IC 기판 - 43.5GHz 측정용 추적 K 커넥터

43.5GHz를 선택해야 하는 이유

대부분의 초기 5G 배포는 6GHz 미만의 대역을 사용했지만 밀리미터파 (즉, 24GHz 이상) 는 더 큰 대역폭의 이점을 가지고 있습니다.많은 국가들이 37-43.5GHz 범위의 스펙트럼을 5G 밀리미터파 통신에 분배하고 있다 (그림 1 참조).2018년 6월 미국 연방통신위원회(FCC)는 42∼42.5GHz 대역을 광대역이나 고정 무선 서비스에 활용하자고 제안했고, 브라질과 멕시코도 37∼43.5GHz 대역을 모바일 광대역 서비스에 활용하자는 비슷한 제안을 했다.일본과 EU도 40.5∼43.5GHz 대역에 비슷한 모바일 광대역 서비스를 적용하자고 제안했다.중국은 아마도 주파수가 43.5GHz에 달하는 밀리미터파 응용의 가장 큰 추진자일 것이다.중국 공업정보화부는 줄곧 5G 연구개발과 테스트의 최전선에 있었다.중국은 5G 스펙트럼을 계획하는 것 외에도 연구 개발 시험을 실시했으며 2018 년 말에 이러한 PCB 제품을 검증하기 시작했습니다.

그림 1: 5G 밀리미터파 스펙트럼 계획 및 각국에서의 응용1

지난 몇 년 동안 이러한 주파수 확장은 많은 테스트 및 측정 회사들에 의해 조용히 채택되어 기존 및 신제품에 추가되었습니다.43.5GHz 측정을 제공하는 여러 가지 측면 중 하나는 사용자 장치와 테스트 장치 사이의 인터페이스인 커넥터 인터페이스입니다.현재 사용자는 43.5GHz를 사용할 수 있습니다.

테스트 장치에서 2.4mm 커넥터를 사용하는 방법은 이중 이점이 있습니다.첫째, 커넥터가 50GHz의 작동 성능을 충족하고 둘째, 추적 가능성을 설정합니다.그러나 이러한 접근 방식의 문제점 중 하나는 모든 케이블, 어댑터, 교정 도구 및 기타 구성 요소를 2.4mm 커넥터 인터페이스로 교체해야 한다는 것입니다.2.4mm 커넥터는 일반적으로 2.92mm 커넥터보다 더 비싸기 때문에 비용이 많이 듭니다.또 다른 문제는 많은 DUT에서 2.92mm(K) 커넥터를 사용한다는 것인데, 이는 사용자가 테스트 장치의 2.4mm 커넥터를 2.92mm DUT에 연결하기 위해 추가 어댑터를 추가해야 한다는 것을 의미합니다.2.4mm 커넥터를 사용하는 대부분의 제조업체는 2.92mm 어댑터를 제공하지만 어댑터가 2.92mm에서 최대 43.5GHz의 주파수를 사용할 수 있음을 나타내지 않는 한 43.5GHz 성능은 커넥터에서 발생하는 과도한 출력에 의해 제한됩니다.과도한 수정은 제한적이어서 보장할 수 없다.이것은 다음 글에서 계속 토론할 것이다.

테스트 장치에 2.92mm 커넥터를 사용하는 두 번째 방법은 장치에 29.2mm 커넥터를 사용하는 것이지만, 40GHz에서 43.5GHz까지 추적할 수 없으며 성능은"측정"이라고 표시되어 있다는 점에 유의해야 합니다.이 방법의 단점은 커넥터가 개별적으로 테스트되지 않고 DUT의 일부로 전체 측정에만 사용될 수 있다는 것입니다.

2차 성형

커넥터 전기 성능의 두 가지 가장 중요한 지표는 주파수 확장성과 43.5GHz 주파수에 필요한 성능 충족 여부입니다.최상의 성능을 얻으려면 커넥터에서 일부 모드가 전파되는 것을 방지해야 합니다.2.92mm (K) 커넥터의 경우 이론적으로 가로 전자파 (TEM) 만 약 46GHz로 전파 될 수 있습니다.실제로 마감 주파수는 더 낮습니다. 전매체 지지 구슬은 커넥터의 기계적 안정성을 고려해야 합니다. 또한 매체의 파장이 공기 중의 파장보다 짧기 때문에 다른 모드의 전자파도 46GHz 이하에서 전파될 수 있습니다.이것이 K 커넥터가 일반적으로 최대 40GHz의 정격 작동 주파수를 갖는 이유입니다.

마감 주파수 이상에서도 하나의 추가 모드, TE11 모드가 전파될 것이다.그것은 가로가 아니며 다른 파 모드 2처럼 더 높은 주파수로 전파됩니다.이것은 입력 신호의 에너지가 서로 다른 패턴 사이에서 변환 될 수 있기 때문에 문제입니다. 이 변환은 구슬 표면을 지탱하는 작은 결함으로 인해 발생합니다 (그림 2 참조).측정 중에 커넥터의 전복 성형 현상을 발견할 수 있습니다.커넥터의 전송 측정 과정에서 그림 3에서 볼 수 있듯이 큰 감쇠 피크가 좁은 대역에 나타납니다.일단 주파수 공명을 놓치면 모드 간의 에너지 결합이 유효하지 않으며 에너지는 원래 전송 경로로 반사됩니다.

전매체 지지 구슬의 둘레를 줄이고 지지 구슬의 임피던스를 최적화하며 공차를 줄여 에너지가 전송 모드로 결합될 기회를 줄임으로써 오버헤드의 발생을 방지할 수 있다.제조업체가 모든 장애물을 극복하고 43.5GHz에서 모델링되지 않는 2.9mm 커넥터를 설계했다고 가정하면 측정에 충분한 자신감을 제공 할 수 있습니까?정답은 테스트 사양의 엄격성에 따라 적용에 따라 다릅니다.이 정보는 데이터 테이블에서 설명됩니다.

왜 이렇게 추적 가능성이 중요합니까?

주파수 범위가 40~43.5GHz인 측정 기기의 전기 사양에 사용되는 용어는 측정 지수입니다.측정 지수나 특성 지수는 일정한 신뢰도 아래 계량화되어 모든 장치를 표징하는 데 사용할 수 있는 일련의 데이터를 제공할 수 있는 측정 결과이다.이러한 전기 지표를 측정하는 방법은 드물지 않고 점점 더 보편화되고 있지만 40GHz 이하의 측정 지표와 40GHz 이상의 측정 지표 사이의 차이는 추적 가능성에 있습니다.40기가헤르츠 이하에서 불확실성 예산은 완전히 추적 가능한 방법을 통해 명확하게 정의됩니다.일반적으로 40과 43.5GHz 사이의 측정 결과는 동일한 신뢰도를 갖지 않습니다.제품의 측정 결과가 테스트 사양을 통과할 수 있는지 여부를 결정하기 때문에 제조업체의 경우 불확실성이 중요할 수 있습니다.

추적 가능성은 신뢰할 수있는 불확실성 예산을 수립하는 방법이지만 더 중요합니다. 국가 표준 및 기술 연구소 (NIST) 또는 스위스 연방 계량 연구소 (METAS) 와 같은 공인 국가 계량 기관과 관련된 품질입니다.SMA 커넥터와 같은 모든 커넥터가 추적 가능한 것은 아닙니다.커넥터는 널리 사용되고 있지만 일반적으로 매전 재료의 불규칙성과 낮은 반복성 때문에 추적 불가능한 것으로 간주됩니다.SMA 커넥터가 정확한 측정 결과를 제공하지 못하는 이유입니다.

다행히도 K형 커넥터의 기본 특성은 추적 가능성을 보장하며, 세밀하게 설계되어 합리적이고 기록 가능한 불확실성의 주파수 범위는 43.5GHz까지 증가할 수 있습니다. 커넥터의 추적 가능성의 가장 기본적인 측면은 커넥터를 측정하는 항공사의 크기 평가와 제어에 따라 임피던스입니다.크기 측정은 레이저 거리 측정기, 좌표 측정 장비 및 공기 계량기와 같은 추적 가능한 도구를 사용합니다.이러한 측정이 완료되면 다음 단계는 교정 도구 및 기타 어셈블리를 통해 단일 커넥터로 공기 파이프라인 성능을 전송하는 것입니다 (그림 4 참조).IEEE P287 동축 커넥터 표준에는 평가를 위한 커넥터 traceable K-connector가 추적 가능한 43.5GHz 커넥터를 설계하기 위해 Extended-K – ¢(Extended-Ká¢)라는 새로운 커넥터 기능을 설계했습니다.2.92mm 커넥터가 있는 확장 K 어셈블리는 2차 성형되지 않으며 43.5GHz의 추적 표시기를 제공하여 측정 시스템을 2.4mm 커넥터로 마이그레이션하는 데 많은 투자를 피할 수 있습니다.Anli는 테스트 포트 케이블, 2.4mm 어댑터, 휴대용 TOSL 보정 도구(수형 및 모형 포함) 및 Anli의 ShockLine ★¢벡터 네트워크 분석기(확장된 K형 기능 포함)를 포함한 완전한 43.5GHz K 커넥터 측정 시스템을 제공합니다.안립의 어댑터도 사용자가 불확실성 예산을 계량화할 수 있도록 추적할 수 있다.