为汽车集成设计的USB接口连接器概念

当今，几乎每种电子消费产品都拥有标准型A、B或迷你型的USB接口。在汽车中使用这种接口的一个不可忽视的问题是如何确保在长时间重复插拔后连接系统的可靠性。假设每天平均使用3次，每年约使用1 000次，那么在汽车20年的使用寿命中接插次数可高达20 000次。

不同的设备会要求不同种类的USB接口。如何选择接口的安装位置同样需要考虑驾驶员的人机工程学的要求。

基于上述原因，泰科电子开发了一套能满足以上所有要求，同时又为客户进一步改装带来便利的连接系统。此系统的开发核心在于USB接口的易换性，此技术也称为USB适配器。它什么时候都可以更换，比如每年一次。

在车内信号通过屏蔽的USB线缆传输至相关的USB控制单元，如“主体单元”。这种连接方式是经过各种汽车应用规范测试的。在完全屏蔽的情况下，这种连接器同样能满足480MBit/s的USB高速传输标准。这样就能确保USB接口到控制单元阻抗的稳定性和良好的电磁兼容性。与“主体单元”连接的4位连接器和本文中提及的MQS接插件原理相同。此便捷又经济的可替换USB适配器设计原理，在其他接口上也同样适用，如迷你型USB接口。

测试和鉴定

所有提及部件已根据SAE/USCAR-30草案/08-2006规范进行过相关测试。特别值得一提的是，对连接器进行温度循环和环境测试相结合的测试。USCAR-30规范要求综合测试这些接插件，可以说，既要满足“用户”的需求，又要满足“车辆”的要求。因此每5 000次才有替换USB适配器的必要，也就是约每5年一次。

电磁兼容性能对于接插件技术的质量也是至关重要的。为证明这项性能，在运行中的USB接口已根据相应的电磁兼容标准进行测试。考虑到数据传输速率，应根据高频参数开发相应的USB高速数据传输系统。

根据SAE/USCAR-30草案/08-2006规范所涉及USB2.0修订本说明的一些主要的高频参数如下：

1. 阻抗范围（90±15%）；
2. 传播时延（<26ns）；
3. 传播时延差（<100ps）；
4. 衰减率（<5.8dB，f=400MHz）；
5. 屏蔽范围（最小20dB，30MHz～1GHz）。

传播通路中阻抗不连续性将会导致反射损失和信号失真。借助时域反射计（TDR），阻抗值可用时间函数直接显示出来（见图2），以便时刻监测该数值是否符合USB系统的规定系统公差。

 
 
图2 可替换的USB适配器的阻抗图

泰科电子的USB连接器系统同时满足阻抗、传播时延（两个设备间信号传输的时间）和传播时延差（差分对内偏移）的要求。除了这些参数，衰减率也是具有重要影响的标称值之一。互连衰减将引起信号失真并影响系统的功率设计。

电子数据链路必须完成两项主要任务：一是数据传输，二是不影响周围环境。因此，必须注意保证电线和接插件屏蔽以及接插件和接插件屏蔽间极低的感应互连。通过屏蔽效能参数，可以看出如连接器、线缆和连接器组件等无源元件的屏蔽质量。屏蔽效能提供了电磁干扰的可消除的参数范围。绝对辐射值的最小化和抗干扰性的最大化，不仅取决于连接器的设计，同样也取决于屏蔽层之间的连接概念。泰科电子可替换的USB适配器能完全满足上述所有USB高速数据传输系统的限定条件。