硬核科普关于Samtec连接器与EMI屏蔽的常见Q&A-电子发烧友网

前言

Samtec的工程师和技术支持人员一直会接到许多关于连接器的各类问题，涵盖提升可制造性的方法、连接器测试流程、如何选择合适的连接器、哪种镀层选项最适合特定连接器，以及 电磁干扰 （EMI）屏蔽与连接器的搭配应用等。

我们整理了一份关于EMI屏蔽与连接器的常见问题清单。以下是四个关于 EMI屏蔽与连接器的问题 ，远非全面且权威的完整清单，只希望可以抛砖引玉，引起大家的思考和讨论。

接下来就让我们一同逐一了解……

【Q1：屏蔽连接器和电缆组件是否有助于减少电子产品的辐射并提升其抗干扰能力？】

是的，它们能够起到帮助作用， 在某些情况下甚至能带来显著改善 。

具有 周期性开关特性的信号 （例如时钟线路信号）是典型的噪声源。如果这类信号源产生的能量耦合到穿出屏蔽外壳的电缆上，该电缆就会像手机天线辐射信号那样（尽管辐射效率较低）， 将耦合到的噪声辐射出去 。

在电缆外部 加装屏蔽层 （并对屏蔽层进行正确端接），可大幅降低辐射发射。对于外壳内部的 板对板连接器 ，情况与此类似，不同之处在于 辐射发射发生在外壳内部 ，因此在EMI测试过程中，这类辐射发射可能被观察到，也可能无法显现。

【Q2：使用板对板连接器时，减少EMI的最佳实践有哪些？】

在回答这个问题之前，需要先明确几个前提假设：

l 我们主要关注的是数据速率在kbps至Gbps范围内的数字应用场景，而非低频模拟（音频）应用场景。

l 我们讨论的是Samtec SEAM/SEAF系列或QSE/QTE系列等 开放式针脚布局连接器 ，而 非用于板对板应用场景的同轴射频（RF）连接器 。

l 这些连接器是整体互连系统的组成部分，该系统可能包含PCB。

了解板对板系统中的辐射机制或主要EMI辐射源至关重要。一个形象且有效的类比是： 将PCB接地平面视为微带贴片天线的组成元件 。

连接器两端产生的 任何纵向电压差 ，都会作为电压源 驱动PCB接地平面 ，这与馈电元件驱动微带贴片天线的原理类似。这一模型是适用于 低频（50兆赫兹至100兆赫兹以上） 场景的近似表述；在 更高频率下 ，辐射系统会更为复杂，但相关的最佳实践仍然适用。

要最大限度降低连接器两端的纵向电压差，需尽可能 减小信号返回路径的自部分电感 。为确保我们对关键术语的理解一致，以下对几个术语进行说明：

l 回路电感 ：是唯一“真实存在” 且可测量的电感。

l 自部分电感 ：是一种实用的数学概念，可通过计算得出，但无法直接测量。

l “自（Self）” ：指我们仅关注由回路中单根导体产生的磁通量。

l “部分（Partial）” ：指我们仅关注路径中的某一段，具体而言，是指两块PCB之间的那一段路径。

带有可选屏蔽功能的Samtec Micro Rugged LSHM连接器

要最大限度降低连接器两端的自部分电感 ，可遵循以下通用原则：

l 板对板堆叠 高度越小越好 。

l 通过在信号针脚区域中 集成接地针脚 （接地针脚与信号针脚比例为1:1），尽量 减小连接器的回路面积 。

l 采用宽而扁平的导体作为信号返回路径；专用平面作为信号回流路径的效果优于引脚。

l 尽可能 降低信号与接地图形的特性阻抗 。

若仅考虑EMI问题， 板对板连接器应具备极低的特性阻抗 （小于1欧姆）。信号电流与返回电流采用 平面分布方式 ，可使连接器两端的自部分电感最小，同时实现最低的EMI水平。但这并非实用的指导原则，因为数据传输要求决定了 连接器的特性阻抗需与系统阻抗（通常为50欧姆）实现紧密匹配 。

适用于降低板对板连接器EMI的物理原理， 同样也适用于PCB 。信号返回路径出现中断（例如接地平面存在分割），会导致返回路径的自部分电感急剧增加，进而可能引发EMI问题。

电子产品的最佳EMI防控策略需综合考虑多个方面，包括PCB 设计（叠层结构与电路布局）、连接器选型、信号返回路径管理（接地处理）、电源滤波（去耦/电源完整性（PI）设计），以及逻辑器件选型（重点关注扩频时钟技术与信号边沿整形技术的应用）。

【Q3：与Samtec Q系列（Q-Series®）产品相比，Samtec Q2™系列产品的屏蔽性能如何？】

首先，我们来解释Q系列与Q2系列产品的区别：

l Q系列是一款高速连接器系统，自带集成接地平面（该平面也可作为电源平面使用）；

l Q2系列产品是第二代连接器系统，与Q系列产品类似， 但采用了更坚固、耐用的设计 ；

l Q2系列产品 可选择配备EMI屏蔽功能 。

带有可选屏蔽功能的Samtec Rugged Q2 连接器系统

测试结果显示，在1-4 GHz频率范围内，Q2系列屏蔽连接器的性能比Q系列非屏蔽连接器 提升了10-20 dB ；在4-10 GHz频率范围内，性能提升了 0-10 dB 。

Samtec EMI测试实验室

这是一项对比测试，测试中将带屏蔽功能的Q2系列连接器的辐射场与无屏蔽功能的Q系列连接器的辐射场进行了比较。要使测试结果具有参考价值，关键在于两次测试的测试装置和测试板上的所有变量都必须保持一致。全波仿真结果表明， 在1-10GHz频率范围内，Q2系列屏蔽连接器的性能比Q系列非屏蔽连接器提升了约10 dB 。

【Q4：Samtec连接器是否符合美国联邦通信委员会的B类EMI要求？

不符合。美国联邦标准要求对计算机等有源电子系统进行EMI合规性测试（例如《FCC 47 CFR 第15部分》《EN55022标准》等）。