我們所熟知的汽車,正在發生革命性的變革:隨著智能化和網聯化的推進,“驅動”未來汽車的除了發動機和電機,還有數據這個技術“引擎”。越來越多車載功能及相關汽車電子設備的集成,使得汽車收集、傳輸和處理的數據量大幅增加,這也拉動著對更高帶寬的需求,進而推動新一代汽車連接器的發展。
在打造新一代網聯汽車的進程中,高頻、高密度、高可靠的射頻互連是不可或缺的一環,不論是蜂窩通信、GPS導航、數字廣播、V2X等汽車與外部的信息交互,還是環繞攝像頭、雷達、藍牙、Wi-Fi等汽車內部設備間的互聯互通,都需要射頻連接器提供高效的數據通道。因此,射頻連接器的選型,也就成了網聯汽車開發中一個關鍵課題。
FAKRA連接器的興起
實際上,汽車應用中射頻互連的挑戰并非始于今日。早在1990年代,隨著越來越多射頻應用(如GPS導航、信息娛樂系統、車載攝像頭等)“上車”,汽車行業的玩家就意識到:傳統的通用射頻連接器難于滿足車載應用高性能、高可靠的設計要求,且形態各異的連接器缺乏標準化的規范,給產品選型和供應鏈管理帶來了不少麻煩。
于是,由大眾、寶馬、奔馳等德國汽車廠商牽頭,組成了一個“Fachkreis Automobil”小組,旨在推出一個統一的汽車射頻連接器標準,確保不同供應商的組件能夠實現可靠、一致地互連,FAKRA標準由此應運而生。該小組制定的規范很快就被汽車行業所采納,并最終成為ISO 20860-1國際標準,這也確立了FAKRA連接器在汽車射頻連接中的主流地位,并一是延續至今。
FAKRA標準能夠獲得汽車行業和市場的認可,不是偶然的。雖然從外形上看,FAKRA連接器似乎只是在SMB射頻連接器基礎上添加了一個彩色的外殼,但仔細拆解你會發現,其有幾大顯著的優勢,十分契合網聯汽車的發展趨勢:
高性能
FAKRA連接器采用標準的50Ω同軸設計,支持頻率范圍通常從DC到6GHz,阻抗匹配良好,信號損耗低,能夠滿足廣泛的汽車射頻互連所需。
高可靠性
為了能夠適應嚴苛的汽車環境要求,FAKRA連接器做了諸多優化設計,如帶有清晰“咔嗒”聲的鎖定機構,確保連接牢固,防止行駛中因振動而脫落;能夠在-40°C到+105°C甚至更高的溫度范圍內穩定工作等。
防誤插
通過顏色編碼和機械鍵控功能,FAKRA連接器極大地提高了裝配和維修過程中的效率、便利性和可靠性,充分考慮到了汽車互連設計的特殊要求。
廣泛的應用
伴隨著汽車射頻應用的發展,FAKRA連接器也拓展出了豐富的產品類型,滿足不同應用電氣連接特性要求,且通過14種不同的顏色編碼加以標識,便于識別和管理,這也是FAKRA連接器在復雜汽車應用中備受歡迎的一大特色。

圖1:FAKRA連接器顏色編碼對應不同應用(圖源:Amphenol RF)
值得一提的是,近年來,為了應對有限汽車空間內新功能日益增加的挑戰,FAKRA連接器在高密度連接方面也進行著積極地探索,發展出了Mini-FAKRA連接器,大幅減小了尺寸,并能夠支持高達20GHz的連接性能。
不難看出:一方面,今天的FAKRA連接器已經隨著應用場景的不斷擴展,發展出了覆蓋各種頻率和功率需求的完整產品家族;另一方面,新的汽車射頻應用又層出不窮,因此如何為網聯汽車選擇理想的FAKRA連接器,就成了一個擺在開發者面前必須回答的問題。
下文中,我們將以Amphenol RF的射頻解決方案為例,分享在FAKRA連接器選型上的一些經驗和技巧。
認準第四代FAKRA連接器
歷經20多年的發展,FAKRA連接器的產品演進已經經歷了四個版本的迭代,通過設計和工藝上的優化,不斷提升性價比,擴展應用版圖。
2000年誕生的初代FAKRA連接器,確定了“SMB射頻連接器+塑料外殼”的基礎結構,滿足車載應用快速裝配和穩定連接的要求。后續發布的第二代FAKRA產品,進一步明確了接口規范,且成功納入了ISO 20860-1國際標準,其觸點和初代產品相同,都是采用車削加工完成。2007年發布的第三代FAKRA連接器,在保持相同性能的前提下,將觸點制造改為沖壓工藝,更適用于全自動化生產,大大優化了成本。
而第四代的FAKRA連接器,進行了更全面的優化:其采用了升級的SMB連接器設計,基于沖壓成型工藝,且實現了全自動端接;連接器配有可拆卸連接器殼體,便于現場更換;同時延續了獨特的機械鍵控和顏色編碼,以防生產線上的錯配。這一代FAKRA連接器符合USCAR和FAKRA 2標準,且與之前的FAKRA產品兼容。
總而言之,第四代FAKRA連接器專為大批量的自動化生產和電纜組裝而優化,為不斷增長的汽車射頻應用,提供了一種低成本、高品質的互連解決方案。

圖2:FAKRA連接器的技術迭代(圖源:Amphenol RF)
Amphenol RF的標準FAKRA車用射頻連接器,就是第四代的FAKRA產品,具有高達6GHz的性能,符合USCAR 17和18標準,支持至少100次插配。該FAKRA連接器母插孔采用升級的金屬SMB同軸連接器,具備密封入口接口,含受保護的外部觸點,比傳統SMB更為耐用。
Amphenol RF的FAKRA連接器涵蓋全部14種不同的機械與顏色編碼,適用于多種同軸電纜(如RG-58、RF-174、RG-316、RG-178及其它微型電纜),并提供直插和直角以及邊緣安裝等不同的配置,還有帶TPA夾具的外殼可選,以滿足多樣化的汽車射頻連接所需。
Mini-FAKRA:微型化、高頻化應用之選
如上文所述,為了滿足今天及未來微型化、高頻化的汽車射頻連接所需,業界推出了外形更緊湊、支持20GHz及更高頻率的Mini-FAKRA連接器。雖然這一“新物種”還沒有形成統一的行業標準,但已經在諸多創新車載應用中大顯身手。
AUTOMATE系列是Amphenol RF推出的Mini-FAKRA連接器產品,其支持最高20Gbps的數據傳輸速率,與標準FAKRA產品相比所需安裝空間減少多達80%。
為了適應汽車行業不斷變化的趨勢,AUTOMATE系列提供單端口、雙端口和四端口等不同配置,以及兩種不同接口類型——Type A型兼容 Rosenberger的HFM系列,Type B型兼容TE Connectivity的MATE-AX系列。所有連接器都均采用堅固的抗沖擊和振動設計,特別適合于高速行駛的汽車應用。
以AUTOMATE Type A Mini-FAKRA連接器為例,該產品支持高達15GHz的頻率,工作溫度范圍-40°C至+105°C,同樣采用顏色編碼外殼以及機械鍵控選項,便于裝配操作和防止錯配,是360°環視攝像頭、自動駕駛汽車、GPS導航、3D儀表板等新興汽車應用的理想之選。
不可或缺的FAKRA電纜組件
眾所周知,一個完整的射頻連接解決方案,除了連接器,還需要配套的電纜組件,以滿足不同設備節點之間的靈活互連,以及不同規格射頻連接器接口之間的轉換。因此,是否能夠提供豐富的FAKRA電纜組件產品組合,支持更大的設計靈活性,也是在選擇FAKRA連接器供應商時一個重要的考量要素。
Amphenol RF可以提供非常全面的FAKRA電纜組件產品,以適應各種不同的汽車射頻連接應用場景。
比如,Amphenol RF的FAKRA轉FAKRA固定長度電纜組件,包括12英寸到5米多種標準長度、公頭和母頭,以及RG-58和RG-174等柔性電纜選項,也有不同顏色編碼和性能的連接器可選。這些電纜組件支持高達3GHz的頻率,每根FAKRA電纜均經過單獨測試,以確保統一的高質量標準,在實際應用中無需其他工具進行現場端接操作,即可快速完成連接,十分便捷而高效。
針對Mini-FAKRA產品,Amphenol RF也有對應的電纜組件。如AUTOMATE Type A Mini-FAKRA電纜組件,采用低損耗、高度柔性的TFC-302LL電纜,一端為汽車行業標準卡扣式接口,另一端為安全的螺紋接口,頻率范圍為DC至9GHz,阻抗50Ω。其Mini-FAKRA接口采用緊湊的模塊化外殼和四端口配置,與傳統FAKRA連接器相比,可節省高達80%的空間。這些電纜具有通用的Z顏色編碼和機械鍵控功能,可與其他相同的連接器互插配,是汽車攝像頭和其他高帶寬應用的理想之選。
本文小結
FAKRA連接器是快速發展的汽車射頻互連應用催生出的專業連接器,并正在伴隨著汽車行業的轉型,持續迭代升級。
在FAKRA連接器領域,Amphenol RF深耕多年,可以提供從標準FAKRA到新一代mini-FAKRA連接器,以及豐富的FAKRA電纜組件等完整的產品組合,能夠為打造網聯汽車以及響應不斷發展的汽車射頻應用,提供高性能、高可靠、高擴展性的解決方案!
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原文標題:打造網聯汽車,FAKRA連接器你會選嗎?
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Amphenol RF FAKRA連接器助力打造新一代網聯汽車
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