1 前言

本文寫了音視頻傳輸連接器FAKRA和HSD的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法，編寫的初衷是方便主機(jī)廠對HSD和FAKRA產(chǎn)品的應(yīng)用、選型、還有性能驗(yàn)證提供一些參考意見。關(guān)于連接器的普通電性能、機(jī)械性能還有耐久性能大家都很熟悉了，各個(gè)公司也有成熟的標(biāo)準(zhǔn)，但是對于這類連接器的數(shù)據(jù)傳輸性能，我認(rèn)為，做線束的工程師對這塊還是存在很多迷惑的，所以我重點(diǎn)對著部分做了一些研究。當(dāng)然，這兩類插件的應(yīng)用也不僅僅局限于此，文中的參數(shù)也是仁者見仁智者見智，這也只是小編的一些經(jīng)驗(yàn)之談。

2 術(shù)語和定義

為了防止有人看不明白文中涉及的術(shù)語和定義，我這里先解釋一下：

FAKRA連接器 FachkreisAutomobil Connector

FAKRA是一種射頻信號連接器(以下簡稱FAKRA)。

HSD連接器 HighSpeed Data Connector

HSD是一種高速數(shù)據(jù)連接器，支持USB2.0、LVDS、IEEE1394、ETHERNET協(xié)議的傳輸（以下簡稱HSD）。

FAKRA、HSD連接器結(jié)構(gòu)

FAKRA、HSD連接器由護(hù)套、內(nèi)導(dǎo)體、外導(dǎo)體、壓接環(huán)組成（見圖1）。

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖

FAKRA、HSD連接器的內(nèi)導(dǎo)體、外導(dǎo)體、壓接環(huán)壓接后組成導(dǎo)體組件（見圖2）。

圖2 導(dǎo)體組件示意圖

特性阻抗Impedance

由于在整個(gè)傳輸線上阻抗維持恒定不變，特性阻抗就是表達(dá)傳輸線的這種特性的名稱。

插入損耗Insertion Loss

插入損耗是指發(fā)射端與接收端之間，插入電纜或元件產(chǎn)生的信號損耗，通常指衰減。插入損耗以接收信號電平的對應(yīng)分貝（dB）來表示。

反射損耗 ReturnLoss

是電纜鏈路由于阻抗不匹配所產(chǎn)生的反射，一般是inline處的反射。不匹配主要發(fā)生在連接器的地方，但也可能發(fā)生于電纜中特性阻抗發(fā)生變化的地方。

3 技術(shù)要求

音視頻傳輸連接器的性能一般來說，有下表中這些技術(shù)參數(shù)需要關(guān)注：

表1 技術(shù)要求

表1（續(xù)）

表1（續(xù)）

溫度等級分類：

表4溫度等級分類（T）

FAKRA插損要求：

FAKRA適配同軸電纜的插損

整個(gè)FAKRA回路的插損要求為：電纜插損（查表）*長度+inline插損*inline數(shù)

HSD插損要求：

整個(gè)HSD回路的插損要求為：電纜插損（查表）*長度+inline插損*inline數(shù)

4 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)前提

在所有試驗(yàn)開始前，都應(yīng)將樣品在室溫（23±5）℃,相對濕度45%-75%下存放24h，除非另有規(guī)定。

試驗(yàn)條件

a) 應(yīng)使用沒有使用過的樣品且樣品的尺寸必須符合試驗(yàn)的要求；

b) 試驗(yàn)過程中，線束所選用的電線規(guī)格應(yīng)記錄在試驗(yàn)報(bào)告中；

c) 各項(xiàng)試驗(yàn)及各試驗(yàn)樣品不能相互影響。例如在高溫箱里試驗(yàn)樣品相互間要保持一定距離，不能相互接觸及堆放；

d）在整個(gè)試驗(yàn)過程中，不允許為達(dá)到較好的試驗(yàn)結(jié)果，而在端子表面上涂抹潤滑油或其他附加物。但允許生產(chǎn)過程中遺留的潤滑劑的存在。

e）HSD測試需要制作專用高頻PCB測試版，制作原則：支持差分阻抗100歐姆，四條通路長度相同。

試驗(yàn)要求見下表

表2 試驗(yàn)要求

表2 續(xù)

5 試驗(yàn)方法

5.1試驗(yàn)方法

5.2.1 外觀檢查

正常視線強(qiáng)度、顏色下，保持正常的視距及適當(dāng)光照。檢查端子，護(hù)套及連接器的變形破損或類似外觀性能。

5.2.2 尺寸檢查

選用合格的儀器，量具，按照產(chǎn)品圖紙對產(chǎn)品進(jìn)行檢查。

5.2.3 導(dǎo)體組件的電線附著力

將導(dǎo)線與導(dǎo)體組件壓接好后，在距壓合部位50～100mm處，以50mm/min的速率，沿軸向拉該電線，量測該電線被拉斷或脫離壓合部位時(shí)的力。

5.2.4 導(dǎo)體組件對護(hù)套插入力

將護(hù)套固定，在沿軸方向上以50mm/min的速率將導(dǎo)體組件插入護(hù)套中，導(dǎo)體組件必須被正確鎖定，測量插入過程中的力。測試過程中電線不能彎曲。對于防水件，應(yīng)配合對應(yīng)防水栓測量。

5.2.5 導(dǎo)體組件對護(hù)套保持力

將一個(gè)與導(dǎo)線壓接好的導(dǎo)體組件，正確插入護(hù)套內(nèi)，在距離壓合點(diǎn)50～100mm處，以50mm/min的速率，沿軸向拉該電線，量測端子從護(hù)套拔出時(shí)的力，應(yīng)分別記錄導(dǎo)體組件二次鎖機(jī)構(gòu)已發(fā)生作用的力。

5.2.6 導(dǎo)體組件插入/拔出力

將導(dǎo)體組件的一端固定，在軸向上以50mm/min的速度插入及拔出配套導(dǎo)體組件，測量過程中所須的力。

5.2.7 解鎖力

如圖3示，根據(jù)連接器鎖合結(jié)構(gòu)，在最容易鎖合解鎖處施加力，測量使A值等于0時(shí)所需力。

圖3解鎖力測試示意圖

5.2.8 連接器插入/拔出力

插入力：取一對組裝好的FAKRA/HSD連接器，將一端固定，在鎖扣發(fā)生作用情況下，將另一端以50mm/min速率插入固定端，測量結(jié)合過程中的負(fù)載。

拔出力：取一對組裝好的FAKRA/HSD連接器，對插后將一端固定，在鎖扣均不發(fā)生作用的情況下，將另一端以50mm/min速率拔出固定端，測量拔出過程中的負(fù)載。

5.2.9 連接器保持力

取一對一對組裝好的FAKRA/HSD連接器，對插后將一端固定，在鎖扣發(fā)生作用情況下，將另一端以50mm/min速度拔出固定端，測量拔出時(shí)所需要的負(fù)載。

如圖4示，根據(jù)連接器的鎖合構(gòu)造，在軸方向及相對各面傾斜45°的5個(gè)方向中，選擇最容易使解鎖裝置解除的方向進(jìn)行測量。

圖4保持力測試示意圖

5.2.10 連接器側(cè)向負(fù)荷力

取一對組裝好的FAKRA/HSD連接器（其中一端與板端焊接，另一端連接線端），對插后在鎖扣發(fā)生作用情況下，用緩慢的拉力拉動(dòng)線端，直到拉力達(dá)到75N。拉動(dòng)的方向按如下：

拉動(dòng)方向：C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7，C8；要求測試結(jié)束后無視覺上的損壞。

5.2.11 塑殼防誤操作對配力

采用齒形不對配的塑殼進(jìn)行測試。固定一端塑殼，另一端塑殼采用夾具（并接入力測試設(shè)備），在軸向方向?qū)Σ澹?dāng)達(dá)到誤操作對配力時(shí)，整個(gè)塑殼沒有任何損壞。

5.2.12 密封性

此項(xiàng)試驗(yàn)僅適用于防水型FAKRA、HSD。

如圖7示，在一對插接好的防水型FAKRA或HSD護(hù)套上開一小孔或護(hù)套任一孔位插入導(dǎo)管注入壓縮空氣。試驗(yàn)前，護(hù)套除導(dǎo)管外的部位應(yīng)做密封措施。將連接器沉浸在水面100mm以下，以每次導(dǎo)入9.8 kPa的壓縮空氣并保持30s，觀察有無氣泡產(chǎn)生。當(dāng)發(fā)生氣泡時(shí)即中止試驗(yàn)并記錄此時(shí)壓強(qiáng)值。

圖5 密封性試驗(yàn)

5.2.13 接觸電阻

將內(nèi)導(dǎo)體端子正常連接，測量參考點(diǎn)之間的電阻，當(dāng)無法直接從參考點(diǎn)處測量電阻時(shí)，實(shí)際測量點(diǎn)盡量選擇靠近參考點(diǎn)的位置，如圖6所示。實(shí)際測量點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電阻應(yīng)被減掉。按照下列兩種方法試驗(yàn)：

a) 低電流低電壓下測定。為了避免破壞端子的絕緣皮膜，在導(dǎo)通回路時(shí)，測定電壓需要使用峰值不超過20mV的直流或交流電壓，通電電流10mA狀態(tài)下進(jìn)行測定；

b) 文章電流下測定。在不超過14V的直流電壓條件下，給回路通上表3規(guī)定的最大電流。達(dá)到熱平衡后進(jìn)行測定。如果所測電線需在測量點(diǎn)焊接，焊接不能影響插接。

圖6 接觸電阻測試

5.2.14 壓接金相分析

取一個(gè)僅壓接端子的Fakra/HSD，在端子壓接的部分截?cái)啵⒂醚心C(jī)把斷面研磨平整清晰，之后使用金相分析儀對壓接的個(gè)參數(shù)進(jìn)行測量分析。

5.2.15 X光無損探傷

取一個(gè)內(nèi)嵌端子的Fakra/HSD，放入X光機(jī)中用夾具固定，關(guān)好倉門進(jìn)行射線檢測，在檢測過程中通過X光檢測室外部的控制臺不斷調(diào)整樣品的角度和位置，來完整觀察壓接部分的壓接情況。為了保證安全，X光檢測設(shè)備須由專業(yè)操作人員操作。

5.2.16 絕緣電阻

取一個(gè)內(nèi)嵌端子的Fakra/HSD，通過絕緣電阻儀分別在相鄰端子間、端子和護(hù)套表面施加500V的直流電壓15S,測量絕緣電阻值。為了保障安全，應(yīng)將連接器可靠接地。

5.2.17 耐高壓電

取一個(gè)內(nèi)嵌端子的Fakra/HSD,分別在相鄰端子間、端子和護(hù)套表面施加800V的交流電壓（Fakra）或500V的交流電壓(HSD)加載60s。為了保障安全，應(yīng)將連接器可靠接地。要求沒有閃絡(luò)發(fā)生。

5.2.18 特性阻抗

采用矢網(wǎng)分析儀/時(shí)域反射計(jì)進(jìn)行測試，調(diào)入矢網(wǎng)分析儀中的特性阻抗測量程序，線接入校準(zhǔn)模塊進(jìn)行校準(zhǔn)，然后取下校準(zhǔn)模塊，將被側(cè)樣品連接到矢網(wǎng)分析儀上（HSD產(chǎn)品的連接需要用專用轉(zhuǎn)接頭）。

5.2.19 插入損耗

采用矢網(wǎng)分析儀進(jìn)行測試，調(diào)入矢網(wǎng)分析儀中的插入損耗測量程序，先接入校準(zhǔn)模塊進(jìn)行校準(zhǔn)，然后取下校準(zhǔn)模塊，將被測樣品連接到矢網(wǎng)分析儀上（HSD產(chǎn)品的連接需要專用轉(zhuǎn)接頭），待屏幕上的信號曲線穩(wěn)定后保存并導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

5.2.20 返回?fù)p耗

測量方法同5.2.17。

5.2.21 屏蔽效能

本測試需要使用三同軸法進(jìn)行測試。將被測樣品接入到三同軸設(shè)備中，并連接到矢網(wǎng)分析儀中，調(diào)入屏蔽效能測試程序，開始測量，待屏幕數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，保存并導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

5.2.22 組間時(shí)滯

本測試僅限于對HSD產(chǎn)品進(jìn)行測量。采用4接口矢網(wǎng)分析儀，將待測產(chǎn)品按如下接法接入系統(tǒng)中，在矢網(wǎng)分析儀上調(diào)入測量組內(nèi)時(shí)滯的程序進(jìn)行測量。

5.2.23 近端串?dāng)_

將測試樣品鏈接到矢網(wǎng)分析中進(jìn)行測量，調(diào)出近端串?dāng)_程序，待屏幕數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，保存并到處數(shù)據(jù)。

5.2.24 遠(yuǎn)端串?dāng)_

將測試樣品鏈接到矢網(wǎng)分析中進(jìn)行測量，調(diào)出遠(yuǎn)端串?dāng)_程序，待屏幕數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，保存并到處數(shù)據(jù)。

5.2.25 眼圖

PRBS發(fā)生器，要求 TR（100pcs，120ps），f（bit)=800Mbit/s ,序列：2的7次方-1，振幅（+/-500mV）高速示波器。

將被測樣品一端連接到PRBS發(fā)生器上，另一端接入到示波器，讀取眼圖圖形。在圖形上的中間的交叉曲線上，選取振幅為100 mV的一段，讀取該段對應(yīng)的T（Jitter）值。

5.2.26 重復(fù)插入和拔出

在常溫下，將一對連接器的一端固定，沿軸方向?qū)⒘硪欢藢潭ǘ诉M(jìn)行對插及拔出試驗(yàn)，循環(huán)10次。

5.2.27 結(jié)合溫度振動(dòng)

將測試樣件插滿端子嵌合好后等分成2組（電線預(yù)留300mm長），第一組樣品電線端部相互焊接，形成單一連續(xù)的電流路徑，導(dǎo)通100mA電流進(jìn)行瞬斷監(jiān)測。其中護(hù)套≤10孔的，對所有的端子進(jìn)行一次監(jiān)測，護(hù)套＞10孔的，對平均分布在護(hù)套上的10個(gè)端子進(jìn)行分批監(jiān)測。第二組樣品不監(jiān)測瞬斷。安裝方法1和3適用于線-線連接器，安裝方法2和4適用于設(shè)備連接器。

根據(jù)整車上的實(shí)際安裝情況，按圖11選擇試驗(yàn)方法（實(shí)際安裝情況不明時(shí)，優(yōu)先選擇方法3和4）

圖中：A——試驗(yàn)臺；B——測試件；C——固定裝置

圖11 安裝方式

按照下列要求完成振動(dòng)試驗(yàn)（振動(dòng)等級參照表5，對于V2的產(chǎn)品先進(jìn)行正弦振動(dòng)，再進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)，對于V1和V3的產(chǎn)品只做隨機(jī)振動(dòng)）：

a） 等級V1——安裝在車身或底盤。采用總均方根加速度20.9m/s2，按照GB/T 2423.56-2006文章完成隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)參數(shù)如圖12和表11所示，每軸（X/Y/Z）的試驗(yàn)時(shí)間24h。

圖中：橫坐標(biāo)——功率譜密度；縱坐標(biāo)——頻率

圖12 隨機(jī)振動(dòng)

表11 隨機(jī)振動(dòng)

b） 等級2——安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)：

1) 正弦振動(dòng)試驗(yàn)。采用掃描速率≤1oct/min，按照GB/T 2423.10完成正弦振動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)參數(shù)如圖13和表12所示，每軸（X/Y/Z）的試驗(yàn)時(shí)間為24h；

2) 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)。采用總均方根加速度181m/s2，按照GB/T 2423.56-2006完成隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)參數(shù)如圖14和表13所示，每軸（X/Y/Z）的試驗(yàn)時(shí)間為24h。

圖中：橫坐標(biāo)——功率譜密度；縱坐標(biāo)——頻率

圖13 正弦振動(dòng)

表12 正弦振動(dòng)

圖中：橫坐標(biāo)——功率譜密度；縱坐標(biāo)——頻率

圖14 隨機(jī)振動(dòng)

表13 隨機(jī)振動(dòng)

c） 等級3——安裝在車輪。采用總均方根加速度107.3m/s2，按照GB/T2423.56-2006完成隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)參數(shù)如圖15和表14所示，每軸（X/Y/Z）的試驗(yàn)時(shí)間為8h。

圖中：橫坐標(biāo)——功率譜密度；縱坐標(biāo)——頻率

圖15 隨機(jī)振動(dòng)

表14 隨機(jī)振動(dòng)

在試驗(yàn)過程中，按照圖16和表15完成溫度循環(huán)試驗(yàn)。

圖中：橫坐標(biāo)——時(shí)間；縱坐標(biāo)——溫度

1—等級1；2—等級2；3—等級3；4—等級4

圖16 溫度循環(huán)圖

表15 溫度循環(huán)表

5.2.28 機(jī)械沖擊

取一對內(nèi)嵌滿端子的連接器對插，電線選用端子適配的最大線徑。將所有孔位串聯(lián)，并將其安裝在沖擊試驗(yàn)臺上。以半正弦沖擊波，在上、下、左、右、前、后6個(gè)方向施加100g的加速度，每個(gè)方向進(jìn)行3次，脈寬間隔10ms。

如圖17示，試驗(yàn)過程中檢查有無瞬斷情況及連接器阻抗變動(dòng)情況。

圖17 試驗(yàn)過程中的阻抗

5.2.29 落下試驗(yàn)

取一個(gè)內(nèi)嵌端子的Fakra/HSD，電線選用端子適配的最大線徑。將其放入-5℃的低溫槽中存放0.5h后取出，將連接器從1000mm的高度垂直下落到混凝土或鋼板上，每個(gè)面進(jìn)行3次，如圖18所示。

圖18 落下試驗(yàn)

5.2.30 耐熱性

取一個(gè)內(nèi)嵌端子的Fakra/HSD，電線選用端子適配的最大線徑。按表4規(guī)定的工作溫度做為試驗(yàn)溫度在高溫箱中試驗(yàn)120h。試驗(yàn)完后將連接器取出調(diào)整至室溫。

5.2.31 耐寒性

取一對內(nèi)嵌滿端子的連接器對插，電線選用端子適配的最大線徑。將連接器在溫度為-40℃的恒溫箱中放置120h。試驗(yàn)完立刻做重復(fù)插入及拔出動(dòng)作5次，在將其回復(fù)至常溫。

5.2.32 冷熱沖擊

沖擊實(shí)驗(yàn)應(yīng)在表4中（工作溫度）適用于連接器的最高和最低環(huán)境溫度值間進(jìn)行。

配合好的樣品將經(jīng)過100次的熱沖擊循環(huán)，每次熱沖擊循環(huán)包括以下步驟：

a) (-40±2)℃時(shí)30 min；

b) 10s最大過渡時(shí)間；

c) 表4中列出的試驗(yàn)樣品對應(yīng)的最高環(huán)境溫度時(shí)30min；

d) 10s最大過渡時(shí)間。

5.2.33 溫濕度循環(huán)

5.2.33.1 進(jìn)行溫濕度循環(huán)試驗(yàn)時(shí)，電線應(yīng)是可壓接范圍內(nèi)的最小和最大尺寸值。

5.2.33.2 按下列順序進(jìn)行10個(gè)周期試驗(yàn)，每周期為24h：

a) 保持室溫t(23±5)℃，相對濕度（70～75）%時(shí)4h；

b) 相對濕度(95～99)％時(shí)，把t在0.5h內(nèi)升高到(55±2)℃；

c) 保持b結(jié)果10h；

d) 在2.5h內(nèi)把t降到(-40±2)℃，保持2h；

e) 在1.5h內(nèi)，把t從(-40±2)℃升到分級試驗(yàn)溫度，保持2h；

f) 允許在1.5h內(nèi)恢復(fù)到室溫(23±5)℃。

5.2.33.3 一個(gè)試驗(yàn)周期結(jié)束后試驗(yàn)暫停2h。在暫停期間，試驗(yàn)樣品將在a)中所述條件進(jìn)行保存。

5.2.33.4 如果試驗(yàn)室達(dá)到分級試驗(yàn)溫度需要多于1.5h的時(shí)間，可延長e)過程，a)過程可適當(dāng)縮短。

5.2.33.5 按圖19所示的試驗(yàn)循環(huán)。

5.2.33.6 分級試驗(yàn)溫度見表4環(huán)境溫度。

5.2.34 防水性能

（1）適用于S2等級的產(chǎn)品

取一對內(nèi)嵌滿端子的連接器對插，電線選用端子適配的最大和最小尺寸線徑。參照溫度試驗(yàn)表4環(huán)境溫度，將樣品加熱至最高溫度并存放30min后，立即將試驗(yàn)樣品侵入23℃的5%NaCl溶液中。溶液中加入燃料便于觀察是否有液體進(jìn)入試驗(yàn)樣品。放入水下100mm位置浸泡1.0h后，如圖20所示，在每一個(gè)端子和電極之間或同一試驗(yàn)樣品中的兩個(gè)相鄰端子間輸入14V的電壓，測量泄漏電流值。

圖中：1.2.3——測試點(diǎn)；4——電極；5——試樣

圖20 耐水性試驗(yàn)

（2）適用于IPX9K（S3等級的產(chǎn)品）

將試驗(yàn)樣品安裝在測量區(qū)的支持物上，并每分鐘旋轉(zhuǎn)(5±1)圈，并按圖21位置要求，高壓水在4個(gè)位置各噴射30s。噴嘴孔和樣品上參考點(diǎn)的距離應(yīng)為(125±25)mm。

使用噴射的水應(yīng)具備以下條件：

a) (80±5)℃的溫度；

b) 14 L/min～16 L/min之間的流量；

c) 8,000 Kpa～10,000 Kpa的壓強(qiáng)。

圖21 試樣放置

5.2.35 耐鹽霧性能

試驗(yàn)前將樣品存放在（80±3）℃的試驗(yàn)箱中，并保持60min,對于產(chǎn)品S2和S3等級的產(chǎn)品進(jìn)行4周的循環(huán)試驗(yàn)，對于S1等級的產(chǎn)品需進(jìn)行1周的循環(huán)試驗(yàn)，產(chǎn)品等級參照表3防水等級分類。

a) 按照GB/T 2423.17 將樣品存放在鹽霧試驗(yàn)箱中24h；

b) 在（40±3）℃的試驗(yàn)箱中保持6h；

c) 按照GB/T 2423.17將樣品存放在鹽霧試驗(yàn)箱中18h；

d) 在（40±3）℃的試驗(yàn)箱中保持6h；

e) 按照GB/T 2423.17將樣品存放在鹽霧試驗(yàn)箱中18h；

f) 在（40±3）℃的試驗(yàn)箱中保持6h；

g) 按照GB/T 2423.17將樣品存放在鹽霧試驗(yàn)箱中24h；

h)在（40±3）℃的試驗(yàn)箱中保持66h；

5.2.36 抗化學(xué)液性能

對于有可能暴露于表16所列液體環(huán)境的連接器，應(yīng)根據(jù)連接器的應(yīng)用范圍選擇試液和試驗(yàn)。按表16中的試液溫度和浸泡時(shí)間，每一種試驗(yàn)液體只能針對一個(gè)樣品。

化學(xué)液體試驗(yàn)后，允許將實(shí)驗(yàn)樣品用無活動(dòng)性液體沖洗并將樣品外部晾干。

表16 抗化學(xué)試液