IC-Substrat - Forschung an einem neuen Typ D-Band 0,8mm Koaxialstecker

Die kontinuierliche Entwicklung der elektronischen Technologie treibt die kontinuierliche Erhöhung der Kommunikationsdatenübertragungsrate an, und dies bedeutet, dass eine größere Bandbreite erforderlich ist. Um eine größere Bandbreite zu erhalten, muss sich das Kommunikationssystem in Richtung Hochfrequenz entwickeln; und die Umstellung auf Hochfrequenz stellt auch höhere Anforderungen an die Leistung des Hochfrequenzsteckers.

Die Anwendung von W-Band, nämlich 75~110GHz, wurde in den letzten Jahren stark entwickelt, wie autonomes fahrendes Auto Radar, drahtlose Kommunikation Backhaul und so weiter. Um die aktuellen und zukünftigen Produktentwicklungsbedürfnisse zu erfüllen, ist es notwendig, Breitbandgeräte zu entwerfen und zu entwickeln, die 110 GHz überschreiten, das heißt das D-Band. Anritsu folgte dem Entwicklungstrend genau und führte zunächst einen 0,8mm HF-Stecker ein.

Für ein neues Anwendungsfrequenzband wurde der entsprechende Funkfrequenzstecker vor oder synchron mit den im neuen Frequenzband eingesetzten Prüf- und Messgeräten entwickelt. So wurden beispielsweise Steckverbinder vom Typ K, V und W1 in neuen Prüf- und Messgeräten eingesetzt. Manchmal wird die entsprechende Ausrüstung nur Jahre nach dem Auftreten des Hochfrequenzsteckers entworfen, wie der 1.0mm Hochfrequenzstecker, der das koaxiale Messsystem auf die 110GHz-Frequenz erweitert.

Normalerweise werden Wellenleiter für interne Verbindungen in Hochfrequenzsystemen verwendet. Obwohl die Einfügedämpfung des Wellenleiters bei der Übertragung von Signalen sehr gering ist; Es ist jedoch nicht die beste Wahl. Als bandbreitenbeschränktes Gerät verfügt der Wellenleiter nicht über Breitbandabdeckung und Single-Scan-Messfunktionen. Für jedes Breitbandsystem, das Hochfrequenz-Millimeterwellen von Niederfrequenz bis 110 GHz abdeckt, erhöht die Anwendung von Wellenleitern darin die Komplexität des Systems.

Koaxialsteckverbinder sind vor allem bei internen Verbindungen von Prüf- und Messsystemen eine bessere Wahl. Da sie über eine einzige Scan-Fähigkeit verfügen, sind sie auch sehr einfach in der Prüfung und Messung von Geräten und Frequenzen zu verwenden. Die Verbindung zwischen den Koaxialsteckverbindern reduziert die Änderung der Impedanz. Wenn es durch eine koaxiale Wellenleiterstruktur ersetzt wird, bringt es Unsicherheit in die Messung.

EntwurfsprinzipeUm das Entwurfsprinzip von 0,8mm Stecker einfacher zu verstehen, können Sie zuerst die elektrischen und mechanischen Struktureigenschaften des Steckers verstehen. IEEE P287 beschreibt den Standard für Präzisions-Koaxial-Steckverbinder von DC bis 110GHz, insbesondere die elektrischen und mechanischen Struktureigenschaften aller Steckverbinder bis 1mm. Es gibt keine relevanten Vorschriften für 0.8mm Steckverbinder in dieser Norm; Da aber zukünftige Anwendungen mit Frequenzen über 110GHz immer wichtiger werden, werden natürlich auch 0,8mm Steckverbinder in diesem Standard enthalten sein. Die elektrischen Eigenschaften des Steckers beschreiben seine Frequenzabdeckung und Impedanz-Eigenschaften; Die mechanischen Struktureigenschaften beschreiben, wie wiederholte Verwendungs- und Verbindungsfunktionen erreicht werden können. Kurz gesagt, die im Datenblatt aufgeführten Produkteigenschaften sind wichtige Parameter, die bei der Konstruktion berücksichtigt werden müssen. Die obere Grenze der Nutzungsfrequenz des Steckers wird durch die folgende Formel berechnet:Unter ihnen ist fc die Grenzfrequenz der Übertragung im Luftmedium, c die Lichtgeschwindigkeit (300000km/s), ϵr die relative Permittivität, μr die relative Permeabilität und Î"c die Linienlänge [1]. Für einen 0,8mm Stecker, vorausgesetzt, dass in einem idealen Luftmedium fc fast 166GHz beträgt. Natürlich ist diese maximale Frequenz schwer zu erreichen; Die tatsächlich nutzbare Frequenz beträgt etwa achtzig bis neunzig Prozent der idealen Frequenz. Dies liegt hauptsächlich daran, dass die Übertragungskomponenten zwischen der Luft und verschiedenen Materialien im Stecker Resonanz erzeugen. Dadurch wird die Übertragungs-Abschaltfrequenz reduziert. Obwohl der 0.8mm Stecker die theoretische Maximalfrequenz nicht erreichen kann, hat die tatsächliche nutzbare Frequenz von 145GHz nach Berechnung immer noch einen größeren Wert. Tabelle 1 [2] listet einige Parameter von häufig verwendeten HF-Steckern auf, einschließlich 0,8mm-Steckern. Die Impedanzkennlinie ist ein wichtiger elektrischer Index, da das Kommunikationssystem im Grunde darauf ausgelegt ist, die Impedanzkonsistenz zu reduzieren. Für diese Steckverbinder ist 50Ω ein Standardimpedanzwert; Bei der Auslegung ist darauf zu achten, dass die Impedanz des Steckverbinders und seiner internen Verbindungsteile diesem Standardwert möglichst nahe kommt. Gerade bei Steckverbindern, die bei Frequenzen über 110 GHz eingesetzt werden, muss die Impedanz gut geregelt werden. Um sicherzustellen, dass die Impedanz in einem akzeptablen Bereich liegt, sind die Mittelleiter- und Peripheriesolator-Stützperlen des Steckers besonders wichtig. Die meisten mechanischen Struktureigenschaften sind in der Steckerprotokollspezifikation definiert. IEEE P287 beschreibt zum Beispiel die mechanischen Struktureigenschaften wie Gewindetoleranz, Drahtdurchmesser und Größe des Steckverbinders. Diese Art der Protokollspezifikation stellt sicher, dass Steckverbinder verschiedener Hersteller universell eingesetzt werden können. Obwohl diese Strukturelemente spezifiziert sind, um eine gute Leistung zu gewährleisten, werden auch detailliertere Parameter des Steckverbinders definiert, z. B. ob er geschlitzt ist oder nicht, ob er Blindverbindung unterstützt und die Umwelteigenschaften des PCB-Endprodukts. z. B. geringe Einfügedämpfung auf der Messebene und kein High-Order-Modus bei der gewünschten Oberfrequenz. Die Erfüllung dieser Anforderungen ist nicht einfach und erfordert eine wiederholte Designbestätigung. 1.0mm und 0.8mm Steckverbinder sind etwas ähnlich: sie haben ähnliche strukturelle Abmessungen, und ihr physisches Aussehen ist etwas ähnlich. Wie in Abbildung 1 gezeigt, sind die Innenräume der beiden jedoch ganz unterschiedlich. Obwohl die 1.0mm Steckertechnologie als Referenz verwendet werden kann, benötigt der 0.8mm Stecker immer noch einige neue Entwürfe, um bessere Leistung zu erhalten.