一种高密度连接器的滤波电路的制作方法

1.本发明属于电磁兼容领域，具体涉及一种高密度连接器的滤波电路。


背景技术：

2.滤波连接器是具备滤波功能滤波连接器。是在普通电连接器的基础上，经过内部结构改进，增加滤波电路（滤波网络）研制而成。因此，它既具备普通电连接器的所有功能，又兼具抑制电磁干扰的特性。
3.随着电子技术的日益发展，航空、航天、军工、通讯等电气、电子设备对高集成化、小型化的要求越来越严格，同一设备内集成了开关电源、驱动信号、时钟信号以及数字通信等多种不同特征的信号，信号自身的干扰较大，同时设备内干扰源与敏感元件布局紧凑，线缆布线密度高，相互之间的串扰耦合严重，使得设备所处的电磁环境越来越恶劣。
4.国内现有的滤波连接器种类较多，但是在一些空间要求较高的环境下，要求滤波连接器能够传输多种不同特征的信号，并且就滤波连接器的安装空间而言，要求尽可能不改变现有空间尺寸的同时，需对每一路信号进行滤波设计，现有的滤波连接器体积相对较大且抑制能力受限，较难满足小型化和电磁兼容性的要求。
5.高密度连接器之间的相互耦合，导致性能降低，为了解决此问题提高不同类型信号间的隔离度的方式采用多层印制板将三种类型的信号之间的隔离，印制板的布线层通过地层进行屏蔽，减小不同信号间的串扰，地层在板边沿通过布置gnd过孔，实现地层的屏蔽搭接完整。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有滤波连接器体积相对较大且抑制能力受限，较难满足小型化和电磁兼容性的要求，目的在于提供了一种高密度连接器的滤波电路，采用对滤波电路板的设计方式，将连接器中多种不同频率特征的信号线通过多层布局布线的方式实现滤波和隔离，有效避免设备内“场-线”“线-线”间耦合。
7.为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种高密度连接器的滤波电路，应用于高密度连接器，所述高密度连接器上设置有含有滤波电路的多层pcb板；所述含有滤波电路的多层pcb板，从上到下信号分布依次设置为：顶层、第一gnd层、电源滤波层、第二gnd层、串口信号滤波层、第三gnd层、电平信号滤波层、第四gnd层、底层；所述串口信号滤波层，用于抑制串口信号线缆上的共模干扰，将信号的截止频率以上的干扰信号进行滤波处理；所述电平信号滤波层，用于抑制电平信号线缆上的干扰，将信号的工作频段外的干扰信号进行抑制；所述电源滤波层，用于抑制电源传输线上的传导干扰；所述顶层和底层，用于安装元器件；
所述第一gnd层和第二gnd层，用于屏蔽和隔离所述电源滤波层中的电源信号干扰；在10khz~50mhz频段内具有较高的共模和差模滤波性能，可有效提高设备的ce102抑制能力。
8.所述第二gnd层和第三gnd层，用于屏蔽和隔离所述串口信号滤波层中的串口信号干扰；所述第三gnd层和第四gnd层，用于屏蔽和隔离所述电平信号滤波层中的电平信号干扰。
9.进一步，所述串口信号滤波层上设置有串口信号滤波电路；所述串口信号滤波电路串接在所述高密度连接器中的串口信号线缆上。
10.进一步，所述串口信号滤波电路包括：四路磁珠排l3、共模电容cy5、共模电容cy6、共模电容cy7和共模电容cy8；所述四路磁珠排l3的1端口串接串口信号线缆中tx+发信号线的一端，所述四路磁珠排l3的5端口串接串口信号线缆中tx+发信号线的另一端；所述共模电容cy5的一端接所述四路磁珠排l3的5端口，所述共模电容cy5的另一端接公共地；所述四路磁珠排l3的2端口串接串口信号线缆中tx-发信号线的一端，所述四路磁珠排l3的6端口串接串口信号线缆中tx-发信号线的另一端；所述共模电容cy6的一端接所述四路磁珠排l3的6端口，所述共模电容cy6的另一端接公共地；所述四路磁珠排l3的3端口串接串口信号线缆中rx+收信号线的一端，所述四路磁珠排l3的7端口串接串口信号线缆中rx+收信号线的另一端；所述共模电容cy7的一端接所述四路磁珠排l3的7端口，所述共模电容cy7的另一端接公共地；所述四路磁珠排l3的4端口串接串口信号线缆中rx-收信号线的一端，所述四路磁珠排l3的8端口串接串口信号线缆中rx-收信号线的另一端；所述共模电容cy8的一端接所述四路磁珠排l3的8端口，所述共模电容cy8的另一端接公共地。
11.进一步，所述电平信号滤波层上设置有电平信号滤波电路；所述电平信号滤波电路串接在所述电平信号线缆上。
12.进一步，所述电平信号滤波电路包括：七路磁珠排l4、共模电容cy9、共模电容cy10、共模电容cy11、共模电容cy12、共模电容cy13、共模电容cy14、共模电容cy15；所述七路磁珠排l4的1端口串接所述高密度连接器中的rt0电平信号的一端，所述七路磁珠排l4的8端口串接所述高密度连接器中的rt0电平信号的另一端，所述共模电容cy9的一端接所述七路磁珠排l4的8端口，所述共模电容cy9的另一端接公共地；所述七路磁珠排l4的2端口串接所述高密度连接器中的rt1电平信号的一端，所述七路磁珠排l4的9端口串接所述高密度连接器中的rt1电平信号的另一端，所述共模电容cy10的一端接所述七路磁珠排l4的9端口，所述共模电容cy10的另一端接公共地；所述七路磁珠排l4的3端口串接所述高密度连接器中的rt2电平信号的一端，所述七路磁珠排l4的10端口串接所述高密度连接器中的rt2电平信号的另一端，所述共模电容cy11的一端接所述七路磁珠排l4的10端口，所述共模电容cy11的另一端接公共地；所述七路磁珠排l4的4端口串接所述高密度连接器中的rt3电平信号的一端，所述七路磁珠排l4的11端口串接所述高密度连接器中的rt3电平信号的另一端，所述共模电容cy12的一端接所述七路磁珠排l4的11端口，所述共模电容cy12的另一端接公共地；
所述七路磁珠排l4的5端口串接所述高密度连接器中的rt4电平信号的一端，所述七路磁珠排l4的12端口串接所述高密度连接器中的rt4电平信号的另一端，所述共模电容cy13的一端接所述七路磁珠排l4的12端口，所述共模电容cy13的另一端接公共地；所述七路磁珠排l4的6端口串接所述高密度连接器中的校验电平信号的一端，所述七路磁珠排l4的13端口串接所述高密度连接器中的校验电平信号的另一端，所述共模电容cy14的一端接所述七路磁珠排l4的13端口，所述共模电容cy14的另一端接公共地；所述七路磁珠排l4的7端口串接所述高密度连接器中的回线电平信号的一端，所述七路磁珠排l4的14端口串接所述高密度连接器中的回线电平信号的另一端，所述共模电容cy15的一端接所述七路磁珠排l4的14端口，所述共模电容cy15的另一端接公共地。
13.进一步，所述电源滤波层上设置有电源滤波电路；所述电源滤波电路串接在所述电源传输线上。
14.进一步，所述电源滤波电路包括：共模电感l1、差模电容cx1、差模电容cx2、共模电容cy1、共模电容cy2、共模电容cy3和共模电容cy4；所述共模电感l1的1端口串接+28v电源传输线的一端，同时连接差模电容cx1和共模电容cy1的一端，所述共模电容cy1的另一端接电源传输线的地线；所述共模电感l1的2端口串接-28v电源传输线的一端，同时连接差模电容cx1和共模电容cy2的一端，所述共模电容cy2的另一端接电源传输线的地线；所述共模电感l1的3端口串接+28v电源传输线的另一端，所述共模电感l1的4端口串接-28v电源传输线的另一端；所述共模电容cy3的一端连接所述共模电感l1的3端口，所述共模电容cy3的另一端接电源传输线的地线，所述共模电容cy4的一端连接所述共模电感l1的4端口，所述共模电容cy4的另一端接电源传输线的地线，所述差模电容cx1的一端连接所述共模电感l1的1端口，所述差模电容cx1的另一端连接所述共模电感l1的2端口，所述差模电容cx2的一端连接所述共模电感l1的3端口，所述差模电容cx2的另一端连接所述共模电感l1的4端口。
15.与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的目的是在有限的空间内，采用滤波电路的集成和通过印制板上的gnd层，实现不同类型的信号的隔离，同时在连接器上采用地信号进行隔离的方式，减小信号之间的相互串扰，进而达到干扰抑制的效果。对电源滤波电路根据要求进行电路设计，可满足电磁兼容的要求。
16.串口信号的滤波电路根据要求进行电路设计，可满足电磁兼容的要求。
17.电平信号的滤波电路根据要求进行电路设计，可满足电磁兼容的要求。
附图说明
18.图1、本实施例二高密度连接器的结构图；图2、本发明电源滤波电路的连接关系图；图3、本发明串口信号滤波电路的连接关系图；图4、本发明电平信号滤波电路的连接关系图。
19.图5为电源插入损耗数据图；图6为串口信号插入损耗数据图；图7为电平信号插入损耗数据图。
20.附图标记：1—144芯高密度连接器；2—144芯高密度连接器的安装紧固件；3—144芯高密度连接器上的插针接触件；4—具有滤波电路的多层pcb板。
具体实施方式
21.下面结合实施例描述本发明具体实施方式：需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
22.同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
23.实施例一：一种高密度连接器的滤波电路，应用于高密度连接器，所述高密度连接器上设置有含有滤波电路的多层pcb板；所述含有滤波电路的多层pcb板，从上到下信号分布依次设置为：顶层、第一gnd层、电源滤波层、第二gnd层、串口信号滤波层、第三gnd层、电平信号滤波层、第四gnd层、底层；如图3所示，所述串口信号滤波层，用于抑制串口信号线缆上的共模干扰，将信号的截止频率以上的干扰信号进行滤波处理；如图4所示，所述电平信号滤波层，用于抑制电平信号线缆上的干扰，将信号的工作频段外的干扰信号进行抑制；如图2所示，所述电源滤波层，用于抑制电源传输线上的传导干扰；所述顶层和底层，用于安装元器件；所述第一gnd层和第二gnd层，用于屏蔽和隔离所述电源滤波层中的电源信号干扰；在10khz~50mhz频段内具有较高的共模和差模滤波性能，可有效提高设备的ce102抑制能力。
24.所述第二gnd层和第三gnd层，用于屏蔽和隔离所述串口信号滤波层中的串口信号干扰；所述第三gnd层和第四gnd层，用于屏蔽和隔离所述电平信号滤波层中的电平信号干扰。
25.所述串口信号滤波层上设置有串口信号滤波电路；所述串口信号滤波电路串接在所述高密度连接器中的串口信号线缆上。
26.所述串口信号滤波电路包括：四路磁珠排l3、共模电容cy5、共模电容cy6、共模电容cy7和共模电容cy8；所述四路磁珠排l3的1端口串接串口信号线缆中tx+发信号线的一端，所述四路磁珠排l3的5端口串接串口信号线缆中tx+发信号线的另一端；所述共模电容cy5的一端接所
述四路磁珠排l3的5端口，所述共模电容cy5的另一端接公共地；所述四路磁珠排l3的2端口串接串口信号线缆中tx-发信号线的一端，所述四路磁珠排l3的6端口串接串口信号线缆中tx-发信号线的另一端；所述共模电容cy6的一端接所述四路磁珠排l3的6端口，所述共模电容cy6的另一端接公共地；所述四路磁珠排l3的3端口串接串口信号线缆中rx+收信号线的一端，所述四路磁珠排l3的7端口串接串口信号线缆中rx+收信号线的另一端；所述共模电容cy7的一端接所述四路磁珠排l3的7端口，所述共模电容cy7的另一端接公共地；所述四路磁珠排l3的4端口串接串口信号线缆中rx-收信号线的一端，所述四路磁珠排l3的8端口串接串口信号线缆中rx-收信号线的另一端；所述共模电容cy8的一端接所述四路磁珠排l3的8端口，所述共模电容cy8的另一端接公共地。
27.所述电平信号滤波层上设置有电平信号滤波电路；所述电平信号滤波电路串接在所述电平信号线缆上。
28.所述电平信号滤波电路包括：七路磁珠排l4、共模电容cy9、共模电容cy10、共模电容cy11、共模电容cy12、共模电容cy13、共模电容cy14、共模电容cy15；所述七路磁珠排l4的1端口串接所述高密度连接器中的rt0电平信号的一端，所述七路磁珠排l4的8端口串接所述高密度连接器中的rt0电平信号的另一端，所述共模电容cy9的一端接所述七路磁珠排l4的8端口，所述共模电容cy9的另一端接公共地；所述七路磁珠排l4的2端口串接所述高密度连接器中的rt1电平信号的一端，所述七路磁珠排l4的9端口串接所述高密度连接器中的rt1电平信号的另一端，所述共模电容cy10的一端接所述七路磁珠排l4的9端口，所述共模电容cy10的另一端接公共地；所述七路磁珠排l4的3端口串接所述高密度连接器中的rt2电平信号的一端，所述七路磁珠排l4的10端口串接所述高密度连接器中的rt2电平信号的另一端，所述共模电容cy11的一端接所述七路磁珠排l4的10端口，所述共模电容cy11的另一端接公共地；所述七路磁珠排l4的4端口串接所述高密度连接器中的rt3电平信号的一端，所述七路磁珠排l4的11端口串接所述高密度连接器中的rt3电平信号的另一端，所述共模电容cy12的一端接所述七路磁珠排l4的11端口，所述共模电容cy12的另一端接公共地；所述七路磁珠排l4的5端口串接所述高密度连接器中的rt4电平信号的一端，所述七路磁珠排l4的12端口串接所述高密度连接器中的rt4电平信号的另一端，所述共模电容cy13的一端接所述七路磁珠排l4的12端口，所述共模电容cy13的另一端接公共地；所述七路磁珠排l4的6端口串接所述高密度连接器中的校验电平信号的一端，所述七路磁珠排l4的13端口串接所述高密度连接器中的校验电平信号的另一端，所述共模电容cy14的一端接所述七路磁珠排l4的13端口，所述共模电容cy14的另一端接公共地；所述七路磁珠排l4的7端口串接所述高密度连接器中的回线电平信号的一端，所述七路磁珠排l4的14端口串接所述高密度连接器中的回线电平信号的另一端，所述共模电容cy15的一端接所述七路磁珠排l4的14端口，所述共模电容cy15的另一端接公共地。
29.所述电源滤波层上设置有电源滤波电路；所述电源滤波电路串接在所述电源传输线上。
30.所述电源滤波电路包括：共模电感l1、差模电容cx1、差模电容cx2、共模电容cy1、共模电容cy2、共模电容cy3和共模电容cy4；
所述共模电感l1的1端口串接+28v电源传输线的一端，同时连接差模电容cx1和共模电容cy1的一端，所述共模电容cy1的另一端接电源传输线的地线；所述共模电感l1的2端口串接-28v电源传输线的一端，同时连接差模电容cx1和共模电容cy2的一端，所述共模电容cy2的另一端接电源传输线的地线；所述共模电感l1的3端口串接+28v电源传输线的另一端，所述共模电感l1的4端口串接-28v电源传输线的另一端；所述共模电容cy3的一端连接所述共模电感l1的3端口，所述共模电容cy3的另一端接电源传输线的地线，所述共模电容cy4的一端连接所述共模电感l1的4端口，所述共模电容cy4的另一端接电源传输线的地线，所述差模电容cx1的一端连接所述共模电感l1的1端口，所述差模电容cx1的另一端连接所述共模电感l1的2端口，所述差模电容cx2的一端连接所述共模电感l1的3端口，所述差模电容cx2的另一端连接所述共模电感l1的4端口。
31.所述含有滤波电路的多层pcb板上设置有多个电源滤波层过孔、多个串口信号滤波层过孔、多个电平信号滤波层过孔、多个接地层gnd过孔和不同信号间的gnd过孔及印制板边沿gnd过孔；所述接地层包括：第一gnd层、第二gnd层、第三gnd层和第四gnd层，用于将不同类型的信号进行隔离，通过在印制板上覆铜，经过接地孔与壳体良好连接，形成完整的屏蔽体，避免不同类型的信号之间产生线-线耦合；将滤波、屏蔽、接地技术有效结合，从而达到良好的emi抑制效果。
32.实施例二：本实施例应用于实施一一种高密度连接器的滤波电路，此设计重点针对144芯，体积要求控制在140mm*45mm*15mm的范围内，要求满足飞机内部设备的ce102和re102的要求。
33.本实施例的目的的实现在有限的空间内，采用滤波电路的集成和通过印制板上的gnd层，实现不同类型的信号的隔离，同时在连接器上采用地信号进行隔离的方式，减小信号之间的相互串扰，进而达到干扰抑制的效果。
34.将高密度的连接器针脚与印制电路板进行电气连接，连接器通过安装孔固定在印制电路板上，示意见图1连接器与滤波电路的安装示意图，印制电路板上对不同特征的信号线进行集成的滤波电路设计和隔离设计。
35.在设计时针对144芯上的接线定义进行分类，分为电源1组、串口20组总计100芯和电平信号30芯。
36.电源按照通用的滤波电路进行设计，电源的干扰较多，同时在电磁兼容的测试过程中，电源输入线为裸线，若其他电路的干扰耦合至电源线，会引起电源线的传导及辐射干扰不满足电磁兼容的要求，所以将电源滤波的输入电路在印制板上进行隔离。
37.串口信号10组，电平信号15组，总计120芯，按照传统的滤波方式，体积预估约为230mm的长度，远大于设计要求，串口信号通过光耦隔离之后输入/输出，干扰相对较小。结合以往的设计经验，插损要求大于20db。最终选用集成式的滤波电路，集成的共模磁珠排和电容排，主要通过适量的电感增大线路上的阻抗，再结合电容的方式，减小体积满足插损的要求。
38.电平信号通常由直流电源的输出端供电，直流电源的开关频率的干扰通过电平信号线传导,由于直流电源的干扰较大，导致电平信号的干扰较大。采用多路磁珠排和电容结合的方式，增大线路的阻抗，达到滤波的效果。
39.由于连接器上的不同类型信号的滤波的截止频率不一致，为了避免不同类型的信号的干扰相互串扰，将电平信号和串口信号在电路上进行隔离设计，示意见图3：不同特征信号滤波的隔离设计。
40.144芯高密度连接器上的插针接触件3与实施例一中具有滤波电路的多层pcb板4上的焊盘孔通过焊料进行连接，144芯高密度连接器上的安装紧固件2穿过印制板上的焊盘孔，在背面通过螺母进行固定；三种类型的信号所用滤波器件均被固定焊接在印制板上，印制板上设计安装孔，通过螺钉固定在屏蔽壳内，印制板上的公共地通过安装印制板的螺钉金属件与屏蔽壳导电连接。
41.电源滤波电路特征：包括共模电感l1、l2，差模电容cx1、cx2，共模电容cy1、cy2、cy3、cy4；其中：电感串接在电源传输线路上，差模电容跨接在电源正线（28v+）与负线(28v-)之间，共模电容串接在传输线与公共地上。
42.串口信号电路特征：包括磁珠排l3，共模电容cy5、cy6、cy7、cy8；其中：磁珠排串接在信号传输线路上，共模电容串接在传输线与公共地上；信号传输线路指的是rs4222信号线。
43.电平信号电路特征：包括磁珠排l4，共模电容cy9、cy10、cy11、cy12、cy13、cy14、cy15；磁珠排串接在信号传输线路上，共模电容串接在传输线与公共地上。
44.图5为电源插入损耗数据图，图6为串口信号插入损耗数据图，图7为电平信号插入损耗数据图。
45.上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
46.不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。