創(chuàng )新布線(xiàn)在5G未來(lái)中的作用

2021-03-02

測試和測量是電纜創(chuàng )新的關(guān)鍵組成部分。隨著(zhù)我們邁向支持5G的世界，測試和測量過(guò)程中使用的電纜和互連必須具有最高的標準和可靠性。

5G代表了移動(dòng)通信技術(shù)的下一個(gè)重大發(fā)展，并且正在推動(dòng)下一代應用程序的發(fā)展，例如物聯(lián)網(wǎng)，自動(dòng)駕駛汽車(chē)和虛擬現實(shí)。但是，它確實(shí)帶來(lái)了要克服的重大障礙。例如，頻譜可用性受到限制，因此5G必須以更高的頻率運行以提供更快的數據速度。

mmWave頻段發(fā)揮了作用，它具有自身獨特的挑戰，例如電纜的可靠性和堅固性。為此，Junkosha正在開(kāi)發(fā)新一代的電纜和互連，這些電纜和互連將經(jīng)受住更高頻率的苛刻考驗，并在彎曲和溫度變化高的環(huán)境中高效運行。實(shí)際上，關(guān)鍵的區別在于溫度變化時(shí)的相位/幅度穩定性，尤其是在19°C的室溫下（PTFE拐點(diǎn)）。

5G的現狀

在過(guò)去的幾年中，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )在全球范圍內的啟動(dòng)，5G技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相當迅速地發(fā)展。盡管由于COVID-19而推遲了許多推出計劃，但網(wǎng)絡(luò )仍在不斷擴展，最新的預測表明，到2024年，全球5G用戶(hù)將達到近20億。1

5G部署背后的策略差異很大：一些運營(yíng)商利用超高速但低面積的毫米波技術(shù)，而其他一些運營(yíng)商則選擇具有更大覆蓋范圍但傳輸速度更低的600MHz以下頻率。還有一些位于2.5 GHz的中頻帶區域。無(wú)論采用何種基本策略，任何5G網(wǎng)絡(luò )的用戶(hù)都可以期望比任何上一代蜂窩技術(shù)更快的速度。

mmWave概述

由于5G的發(fā)展，對毫米波頻率的需求已不再是軍事和太空時(shí)代應用的保留。相反，現在主流技術(shù)都需要它。由于頻譜的相關(guān)部分大部分未使用，因此毫米波技術(shù)旨在增加數據擁擠程度較小的人口稠密區域的可用帶寬量。它的短波長(cháng)還可以實(shí)現更快的數據傳輸。

為了以更高的毫米波頻率提供所需的輸出，系統的電纜和互連必須遵守“持久的相位性能”的規定，尤其是在測試和測量環(huán)境中。在這些頻率下，互連非常小，這意味著(zhù)連接器設計是一項復雜的任務(wù)。此外，電纜所承受的彎曲和應力相對于所涉及的非常小的波長(cháng)而言是顯著(zhù)的，從而導致需要相穩定電纜的環(huán)境。

5G網(wǎng)絡(luò )的廣泛部署需要最高質(zhì)量的精密儀器和電纜，以確保5G承諾所固有的更快的連接，更高的吞吐量和更大的容量?；ミB通常被認為是系統中最薄弱的環(huán)節，并且在可靠性方面仍然是最關(guān)鍵的要素。因此，工程師使用為5G世界打造的電纜和互連至關(guān)重要。

創(chuàng )新布線(xiàn)的作用

在過(guò)去的18個(gè)月中，Junkosha已推出了幾種高端mmWave布線(xiàn)解決方案。得益于精密設計的擴展PTFE（ePTFE）膠帶包裝技術(shù)，該產(chǎn)品具有性能最高的介電材料和高撓曲壽命，每種產(chǎn)品均可承受最嚴格的測試環(huán)境。

部署在測試環(huán)境中的布線(xiàn)組件通常與矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀（VNA）一起使用。此類(lèi)設備用于測試和表征組件，以確保系統有效地協(xié)同運行。在毫米波的最小化波長(cháng)下，彎曲和移動(dòng)的情況會(huì )對結果的準確性產(chǎn)生重大影響，隨著(zhù)頻率的增加，結果的準確性會(huì )越來(lái)越高。

精度在任何測試設置中都是至關(guān)重要的，但對于計量級電纜而言尤其如此，因為后者具有極高的精度，因此要求進(jìn)行測試和校準時(shí)具有最高的可靠性。在這種使用情況下，重要的是要部署適當設計的微波/ mmWave VNA測試電纜組件（圖1），以供需要最佳精度的人員使用，例如頂級國家機構和校準實(shí)驗室。

這種口徑的電纜在彎曲時(shí)表現出出色的相位和振幅穩定性，同時(shí)在溫度下具有很強的相位穩定性。該組件達到50 GHz并提供2.4毫米連接器，顯示出令人印象深刻的性能耐久性，靈活性和無(wú)回彈力。堅固的端口側NMD連接器可確保與VNA的可靠連接。

在人類(lèi)和設備都將需要持續的無(wú)線(xiàn)連接的5G未來(lái)中，世界要求通過(guò)創(chuàng )新技術(shù)更有效地利用可用頻譜。這些高質(zhì)量的電纜為VNA制造商提供了測試高頻網(wǎng)絡(luò )的能力，而高頻網(wǎng)絡(luò )是未來(lái)高度復雜的系統的核心。

探針臺

探針臺使用戶(hù)可以將電探針，光學(xué)探針或RF探針?lè )胖迷诠杈?，并將其連接到VNA，以便可以測試設備。在探針臺中使用高端電纜至關(guān)重要–電纜必須具有低損耗，輕巧的特性，并且相位和幅度對于溫度，彎曲和振動(dòng)均穩定。這是因為一旦校準，電纜就必須長(cháng)時(shí)間準確地工作。如果電纜的相位不穩定，則會(huì )使系統快速降級，產(chǎn)生不準確的數據，并需要定期重新校準。

另一個(gè)重要的考慮因素是連接器，它有助于保持探針尖端（需要千分尺精度）穩定。許多應用要求電纜彎曲，這使得連接器的角度至關(guān)重要，因此探頭尖端必須保持在適當的位置。

研究預測，全球高頻探頭站市場(chǎng)將價(jià)值$ 1176.3萬(wàn)，到2025年，2主要由加速5G部署驅動(dòng)。的確，隨著(zhù)5G的不斷推出，需要高質(zhì)量微芯片的應用也在增加，對探針臺進(jìn)行測試以測試封裝在一起的芯片的需求也在增加。在晶圓探針測試中，將芯片安裝在一起并測試其功能，以作為一個(gè)完整的解決方案。

隨著(zhù)芯片以更高的頻率工作，電纜必須以更快的速率將信號傳入和傳出芯片。為了滿(mǎn)足此要求，最優(yōu)質(zhì)的電纜是必不可少的。同樣，帶有ePTFE膠帶包裹的電介質(zhì)層的電纜具有在受控的張力，厚度，機械性能和柔韌性下進(jìn)行構建的能力。

Junkosha的MWX001電纜組件（圖2）就是此類(lèi)電纜的一個(gè)示例，其插入損耗極低，適合需要靈活性的測量應用。結果，它越來(lái)越成為探針臺的首選系統。電纜結構使電纜插入損耗最小化，該電纜結構針對110 GHz以下的測量進(jìn)行了優(yōu)化。

2. Junkosha的MWX001電纜組件在需要靈活性的測量應用中具有極低的插入損耗。

這種電纜組件還具有出色的相位穩定性，高質(zhì)量的信號傳輸和強大的形狀維持能力。安全鎖定機制可確保將1.0毫米連接器插針安全可靠地插入母連接器中。

隨著(zhù)5G將設備，機器和人員之間的互連比以往任何時(shí)候都更緊密，每一個(gè)新級別的先進(jìn)技術(shù)都會(huì )帶來(lái)更復雜的芯片組。因此，它進(jìn)一步推動(dòng)了對高效探針臺測試和高端布線(xiàn)的需求。

展望未來(lái)

我們正在著(zhù)眼于以互聯(lián)設備為中心的未來(lái)，這些設備要求減少延遲以實(shí)現實(shí)時(shí)應用。高通公司（ABI Research）委托高通（Qualcomm）進(jìn)行的研究預計，與前代蜂窩相比，5G的延遲降低了約10倍，同時(shí)數據速率得到了提高。

像Junkosha這樣的電纜組裝制造商經(jīng)常被要求提供超越電流速度和頻率的電纜和互連解決方案，從而使我們進(jìn)入一個(gè)我們難以想象的世界。然而，伴隨著(zhù)重大變化而來(lái)的是巨大的挑戰。測試和測量過(guò)程的要求越來(lái)越高，這突出了布線(xiàn)和互連解決方案為何必須成為未來(lái)創(chuàng )新的重點(diǎn)的原因。