研发带有简单智能判断和保护功能的智能连接器产品。


接下来,我们就为广大工程师朋友介绍几款平台上上在售的具有出色性能、卓越可靠性的连接器产品。本文中的方案均来自制造商Molex。


极具灵活性的iPass互连解决方案


Molex的iPass互连解决方案能够满足极为严格的高速性能要求,因此我们今天要介绍的第一款连接器便是iPass互连解决方案中的一款串口线,该产品在平台上的制造商编号为74546-0405。这款连接器为iPass PCIe x4双端电缆组件,类型为PCI Express公转PCI Express公,线径为26 AWG,长度为5m,支持防水、防尘。


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图3:iPass PCIe x4双端电缆组件74546-0405 

(图源:


iPass互连解决方案可为SAS、PCIe、以太网、InfiniBand和光纤通道内部和外部系统提供主板和背板连接器以及电缆组件。其中,高速/模块连接器可在高达14Gbps的应用中实现灵活的速度兼容性,并且该连接器和电缆组件互连解决方案包括外部和内部I/O配置。


支持高性能网络的多光纤解决方案


Molex的光纤解决方案为高密度应用提供了薄型解决方案,并且可以简化实施。我们为大家带来的第二款连接器便是Molex光纤解决方案中的一款,贸泽电子平台上的制造商编号为106225-0022,类型为MPO-MPO,电缆长度为25M,电缆规格为5.40mm,可直接弯曲到90°,从而缓解堵塞问题并改善电缆疏导。


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图4:光纤线缆组件106225-0022(图像仅供参考)

(图源:贸泽电子)


106225-0022适用于电信/网络领域的光学电子模块、光交换机和路由器、PC卡和配线架应用,以及数据中心的服务器应用,应用形式包括机架到机架、房间到房间和地板到地板的光纤布线。


Molex FlexiBend MTP/MPO多光纤解决方案有多种配置可供选择,采用12和24光纤配置,设计用于QSFP、CXP和CFP模块等应用。这些电缆在护套内堆叠了多根带状电缆,为高密度应用提供了薄型解决方案。此类电缆采用行业标准连接器外壳,与其他预装电缆兼容,以简化实施。工程师朋友可以使用几种不同的护套来支持多个电缆应用,FlexiBend护套还有助于操作和配置电缆。


数据速率高达56Gbps的镜像式夹层板连接器


随着无线通信的高频化和集成化趋势,设备内部采用板对板连接已经是非常普遍的现象。接下来,我们为大家推荐的这款器件是Molex镜像式夹层连接器,贸泽电子平台上该器件的制造商编号为203456-0003。


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图5:镜像式夹层连接器203456-0003 

(图源:贸泽电子)


203456-0003属于板对板与夹层连接器,拥有高密的端子结构,位置数量达到了699,支持高达56Gbps的数据速率,适用于电信、网络和其他应用。


203456-0003为Molex镜像式夹层连接器系列方案中的一款,为11 Row(排数)类型的产品,此外该系列连接器还包括“6-PAIR,5-ROW”、“6-PAIR,15-ROW”和“15X11 OCP”三个类别,为终端应用提供了丰富的产品选择。


Molex镜像式夹层连接器是支持可堆叠插接的占位兼容型无极性连接器,采用缝合球栅阵列(BGA)设计,而非嵌件成型BGA附件,与2.5mm和5.5mm高度连接器插接。在数据速率方面,每一款Molex镜像式夹层连接器都能够支持每差分对高达56Gbps的数据速率。


在电气性能方面,Molex镜像式夹层连接器可承受最大电压为30VAC,每触点最大电流为1A,介电耐压为500VDC,绝缘电阻为1,000MΩ,阻抗为92Ω。


为帮助电信设备应对严苛的应用环境,Molex镜像式夹层连接器采用设计复杂的端子结构,具有极高的机械强度和优异的电气特性。


引脚兼容的Impel背板互连系统


在无线通信系统中,高速背板是不可或缺的一部分,能够实现高速数据流的传输和处理。而要让高速背板发挥自身的高性能,背板互连系统又是其中的关键所在,包括连线、PCB走线和连接器,背板互连系统帮助整个系统同时实现了通信传输的高速率和高密度。


那么,下面这款推荐给大家的器件便是一款属于背板互连系统的电缆组件,贸泽电子平台上的制造商编号为203387-9001,该产品及整个Molex Impel背板互连系统均支持后向和前向兼容性,为整个高速背板系统带来了极高的灵活性。


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图6:Impel背板互连系统203387-9001

(图源:贸泽电子)


203387-9001的连接器端口A和连接器端口B均为插头类型,管脚数为96,连接形式为公对公,线径为30 AWG,长度为682.6mm。


203387-9001是Molex Impel背板互连系统中的一款。Impel背板互连系统支持的数据速率从25Gbps升级至40Gbps,可实现出色的信号完整性、高互连密度,以及与不同高端系统架构的向后和向前兼容,适用于电信、数据网络、工业、军事/航空航天等应用领域。


Impel背板互连系统基于Molex正在申请专利的Impel连接器技术打造,提供出色的密度和电气性能、低串扰、低插入损耗,以及各通道、最高达20GHz的各频率间最小的性能变动,提供多种间距选项,包括1.90mm脚距宽边耦合、2.35mm脚距正交和3.00mm脚距四路由,实现设计灵活性。此外,Impel背板互连系统的标称阻抗为92Ω,最大限度地减少阻抗不连续。


值得注意的是,Impel背板互连系统能够支持各种高速背板互连选项,包括传统连接、共面连接、正交中板连接等,真正形成了一个完整的互连系统,为工程师朋友提供满足应用规格的设计灵活性。


用稳定可靠应对复杂多变


上述内容已经提到了路由器和基站的发展大趋势,但也正如同介绍设备趋势一开始讲到的,这两项只是代表,随着5G和物联网应用的落地,小基站理念以及新兴物联网应用衍生出了丰富的无线通信模式,并伴随着明显的小型化和智能化趋势。因此,对于连接器产品而言,除了提供基本的电气性能以外,在稳定性、可靠性、小型化、智能化和易用性方面也要持续加强,以应对万物互联带来的日新月异的巨大挑战。


连接器是电子元器件中一个庞大的分支,贸泽电子的优势不仅是为大家提供种类齐全的连接器产品,而且系列化的推荐也帮助大家提升采购的效率,让工程师朋友能够快速找到适合的连接器产品,提升无线通信系统开发的效率。



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