普卡特“GES”与“Press-fit”技术提升信息模块性能

文｜普卡特电气设备（北京）有限公司 窦明淳

随着信息技术的迅猛发展，计算机处理能力越来越强，互联网用户数量迅速增长，用户的需求不断增加，对局域网设备以及应用的要求随之也越来越高。对用户来说，不管采用何种技术、何种应用，都需要更宽的传输带宽和更快的传输速率。

在综合布线系统中，只有通过最严格的TIA标准测试，才能保证整个系统的良好性能。一条完整且良好的通道的主要部件包含双绞线、模块、配线架、跳线等。在此，我们主要讨论一下布线中的信息模块。

众所周知，在综合布线系统中，双绞线缆在工程施工结束后很少变动，而跳线、信息模块部分会根据使用需求，进行插拔与跳接。信息模块的连接性能与稳定性大大影响着信息的传输，而信息模块高性能的稳定性，被推到了整个综合布线系统使用阶段的风口浪尖中。从功能上来讲，信息数据模块的作用是提供布线系统和跳线之间的可靠连接，在整个布线系统元件中，信息模块体积很小但结构最复杂，这是因为模块的设计不仅仅要考虑为链路提供一个接点，它还要完成一项重要的功能——信号补偿。由于以太网8芯/4对线是以差动方式为传输信号，即一对双绞线的信号相位相差180度，根据电磁场理论，这样会使得线对之间和对外界电磁场的抗干扰性能有很大提高；而在模块连接处，所有线对均需要开绞，8条线成平行状态，高频传输时严重影响信号的抗干扰性能，这不仅表现在线对相互之间发生串扰，外部干扰也很容易进入链路；同时，如果连接部分的特性阻抗与线缆阻抗不匹配，会造成信号衰减、反射等一系列问题。因此，信息模块性能的好坏，很大程度上影响整个链路的性能指标。普卡特GigaSUPEX信息模块采用独特的“GES”结构，应用环绕交错技术来提升模块传输的可靠稳定性。金针圆形结构，更大程度地保证信息模块弹性触针在多次水晶头插接使用后，仍然具有良好的恢复能力，以保证模块与跳线的连接性能。圆形结构设计也更好的保证信息模块弹性触针表面镀金层的稳固与持久，使得触针附着力大大加强，以保证使用的稳定性。

电路板设计：由于模块与双绞线的接口已经固定，可更改的部分较少，主要设计部分在模块内部，而内部核心部件是电路板。标准中有两个衡量模块性能的指标——插入损耗和回波损耗，在高频信号传输时，模块与线缆的阻抗匹配状况影响插入损耗和回波损耗，而PCB板的线路走线决定阻抗匹配。PCB线路特性阻抗是线宽、铜厚、线距和PCB绝缘材质的介电性能的函数，在设计PCB时需要根据特性阻抗值和选取的板材参数，反算线宽和线距。而评价模块特性的另一指标是抗串扰能力，分两种情况分析，跳线水晶头6类以下模块插接时，8条传输线在水晶头和模块连接处为平行状态，各传输线之间形成互容，这是串扰产生的主要原因；而对于6类以上的模块，传输信号的波长越来越接近连接器的尺寸，必须考虑互感引起的串扰。普卡特独特的“GES”结构在信息模块与水晶头接触金针部分，应最大程度的保证线对间相对电气平衡特性。加之为降低信号串扰，PCB电路板的设计要考虑电容和电感的补偿，同时还要考虑高频模块与低频线路连接时的兼容性问题。普卡特GigaSUPEX信息模块实现方法包含：电容补偿采用交指电容电路；电感补偿采用线对交叉方式；兼容性问题的解决采用电感电容串联电路，用螺旋电感和交指电容实现。

电接触设计：电接触理论给人的感觉相对简单，实际上它是电、材料、力学方面的交叉学科，网络媒体上能够看到不少关于这方面的书籍和论文。对于信息模块而言，插头与插座要求良好接触，减少接触电阻，标准要求小于20毫欧。理论上，接触电阻=收缩电阻+膜层电阻，其中膜层电阻与膜层材料及表面氧化膜厚度有关；收缩电阻与接触压力有关，在一定范围内增大接触压力可以使收缩电阻降低。另外，标准要求模块必须满足最少750次的插接而不改变电气性能，因此，金属材料的选取、电镀工艺和簧片结构及弹力的设计至关重要。普卡特信息模块触针与电路板的连接，采用无焊接点Press-fit适度压入技术，无间隙接触，避免“冷焊”连接的腐蚀，防止颤动且连接牢固，无铅环保RoHS标准，接触电阻小，在电路板和连接器上无热应力出现，并具有优异的一致性和稳定性。

普卡特作为全球知名的综合布线厂家，致力于设计和提出推动新一代电气及通信发展所需的连接件产品和系统服务，拥有大量的知识产权和专利产品。将北美最先进的结构化网络布线连接技术引入中国市场，以提供最优化的产品和完善的解决方案，为中国用户提供完善的综合布线解决方案及相应的技术支持服务。