上傳人：1***

認(rèn)證信息

認(rèn)證類型：個人認(rèn)證

認(rèn)證主體：劉**（實名認(rèn)證）

IP屬地：廣東

IP屬地：廣東 上傳時間：2023-10-16 格式：DOCX 頁數(shù)：4 大小：38.58KB 積分：12 舉報 版權(quán)申訴

電接觸頻率對信號傳輸?shù)挠绊?/p>

0同軸連接器電接觸問題的研究近年來，通信和計算機網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展導(dǎo)致了許多新的研究問題，其中之一就是電接觸故障。電接觸故障不僅會引起很多問題,有時甚至導(dǎo)致整個電子或通信系統(tǒng)失效。實踐證明,通信系統(tǒng)中數(shù)字配線架上的同軸連接器的接觸故障仍是引起數(shù)字通信系統(tǒng)高誤碼率的主要原因之一。由于頻率的因素,在通信系統(tǒng)中,電接觸作為一個機電元件應(yīng)等效為一個阻抗?；谶@個新的接觸模型,在理想電路(無損耗且阻抗匹配電路即傳輸線無損耗且源端和負(fù)載端的阻抗相等并與傳輸線的特性阻抗匹配)、阻抗不匹配電路(傳輸線無損耗且源端或負(fù)載端的阻抗與傳輸線的特性阻抗不匹配)和有損耗電路(傳輸線有損耗且源端和負(fù)載端的阻抗相等并與傳輸線的特性阻抗匹配)中,電接觸故障對數(shù)字信號傳輸?shù)挠绊懸延欣碚摲矫娴难芯縖1～3]。本文在這些研究結(jié)果基礎(chǔ)上,利用計算機仿真進(jìn)一步研究了電接觸故障對信號傳輸?shù)挠绊懪c傳輸信號頻率的關(guān)系。1過濾和接觸電容的選擇根據(jù)經(jīng)典電接觸理論,實際接觸表面或承載面Ab比視在表面小好幾個數(shù)量級。由于部分承載面又往往覆蓋有腐蝕膜層等絕緣物,因此Ab中只有一部分參與導(dǎo)電,這部分接觸面稱為導(dǎo)電面。因為導(dǎo)電面是由許多面積非常小的接觸斑點構(gòu)成的,當(dāng)電流經(jīng)過這些小接觸面時會發(fā)生收縮現(xiàn)象(尤其對同軸連接器),加之兩接觸對之間的平均距離非常小,所以在傳輸高速率數(shù)字信號時寄生電容不能忽略。如果絕緣膜層或灰塵顆粒將接觸對完全隔離開,則觸點的兩個接觸對就構(gòu)成了真正的電容器。同時,由于電流的收縮效應(yīng)也將導(dǎo)致原電路電感的增加,但與電路本身的電感相比,由電流收縮引起的電感很小,可以忽略。綜合以上分析,在高頻時,可將電接觸的影響等效成一接觸電阻Rj與一接觸電容Cj相并聯(lián)的電路。如圖1所示。為便于維護(hù)管理工作例如測試、調(diào)度等,數(shù)字通信系統(tǒng)中,各數(shù)字復(fù)用設(shè)備在電路連接時均采用DDF(數(shù)字分配架)。復(fù)用設(shè)備間信號傳輸?shù)刃щ娐啡鐖D2所示。將圖1代入圖2中,可以得到電接觸阻抗對信號傳輸影響的等效圖,如圖3所示。為簡便起見,假設(shè)圖3處于以下情況:a)輸入信號為方波且高電平為2V、低電平為0V,輸入信號頻率為1MHz～1GHz范圍內(nèi)變化;b)電纜1和電纜2的長度及特性阻抗都相等。2特性阻抗匹配的電路設(shè)計中有損耗且源端或負(fù)載為突出頻率的影響因素,仿真在以下3種情況下分別進(jìn)行:a)理想電路(無損耗且阻抗匹配電路即傳輸線無損耗且源端和負(fù)載端的阻抗相等并與傳輸線的特性阻抗匹配)中;b)阻抗不匹配電路(傳輸線無損耗且源端或負(fù)載端的阻抗與傳輸線的特性阻抗不匹配)中;c)有損耗電路(傳輸線有損耗且源端和負(fù)載端的阻抗相等并與傳輸線的特性阻抗匹配)中。因為構(gòu)成接觸阻抗的接觸電阻和接觸電容都對信號傳輸有影響,因此,在這3種情況中又分接觸阻抗僅有接觸電阻構(gòu)成、接觸阻抗由接觸電容構(gòu)成和接觸阻抗中接觸電阻和接觸電容共存這3種情況。2.1接觸電容區(qū)的信號頻率對輸出信號幅值的影響1)僅有接觸電阻存在在這種情況下,圖3中的Cj為0;Rj分別取1Ψ、10Ψ、100Ψ、1kΨ、10kΨ,通過改變輸入信號的頻率,可以得到負(fù)載端輸出信號的幅值在不同接觸電阻值下隨輸入信號頻率的變化,如圖4所示。從圖4可以看出,在理想電路中,僅有接觸電阻存在時,輸出信號的幅值只與接觸電阻的大小有關(guān),與輸入信號頻率無關(guān)。也就是說這種情況下電接觸故障對信號傳輸?shù)挠绊懸残盘栴l率無關(guān)。2)僅有接觸電容存在在這種情況下,圖3中的Rj為0;Cj分別取1pF、10pF、100pF、1nF、10nF,通過改變輸入信號的頻率,可以得到負(fù)載端輸出信號的幅值在不同接觸電容值下隨輸入信號頻率的變化,如圖5所示。從圖5可以看出,在理想電路中,僅有接觸電容存在時,輸出信號的幅值不僅與接觸電容的大小有關(guān),而且與輸入信號頻率有關(guān),并隨頻率的提高其幅值均勻增大即衰減減小。3)接觸電阻和接觸電容共存在這種情況下,為簡化操作,將接觸電阻值固定,只改變接觸電容的大小。通過改變輸入信號的頻率,可以得到負(fù)載端輸出信號的幅值在不同接觸電容值下隨輸入信號頻率的變化,如圖6所示。從圖6可以看出,在理想電路中,接觸電阻和接觸電容共存時,輸出信號的幅值不僅與接觸電阻和接觸電容的大小有關(guān),而且與輸入信號頻率有關(guān),并隨頻率的提高其幅值呈曲線增大即衰減減小。2.2號頻率對輸出信號的影響由于阻抗不匹配會使信號產(chǎn)生多重反射,引起電壓和電流波形失真嚴(yán)重,這種情況下,電接觸對信號傳輸?shù)挠绊懪c輸入信號頻率的關(guān)系也會變得更復(fù)雜。1)僅有接觸電阻存在在這種情況下,圖3中的Cj為0;Rj分別取1Ψ10Ψ、100Ψ、1kΨ、10kΨ,通過改變輸入信號的頻率,可以得到負(fù)載端輸出信號的幅值在不同接觸電阻值下隨輸入信號頻率的變化,如圖7所示。從圖7可以看出,在阻抗不匹配電路中,僅有接觸電阻存在時,輸出信號的幅值除與接觸電阻的大小有關(guān),還隨頻率的變化波動,但隨頻率的變化輸出信號的幅值變化不大。2)僅有接觸電容存在在這種情況下,圖3中的Rj為0;Cj分別取1pF、10pF、100pF、1nF、10nF,通過改變輸入信號的頻率,可以得到負(fù)載端輸出信號的幅值在不同接觸電容值下隨輸入信號頻率的變化,如圖8所示。從圖8可以看出,在阻抗不匹配電路中,僅有接觸電容存在時,輸出信號的幅值不僅與接觸電容大小有關(guān),而且與輸入信號頻率有關(guān)。隨頻率的提高幅值均勻增大,并且隨頻率的變化其幅值波動。3)接觸電阻和接觸電容共存在這種情況下,同樣將接觸電阻值固定,只改變接觸電容的大小。通過改變輸入信號的頻率,可以得到負(fù)載端輸出信號的幅值在不同接觸電容值下隨輸入信號頻率的變化,如圖9所示。從圖9可以看出,在阻抗不匹配電路中,接觸電阻和接觸電容共存時,輸出信號的幅值不僅與接觸電阻和接觸電容的大小有關(guān),而且與輸入信號頻率有關(guān)。隨頻率的提高幅值呈曲線增大,并且隨頻率的變化其幅值波動嚴(yán)重。2.3僅有接觸電容存在時1)僅有接觸電阻存在同樣的辦法可以得到這種情況下負(fù)載端輸出信號的幅值在不同接觸電阻值下隨輸入信號頻率的變化,如圖10所示。從圖10可以看出,在有損耗電路中,僅有接觸電阻存在時,輸出信號的幅值只與接觸電阻的大小有關(guān),與輸入信號頻率無關(guān)。也就是說,這種情況下電接觸故障對信號傳輸?shù)挠绊懞屠硐腚娐分型N情況下相同。2)僅有接觸電容存在同樣,這種情況下負(fù)載端輸出信號的幅值在不同接觸電容值下隨輸入信號頻率的變化如圖11所示。從圖11可以看出,在有損耗電路中,僅有接觸電容存在時,輸出信號的幅值不僅與接觸電容的大小有關(guān),而且與輸入信號頻率有關(guān)并隨頻率的提高幅值均勻增大即衰減均勻減小。這也與理想電路中同種情況下相同。3)接觸電阻和接觸電容共存在這種情況下,采用同樣的方法得到負(fù)載端輸出信號的幅值在固定電阻值和不同接觸電容值下隨輸入信號頻率的變化,如圖12所示。從圖12可以看出,在有損耗電路中,接觸電阻和接觸電容共存時,輸出信號的幅值不僅與接觸電阻和接觸電容的大小有關(guān),而且與輸入信號頻率有關(guān),并隨頻率的提高其幅值呈曲線增大即衰減呈曲線減小。這也與理想電路中同種情況下相同。3抗不匹配情況下輸出信號幅值的影響因素通過計算機仿真和分析,可以得到以下結(jié)論:a)在理想線路和有損耗電路中,頻率對信號傳輸?shù)挠绊懴嗤?。僅有接觸電阻時,電接觸故障對信號傳輸?shù)挠绊懪c頻率無關(guān);僅有接觸電容時,輸出信號的幅值隨頻率提高衰減均勻減小;接觸電阻和接觸電容共存時,輸出信號的幅值隨頻率提高衰減減小,但呈曲線減小。因此,若接觸阻抗中包含接觸電容,則頻率就會影響輸出信號幅值的大小,頻率越高,衰減越小,在這種情況下應(yīng)盡量提高輸入信號頻率;若接觸阻抗只包含接觸電阻,則信號的衰減與頻率無關(guān),只需控制接觸電阻的大小以減小衰減。b)在阻抗不匹配情況下,輸出信號的幅值除有上述相同的趨勢外,還隨頻率的變