5G高頻高速連接器強(qiáng)力沖擊IEEE國(guó)際微波專(zhuān)題研討會(huì)

IEEE國(guó)際微波專(zhuān)題研討會(huì)(IMS)微波周是世界上最重要的射頻和微波年度活動(dòng)，匯集了最先進(jìn)的連接技術(shù)和應(yīng)用。近1萬(wàn)名與會(huì)者和600多家參展商聚集在波士頓，分享先進(jìn)技術(shù)和展望市場(chǎng)，以及對(duì)國(guó)際貿(mào)易的一些潛在擔(dān)憂。

微波周涵蓋了包括IMS加上射頻集成電路研討會(huì)(RFIC)和自動(dòng)射頻技術(shù)小組會(huì)議(ARFTG)等。ARFTG是確定測(cè)試驗(yàn)證的基礎(chǔ)。行業(yè)會(huì)議包括IEEE P-287精密同軸連接器工作組會(huì)議，該工作組會(huì)議確定了測(cè)試連接器的關(guān)鍵要求。

在2019年IMS微波周，600多家公司展示了他們的微波和RF產(chǎn)品。

許多參展商對(duì)高頻項(xiàng)目的未來(lái)發(fā)展極為關(guān)注。由于材料短缺和生產(chǎn)能力有限，一些產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)缺貨超過(guò)18周了。不久前，一些CNC廠商看到了毫米波(MmWave)需求與精密武器生產(chǎn)之間對(duì)機(jī)器加工的產(chǎn)能競(jìng)爭(zhēng)，后者被認(rèn)為由美國(guó)政府沒(méi)有限制政策所推動(dòng)的。目前的產(chǎn)能受到表面光潔度、合金、電鍍選擇的影響。再加上PCB材料和加工工藝的影響，這涉及到復(fù)雜的國(guó)際供應(yīng)鏈認(rèn)證和可追溯性。

SMA連接器似乎仍然是螺紋微型連接器的首選。微型同軸和超小型同軸（MCX和MMCX）連接器在IMS上得到了廣泛的展示，許多供應(yīng)商展示了獨(dú)特的、更高的密度、板對(duì)板類(lèi)型連接器。1mm連接器參展商非常多，包括Frontlynk、PCI（Samtec）、Rosenberger、SignalMicrowave、SGMC Microwave、Southwest Microwave、WakaManufacturing、W.L.Gore等。許多連接器供應(yīng)商展示了SMP連接器以及其它產(chǎn)品。但似乎只有少數(shù)美國(guó)（或離岸公司）參展商意識(shí)到，國(guó)防后勤署和國(guó)防供應(yīng)中心Columbus（DLA/DSCC）有記錄說(shuō)明符合DSCC圖紙94007和94008的SMP連接器在電氣性能上與軍用MILSTD348接口不匹配。因此用戶應(yīng)檢查錯(cuò)誤的目錄說(shuō)明。

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IMS技術(shù)亮點(diǎn)：FCC E波段可到95 GHz，正在討論6G的THz。

IMS 2016，占主導(dǎo)地位的新的更高標(biāo)準(zhǔn)的大多數(shù)組件是40GHz產(chǎn)品。今年，行業(yè)集中討論的是60-70 GHz，同時(shí)還討論了如何使用90 GHz(E波段)和110 GHz(W波段)。這是由新的5G(NR和回程)設(shè)備、SATCOM和軍事應(yīng)用促進(jìn)的。雖然5G對(duì)許多人來(lái)說(shuō)首先考慮到的是“無(wú)線”，但隨著必要的基礎(chǔ)設(shè)施的出現(xiàn)，對(duì)有線連接器的需求也將急劇增加。隨著確定的期望性能的新設(shè)備推出，目前正在發(fā)布第一個(gè)國(guó)際5G標(biāo)準(zhǔn)。初裝和原型設(shè)計(jì)正在進(jìn)行中，但批量生產(chǎn)預(yù)計(jì)要到2023年，隨著學(xué)習(xí)曲線和技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)計(jì)可能會(huì)發(fā)生變化。然而，供應(yīng)商不能只是等待和展示符合初始設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。由NIST的RonGinley主持的國(guó)際IEEE P-287標(biāo)準(zhǔn)工作組于6月5日舉行會(huì)議，繼續(xù)進(jìn)行規(guī)范更新，包括增加1.35mm(90 GHz)和0.8mm(145 GHz)連接器規(guī)范等。

隨著5G的來(lái)臨，“Rump Session”會(huì)議的與會(huì)者介紹了一些新的概念。弗吉尼亞Diodes的首席運(yùn)營(yíng)官格哈德·舍恩塔爾(Gerhard Schoenthal)講解了包括衛(wèi)星和射電天文學(xué)在內(nèi)的實(shí)驗(yàn)和商業(yè)應(yīng)用如何進(jìn)入95 GHz以上和THz。其他發(fā)言者強(qiáng)調(diào)，THz頻率的波長(zhǎng)是非電離的（non-ionizing ），并被認(rèn)為對(duì)諸如人體的生物體是安全的，可以用于通信、醫(yī)療和安全設(shè)備等。

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IMS博覽會(huì)現(xiàn)場(chǎng)演示

Anritsu展示了測(cè)試和測(cè)量高頻的能力。據(jù)報(bào)道，它們的VectorStar ME7838系列寬帶VNA可提供從70kHz到110、125和145GHz的頻率，毫米波頻段可到1.1THz。型號(hào)ME7838D通過(guò)0.8mm連接器測(cè)試端口測(cè)試頻率可至145GHz。

而Copper Mountain 技術(shù)公司提供的VNAs可到20 GHz，但他們提供的擴(kuò)展系統(tǒng)最多到110 GHz。韓國(guó)連接器和電纜供應(yīng)商WithWave展示了與Keysight的PNA和ENA系列、Rohde&Schwarz的ZVL、ZVA和ZVT以及Anritsu的Shockline VNAs兼容的自動(dòng)校準(zhǔn)模塊。

Keysight展示了他們的N5291A PNA毫米波系統(tǒng)，范圍可從900 Hz至120 GHz，典型擴(kuò)展可到125 GHz，工作頻率可從500 Hz到130 GHz。在X-Microwave的IMS展臺(tái)上演示結(jié)果達(dá)到130 GHz。測(cè)試端口連接器是增強(qiáng)的1mm連接器。Keysight的首席應(yīng)用開(kāi)發(fā)工程師蘇倫·辛格(Suren Singh)指出， 1mm連接器在空氣中的截止頻率大約是133 GHz，“如果高質(zhì)量生產(chǎn)連接器和設(shè)備，1mm的設(shè)計(jì)可以很好地工作，不需要高達(dá)130 GHz的模式?！贬槍?duì)NMD底焊連接器，具備了適合測(cè)試端口的嚴(yán)苛的、可擴(kuò)張連接螺母的標(biāo)準(zhǔn)。Singh繼續(xù)說(shuō)，“雖然其他一些解決方案可能使用不同的連接器，但多年來(lái)對(duì)1mm接口的標(biāo)準(zhǔn)化使得在這個(gè)時(shí)候更傾向于使用1mm連接器，通過(guò)Keysight也可核實(shí)到這個(gè)狀況。”其主要特點(diǎn)是：在25°C頻率上可到 125GHz，工作24小時(shí)以上信號(hào)衰減少于0.01dB ，在125 GHz時(shí)典型特性是+6dBm.的表現(xiàn)。

MegaPhase的NMD 測(cè)試端口連接器

設(shè)備供應(yīng)商可提供更高頻率所需的電纜和配件等，許多在IMS博覽會(huì)上展出。MegaPhase 展示了使用1mm連接器的110 GHz探針站測(cè)試電纜。Junkosha(日本)展示了使用增強(qiáng)的1mm連接器的傳輸130 GHz和0.8mm連接器傳輸145 GHz的柔性毫米波電纜。Marki Microwave也有很多品種，最高可達(dá)65/67 GHz。Krytar的新型定向耦合器可提供10至110 GHz的性能。EevissaP的EP最大彎曲成形電纜使用彎曲連接器，而不是使用90°插頭。Dynawave 公司的副總裁和總經(jīng)理Stan Hardin先生重點(diǎn)闡述了他們生產(chǎn)連接器、電纜和電纜組件的能力，特別是40GHz線纜的穩(wěn)定性。

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IMS洞察：PCB結(jié)構(gòu)影響連接器性能

在微波頻率下，連接器是傳輸線纜的組件。羅杰斯公司(Rogers Corp.)技術(shù)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理約翰·孔羅德(John Coonro)介紹了一篇關(guān)于5G PCB應(yīng)用關(guān)鍵材料性能的論文，其中說(shuō)明了光潔度、材料差異、板厚和電路尺寸對(duì)發(fā)射結(jié)果的影響。雖然許多連接器公司現(xiàn)在認(rèn)為40 GHz的設(shè)計(jì)是“成熟”的，微波和毫米波的性能還需要了解所有的項(xiàng)目的電氣路徑，5G可以分為兩個(gè)頻率組：6 GHz以下和微波/毫米波(GHz)。前者除了新的多層架構(gòu)，還涉及到一些傳統(tǒng)技術(shù)。GHZ封裝趨勢(shì)還涉及到更高密度的微波組件，對(duì)PCB的設(shè)計(jì)需要考慮更多，例如銅材本身的類(lèi)型和表面光滑性，這些因素會(huì)影響相位損耗和嵌入損耗。

SV Microwave公司的市場(chǎng)經(jīng)理Kelley Nall討論了SV是如何與他們的分公司Amphenol PCB板公司一起工作的，研究如何優(yōu)化尺寸，并為客戶提供設(shè)計(jì)指導(dǎo)。在 Phoenix 地區(qū)擁有發(fā)射連接器的公司可以就近利用板端物料供應(yīng)商Rogers Corp.和一些美國(guó)公司，包括Samtec、Southwest Microwave、Corning Gilbert和Signal Microwave等。一個(gè)新的Amphenol 工廠也在建設(shè)中。其他展示發(fā)射連接器的參展商包括Hirose、Johnson(Bel/Cinch)、Frontlynk、Rosenberger、Pasternack、Huber Suhner、GigaLane、Waka制造和WithWave等。這些供應(yīng)商大多展示了他們的下一代更小的連接器。

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連接器及附件產(chǎn)品亮點(diǎn)

微波連接器通常使用密封導(dǎo)孔來(lái)代替管腳和焊接襯底。V型和W型連接器的應(yīng)用主要使用0.012”和0.009”直徑的引腳。這些連接器最初設(shè)計(jì)為公制，公差的差異可能影響性能，所以使用了英制。Anritsu展示其W1（110GHz）和0.8mm（145GHz）連接器，使用延長(zhǎng)的精密鈹銅發(fā)射引腳（見(jiàn)下圖），引腳直徑為0.127mm直徑。大批量的RF連接器涉及自動(dòng)安裝，小批量的mmWave組件連接器安裝通常為手動(dòng)或夾具輔助。Signal Microwave公司總裁Bill Rosas和Century Seals總裁Terry Philips介紹了他們?cè)?.15mm直徑PIN針的精密玻璃密封導(dǎo)孔的共同發(fā)展。這類(lèi)PIN針使用鍍金的Kovar鋼，減少可能的彎曲量，適合替代品、發(fā)射連接器和密封封裝等。

（圖片來(lái)源：Anritsu1140-00235 Rev. 目錄，注：直徑后加上）

許多參展商還推廣了多端口連接器。提供MIL-DTL-38999種類(lèi)，這些展商包括SV Microwave (Amphenol),Southwest Microwave， Delta Electronics Manufacturing, Spectrum Elektrotechnik, 和Smiths Industries等，線纜工廠包括Teledyne Storm Microwave, Times Microwave, 和 Micable Electronic Tech (Fuzhou, China)等。雖然近來(lái)有許多新的供應(yīng)商，但Spectrum Elektrotechnik,總裁Peter von Nordheim表示他們自1984年開(kāi)始就在供應(yīng)多端口軍用連接器。

Winchester(TNC)、DeltaElectronics制造和 Southwest Microwave提供了獨(dú)特的適宜的連接器。為了防止錯(cuò)誤匹配，Maury Microwave展示了顏色編碼適配器和電纜產(chǎn)品系列。關(guān)于顏色編碼的信息被添加到IEEEP-287規(guī)范中。

SMPM和SMP3連接器的大多數(shù)制造商還提供了用于板對(duì)板和線對(duì)板應(yīng)用的成組的單排和多排組件。雖然SMPM和SMP3接口現(xiàn)在是標(biāo)準(zhǔn)化的，但是供應(yīng)商之間的產(chǎn)品仍不能兼容。這類(lèi)產(chǎn)品的參展商包括Samtec, Ardent Concepts, Corning Gilbert, Delta Electronics Manufacturing, Johnson (Bel), Kristek Interconnect, Micro-Mode Products, Rosenberger, SV Microwave, 和Winchester等。

由Samtec制成的線纜對(duì)板同軸電纜。他們的新定制BE 70可到7070GHz。

隨著SMP/GPO型連接器的不斷普及， 由Micro-Mode Products, Rosenberger and Spectrum Elektrotechnik.提供的SMP(或SMPM）配套產(chǎn)品也受益。

SVITA 67組件現(xiàn)在包括VITA 67.3的更高密度模塊，這些模塊兼容VITA 65 OpenVPX組件。VITA 67射頻模塊使用基于SMPM的背板連接。VITA 67.3連接器與其他標(biāo)準(zhǔn)VITA模塊可并排安裝，包括VITA 66光連接器。VITA組件的參展商包括Samtec, SV Microwave (Amphenol), Delta Electronics Manufacturing, HUBER+SUHNER, 和Teledyne Storm Products等公司。

SV微波的Vita67.3模塊

90GHz應(yīng)用的新的1.35mmE系列連接器由RosenbergerGmbH和Spinner展示出來(lái)，由Rohde&Schwarz使用。幾個(gè)新的完整產(chǎn)品線，包括SMT板端發(fā)射件、適配器、測(cè)試端口連接器、電纜插頭和CAL套件等。SAGE Millimeter也有1.35mm-to-WG適配器，Teledyne Storm Microwave提供電纜組件。Flann Microwave的SSamBrokenshire說(shuō)，他們正在研究1.35毫米WG適配器，但還沒(méi)完成?！盕lann 目前提供1.85毫米和0.8毫米的連接器，用于到WG適配器。1.35mm連接器的主要特征與1.85mm相似，并且與1mm連接器相比，提供更牢固的配合。

IMS微波周，做為世界上最重要的年度射頻和微波活動(dòng)，展示了最先進(jìn)的連接器產(chǎn)品，推動(dòng)5G和其它高頻高速技術(shù)的發(fā)展。期待在2020年會(huì)有更多驚人的技術(shù)和應(yīng)用閃現(xiàn)。