Substrato IC - Ricerca su un nuovo connettore coassiale tipo D-band 0,8mm

Il continuo sviluppo della tecnologia elettronica sta guidando il continuo aumento della velocità di trasmissione dei dati di comunicazione, e ciò significa che è necessaria una maggiore larghezza di banda. Per ottenere una larghezza di banda maggiore, il sistema di comunicazione deve svilupparsi verso l'alta frequenza; e la migrazione ad alta frequenza pone anche requisiti più elevati per le prestazioni del connettore di radiofrequenza.

L'applicazione della banda W, vale a dire 75 ~ 110GHz, è stata notevolmente sviluppata negli ultimi anni, come radar auto a guida autonoma, backhaul di comunicazione wireless e così via. Al fine di soddisfare le esigenze attuali e future di sviluppo del prodotto, è necessario progettare e sviluppare dispositivi a banda larga che superano i 110 GHz, cioè la banda D. Anritsu ha seguito da vicino la tendenza di sviluppo e ha introdotto per la prima volta un connettore RF da 0,8 mm.

Per una nuova banda di frequenza di applicazione, il connettore di radiofrequenza corrispondente è sempre stato sviluppato prima o in sincronia con l'apparecchiatura di prova e misura utilizzata nella nuova banda di frequenza. Ad esempio, i connettori tipo K, V e W1 sono stati utilizzati in nuove apparecchiature di prova e misura. A volte, l'apparecchiatura corrispondente è progettata solo anni dopo la comparsa del connettore di radiofrequenza, come il connettore di radiofrequenza da 1,0 mm che estende il sistema di misura coassiale alla frequenza 110GHz.

Solitamente le guide d'onda sono utilizzate per le connessioni interne nei sistemi ad alta frequenza. Anche se la perdita di inserimento della guida d'onda è molto piccola durante la trasmissione dei segnali; Tuttavia, non è la scelta migliore. Essendo un dispositivo limitato alla larghezza di banda, la guida d'onda non dispone di copertura a banda larga e capacità di misurazione a scansione singola. Per qualsiasi sistema a banda larga che copre onde millimetriche ad alta frequenza da bassa frequenza a 110 GHz, l'applicazione di guide d'onda in esso aumenta la complessità del sistema.

I connettori coassiali sono una scelta migliore, soprattutto nelle connessioni interne dei sistemi di prova e misura. Poiché hanno una capacità di scansione singola, sono anche molto semplici da usare nel test e nella misura di dispositivi e frequenze. L'interconnessione tra i connettori coassiali riduce il cambiamento di impedenza. Se viene sostituito con una struttura coassiale a guida d'onda, porterà incertezza alla misurazione.

Principio di progettaPer comprendere il principio di progettazione del connettore da 0,8 mm in modo più semplice, è possibile prima comprendere le caratteristiche elettriche e meccaniche della struttura del connettore. IEEE P287 descrive lo standard per i connettori coassiali di precisione da DC a 110GHz, in particolare le caratteristiche strutturali elettriche e meccaniche di tutti i connettori fino a 1mm. Non ci sono normative pertinenti per connettori da 0,8 mm in questo standard; Tuttavia, man mano che le future applicazioni con frequenze superiori ai 110 GHz diventano sempre più importanti, ovviamente anche connettori da 0,8 mm saranno inclusi in questo standard. Le caratteristiche elettriche del connettore ne descrivono la copertura di frequenza e le caratteristiche di impedenza; le caratteristiche meccaniche della struttura descrivono come ottenere funzioni di utilizzo e collegamento ripetute. In breve, le caratteristiche del prodotto elencate nella scheda tecnica sono parametri importanti che devono essere presi in considerazione durante la progettazione. Il limite superiore della frequenza d'uso del connettore è calcolato con la seguente formula:Tra questi, fc è la frequenza di trasmissione nel mezzo aereo, c è la velocità della luce (300000 km/s), ϵr è la permittività relativa, μr è la permeabilità relativa e Î"c è la lunghezza della linea [1]. Per un connettore da 0,8 mm, supponendo che in un mezzo d'aria ideale, fc è quasi 166GHz. Naturalmente, questa frequenza massima è difficile da raggiungere; la frequenza effettiva utilizzabile è circa l'80-90% della frequenza ideale. Ciò è principalmente perché i componenti di trasmissione tra l'aria e i materiali differenti nel connettore produrranno risonanza. Questo ridurrà la frequenza di interruzione della trasmissione. Anche se il connettore da 0,8 mm non può raggiungere la frequenza massima teorica, dopo il calcolo, la frequenza effettiva utilizzabile di 145GHz ha ancora un valore maggiore. La tabella 1 [2] elenca alcuni parametri dei connettori RF comunemente usati, inclusi i connettori da 0,8 mm. La caratteristica di impedenza è un indice elettrico importante, perché il sistema di comunicazione è fondamentalmente progettato intorno a come ridurre il disallineamento di impedenza. Per questi connettori, 50Ω è un valore di impedenza standard; in fase di progettazione, è necessario garantire che l'impedenza del connettore e delle sue parti di collegamento interne sia il più vicino possibile a questo valore standard. Soprattutto per i connettori utilizzati a frequenze superiori a 110 GHz, l'impedenza deve essere ben controllata. Al fine di garantire che l'impedenza sia all'interno di un intervallo accettabile, il conduttore centrale e le perline di supporto dell'isolante periferico del connettore sono particolarmente importanti. La maggior parte delle caratteristiche meccaniche della struttura sono definite nella specifica del protocollo del connettore. Ad esempio, IEEE P287 descrive le caratteristiche della struttura meccanica come la tolleranza del filo, il diametro del filo e la dimensione del connettore. Questo tipo di specifica del protocollo garantisce che i connettori di diversi produttori possano essere utilizzati universalmente. Sebbene questi elementi strutturali siano specificati, al fine di garantire buone prestazioni, saranno definiti anche parametri più dettagliati del connettore, ad esempio se è scanalato o no, se supporta l'accoppiamento cieco e le caratteristiche ambientali del prodotto finale PCB.Connettore 0.8mmDopo aver superato la banda W, sono stati presentati nuovi requisiti per il nuovo connettore, come una piccola perdita di inserzione al livello di misurazione e nessuna modalità di ordine elevato alla frequenza superiore desiderata. Soddisfare questi requisiti non è semplice e richiede ripetute conferme di progettazione. I connettori da 1,0 mm e 0,8 mm sono in qualche modo simili: hanno dimensioni strutturali simili e il loro aspetto fisico è in qualche modo simile. Tuttavia, come mostrato nella Figura 1, gli interni dei due sono abbastanza diversi. Sebbene la tecnologia del connettore da 1,0 mm possa essere utilizzata come riferimento, il connettore da 0,8 mm ha ancora bisogno di alcuni nuovi disegni per ottenere prestazioni migliori.