IC基板 - 新型Dバンド0.8 mm同軸コネクタの研究

電子技術の継続的な発展は通信データ伝送速度の継続的な向上を推進し、これはより大きな帯域幅が必要であることを意味する。より大きな帯域幅を得るためには、通信システムは高周波に発展しなければならない。高周波への移行も無線周波コネクタの性能に対してより高い要求を提出した。

Wバンド、すなわち75 ~ 110 GHzは、自動運転自動車用レーダー、無線通信バックホールなど、過去数年で大きな発展を遂げてきた。現在と将来の製品開発ニーズに応えるためには、110 GHzを超える広帯域デバイス、すなわちDバンドを設計、開発する必要がある。アンリツは発展傾向に追いつき、初めて0.8 mm無線周波数コネクタを発売した。

新しいアプリケーション周波数帯域に対して、対応する無線周波数コネクタは、常に新しい周波数帯域で使用されるテストおよび測定装置の前またはそれに同期して開発される。例えば、K、V、W 1コネクタは、新しい試験および測定デバイスに使用されています。対応する装置は、同軸測定システムを110 GHz周波数に拡張した1.0 mm無線周波数コネクタなど、無線周波数コネクタが登場してから数年後に設計されることがあります。

高周波システムでは、導波路は内部接続に一般的に使用される。信号伝送時の導波路の挿入損失は非常に小さいが、しかし、これは最善の選択ではありません。帯域幅が制限された装置として、導波路は広帯域カバーと単走査測定能力を持たない。低周波から110 GHzまでの高周波ミリ波をカバーする任意の広帯域システムに対して、導波路の応用はシステムの複雑性を高めた。

同軸コネクタは、特にテストおよび測定システムの内部接続においてより良い選択です。これらは単一スキャン能力を持っているため、デバイスや周波数のテストや測定にも非常に簡単に使用できます。同軸コネクタ間の相互接続により、インピーダンスの変化が減少します。同軸導波路構造で置換すると、測定に不確実性がもたらされる。

設計原理0.8 mmコネクタの設計原理をより簡単に理解するために、まずコネクタの電気的および機械的構造的特徴を理解することができます。IEEE P 287は、DCから110 GHzまでの精密同軸コネクタの標準、特に1 mmまでのすべてのコネクタの電気的および機械的構造的特徴を記述している。本基準は0.8 mmコネクタに関する規定がない、しかし、将来の110 GHz以上の周波数の応用がますます重要になるにつれて、0.8 mmコネクタも明らかにこの規格に含まれることになる。コネクタの電気的特性はその周波数カバー範囲とインピーダンス特性を記述している、機械構造の特徴は、再使用と接続機能をどのように実現するかを記述している。簡単に言えば、データテーブルにリストされている製品特性は、設計時に考慮する必要がある重要なパラメータです。コネクタの使用周波数の上限は、fcは空気媒体中を伝送するカットオフ周波数、cは光速（30000 km/s）、λµrは相対誘電率、λrは相対透磁率、λcは線路長である式によって計算される[1]。0.8 mmのコネクタについては、理想的な空気媒体では、fcはほぼ166 GHzであると仮定する。もちろん、この最大周波数は達成しにくい。実際の使用可能な周波数は、理想的な周波数の約80〜90%です。これは主に、空気とコネクタ内の異なる材料との間の伝送部材が共振するためである。これにより、トランスミッション遮断周波数が低下する。0.8 mmのコネクタでは理論上の最大周波数には到達できないが、計算によると、145 GHzの実際の使用可能な周波数にはより大きな値がある。表1［2］0.8 mmコネクタを含む一般的な無線周波数コネクタのパラメータのいくつかを示す。インピーダンス特性は、通信システムがインピーダンス不整合をどのように減少させるかを中心に設計されているため、重要な電気的指標である。これらのコネクタに対して、50島は標準インピーダンス値であり、設計時には、コネクタとその内部接続部品のインピーダンスができるだけこの基準値に近いことを確認する必要があります。特に110 GHz以上の周波数で使用されるコネクタについては、インピーダンスをうまく制御しなければならない。インピーダンスが許容可能な範囲内にあることを確保するためには、コネクタの中心導体と周辺絶縁体支持ビーズが特に重要である。コネクタプロトコル仕様では、ほとんどの機械構造特性が定義されています。例えば、IEEE P 287は、ねじ公差、ワイヤ直径、コネクタのサイズなどの機械的構造特性を記述している。このタイプのプロトコル仕様は、異なるメーカーのコネクタが共通であることを保証します。これらの構成要素を規定しているが、良好な性能を確保するために、コネクタのより詳細なパラメータを定義する。例えば、溝が開いているかどうか、ブラインドアダプタをサポートしているかどうか、PCB最終製品の環境特性0.8 mmコネクタはWバンドを超えた後、新しいコネクタに対して新しい要求を提出し、測定レベルで挿入損失が小さく、必要な高周波で高次モードがない。これらの要件を満たすことは簡単ではなく、設計確認を繰り返す必要があります。1.0 mmと0.8 mmコネクタは少し似ています：それらの構造寸法は似ていて、物理外観も少し似ています。しかし、図1に示すように、両者の内部は大きく異なっている。1.0 mmコネクタ技術は参考になるが、0.8 mmコネクタはより良い性能を得るためにはいくつかの新しい設計が必要である。