如何管理微型连接器和电缆系统中的EMI和信号噪声？

国防电子、高度移动机器人、手术监控设备和其他嵌入式系统的电子互连设计正在迅速发生变化。信号速度不断提高，并且经常挤在更小、更狭窄的空间中，因此潜在的信号干扰以及串扰可能导致出现技术问题。仪器级连接还必须有助于确保实现电磁兼容性(EMC)。

EMC标准规定了四个级别。1级标准针对分立组件，2级标准专注于电路板，3级标准针对OEM电子产品，包含电子电路、电源、母板和互连系统。超出外壳的电缆应符合4级标准，具体取决于应用。

互连设计人员的目标还要控制任何可能混淆主信号系统的潜在电磁干扰(EMI)。连接器和电缆屏蔽被用于降低辐射信号进入互连，因为它可以消除屏蔽上运行的任何传导噪声。选择良好的金属导电性以及绝缘厚度，在获得最佳的电缆屏蔽和后壳技术方面是至关重要的。

军用规格连接器和电缆互连(比如军事航空电子设备、自动驾驶车辆、卫星和军用系统的关键任务和高可靠性模块)特别容易受到网络安全问题的影响。令人惊讶的是，内部信号噪声管理也是控制自己系统中信号完整性的关键因素。

标准的噪声和EMI控制方法包括隔离、接地、滤波、平衡、屏蔽、信号分离、阻抗控制、电缆设计以及管理信号/时域。为了帮助保护信号完整性，连接器和电缆线束设计人员还增加了后壳和电缆屏蔽层，以保护EMI，并减轻了机械应力。

许多最小的电缆需要内部和外部屏蔽，以隔离互连系统内的混合信号。不要忽视将电缆屏蔽层直接连接到金属外壳连接器。重要的是，电路板的主板和/或金属外壳上必须有牢固且直接的连接器接地。

连接器尺寸和金属

微米和纳米尺寸的连接器通常与连接到编织电缆屏蔽层的金属外壳一起使用。经常使用的金属是经过T6处理的铝6061，具有强度高、重量轻以及EMI密封的优点。金属外壳通常用厚度为0.0005英寸的化学镀镍进行处理，某些新颖的设计会使用不锈钢作为金属外壳(一些环境较为恶劣的场景还会用到镀金外壳)。

图1：连接器外壳也可以使用单独的金属材料，拧在连接器外壳上或与之成为一体的后壳盖。

连接器外壳也可以使用单独的金属后壳覆盖层，该覆盖层可以拧在连接器壳上，或者是连接器壳的组成部分(图1)。然后将后壳连接到线束的外部屏蔽编织层上，以完成组装。为了确保信号的纯度，微型连接器通常使用直径为千分之十三英寸的铍回弹弹簧针式触点，来为高振动和物理冲击提供稳定的连接。

防止振动时针脚之间的连接不良是很关键的，因为它们会引起信号噪声，并会干扰高速数字信号的传输。连接器和电缆内的屏蔽对于防止EMI问题至关重要。随着设计人员专注于更高的密度并增加功能数量，而内部信号布线的空间越来越小，这会越来越关键。自定义设计通常被用于布线，以专门适合每个新仪器，从而减小整体尺寸和重量。

圆形连接器

用于降低EMI的微型圆形连接器包括由轻质铝制成的三螺纹棘轮金属机构，它可提供坚固、高可靠性的水密(IP67)连接，可应用在恶劣环境的军事、航空航天、安全以及受到强烈冲击和振动的石油领域(图2)。

图2：圆形连接提供坚固耐用，高可靠性的水密(IP67)链路，可在恶劣环境下实现连续信号完整性。

此类圆形连接器内置有EMI集成后壳，并具有对准键和绝缘体，可实现快速安全的连接，而且每个连接器背面符合电缆的过塑应力消除，从而提高了整体可靠性。这些连接器有多种引脚数，并提供各种外壳和电镀材料，以满足特定的环境挑战。它们的额定值为每个触点3A、250VAC，标准工作温度范围为-55ºC至125ºC。

矩形连接器

标准的Micro和Nano-d连接器型号应符合军用QPL可靠性和性能规范，具有360度密封度的连接器可确保高水平的RF和传导干扰衰减。例如，Omnetics公司提供用于特殊设计的高分子金属EMI屏蔽垫片。这种Micro-D或Nano-D后壳旨在保护连接器壳的后端，并减轻应力，防止压接触点的机械应力，以实现高可靠性应用(图3)。

图3：Micro-D或Nano-D后壳旨在保护连接器壳的后端，并能够减轻电缆或电线的应力。

当用作电缆屏蔽层的接地点、地线，或在电线上添加编织层时，后壳可提供额外的EMI保护。此外，定制的后壳针对特定的形状和功能进行设计，以帮助满足关键的设计要求或挑战。 Micro-d和Nano-D连接器有多种设计格式，包括两件式解决方案。