【知识】FAKRA同轴线缆助力新能源汽车智能驾驶系统

随着新能源汽车的智能驾驶系统和车载娱乐系统的需求日益增长及产品日趋高集成轻薄化等，导致相应的车内讯号连接线缆的传输速率也逐年增加，传统电子线为主的LVDS信号线，已经无法满足要求。而极细同轴(MCC/SGC)的出现，很好的解决了这方面的难点；极细同轴线具有体积小，寿命长，柔性好，阻抗稳定，屏蔽效果好等许多优点，而FAKRA同轴线缆则是基于极细同轴(MCC/SGC)线缆的一种传输射频信号或高清摄像头信号的高速高频线缆。

而FAKRA汽车连接器专为汽车应用而设计；满足该天线标准的连接器称为FAKRA连接器，采用如上极细同轴(MCC/SGC)电缆和单线缠绕线缆结构，又满足该天线标准的为FAKRA同轴线缆。其典型结构下图所示，主要包括：FAKRA连接器、FAKRA Inline连接器、同轴电缆、PCB板端连接器。

FAKRA同轴线缆连接结构图

一、Fakra连接器

Fakra连接器的结构：

Fakra连接器一般用于汽车工业RF射频信号连接器，GPS定位系统，卫星收音机，车载互联网接入。FAKRA汽车连接器专为汽车应用而设计。它们基于SMB连接器接口FAKRA（自动专家组）建立统一的连接器系统和每个人都将遵守的标准。由于其特殊的标准锁定系统FAKRA连接器符合当今汽车行业的高性能和安全要求。

FAKRA连接器的结构分为插孔式或插头式，阻抗规格为50欧姆。FAKRA连接器的外形为分直型或直角型以及免装式。这些FAKRA连接器的端接方式为压接/焊接或焊接。

1、板端、线束端连接器的整体结构

常见的Fakra连接器由塑壳，外导体，中心导体，绝缘体，压接套管（仅线束端连接器）和二次锁（仅线束端连接器）组成。

2、 二次锁、颜色+机械防错

二次锁：可确保端子安装到位，并增加端子的保持力。二次锁通常为紫色。

颜色+机械防错：在连接器的对配界面上有防止错误对插的结构设计，不同的防错结构有不同颜色的塑壳对应。

二、FAKRA基本介绍：

1、Fakra连接器的性能参数

根据IS0 20860中的参数要求。主要电性能参数：传输频率0～4GHz ；特性阻抗为50欧姆；最大承载电流1A

主要机械性能参数：锁扣保持力≥100N 防错力≥40N

2、常见应用

无线信号传输：车载AM/FM；GPS；车联网（2~4GHz,含发射), 遥控控制等。

视频信号传输应用：基于ADAS的爆发，主要应用于摄像头。

3、相关标准

设计标准：ISO20860；USCAR18

验证标准：LV214；USCAR2；USCAR17

定义了FAKRA连接器轴向和径向方向的主要尺寸，包括公端连接器和母端连接器。

4、防水性能

使用防水版本的线束端连接器，在连接器对配界面处可以达到IPX7/IPX9K防水等级。

三、FAKRA同轴电缆

从同轴线的解剖结构图中可看到，从内到外分别为：中心导线、绝缘层、铝箔，编织屏蔽、线材外皮。同轴电缆是一种由两个导体组成的合成物，同轴电缆的中心导线用于传输信号，金属屏蔽网起了两个作用：一是作为信号的公共地线为信号提供电流回路，二是作为信号的屏蔽网，抑制电磁噪音对信号的干扰。中心导线与屏蔽网介于半发泡的聚丙烯绝缘层之间，绝缘层决定了电缆的传输特性，而且有效保护了中间的导线。

顾名思义，以上就总结为同轴线是由一层层的绝缘层包裹着中央铜导体，金属网状层包裹在绝缘层外面构成的，由于外层金属网和中心轴线在同一个轴心上，故称为同轴线。金属网可屏蔽外层的电磁干扰，数据线的干扰一部分来自外部磁场，另一部分来自传输变化的信号时自身产生的磁场。同轴电缆由于金属屏蔽网的存在，外部磁场不能穿过屏蔽层，内部磁场也不能穿过屏蔽层。当信号在同轴电缆内传输时其受到的衰减与传输距离和信号本身的频率有关。对于高频信号，传输距离越远，信号衰减越大，为了达到高频信号远距离传输的目的，通常会使用同轴放大器对信号进行放大和补偿。

四、FAKRA板端连接器

FAKRA板端连接器相对线端连接器，除了界面处结构存在差异外，比较常见的差异为，公端外导体的端面存在两种设计：绝缘子和空气。这两种界面与母端连接器对插后，会存在性能上的差异。影响公端板端连接器性能的另外一个重要因素是，在连接器的尾部与PCB板连接的设计。为了实现阻抗匹配，这些因素都会影响到信号的传输：板端连接器内导体的根部（靠近连接器绝缘介质的部位）离PCB板的距离、板上信号线的宽度、PCB板的工作带宽、板上信号线两侧开孔的大小。当工作频率超过一定的阈值时，无论是板端连接器、PCB板，以及相应的焊接参数，都要充分论证，避免高频信号在某些频段产生突变。

五、FAKRA同轴线讯号完整性介绍

信号完整性SI参数通常是指高速数字信号在通过传输路径后，由于路径的特性对信号造成的失真。信号完整性分析的目的就是用最小的成本， 最快的时间使产品达到波形完整性、 时序完整性、 电源完整性的要求。所以FAKRA同轴电缆在选择时，需要重点关注同轴电缆和连接器的工作带宽，在整个链路中，每个配件的工作带宽都会对信号传输产生影响。对于同种类别不同厂家的连接器，需要参照产品技术规范确认选型匹配的一致性。整车线缆实际应用中，对于弯折区域的同轴线缆应用，考虑到传输损耗以及弯折耐久，通常会采用损耗更低，直径更大的专用耐弯折电缆。对于布置在湿区的用电器，通常采用防水防尘的专用FAKRA连接器。对于布置在振动区域，还需考虑满足振动需求的FAKRA连接器。总之，FAKRA连接器、同轴电缆是对整个链路传输讯号造成重要影响的配件。通过分析和掌握其主要的影响因素，制订相应的设计和测试措施，降低和消除这些影响，从而有利于高频信号传输的可靠性和稳定性。

六、FAKRA产品采购

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