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Was Sie über SFP-Anschlüsse wissen müssen
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2024.Dez.02

Was Sie über SFP-Anschlüsse wissen müssen

1. Funktion und Materialzusammensetzung des optischen SFP-Käfigs

1. Konzept und Funktion des optischen Käfigs

① Was ist ein optischer Käfig?
SFP Cage (Small Form-factor Pluggable Cage) ist die zentrale mechanische und elektrische Schnittstellenkomponente, die zur Installation und Befestigung optischer Module in Kommunikationsgeräten verwendet wird. Es verfügt über eine Metallrahmenstruktur, die aus oberen und unteren Abdeckungen und EMI-Splittern besteht. Es können Teile wie Kühlkörper oder Lichtleiterstäbe hinzugefügt und auf die Geräteplatine (z. B. Schalter, Router-Motherboard) gecrimpt oder geschweißt werden. Es bietet einen physischen Steckplatz für das optische Modul und stellt die Verbindung zwischen dem optischen Modul und der Leiterplatte her. Daher wird er oft als optischer SFP-Käfig oder SFP-Stecker bezeichnet.


② Was sind die Kernfunktionen des optischen Käfigs?
1. Elektrischer Anschluss und Signalintegrität
2. Elektromagnetische Abschirmung (EMI-Unterdrückung)
3. Mechanische Fixierung und Modulschutz
4. Wärmeableitungsmanagement und Staubverhinderung
5. Weitere Zusatzfunktionen: Statusanzeige und Fehlsteckverhinderung mit Lichtleiter

2. Produktkomponenten und Materialzusammensetzung jedes Teils
Der optische SFP-Käfig besteht normalerweise aus einer Metallabschirmung und einem Steckerkern, und je nach Bedarf können weitere Zubehörteile wie Lichtleiter, Kühlkörper usw. integriert werden.
Abschirmschale aus Metall:
Es besteht aus einer Abschirmschale und einem Verriegelungsmechanismus. Sein Hauptmaterial ist im Allgemeinen weißes Kupfer oder Edelstahl. Die Beschichtung und Dicke sind optional, normalerweise Nickelbeschichtung 30μ“ - 50μ“ oder keine Nickelbeschichtung.
Steckerkern:
Es besteht aus einem Sockel und einem Signalanschluss. Die Anzahl der Steckdosen-PINs beträgt 20PIN. Die Verarbeitungsmethode ist die Oberflächenmontage. Bei der Anwendung muss es mit einem einschichtigen optischen Käfig verwendet werden. Die Anschlussklemme besteht aus einer Kupferlegierung oder Phosphorkupfer. Bei der Vergoldungsmethode handelt es sich um eine Kontaktvergoldung, und die Dicke der Vergoldung ist optional.
Weiteres Zubehör:
Lichtleitersäule - Hergestellt aus optischem Polycarbonat
Heizkörper - Hergestellt aus AL 6063

2. Produktklassifizierung und Auswahl von SFP-Optikkäfigen
1. Produktklassifizierung
① Klassifizierung nach Geschwindigkeit

② Klassifizierung nach Produktstruktur

③ Klassifizierung nach Produktzubehör

2. Auswahlempfehlungen
Schritte zur Auswahl des SFP-Käfigs
1. Anforderungen definieren
Bestimmen Sie den Tarif:
• Schritte: Wählen Sie je nach Netzwerkanforderungen einen Käfig aus, der 1G, 10G, 25G, 100G, 200G, 400G, 800G unterstützt.
Bestimmen Sie den Fasertyp:
• Schritte: Wählen Sie einen Käfig aus, der Single-Mode- oder Multi-Mode-Fasern unterstützt. Wenn eine Übertragung über große Entfernungen erforderlich ist, wählen Sie einen Käfig, der Singlemode-Glasfaser unterstützt.
Bestimmen Sie den Schnittstellentyp:
• Schritte: Wählen Sie einen Käfig mit LC-, SC- oder FC-Schnittstelle aus.
2. Passen Sie das Gerät an
Überprüfen Sie die Gerätespezifikationen:
• Schritte: Stellen Sie sicher, dass die elektrischen und mechanischen Parameter des Käfigs mit denen des Geräts übereinstimmen.
Referenzkompatibilitätsliste:
• Schritte: Sehen Sie sich die Kompatibilitätsliste des Geräteherstellers an, um sicherzustellen, dass der Käfig mit dem Gerät kompatibel ist.
3. Bewerten Sie die Kosten
Käfigkosten:
• Schritte: Berücksichtigen Sie den Stückpreis und die Großkaufkosten des Käfigs.
Wartungskosten:
• Schritte: Berücksichtigen Sie die Zuverlässigkeit und die Wartungskosten des Käfigs.

Auswahlhilfe für Sonderszenarien
1. Hochdichte Verkabelung in Rechenzentren
Käfige mit hoher Dichte:
• Merkmale: Unterstützt eine Verkabelung mit hoher Dichte und reduziert den Platzbedarf.
• Empfehlungen: Wählen Sie Käfige aus, die eine Verkabelung mit hoher Dichte unterstützen, z. B. QSFP-Käfige.
Wärmemanagement:
• Merkmale: Hochleistungsmodule erfordern eine gute Wärmeableitung.
• Empfehlungen: Wählen Sie Käfige mit Kühlkörpern oder Heatpipes, um die Wärmeableitung sicherzustellen.
2. Raue Industrieumgebungen
Verstärkte Ausführung:
• Merkmale: Korrosionsbeständige, hochfeste Materialien wie Edelstahl.
• Empfehlungen: Wählen Sie Käfige aus Edelstahl, um die Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen zu gewährleisten.
Erweiterter Temperaturbereich:
• Merkmale: Unterstützt einen Temperaturbereich von -40℃ bis +85℃.
• Empfehlungen: Wählen Sie Käfige, die einen erweiterten Temperaturbereich unterstützen, um Stabilität in extremen Umgebungen zu gewährleisten.
3. Fernübertragung
Unterstützen Sie Fernmodule:
• Merkmale: Module, die die Übertragung über große Entfernungen unterstützen, z. B. 100 km 10GBASE-ZR-Module.
• Empfehlung: Wählen Sie einen Käfig, der die Übertragung über große Entfernungen unterstützt, um die Signalqualität sicherzustellen.
Dispersionskompensation:
• Merkmale: Für die Übertragung über große Entfernungen ist ein Dispersionskompensationsmodul erforderlich.
• Empfehlung: Wählen Sie einen Käfig, der die Dispersionskompensation unterstützt, um die Signalqualität für die Übertragung über große Entfernungen sicherzustellen.
III. Installationsmethoden und Vorrichtungen
1. Der Unterschied zwischen Einpressen und Löten

Bei der Press-Fit-Verbindung wird, wie der Name schon sagt, ein Stift mit einer Übermaßgröße in ein Durchgangsloch auf der Leiterplatte gedrückt. Grundsätzlich gilt, dass der Durchmesser der Gelenkfläche des Stiftes größer sein muss als der Lochdurchmesser. Dadurch verformt sich das Material der Passfläche des Stifts und des Lochs, und durch die Verformung des Stifts oder des Durchgangslochs wird auch der feste Sitz zwischen beiden aufrechterhalten.

Press-fit ist in Vollstiftstifte und Fischaugenstifte unterteilt (Einzelheiten finden Sie in der Abbildung unten).

1. Massive Stiftstifte. Die Kraft, die einen guten Kontakt zwischen dem Stift und dem Durchgangsloch aufrechterhält, ist die elastische Verformungskraft des Durchgangslochs.

2. Elastische Verformung (Fischaugenstift EoN) Die Kraft, die einen guten Kontakt zwischen dem Stift und dem Durchgangsloch aufrechterhält, ist die elastische Verformungskraft des Stifts.

Im Vergleich zu massiven Stiften stellen elastische Stifte geringere Anforderungen an die Maßgenauigkeit metallisierter Leiterplattendurchgangslöcher. kleinere Einsteckkraft; und ermöglichen ein mehrfaches Ein- und Ausstecken in den metallisierten Durchgangslöchern derselben PCBA (gute Wartbarkeit). Daher werden im aktuellen Crimpprozess der PCBA-Verarbeitung hauptsächlich elastisch verformbare Stifte oder Fischaugenstifte verwendet.

Schweißverbindung, Schweißen ist ein Heißverarbeitungsprozess, der Stift wird in das Durchgangsloch eingesetzt und die Verbindung wird durch geschmolzenes Lot hergestellt.

2. Installationsschritte einpressen

Die Installation eines optischen SFP-Einpresskäfigs erfordert die Verwendung einer speziellen Einpressmaschine und einer Einpressvorrichtung, wobei zum Einpressen eine dreistufige Einpressmethode zum Einsatz kommt.


① Legen Sie die Crimplehre flach auf den Crimptisch

② Platzieren Sie den Positionierungsblock und den SFP-Käfig an den entsprechenden Positionen der Crimpvorrichtung.


③ Platzieren Sie die Leiterplatte für das dreistufige Crimpen


4. Schlüsselparameter des optischen SFP-Käfigs
Produktmaterial

Käfigmaterial: weißes Kupfer, Edelstahl
Käfigbeschichtung: Nickel

Lichtleitersäule: optisches Polycarbonat

Verbindungsmaterial: Phosphorbronze
Steckerbeschichtung: Kontaktvergoldung
Gehäusematerial: LCP

Temperaturbereich

Betriebstemperatur: -40℃ bis +105℃

Lagertemperatur: -40℃ bis +105℃

Mechanische Eigenschaften

Haltbarkeit: Unterstützt mehr als 100-maliges Ein- und Ausstecken

Auszugskraft des optischen Moduls: 15 Nmax

Einsteckkraft des optischen Moduls: 40 Nmax

Elektrische Leistung

Unterstützt Hot-Plugging

Betriebsspannung: 30 V DC. Spannungsfestigkeit: 300 V AC

Betriebsstrom: 0,5 A (Signal), 5 A (Stromversorgung)

Differenzimpedanz: 100 Ω ± 10 Ω

Isolationswiderstand: min. 1000 mΩ

Kontaktwiderstand: max. 80 mΩ, max. Δ20 mΩ

Hinweis: Die Mindestplatinendicke der kombinierten Platine mit Press-Fit-Stiftkäfig und Steckverbinder beträgt 1,57 ± 0,10 mm (0,0625 Zoll).

V. Produktzuverlässigkeitstest

Nehmen Sie als Beispiel den SFP+ 2x4-Anschluss

Der Test wurde an der 2x4-Produktversion durchgeführt, die mit Dichtungen und EMI-Metallsplittern ausgestattet war. Die dargestellten Leistungsdaten beziehen sich auf diese Konfigurationen und sollten als Referenz für andere Produktkonfigurationen verwendet werden.

Abschirmleistungstest

1. Testablauf und -ablauf

Die Daten zur Abschirmwirkung wurden unter Verwendung eines kubischen Kupfergehäuses mit einer Vorrichtung zum Anschluss der Montageplatte des Prüflings (DUT) erfasst. Die Montageplatte wird an einer quadratischen Aussparung auf einer Seite des Kupfergehäuses befestigt. Es gibt zwei verschiedene Montageplatten, eine mit Loch für den Stecker und die andere ohne.

Für die Messung kamen im Test zwei Hornantennen zum Einsatz. Einer wurde innerhalb des Gehäuses und der andere außerhalb des Gehäuses platziert. Die beiden Antennen befanden sich so nah wie möglich an der Montageplatte, etwa ein paar Zentimeter.

Das Leistungsziel besteht darin, eine Abschirmschicht zu entwerfen, um die von einer Antenne zur anderen übertragene Signalleistung zu minimieren.

Zunächst wurden einige Referenzmessungen durchgeführt.
1. Das versiegelte Gehäuse wurde mit einer Montageplatte ohne Löcher gemessen. Wir verwenden diese Messung, um den „Geräuschboden“ zu bestimmen.
2. Die Prüflingsplatine wurde nur mit Löchern und ohne installierte Anschlüsse gemessen. Wir verwenden diese Messung als „Obergrenze“ für die ungünstigste Leckenergie ohne Abschirmung.
3. Die Antennen wurden ohne Hindernisse zwischen ihnen gemessen. Dies wird als dunkelschwarze Linie innerhalb der Obergrenze angezeigt. Anschließend wurden drei Proben des Design Under Test (DUT) gemessen.
Der erste Prüfling war ein 2x4-SFP-Stecker mit einer EMI-Metalldichtung (orangefarbene Linie). Siehe Abbildung 2 und Abbildung 3.
Der zweite Prüfling war ein 2x4 SFP+-Stecker mit einer EMI-Flexdichtung (grüne Linie). Siehe Abbildung 2
Der dritte Prüfling war ein 2x4 SFP+-Stecker mit einer EMI-Metalldichtung (grüne Linie). Siehe Abbildung 3
Beachten Sie, dass das DUT keine angeschlossenen Kabel oder SFP/SFP+-Module enthielt. Der Schwerpunkt der Messungen liegt auf dem Vergleich und der Bewertung unterschiedlicher Käfigtechnologien. Sobald die Module oder Kabel installiert sind, dominieren ihre Leistungsparameter.


Die folgende Abbildung zeigt den Leistungsvergleich des SFP+-Elastomerdichtungsdesigns mit dem SFP-Federclip-Design. Der grün schattierte Bereich zeigt an, dass die Elastomerdichtung eine bessere Leistung erbringt als die SFP-Federklemme, und der gelb schattierte Bereich zeigt an, dass sich die Leistung der beiden ergänzt.

Die folgende Grafik zeigt die Leistung des SFP+-Metalldichtungsdesigns im Vergleich zum SFP-Federclip-Design. Der grün schattierte Bereich zeigt an, wo die Elastomerdichtung dem SFP-Federclip überlegen ist.



Test unter rauen Umgebungsbedingungen bestanden

Feuchtigkeitsbeständig/konstante Temperatur und Luftfeuchtigkeit

Salzsprühtest;

Temperaturbeständigkeitstest/Temperaturlebensdauer

Elektrischer Leistungstest bestanden

EMI-Test

Dauertest zur Kontakthaltung

Elektrostatischer Durchschlagstest

Hochgeschwindigkeitssignaltest

Materialtest bestanden

Haltbarkeitstest

Prüfung der Biegefestigkeit von Metall

Steckkraft- und Lebensdauertest;

Mechanischer Stoß-/Falltest

Vibrationstest

Daten zur Abschirmwirkung wurden unter Verwendung eines kubischen Kupfergehäuses mit einer Vorrichtung zum Anschluss der Montageplatte des Prüflings (DUT) erfasst. Die Montageplatte wird an einer quadratischen Aussparung auf einer Seite des Kupfergehäuses befestigt. Es gibt zwei verschiedene Montageplatten, eine mit Löchern für Anschlüsse und eine ohne.

Für die Messungen kamen im Test zwei Hornantennen zum Einsatz. Einer wurde innerhalb des Gehäuses und der andere außerhalb platziert. Die beiden Antennen werden so nah wie möglich an der Montageplatte platziert, etwa einige Zentimeter.

Das Leistungsziel besteht darin, eine Abschirmung zu entwerfen, die die von einer Antenne zur anderen übertragene Signalleistung minimiert.
6. Nicht standardmäßiger Anpassungsprozess des Produkts


7. Anwendungsszenarien von optischen SFP-Käfigen

Rechenzentren: Wird in Netzwerkgeräten wie Servern, Switches, Routern usw. verwendet, um eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung zu erreichen.
Telekommunikationsnetze: werden häufig in der Glasfaserfernkommunikation eingesetzt, um die Stabilität und Zuverlässigkeit der Datenübertragung sicherzustellen.
Unternehmensnetzwerke: werden für den internen Netzwerkaufbau von Unternehmen verwendet, um effiziente und stabile Datenübertragungslösungen bereitzustellen.

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