隨著新一代蜂窩通信5G的發(fā)展勢(shì)頭日漸增強(qiáng)，部署5G通信基礎(chǔ)設(shè)施的競(jìng)爭(zhēng)也開始如火如荼地進(jìn)行。移動(dòng)運(yùn)營商們正忙于部署基礎(chǔ)設(shè)施，并啟動(dòng)營銷計(jì)劃，以吸引大家升級(jí)自己的智能手機(jī)服務(wù)合同與手機(jī)配置，從而充分利用5G顯著提高的數(shù)據(jù)速率。與上一代3G向4G的轉(zhuǎn)變不同，5G的通信架構(gòu)不是一次迭代升級(jí)。5G首次使用了24至40GHz毫米波 (mmWave) 頻譜中的頻率，另外還與已許可和未許可sub-6GHz頻段中的多射頻通信網(wǎng)絡(luò)共存。

將毫米波用于5G

要讓5G的數(shù)據(jù)傳輸速度實(shí)現(xiàn)大幅提升 (預(yù)計(jì)至少比4G快4倍)，需要使用高帶寬的毫米波頻譜。但使用這么高的頻率會(huì)給設(shè)計(jì)人員帶來一些技術(shù)和操作挑戰(zhàn)。一個(gè)主要的問題是，信號(hào)覆蓋的范圍因傳播損耗而減少。這就是部署毫米波5G需要的基站比4G更多的原因之一。我們要用最佳數(shù)量的毫米波基站讓5G毫米波在商業(yè)上可行，同時(shí)還要利用毫米波信號(hào)的波束成形，確保手機(jī)接收到足夠強(qiáng)的信號(hào)。在設(shè)計(jì)大規(guī)模多入多出 (MIMO) 天線時(shí)，較高的頻率意味著發(fā)射/接收元件的尺寸遠(yuǎn)小于4G，從而使得波束成形陣列所需的多個(gè)毫米波天線元件的物理尺寸較小。波束成形 (也稱波束控制)，組合使用模擬移相器與數(shù)字控制技術(shù)，將輸出功率動(dòng)態(tài)集中到單個(gè)波瓣中，可為任何信號(hào)路徑優(yōu)化信噪比和誤碼率。

毫米波互連挑戰(zhàn)

在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，毫米波射頻開發(fā)面臨的一個(gè)問題是，對(duì)于30GHz及以上的頻率，用于產(chǎn)品PCB基板的材料會(huì)帶來信號(hào)損耗以及負(fù)面的傳播影響。理想情況下，需要較低的基板介電常數(shù) (Dk)。因此業(yè)界開始采用更薄的PCB尺寸和不同的基板材料，如聚四氟乙烯 (PTFE) 層壓板。在帶狀線板和天線之間建立同軸連接傳統(tǒng)上是使用無焊壓縮連接器。但隨著頻率的升高，基板會(huì)變得越來越薄，越來越軟，PCB上的的基板會(huì)被壓縮，產(chǎn)生電容效應(yīng)，從而引起反射，進(jìn)而對(duì)電壓駐波比 (VSWR) 產(chǎn)生負(fù)面影響，使鏈路性能和發(fā)射器效率降低。

Amphenol SV解決方案

Amphenol SV Microwave LiteTouch系列無焊PCB連接器不是使用實(shí)心插配連接器接口，而是使用圓珠接觸彈簧頂針組件以盡量減少插配扭矩向主組件的傳導(dǎo) (圖1)。

圖1：左邊是傳統(tǒng)的無焊壓縮連接器，顯示了PCB基板的撓度。右邊是Amphenol SV Microwave LiteTouch無焊連接器，它不會(huì)對(duì)PCB組件產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力或壓縮力。(資料來源：Amphenol SV Microwave)

螺絲安裝的LiteTouch系列設(shè)計(jì)用于2.92mm、2.4mm和1.85mm連接器。另外也提供SMA版本。2.92mm連接器設(shè)計(jì)用于50Ω阻抗，額定頻率高達(dá)40GHz，2.4mm連接器的額定頻率高達(dá)50GHz，1.85mm連接器的則高達(dá)67GHz。SMA連接器適用于頻率高達(dá)26.5GHz的應(yīng)用。除了板上安裝的版本外，還提供了一個(gè)PCB邊沿安裝系列。
圖2顯示了使用頻率可以超過30GHz的標(biāo)準(zhǔn)壓縮連接器對(duì)駐波比 (VSWR) 反射的影響，見紅色曲線。相比之下，通過藍(lán)色曲線可以看出，在使用Amphenol SV Microwave LiteTouch連接器時(shí)，反射的增加幅度最小。

圖2：在0GHz至40GHz頻率區(qū)間內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)壓縮連接器與 Amphenol SV Microwave LiteTouch連接器的VSWR比較。(資料來源：Amphenol SV Microwave)

除了用于天線、前端模塊和波束形成器等5G基礎(chǔ)設(shè)施，設(shè)計(jì)師還可以將Amphenol SV Microwave LiteTouch連接器系列用于各種射頻設(shè)備以及高速數(shù)字測(cè)試與測(cè)量設(shè)備、射頻托盤以及開發(fā)板和原型設(shè)計(jì)板。

審核編輯：郭婷