1 引言

现有的数以百万计的高速网络和潜在的高速网络系统(包括G比特以太网和快速TokenRing)用户采用模块接口连接器来连接其通信系统。传输技术的进步、具有较低信噪比的快速数据应用以及差分传输的迅速扩展均要求模块接口具备较低的串扰损耗和衰变特性。通信、计算机和网络设备必须满足美国FCC第15条、IEC、AUNZ规范要求以及各国对电磁干扰(EMI)辐射要求做出规定的其它一些相关标准。与此同时，这一趋势也减小了设备的外型形尺寸，并使得电磁干扰抑制装置更加接近于信号源。

随着信号数据传输速率提高到以前还认为是不可能的水平，电信号的完整性已经成为一个驱动连接器工业稳步发展的重要因素。在所采用的许多输入/输出型连接器中，模块接口一直是其中最重要的。数百万用户利用模块接口和插合的插头连接器来连接电话系统，而如今更广泛的是用来连接因特网系统。

与此同时，随着传输速率的增大，网络行业已经整体转换到差分传输模式，这样就不再依赖于屏蔽板和非屏蔽板的绕线对布线。除了给信号带来噪音外，差分传输模式的普通模式噪音也是一种电磁干扰源。因此必须降低普通模式噪音，以便使设备符合FCC标准第15条的相关规定。

人们已经开发出这种系统的各种应用领域，从而驱动各种协议要求(包括3kHz~100MHz频率范围和数据速率高达1000Mb/s的语音信息)整体转向彩色实时图像传输。

硬件的封装紧跟计算机工业步伐向微型化趋势发展。实际上，许多网络功能现在都放在计算机内部。高密度接触件要求采用高密度的PWB(印刷线路板)和其它基板。由于抗电磁干扰(EMI)的技术规范要求，根据电性能规范要求而引发的连接器设计的重大变化也可能导致其密封和其它硬件的改变。

本文将介绍一种模块接口组合接口系统的设计要求，包括：

• 本系统可以适应最严格的电气规范要求;
• 可以开发一种灵活多样的平台，将3、4和5类绝缘安装板综合于工业标准规定的占用面积范围内;
• 可以根据需要安装滤波器，以满足接口系统的滤波要求。

为此，本文将讨论由下列重要的标准机构制定的模块接口设计要求：

• 适用于5类性能要求的EIT/TIA 568A;
• 适用于51.84 M bps 传输速度的16CAP;
• 适用于51.84 M bps 传输速度的数字用户环路(SDL);
• 在51和155 M bps时，网络采用绞合对布线的异步转换模式(ATM);
• IEC603-7;
• FCC第15条。

这一系统的频率最大可达300MHz。上述配有磁性元件的设计说明，普通模式的衰减可达到-39 dB(@100MHz)。差分信号传输的插入损耗在100MHz时低于0.6 dB。

标准的以太网应用对的典型近端串扰(NEXT)损耗分别为：

• 47dB@100MHz;
• 44dB@100MHz;
• 35dB@100MHz;

而对于Gbit以太网对来说，其近端串扰(NEXT)损耗分别为：

• 70dB@100MHz;
• 60dB@100MHz。

2 接口系统主要元件简介

Berg组合接口系统的主要元件有通用基座、前屏蔽板和后屏蔽板及应用专用绝缘安装板。Berg组合接口系统采用磷青铜合金导线。我们采用几种电镀方式进行表面处理，包括0.00127mm(50微英寸)硬金、0.000762mm(30微英寸)金。而最普通的方法是采用GXTTM方法，即在钯-镍合金表面上再薄镀一层金。美国联邦通信委员会认定这一组分可以代替模块接口的50微英寸镀层。

2.1 通用基座

通用基座设计为一个灵活的平台，可以根据所要求的应用场合以及各种屏蔽板设计情况夹持各种不同的绝缘安装板，以满足EMI设计人员的苛刻要求。

这种基座是由UL94V-0热塑性树脂材料注射成型的，所有的接口尺寸在1~12之间，其大小各不相同。基座可以制成屏蔽板格式也可以制成非屏蔽板格式。板锁紧模塑成两种型式包括锁扣(裂口型)或菱形(过盈式)销钉。

2.2屏蔽板系统

屏蔽板系统必须满足抗电磁干扰(EMI)性能要求，但同时必须在屏蔽板线缆与接口以及前板和屏蔽板板之间提供连续接地。Berg已经为RJ45组合接口器件开发出一种新型屏蔽板系统，命名为增强型屏蔽板(ES)。ES系统目前有1、4、6和8接口组合接口。其主要技术特性如下：

• 屏蔽效果为25 dB(频率范围为1 MHz ~900 MHz);
• 能承受与屏蔽板插头1000次的插合;
• 每个接口至少4个接地T;
• 凸台-板之间的接触电阻小于30 mΩ;
• 60秒的介质耐压VRMS;
• 加长的凸台进一步改善了其防辐射保护措施。

为了提供最佳的可靠性、安全和抗电磁干扰(EMI)保护和DC板电阻，ES系统采用两重屏蔽板即采用前后屏蔽板保护措施。

2.3前屏蔽板

前屏蔽板与接触簧片材料相同，是由高性能的磷青铜制作而成的。簧片材料可为接触件屏蔽板插头提供更长的使用寿命，在面板断流器的多次插入情况下，便于重新加工和进行更换。ES系统可以承受屏蔽板插头1000次以上的插合并可以多次插入面板。

每个内部接口具有两个较长的顶端凸台和2个较短的底部凸台，每个边缘接口为备用的接触件配有2个额外的凸台，以便于接触件与面板断流器( 即安全装置 )连接。顶端凸台始终保持与一个后屏蔽板接触，每个顶端凸台与面板断流器、前后屏蔽板接触。此外，这一系统还有一个供选用的长凸台，可以进一步提供防电磁辐射保护。这一凸台包括断流板槽口，可以进一步改进其EMI屏蔽效果。在为与面板接触的长凸台设计面板和PWB时，其接地电阻和电感会进一步降低。

镀覆2.54μm(100μ英寸)的亮锡或在1.02μm(40μ英寸)的镍层上镀覆一层锡-铅可以起到环境和防腐保护作用。ES系统所提供的环境特性已经超过了IEC603-7所规定的环境要求。

2.4 后屏蔽板

前屏蔽板由0.010μ英寸厚的黄铜合金制成。黄铜合金的特点是含铜成分高，因此具有很高的电导率。此外，采用两种材料可以降低其材料成本，并使其屏蔽效果达到最佳。

这一设计提供了多种焊接凸台，这样与高电导性材料结合起来就会产生优良的抗电磁干扰特性以及较低的电阻和电感。采用锡铅镀层或高温锡浸表面处理可以获得防腐保护和良好的可焊性，并可延长其使用寿命。

2.5 3/4类绝缘安装板

Berg组合接口的基础是一系列绝缘安装板。这种绝缘安装板和其它绝缘安装板的主要功能是为电接触件提供机械支持。其基本型绝缘安装板的电性能对应于EIA/TIA 658A的3类和4类规范要求。这种绝缘安装板符合所有5类规范要求，不过，100 MHz时的近端串扰(NEXT)损耗除外。除了NEXT损耗外，我们还确定了其它两个参数即回路损耗和衰减。典型的电性能数据参见表2、4和5，以及3、4和5类组合使用时的测试情况。

2.6 回路损耗

一条较短线缆和表1规定线缆之间网络匹配阻抗是测量接口的回路损耗。在本研究中，回路损耗采用100Ω绞合对引线来测量。被测元件不仅满足而且超过了EIA/TIA试验要求。试验结果参见表3。

2.6 5类绝缘安装板

5类绝缘安装板主要特性有下列3种：

• ·标准的占用面积(与3/4类接口相同);
• ·达到并超过EIA/TIA电性能要求;
• ·符合Bellcore和TIA TSB 31规范要求。

3 高频测试

频率在100 MHz以下时的近端串扰(NEXT)损耗可以按照EIA/TIA658标准进行测试。不过，当频率高于100 MHz时，该标准规定的安装在平衡-不平衡电路之间的变压器引发了不需要的谐振现象。为了描述模块接口的性能，我们采用了试验夹具(包括连续接地)。安装在平衡-不平衡电路之间的变压器装有铁氧磁芯，这样就可以消除夹具所产生的常见噪音，在频率为80~120 M Hz条件下在两个试验设置之间建立相关关系，我们测试了一系列模块接口。其测试结果见表7。

3.1 电感式滤波器绝缘安装板

电感式滤波器绝缘安装板具有与Berg 组合接口系统其它元件相同的占用面积、线路图和PWB电路布局。电感式滤波器采用一种用镁-镍-稀土陶瓷材料制成的滤波器。所选择的材料在较大频率范围内提供衰减特性。

低通滤波器在光谱范围内(0~3MHz)提供较低的阻抗，在不合格光谱范围内(100MHz以上)提供较高的阻抗。试验结果显示Berg开发的H40性能优于两种频率范围内业界所发现大典型滤波器。设计这一器件的目的是提供FCC规定下的保护措施，而不会因给PWB添加其它元件而大幅提高其成本。

3.2 通用模式噪音滤波器绝缘安装板

通用模式噪音滤波器绝缘安装板的主要特性有以下几种：

• 综合了普通模式扼流圈和绝缘变压器的功能;
• 在可能的情况下，保持现有工业标准所规定的占用面积;
• 满足或改善了分立器件解决方案的电性能;
• 采用普通元件制造;
• 满足IC制造商的技术要求。

图2显示这些绝缘安装板的电路图A和B。将绝缘安装板综合装配到基座和屏蔽板壳体中，我们称之为NET。顾名思义，它是应用于网络接口、开关、便携式计算机和通信设备。此外，它还具有明显的优点，如减少元件数量，尺寸较小。

NETJACKTM为Berg高速组合接口系列带来了新的尺寸，它与3/4和5类模块接口具有相同的物理外形尺寸、线路图和占用面积。表10还列出了一些机械和其它参数。

4 NETJACKTM的电气性能

将磁性元件集中装配在模块接口内部可以减小PWB的外形体积，减少元件部位的数量。而且，1A型NETJACKTM接口无须重新设计PWB便可以大大改进与FCC标准第15条的规范要求的符合性。产品开发初始阶段所进行的试验已经表明，夹持对普通模式插入损耗(CMIL)值产生一定的影响。

5 结论

从3类绝缘安装板到异步转换模式(ATM)这一系列应用说明其电性能满足通用的标准要求。Berg模块接口器件采用一种用常见元件组装的灵活平台以进一步降低成本，并使其整个灵活性综合了必要的电性能，从而使其标准化的映照格式适用于今天和明天的应用条件。