5G賦能新起點(diǎn)

隨著 5G（最新一代蜂窩通信）的采用勢頭強(qiáng)勁，推出 5G 通信基礎(chǔ)設(shè)施的競賽已經(jīng)開始。蜂窩運(yùn)營商正忙于部署基礎(chǔ)設(shè)施，并且已經(jīng)開始了他們的營銷計(jì)劃，以吸引我們升級(jí)我們的智能手機(jī)合同和手機(jī)，以便我們可以從顯著提高的數(shù)據(jù)速率中受益。與上一代3G到4G的更替不同，5G的通信架構(gòu)并不是迭代升級(jí)。5G 包含 24GHz 至 40GHz 毫米波 (mmWave) 頻譜中的首次頻率，此外還與許可和未許可的 6GHz 以下頻段中的多無線電通信網(wǎng)絡(luò)共存。

讓毫米波為 5G 工作

實(shí)現(xiàn) 5G 顯著提高的數(shù)據(jù)速率（預(yù)計(jì)至少比 4G 快四倍）需要高帶寬毫米波頻譜。然而，使用這些更高的頻率會(huì)帶來一些設(shè)計(jì)人員必須解決的技術(shù)和操作挑戰(zhàn)。一個(gè)關(guān)鍵的考慮因素是，由于更高的傳播損耗，信號(hào)可以發(fā)送的最大可能范圍會(huì)隨著頻率的增加而減小。這是毫米波 5G 部署需要比 4G 多得多的基站的原因之一。使用最佳數(shù)量的毫米波基站使 5G 毫米波在商業(yè)上可行，同時(shí)確保移動(dòng)手機(jī)接收到足夠強(qiáng)的信號(hào)，這促使射頻工程師實(shí)施毫米波信號(hào)的波束成形。在設(shè)計(jì)大規(guī)模多輸入多輸出 (MIMO) 天線時(shí)，更高的頻率意味著發(fā)射/接收元件比 4G 小得多，從而使波束成形陣列所需的多個(gè)毫米波天線元件在物理上很小。波束成形，也稱為波束控制，結(jié)合使用模擬移相器和數(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，以實(shí)現(xiàn)任何信號(hào)路徑的最大信噪比和誤碼率。

毫米波互連挑戰(zhàn)

在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備時(shí)，毫米波 RF 開發(fā)的一個(gè)方面是，對(duì)于大約 30GHz 及以上的頻率，用于產(chǎn)品 PCB 基板的材料會(huì)引入信號(hào)損失和不需要的傳播影響。理想情況下，基板的介電常數(shù) (Dk) 需要很低。這導(dǎo)致該行業(yè)采用更薄的 PCB 尺寸和不同的基板材料，例如聚四氟乙烯 (PTFE) 層壓板。在帶狀線板和天線之間進(jìn)行同軸連接傳統(tǒng)上使用無焊壓縮型連接器。然而，隨著頻率變高和基板變得更薄和更軟，PCB 上的壓縮力會(huì)壓緊基板，

Amphenol SV 解決方案

Amphenol SV Microwave LiteTouch系列無焊 PCB 連接器沒有使用實(shí)心配合連接器表面，而是使用圓形珠接觸彈簧針組件來最大限度地減少傳遞到主組件的配合扭矩（圖 1）。

圖 1：左側(cè)是傳統(tǒng)的無焊壓力連接器，顯示了 PCB 基板的撓度。右側(cè)是無焊 Amphenol SV Microwave LiteTouch 連接器，它不會(huì)對(duì) PCB 組件施加偏轉(zhuǎn)或壓縮力。（來源：Amphenol SV Microwave）

螺絲安裝的 LiteTouch 系列設(shè)計(jì)用于 2.92 毫米、2.4 毫米和 1.85 毫米連接器。SMA 版本也可用。專為 50Ω 阻抗而設(shè)計(jì)，2.92mm 連接器的額定頻率高達(dá) 40GHz，2.4mm 連接器的額定頻率高達(dá) 50GHz，1.85mm 連接器的最大頻率為 67GHz。SMA 連接器適用于高達(dá) 26.5GHz 的頻率。除了板載版本外，還提供PCB 邊緣發(fā)射系列。

圖 2說明了使用標(biāo)準(zhǔn)壓縮連接器對(duì) VSWR 反射的影響可能超過 30GHz — 請(qǐng)參見紅色跡線。相比之下，藍(lán)色圖顯示使用 Amphenol SV Microwave LiteTouch 連接器時(shí)反射的增加很小。

圖 2：標(biāo)準(zhǔn)壓縮連接和 Amphenol SV Microwave LiteTouch 連接器在 0GHz 至 40GHz 之間的 VSWR 與頻率的比較。（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)備外，設(shè)計(jì)人員還可以使用 Amphenol SV Microwave LiteTouch 連接器系列、各種射頻和高速數(shù)字測試和測量設(shè)備、射頻托盤和開發(fā)和原型板。

Robert Huntley 是一位獲得 HND 資格的工程師和技術(shù)作家。憑借他在電信、導(dǎo)航系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用工程方面的背景，他代表 Mouser Electronics 撰寫了各種技術(shù)和實(shí)用文章。

審核編輯黃宇