SAS硬盘连接器的信号完整性分析与研究

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无论是便携的消费电子级产品、大型的企业级的服务器、还是极其贵重的航天飞机，在它们的电路系统中，都需要电连接器来实现组件或系统间的电力和数据的传输功能。但是随着网络速度的提升和存储技术的发展，人们在单位时间内需要处理的数据量越来越庞大，连接器上传递的信号速率越来越高。而高速信号陡峭的上升沿中所含有的大量高频谐波成分对连接器结构引起的各种寄生参数非常敏感，连接器传输线的阻抗不连续、串扰、噪声、时间延迟、损耗等因素相互影响最终可能导致信号不能正确通过连接器传输到接收端。在高速连接器的设计过程中，已经不能仅仅满足实现电路的逻辑和机械连接功能，更需对电连接器的信号完整性进行深入研究，需从传输线及电磁波的角度理解高速信号在电连接器上的传播过程，通过连接器结构的优化，减少传输线的阻抗突变，减小寄生参数的影响，使得信号能够正常不失真地完成在连接器上的传输过程。
　　本文以一款常用于企业服务器的SAS（Serial Attached SCSI）硬盘连接器为研究对象，通过计算机辅助仿真，研究电连接器结构对其信号完整性的影响。本文在建模软件Pro/e中合理去除和电磁仿真无关的冗余结构，建立了SAS硬盘连接器的仿真模型并将其导入电磁仿真软件HFSS(High Frequency Structure Simulator）中进行连接器的电磁仿真。通过仿真数据曲线，找到了几处影响连接器信号完整性的结构：a）连接器插头和插座相接触部分，该部分存在的寄生电容使SAS硬盘连接器的阻抗降低；b）连接器插头第二信号端口Pin针尾部弯折位置使得该端口Pin针的阻抗升高。本文针对这两点对连接器结构进行优化以实现连接器的阻抗匹配：优化插头和插座连接处Pin针末端结构尺寸，减小插头信号Pin针的长度，除去插座信号Pin针末端多余部分，适当除去信号Pin针周围的介质，消除寄生容抗，使该点阻抗提升；优化连接器插头第二信号端口尾部弯折处壳体结构，在不影响连接器正常的焊接情况下，降低该点阻抗值。两处优化使得连接器中差分对的阻抗更稳定，信号完整性性能得以提升。本文为得到SAS硬盘连接器性能精确的实测信息，选用矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，VNA）作为测试仪器，根据测试要求设计出SAS硬盘连接器测试夹具，并使用校准好的仪器测得SAS硬盘连接器的性能数据。将实测数据与仿真数据相对比，证明了本文中所进行的仿真结果是正确合理可信的。

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作者
张志远;
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作者单位

电子科技大学;

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授予单位电子科技大学;
学科精密仪器及机械
授予学位硕士
导师姓名李迅波;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TP333.35;TM503.5;
关键词
SAS硬盘; 连接器; 阻抗匹配; 信号分析;

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