1 前言

本文寫了音視頻傳輸連接器FAKRA和HSD的技術要求、試驗方法，編寫的初衷是方便主機廠對HSD和FAKRA產品的應用、選型、還有性能驗證提供一些參考意見。關于連接器的普通電性能、機械性能還有耐久性能大家都很熟悉了，各個公司也有成熟的標準，但是對于這類連接器的數據傳輸性能，我認為，做線束的工程師對這塊還是存在很多迷惑的，所以我重點對著部分做了一些研究。當然，這兩類插件的應用也不僅僅局限于此，文中的參數也是仁者見仁智者見智，這也只是小編的一些經驗之談。

2 術語和定義

為了防止有人看不明白文中涉及的術語和定義，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是一種高速數據連接器，支持USB2.0、LVDS、IEEE1394、ETHERNET協議的傳輸（以下簡稱HSD）。

FAKRA、HSD連接器結構

FAKRA、HSD連接器由護套、內導體、外導體、壓接環組成（見圖1）。

圖1 結構示意圖

FAKRA、HSD連接器的內導體、外導體、壓接環壓接后組成導體組件（見圖2）。

圖2 導體組件示意圖

特性阻抗Impedance

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

插入損耗Insertion Loss

插入損耗是指發射端與接收端之間，插入電纜或元件產生的信號損耗，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生的反射，一般是inline處的反射。不匹配主要發生在連接器的地方，但也可能發生于電纜中特性阻抗發生變化的地方。

3 技術要求

音視頻傳輸連接器的性能一般來說，有下表中這些技術參數需要關注：

表1 技術要求

表1（續）

表1（續）

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

HSD插損要求：

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

4 試驗方法

試驗前提

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

試驗條件

a) 應使用沒有使用過的樣品且樣品的尺寸必須符合試驗的要求；

b) 試驗過程中，線束所選用的電線規格應記錄在試驗報告中；

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

d）在整個試驗過程中，不允許為達到較好的試驗結果，而在端子表面上涂抹潤滑油或其他附加物。但允許生產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。

試驗要求見下表

表2 試驗要求

表2 續

5 試驗方法

5.1試驗方法

5.2.1 外觀檢查

正常視線強度、顏色下，保持正常的視距及適當光照。檢查端子，護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，按照產品圖紙對產品進行檢查。

5.2.3 導體組件的電線附著力

將導線與導體組件壓接好后，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的力。

5.2.4 導體組件對護套插入力

將護套固定，在沿軸方向上以50mm/min的速率將導體組件插入護套中，導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，應配合對應防水栓測量。

5.2.5 導體組件對護套保持力

將一個與導線壓接好的導體組件，正確插入護套內，在距離壓合點50～100mm處，以50mm/min的速率，沿軸向拉該電線，量測端子從護套拔出時的力，應分別記錄導體組件二次鎖機構已發生作用的力。

5.2.6 導體組件插入/拔出力

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

5.2.7 解鎖力

如圖3示，根據連接器鎖合結構，在最容易鎖合解鎖處施加力，測量使A值等于0時所需力。

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，在鎖扣發生作用情況下，將另一端以50mm/min速率插入固定端，測量結合過程中的負載。

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，測量拔出時所需要的負載。

如圖4示，根據連接器的鎖合構造，在軸方向及相對各面傾斜45°的5個方向中，選擇最容易使解鎖裝置解除的方向進行測量。

圖4保持力測試示意圖

5.2.10 連接器側向負荷力

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），對插后在鎖扣發生作用情況下，用緩慢的拉力拉動線端，直到拉力達到75N。拉動的方向按如下：

拉動方向：C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7，C8；要求測試結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（并接入力測試設備），在軸向方向對插，當達到誤操作對配力時，整個塑殼沒有任何損壞。

5.2.12 密封性

此項試驗僅適用于防水型FAKRA、HSD。

如圖7示，在一對插接好的防水型FAKRA或HSD護套上開一小孔或護套任一孔位插入導管注入壓縮空氣。試驗前，護套除導管外的部位應做密封措施。將連接器沉浸在水面100mm以下，以每次導入9.8 kPa的壓縮空氣并保持30s，觀察有無氣泡產生。當發生氣泡時即中止試驗并記錄此時壓強值。

圖5 密封性試驗

5.2.13 接觸電阻

將內導體端子正常連接，測量參考點之間的電阻，當無法直接從參考點處測量電阻時，實際測量點盡量選擇靠近參考點的位置，如圖6所示。實際測量點與參考點之間的電阻應被減掉。按照下列兩種方法試驗：

a) 低電流低電壓下測定。為了避免破壞端子的絕緣皮膜，在導通回路時，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狀態下進行測定；

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規定的最大電流。達到熱平衡后進行測定。如果所測電線需在測量點焊接，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

取一個僅壓接端子的Fakra/HSD，在端子壓接的部分截斷，并用研磨機把斷面研磨平整清晰，之后使用金相分析儀對壓接的個參數進行測量分析。

5.2.15 X光無損探傷

取一個內嵌端子的Fakra/HSD，放入X光機中用夾具固定，關好倉門進行射線檢測，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光檢測設備須由專業操作人員操作。

5.2.16 絕緣電阻

取一個內嵌端子的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，應將連接器可靠接地。

5.2.17 耐高壓電

取一個內嵌端子的Fakra/HSD,分別在相鄰端子間、端子和護套表面施加800V的交流電壓（Fakra）或500V的交流電壓(HSD)加載60s。為了保障安全，應將連接器可靠接地。要求沒有閃絡發生。

5.2.18 特性阻抗

采用矢網分析儀/時域反射計進行測試，調入矢網分析儀中的特性阻抗測量程序，線接入校準模塊進行校準，然后取下校準模塊，將被側樣品連接到矢網分析儀上（HSD產品的連接需要用專用轉接頭）。

5.2.19 插入損耗

采用矢網分析儀進行測試，調入矢網分析儀中的插入損耗測量程序，先接入校準模塊進行校準，然后取下校準模塊，將被測樣品連接到矢網分析儀上（HSD產品的連接需要專用轉接頭），待屏幕上的信號曲線穩定后保存并導出數據。

5.2.20 返回損耗

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行測試。將被測樣品接入到三同軸設備中，并連接到矢網分析儀中，調入屏蔽效能測試程序，開始測量，待屏幕數據穩定后，保存并導出數據。

5.2.22 組間時滯

本測試僅限于對HSD產品進行測量。采用4接口矢網分析儀，將待測產品按如下接法接入系統中，在矢網分析儀上調入測量組內時滯的程序進行測量。

5.2.23 近端串擾

將測試樣品鏈接到矢網分析中進行測量，調出近端串擾程序，待屏幕數據穩定后，保存并到處數據。

5.2.24 遠端串擾

將測試樣品鏈接到矢網分析中進行測量，調出遠端串擾程序，待屏幕數據穩定后，保存并到處數據。

5.2.25 眼圖

PRBS發生器，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，讀取該段對應的T（Jitter）值。

5.2.26 重復插入和拔出

在常溫下，將一對連接器的一端固定，沿軸方向將另一端對固定端進行對插及拔出試驗，循環10次。

5.2.27 結合溫度振動

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

根據整車上的實際安裝情況，按圖11選擇試驗方法（實際安裝情況不明時，優先選擇方法3和4）

圖中：A——試驗臺；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試驗（振動等級參照表5，對于V2的產品先進行正弦振動，再進行隨機振動，對于V1和V3的產品只做隨機振動）：

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文章完成隨機振動試驗，試驗參數如圖12和表11所示，每軸（X/Y/Z）的試驗時間24h。

圖中：橫坐標——功率譜密度；縱坐標——頻率

圖12 隨機振動

表11 隨機振動

b） 等級2——安裝在發動機：

1) 正弦振動試驗。采用掃描速率≤1oct/min，按照GB/T 2423.10完成正弦振動試驗，試驗參數如圖13和表12所示，每軸（X/Y/Z）的試驗時間為24h；

2) 隨機振動試驗。采用總均方根加速度181m/s2，按照GB/T 2423.56-2006完成隨機振動試驗，試驗參數如圖14和表13所示，每軸（X/Y/Z）的試驗時間為24h。

圖中：橫坐標——功率譜密度；縱坐標——頻率

圖13 正弦振動

表12 正弦振動

圖中：橫坐標——功率譜密度；縱坐標——頻率

圖14 隨機振動

表13 隨機振動

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完成隨機振動試驗，試驗參數如圖15和表14所示，每軸（X/Y/Z）的試驗時間為8h。

圖中：橫坐標——功率譜密度；縱坐標——頻率

圖15 隨機振動

表14 隨機振動

在試驗過程中，按照圖16和表15完成溫度循環試驗。

圖中：橫坐標——時間；縱坐標——溫度

1—等級1；2—等級2；3—等級3；4—等級4

圖16 溫度循環圖

表15 溫度循環表

5.2.28 機械沖擊

取一對內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，并將其安裝在沖擊試驗臺上。以半正弦沖擊波，在上、下、左、右、前、后6個方向施加100g的加速度，每個方向進行3次，脈寬間隔10ms。

如圖17示，試驗過程中檢查有無瞬斷情況及連接器阻抗變動情況。

圖17 試驗過程中的阻抗

5.2.29 落下試驗

取一個內嵌端子的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，每個面進行3次，如圖18所示。

圖18 落下試驗

5.2.30 耐熱性

取一個內嵌端子的Fakra/HSD，電線選用端子適配的最大線徑。按表4規定的工作溫度做為試驗溫度在高溫箱中試驗120h。試驗完后將連接器取出調整至室溫。

5.2.31 耐寒性

取一對內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。試驗完立刻做重復插入及拔出動作5次，在將其回復至常溫。

5.2.32 冷熱沖擊

沖擊實驗應在表4中（工作溫度）適用于連接器的最高和最低環境溫度值間進行。

配合好的樣品將經過100次的熱沖擊循環，每次熱沖擊循環包括以下步驟：

a) (-40±2)℃時30 min；

b) 10s最大過渡時間；

c) 表4中列出的試驗樣品對應的最高環境溫度時30min；

d) 10s最大過渡時間。

5.2.33 溫濕度循環

5.2.33.1 進行溫濕度循環試驗時，電線應是可壓接范圍內的最小和最大尺寸值。

5.2.33.2 按下列順序進行10個周期試驗，每周期為24h：

a) 保持室溫t(23±5)℃，相對濕度（70～75）%時4h；

b) 相對濕度(95～99)％時，把t在0.5h內升高到(55±2)℃；

c) 保持b結果10h；

d) 在2.5h內把t降到(-40±2)℃，保持2h；

e) 在1.5h內，把t從(-40±2)℃升到分級試驗溫度，保持2h；

f) 允許在1.5h內恢復到室溫(23±5)℃。

5.2.33.3 一個試驗周期結束后試驗暫停2h。在暫停期間，試驗樣品將在a)中所述條件進行保存。

5.2.33.4 如果試驗室達到分級試驗溫度需要多于1.5h的時間，可延長e)過程，a)過程可適當縮短。

5.2.33.5 按圖19所示的試驗循環。

5.2.33.6 分級試驗溫度見表4環境溫度。

5.2.34 防水性能

（1）適用于S2等級的產品

取一對內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。參照溫度試驗表4環境溫度，將樣品加熱至最高溫度并存放30min后，立即將試驗樣品侵入23℃的5%NaCl溶液中。溶液中加入燃料便于觀察是否有液體進入試驗樣品。放入水下100mm位置浸泡1.0h后，如圖20所示，在每一個端子和電極之間或同一試驗樣品中的兩個相鄰端子間輸入14V的電壓，測量泄漏電流值。

圖中：1.2.3——測試點；4——電極；5——試樣

圖20 耐水性試驗

（2）適用于IPX9K（S3等級的產品）

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

使用噴射的水應具備以下條件：

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。

圖21 試樣放置

5.2.35 耐鹽霧性能

試驗前將樣品存放在（80±3）℃的試驗箱中，并保持60min,對于產品S2和S3等級的產品進行4周的循環試驗，對于S1等級的產品需進行1周的循環試驗，產品等級參照表3防水等級分類。

a) 按照GB/T 2423.17 將樣品存放在鹽霧試驗箱中24h；

b) 在（40±3）℃的試驗箱中保持6h；

c) 按照GB/T 2423.17將樣品存放在鹽霧試驗箱中18h；

d) 在（40±3）℃的試驗箱中保持6h；

e) 按照GB/T 2423.17將樣品存放在鹽霧試驗箱中18h；

f) 在（40±3）℃的試驗箱中保持6h；

g) 按照GB/T 2423.17將樣品存放在鹽霧試驗箱中24h；

h)在（40±3）℃的試驗箱中保持66h；

5.2.36 抗化學液性能

對于有可能暴露于表16所列液體環境的連接器，應根據連接器的應用范圍選擇試液和試驗。按表16中的試液溫度和浸泡時間，每一種試驗液體只能針對一個樣品。

化學液體試驗后，允許將實驗樣品用無活動性液體沖洗并將樣品外部晾干。

表16 抗化學試液