一种另类降低连接器谐振/共振幅度的方法

安费诺电子装配（厦门）有限公司 周敏杰

在开发连接器时，不管是建模仿真还是实物量测，一个最令开发者头疼的问题就是连接器的共振问题，此问题直接影响连接器的信号传输性能，从而达不到信号完整性要求。常用的解决方法诸如改变端子的形状、尺寸，增加接地片，减小连接处的滑动距离等，可以解决问题，但是所花的时间较长，涉及到模具，费用高。这里给大家介绍一种另类的方法，可以用来降低共振的幅度，从而改善远端串扰，最大的优点是不需要改模，优化的地方在含金手指的PCB 上，只需打样一款PCB 即可，费用也低，在任务重，时间紧的情况下，本方法可以解燃眉之急。本文所有的仿真数据来自CST 软件，实测数据来自VNA 的量测。所给出的结论可供连接器开发者参考，在实在解决不了共振问题的时候，不妨考虑此法，没准可以解决掉当前的问题。

改善已经开模出来的连接器性能，是一个费用高、时间长的过程，也是负责连接器信号完整性工程师一大头疼问题。一般情况下，只要端子的尺寸符合要求，实测的数据与仿真的数据就是一致的，一旦发生不一致的情况，那么就要从3D 到PCB 设计到仿真报告到实物的量测全面去解析，整个过程非常繁琐，所花的时间长。有些时候，碰到固有共振无法根除的问题，为保证结构的要求，就只能允许共振的存在，但要确保共振的幅度满足规范即可。

本文就是基于共振存在的这个情况下，给出一种另类的解决方案，即不去改善端子，而去改善对配的金手指PCB，最终达到降低共振幅度的目的。

1 普通的带转接板连接器与金手指PCB 互配模型

如图1所示，左边的PCB 是连接器转接板，中间的是连接器，一般都是端子+塑胶的组合体，右边的是带金手指的PCB，三者组合起连接器基本的互配模型，该模型可用于信号完整性仿真。

图1 普通连接器与带金手指的PCB 互配模型图Fig.1 Interconnection model diagram of common connector and PCB with gold fingers

2 正常金手指PCB 设计以及叠层处理

为了更好的处理好信号完整性，通常都会在金手指的GND Pin 上增加GND 过孔(VIPP0 设计)，这种设计可以更好的将共振频率向高频推进[1.2]。另外，PCB 内层的GND 平面也需要完全将上下两层的高速信号完全隔开，从而优化近端串扰问题。如图2所示。

图2 正常带金手指的PCB 金手指处理以及叠层解析Fig.2 Processing and stack analysis of PCB gold fingers with normal gold fingers

3 本方案的金手指设计以及叠层处理

本方案反向利用VIPPO 设计，即去掉金手指的GND过孔，让共振点向低频移动，同时减少一半的内层GND平面的屏蔽，形成腔体谐振，降低共振点的幅度，以达到改善的目的。如图3所示。

图3 本方案推荐的金手指设计以及叠层平面处理方法Fig.3 The gold finger design and stacking plane processing method recommended in this solution

4 两方案的仿真结果和实测结果对比（此数据基于一款4C+连接器）

仿真结果显示常规方案在高频17GHz 左右会出现共振点[3]，而新方案显示在12GHz 左右会出现较小的共振点，总体相差比，新方案会比常规方案在共振点的幅度上有改善4dB 左右。如图4所示。

图4 仿真结果对比Fig.4 Comparison of simulation results

实测结果显示，新方案的共振向低频移动，同时幅度有下降4dB 左右，与仿真结果一致。但实测的共振幅度明显大于仿真，这需要结合实际情况去具体分析，比如形状、材料、尺寸的差异，都会导致这样的结果。如图5所示。

图5 实测结果对比Fig.5 Comparison of measured results

5 结语

本文通过图示的方式，诠释了一种另类的降低连接器共振幅度的方法，并以仿真数据以及实测数据进行验证，可供设计者参考。另外此方法只能降低共振幅度，并不能根除连接器的共振问题，若想彻底根除连接器的共振问题，还是要从连接器本身出发，逐步解决。本文给出的方法只是给设计者提供另一种方法解决共振，在连接器已经开发出来的情况下，仅共振幅度偏高，可以试着采用。