Analytische Untersuchung der Signalintegrität von Hochgeschwindigkeitssteckverbindern für Wissenschaft und Technik

Mit der rasanten Entwicklung der elektronischen Kommunikationstechnologie erfordern das Packaging und die On-Board-Verbindungen von integrierten Schaltungen immer mehr Bandbreite für die Signalübertragung. Gleichzeitig wird die Übertragungsrate der Verbindungskanäle immer schneller, und das Zeitfenster für die Beurteilung von Logikgattern wird immer kleiner. Infolgedessen hat die Entwicklung der Informationstechnologie direkt zur Entwicklung von IC-Gehäusen, Übertragungsleitungen und Verbindungen im Verbindungskanal vom "Modell der aggregierten Parameter" zum "Modell der verteilten Parameter" geführt. Im Vergleich zu IC-Gehäusen sind Übertragungsleitungen und Anschlüsse auf Leiterplatten (PCB) aufgrund ihrer relativ großen geometrischen Abmessungen eher dem "Modell der verteilten Parameter" zuzuordnen, d. h. Hochgeschwindigkeitssignal-Verbindungskanäle. Die Signale werden über Leiterplattenverbindungen und Steckverbinder an andere Leiterplatten weitergegeben und bilden so das gesamte Backplane-System. Stecker als ein wichtiger Teil des Verbindungssystems, hat sich zu einem Engpass, um das System Übertragungsrate zu verbessern, daher ist die Entwicklung des Steckers, um die High-Speed-Rate Übertragungsleistung gerecht zu werden, ist die Leistung der High-Speed-Verbindung des Systems zu verbessern, ist das wichtigste Mittel zur Lösung des Problems der High-Speed-Verbindung von Informationstechnologie-Systemen, sondern auch ein wichtiger Faktor.

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Mit der rasanten Entwicklung der elektronischen Kommunikationstechnologie erfordern das Packaging und die On-Board-Verbindungen von integrierten Schaltungen immer mehr Bandbreite für die Signalübertragung. Gleichzeitig wird die Übertragungsrate der Verbindungskanäle immer schneller, und das Zeitfenster für die Beurteilung von Logikgattern wird immer kleiner. Infolgedessen hat die Entwicklung der Informationstechnologie direkt zur Entwicklung von IC-Gehäusen, Übertragungsleitungen und Verbindungen im Verbindungskanal vom "Modell der aggregierten Parameter" zum "Modell der verteilten Parameter" geführt. Im Vergleich zu IC-Gehäusen sind Übertragungsleitungen und Anschlüsse auf Leiterplatten (PCB) aufgrund ihrer relativ großen geometrischen Abmessungen eher dem "Modell der verteilten Parameter" zuzuordnen, d. h. Hochgeschwindigkeitssignal-Verbindungskanäle. Die Signale werden über Leiterplattenverbindungen und Steckverbinder an andere Leiterplatten weitergegeben und bilden so das gesamte Backplane-System. Connector als ein wichtiger Teil des gesamten Interconnect-System, hat sich zu einem Engpass, um das System Übertragungsrate zu verbessern, daher ist die Entwicklung des Steckers, um die High-Speed-Rate Übertragungsleistung erfüllen, um die Leistung des Systems High-Speed-Verbindung der wichtigsten Mittel zur Lösung des Problems der High-Speed-Verbindung der Informationstechnologie-System ist auch ein wichtiger Faktor. Nationale und internationale Forschung Status Derzeit haben Stecker die zweite Säule der Industrie von elektronischen Bauteilen geworden, nach dem neuesten Stecker Behörde Bishop & Associates Statistiken zeigen, dass im Jahr 2013, der chinesische Markt Stecker Umsatz erreicht haben 13,6 Milliarden US-Dollar, was 24% des globalen Marktanteils. China hat sich der größte Markt für Steckverbinder Umsatz High-Speed-Stecker Forschung und Entwicklung sowie Anwendung begann in Europa und den Vereinigten Staaten entwickelten Ländern, zu Molex, Tyco, FCI und anderen Unternehmen als Marktführer der internationalen großen Steckverbinder produzierenden Unternehmen aufgrund der technologischen und Skala Vorteile, wurde immer von der Steckverbinderherstellung Industrie der Spitzentechnologie gemeistert, vor allem in den Anforderungen, um das Problem der hohen Übertragungsgeschwindigkeiten, umweltfreundlich, hohe Zuverlässigkeit, geringes Übersprechen und geringes Rauschen, etc. zu lösen Kommunikation und Militärische Anwendungen, internationale Unternehmen haben offensichtliche Vorteile, und der Bereich der Steckverbinder-Produkte sind relativ hohe Gewinnniveau. Mit den zunehmend hohen Anforderungen der Kunden für die Übertragungsgeschwindigkeit, ausländische Anbieter von Steckverbindern in ihrer ursprünglichen Produkte auf der Grundlage der kontinuierlichen Einsatz von neuen Design-Techniken und Prozesse zur Optimierung der Feinabstimmung ihrer Produkte, wie die Verwendung von Soft-Interferenz, um die Leiterplatte Technologie (Leiterplatte Löcher können kleiner gemacht werden); mit maßgeschneiderten Kunststoff, um für das Signal Neigung in der Leiterplatte Reiben und so weiter empfohlen kompensieren. Um die Anforderungen an die Systemleistung und -zuverlässigkeit zu erfüllen, wägen die Systementwickler das Verhältnis zwischen Übertragungsgeschwindigkeit, Leistung und Packungsdichte sorgfältig ab. Mit der zunehmenden Verarbeitung und Übertragung großer Datenmengen in vernetzten Systemen werden die Anforderungen an die Übertragungsgeschwindigkeit immer weiter erhöht. Die Datenübertragungsrate von ausländischen Hochgeschwindigkeitskommunikationssystemen ist von den ursprünglichen 6,25 Gbps auf 12,5 Gbps gestiegen, und die Popularität von 25 Gbps wird weiter zunehmen. Die zukünftige Datenübertragungsrate wird auf 40 Gbps, 100 Gbps oder sogar 1 TBps erhöht werden, und der dazugehörige Hochgeschwindigkeitsstecker wird ebenfalls eine schnellere Entwicklung erfahren. Die Entwicklung der Halbleitertechnologie hat die Steckverbinderhersteller dazu veranlasst, Produkte mit höherer Geschwindigkeit zu entwerfen und zu entwickeln. Backplane-Steckverbinder Markt erlebt ein neues Jahrhundert Surge-Ära, sind diese Stecker, um die neue Generation von Anwendungen, um für den Wettbewerb vorzubereiten erfüllen. In diesem Bereich gibt es einen großen Hersteller: Amphenol TCS, FCI, Molex, Tyco, können sie liefern 25Gbps Steckverbinder derzeit fast keine Massenproduktion im Bereich der Anforderungen für eine solche hohe Übertragungsgeschwindigkeiten, aber diese High-Performance-Steckverbinder, sondern um die Zukunft des Systems, um den Raum für die System-Designer zu aktualisieren sind sehr attraktiv. Hochgeschwindigkeits-Backplane-Steckverbinder sind kritische Teile neuer Systemhardware, und wenn sie einmal in den frühen Phasen des Systemdesigns ausgewählt wurden, ist es wahrscheinlich, dass sie nicht durch einen anderen Steckverbinder ersetzt werden können. Da die Betriebsfrequenz von 10 Gbps oder mehr, wenn die interne Struktur des Steckverbinders unterschiedlich ist, wird die Übertragungsleistung sehr unterschiedlich sein. In Anbetracht dieser, ausländische Gerätehersteller und ihre wichtigsten Lieferanten Steckverbinder, um eine Vereinbarung zu erreichen, die Steckverbinder-Lieferanten, um das Design und die Produktion von Rechten an geistigem Eigentum in das Design und die Produktion von ausreichender Konsistenz, um die Austauschbarkeit der Schnittstelle und High-Speed-Übertragung Kompatibilität zu gewährleisten teilen. Diese Anforderung an die Steckverbinderlieferanten, die Steckverbindertechnologie zu schätzen, ist selten in der Geschichte, ein historischer Präzedenzfall, wird wahrscheinlich der zukünftige Entwicklungstrend der Steckverbinderindustrie sein. Die Entwicklung von Materialien und Produktstrukturtechnologie, um die Bandbreite der Kabelkonfektion zu erweitern und die Übertragungsgeschwindigkeit der Kabelkonfektion zu erhöhen. Die Verwendung von passiven und aktiven Signalaufbereitungstechnologie, Kupferkabel können Geschwindigkeiten höher als 10Gbps Entfernung bis zu 24m kostengünstige Lösung bieten. Durch fast zwei Jahrzehnte der Produktentwicklung, die Bildung von Tyco, Amphenol, Molex, FCI, ENRI und anderen großen High-Speed-Stecker-Hersteller, durch die grundlegende Theorie, Materialien Forschung und Entwicklung und andere technologische Innovationen, wie HM 2mm, ZD, ExaMax, LRM und andere High-End-High-Speed-Stecker Popularität und Anwendung, zeigt das folgende Diagramm der Stecker Signalübertragungsrate von 2,5Gbps schrittweise auf 12.5Gbps, und dann auf 25Gbps oder sogar 40Gbps. In Bezug auf die Signalintegrität Design, hat es eine vollständige theoretische und analytische Grundlage, wie "elektromagnetisches Feld und Mikrowellentechnologie", "High-Speed-Signalübertragung", "High-Speed-Digital-System-Signal-Integrität und Rechtsprechung der Emission" und andere klassische Werke; mit einer Vielzahl von High-Speed-Signal-Simulation und Analyse-Software, wie Ansoft HFSS, Ansoft Designer, ADS, Altium Designer, Cadence, usw.; und komplette Signalintegritätstestplattform, wie Signalgeneratoren, Spektrumanalysatoren, Vektornetzwerkanalysatoren, Oszilloskope, Zeitbereich-Impedanztester, BER-Analysatoren, sowie andere unterstützende Analysesoftware. Zu den professionellen inländischen Herstellern von Hochgeschwindigkeitssteckern gehören vor allem elektrische Geräte für die Luft- und Raumfahrt, AVIC Photoelectric und Sichuan Huafeng. Die einschlägigen Forschungsinstitute sind die Pekinger Universität für Luft- und Raumfahrt, die Pekinger Universität für Post und Telekommunikation, die Shanghai Jiaotong Universität usw. Mit den Bedürfnissen der militärischen Waffen Modelle in den letzten Jahren, die wichtigsten inländischen Hersteller von Steckern durch das Kopieren oder die Verbesserung der einschlägigen ausländischen High-Speed-Übertragung Steckverbinder Produkte, haben eine VITA46, LRM, JVPX, J599, 1394 und andere High-Speed-Übertragung Steckverbinder entwickelt, aber die Übertragung von solchen Steckern ist in der Regel nicht mehr als 6,25 Gbps. Darüber hinaus haben einige Hersteller begonnen, mit der Nachfrage der Nutzer für die Verwendung von Steckverbindern zusammenarbeiten Sie begannen mit der Entwicklung von Steckverbindern für höhere Übertragungsraten und erzielten einige Ergebnisse. Insgesamt begann die inländische Steckverbinder Entwicklung spät, in der grundlegenden Theorie, Rohstoffe, Bearbeitung, Produktprüfung und andere Aspekte der schweren Rückstand hinter den entwickelten Ländern in Europa und den Vereinigten Staaten. Darüber hinaus aufgrund der inländischen Elektronik, Luftfahrt, Schifffahrt, Luft-und Raumfahrt und andere Systeme auf die Verwendung von High-Speed-Stecker Nachfrage Inkonsistenz, verbunden mit der High-Speed-Stecker-Hersteller sind nachlässig in den Austausch der Zusammenarbeit, was in der inländischen High-Speed-Produkte sind nicht miteinander kompatibel, das Niveau der Produkt-Forschung und Entwicklung ist uneinheitlich, die ernsthaft behindert die Entwicklung von High-Speed-Produkte, und das Niveau der High-Speed-Stecker Entwicklung im Vergleich zu den ausländischen High-Speed-Stecker Entwicklung, die Entwicklung der inländischen High-Speed-Stecker hat vor allem die folgenden Aspekte Unzureichend: (1) in der Signalintegrität Theorie Forschung, inländische Forschungsinstitute (wie Xi'an University of Electronic Science and Technology, Shanghai Jiaotong University, Southeast University, National University of Defense Technology, University of Science and Technology of China, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Southwest Jiaotong University, Graduate School der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, etc.) des Übeltäters ist mehr in die Tiefe, sondern vor allem bleibt in der theoretischen Forschung und Computer-Simulation und Analyse der oben genannten, die reale Technik und pragmatisch Weniger. Inländische Huawei, ZTE und andere Anbieter von Kommunikationsgeräten auch früher eingerichtet, ihre eigenen unabhängigen Signalintegrität Forschungsabteilung, mit einer vollständigen Signalintegrität Testplattform, aber im Grunde gibt es keinen Bericht über die oben genannten Signalintegrität Fragen. Inländische große Waffen Modell Entwicklung und Unterstützung Einheiten (wie Luft-und Raumfahrt Wissenschaft und Technologie, Luft-und Raumfahrt Wissenschaft und Technologie, CLP Group, China Shipbuilding Industry Corporation, Weapon Group, etc.) Obwohl die Theorie und Anwendung der technischen Praxis zu einer organischen Sammlung zu erreichen, sondern durch eine Vielzahl von Faktoren, der Grad der theoretischen Anwendung der Tiefe der Anwendung ist noch zu sein. (2) in der Entwicklung von Rohstoffen, inländische Rohstoffe Hersteller von High-Speed-Verbindung Materialien (wie PPS, LCP, TPX, Rogers, etc.) im Grunde nicht den Anforderungen der tatsächlichen Nutzung, schlechte Leistung Stabilität, und einige Materialien können nicht einmal produzieren. Die inländischen Materialien für Hochgeschwindigkeitssteckverbinder sind im Wesentlichen von Importen abhängig, was zu ernsthaften potenziellen Problemen bei der Lokalisierung und Verbreitung von Hochgeschwindigkeitssteckverbindern führt. (3) in der Teile Verarbeitung und Herstellung, wegen der strukturellen Eigenschaften von High-Speed-Steckverbinder, viele Teile der Maßgenauigkeit Anforderungen sind extrem hoch, die inländischen Verarbeitungsanlagen, Formen und Technologie Methoden und Methoden können nicht den Anforderungen entsprechen, wodurch die High-Speed-Stecker zu einem gewissen Grad, die Verbesserung der Übertragungsleistung. (4) In der Präzisions-Montage von Produkten, im Vergleich mit ausländischen automatisierten integrierten Montage, die inländische grundlegende manuelle oder manuelle und halbautomatische Montage, die Montage Konsistenz ist schlecht, geringe Effizienz, und die Konsistenz der Stecker durch den menschlichen Faktor ist größer. (5) in der Produkt-Tests und Überprüfung, gibt es keine einheitlichen inländischen High-Speed-Stecker Spezifikationen. Connector Test-Spezifikationen, Methoden und Indikatoren der einzelnen Hersteller Unterschiede, High-Speed-Signal-Integrität Test-Plattform-Technologie-Ebene ist uneinheitlich, ernsthaft hinter der Produktentwicklung zurück. In den letzten Jahren begannen große inländische Steckverbinderhersteller sowie Universitäten und Forschungsinstitute, diese Mängel zu erkennen und begannen, die Aufmerksamkeit auf die Forschung zur Signalintegrität von High-Speed-Steckverbindern zu richten, was zu einigen Ergebnissen führte.

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