原创深度：避免毫米波应用中的连接器反射
最新更新时间：2019-10-09
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5G开创新局面
随着新一代蜂窝通信5G的发展势头日渐增强，部署5G通信基础设施的竞争也开始如火如荼地进行。移动运营商们正忙于部署基础设施，并启动营销计划，以吸引大家升级自己的智能手机服务合同与手机配置，从而充分利用5G显著提高的数据速率。与上一代3G向4G的转变不同，5G的通信架构不是一次迭代升级。5G首次使用了24至40GHz毫米波（mmWave）频谱中的频率，另外还与已许可和未许可sub-6GHz频段中的多射频通信网络共存。
将毫米波用于5G
要让5G的数据传输速度实现大幅提升（预计至少比4G快4倍），需要使用高带宽的毫米波频谱。但使用这么高的频率会给设计人员带来一些技术和操作挑战。一个主要的问题是，信号覆盖的范围因传播损耗⽽减⼩。这就是部署毫米波5G需要的基站比4G更多的原因之一。我们要用最佳数量的毫米波基站让5G毫米波在商业上可行，同时还要利用毫米波信号的波束成形，确保手机接收到足够强的信号。在设计大规模多入多出（MIMO）天线时，较高的频率意味着发射/接收元件的尺寸远小于4G，从而使得波束成形阵列所需的多个毫米波天线元件的物理尺寸较小。波束成形（也称波束控制），组合使用模拟移相器与数字控制技术，将输出功率动态集中到单个波瓣中，可为任何信号路径优化信噪比和误码率。
毫米波互连挑战
在设计基础设施时，毫米波射频开发面临的一个问题是，对于30GHz及以上的频率，用于产品PCB基板的材料会带来信号损耗以及负面的传播影响。理想情况下，需要较低的基板介电常数（Dk）。因此业界开始采用更薄的PCB尺寸和不同的基板材料，如聚四氟乙烯（PTFE）层压板。在带状线板和天线之间建立同轴连接传统上是使用无焊压缩连接器。但随着频率的升高，基板会变得越来越薄，越来越软，PCB上的的基板会被压缩，产生电容效应，从而引起反射，进而对电压驻波比（VSWR）产生负面影响，使链路性能和发射器效率降低。
Amphenol SV解决方案
图1：左边是传统的无焊压缩连接器，显示了PCB基板的挠度。右边是Amphenol SV Microwave LiteTouch无焊连接器，它不会对PCB组件产生偏转力或压缩力。（资料来源：Amphenol SV Microwave）
螺丝安装的LiteTouch系列设计用于2.92mm、2.4mm和1.85mm连接器。另外也提供SMA版本。2.92mm连接器设计用于50Ω阻抗，额定频率高达40GHz，2.4mm连接器的额定频率高达50GHz，1.85mm连接器的则高达67GHz。SMA连接器适用于频率高达26.5GHz的应用。除了板上安装的版本外，还提供了一个PCB边沿安装系列。
图2显示了使用频率可以超过30GHz的标准压缩连接器对驻波比（VSWR）反射的影响，见红色曲线。相比之下，通过蓝色曲线可以看出，在使用Amphenol SV Microwave LiteTouch连接器时，反射的增加幅度最小。
图2：在0GHz至40GHz频率区间内，标准压缩连接器与 Amphenol SV Microwave LiteTouch连接器的VSWR比较。（资料来源：Amphenol SV Microwave）
除了用于天线、前端模块和波束形成器等5G基础设施，设计师还可以将Amphenol SV Microwave LiteTouch连接器系列用于各种射频设备以及高速数字测试与测量设备、射频托盘以及开发板和原型设计板。
欲详细了解LiteTouch连接器系列，敬请访问：
https://www.mouser.cn/new/sv-microwave/amphenol-sv-microwave-litetouch/
作者简介
Robert Huntley是一位具有HND资格认证的工程师和技术作家。他拥有电信、导航系统和嵌入式应用工程等专业背景，代表贸泽电子撰写了各种技术和实践文章。
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