Блог

Негізгі RF қосылғыштардың түрлері мен олардың жоғары жиілікті өнімділік сипаттамалары

SMA, 2.92 мм, 2.4 мм және SMP қосылғыштар: Жиілік шектері, қайталанушылық және қолдану аясы

SMA коннекторлары әлі күнге дейін ұялы байланыс мұнараларынан бастап радиожүйелерге дейінгі барлық жерде кездесетін 18 ГГц-тан төменгі қолданыстарда берік болып қала береді және қымбат емес. Кемшілігі неде? Олардың резьбалары шамамен 500 рет қосып-ажыратқаннан кейін тоза бастайды, сондықтан уақыт өте келе қайталанатын қосылыстар сенімсіз болып келеді. Алайда, жоғары жиіліктерде жұмыс істеу қажет болған кезде инженерлер басқа нұсқаларға жүгінеді. 2,92 мм коннектор (кейде K-коннектор деп те аталады) 40 ГГц-ке дейінгі жиіліктерді қолдайды, ал одан да кіші 2,4 мм нұсқасы 50 ГГц-ке жақын жерге дейін жетеді. Бұл коннекторлар өткізгіштердің арасында қатты материалдар емес ауа қолданады және өндіру сипаттамалары әлдеқайда дәлірек болғандықтан, сигналдың әлсіреуі аз болады және қосылу барысында электрлік біртұтастық жақсы сақталады. Содан кейін SMP коннекторлар отбасы бар, олардың серіппелі контактілері жылжып, дереу қосылады. Олар аз орын алады және толығымен айнала алады, сондықтан кеңістіктің маңызды болатын фазалық массивтердің тығыз орналасқан орнатылулары үшін өте қолайлы. Бұлар да 40 ГГц-те сигналдарды сенімді түрде өңдей алады. Бірақ бір нәрсені ескеріңіз керек: иілгіш контактілік нүктелер өзгерісті дәл коннекторларға қарағанда шынында да сигналдың қосымша жоғалуын туғызады, өлшеулер бойынша 30 ГГц-те шамамен 0,3 дБ қосымша.

Дәл ауа-диэлектрик (мысалы, APC-7) және BMAM коннекторлар: 40 ГГц-тен жоғары жиілікте фазалық тұрақтылық және жолақ енінің артықшылықтары

40 ГГц жиіліктен жоғары жұмыс істегенде, PTFE материалы фазалық тұрақсыздықты тудыратын мәселелерді шешу үшін APC-7 сериялы ауа диэлектрикті коннекторлар 110 ГГц-ке дейінгі жиілікте ±0,05 дБ шамасында өте жақсы амплитудалық тұрақтылыққа қол жеткізеді. Конструкциядағы бусиндердің болмауы керемет импеданстық секірістерді азайтады және кернеу тұрғын толқынының коэффициенті 50 ГГц деңгейінде 1,05-тен аспайтындай сақтайды. Ұзақтырақ жұмыс істеу қажет болатын қолданулар үшін BMAM коннекторлары мыңдаған рет қосылу циклі қажет болатын серіктермен жұмыс істегенде маңызды болып табылатын тот басудың алдын алатын ерекше балқытылған герметикалық сақиналар арқылы мүмкіндіктерді кеңейтеді. Бұл дамыған интерфейстер 70 ГГц-те фазалық бақылау 0,5 градус ауытқумен ғана сақталатын заманауи радиолокациялық орнатуларда бірнеше порттар арқылы синхронды жұмыс істеуге мүмкіндік береді. IEEE MTT-S стандарттары бойынша жүргізілген сынақтар полимерлермен толтырылған нұсқалармен салыстырғанда уақыт өте келе тұрақтылықты сақтауда олар шамамен 40% жоғары нәтиже көрсететінін көрсетті.

Миллиметрлік толқын жүйелері үшін маңызды RF коннекторларды таңдау критерийлері

Миллиметрлік толқын жүйелері үшін RF коннекторларды таңдау (30 ГГц-тен жоғары жиіліктер) үш электромагниттік өнімділік қауіптеріне қарсы қатаң тексеруді талап етеді:

• Шектеу тәртібі : Коннектор өлшемдері жоғары деңгейлі толқындарды басуы тиіс. 40 ГГц-те 2,92 мм коннектордың теориялық шектеуі шамамен 46 ГГц құрайды, бірақ өндіру дәлдігі толқындардың уақытынан бұрын пайда болуына әкеліп соғуы мүмкін, бұл сигналдың сапасын төмендетеді.
• Гармоникалық бұрмалау : Сызықтық емес контактілік интерфейстер негізгі жиіліктің бүтін еселік жиіліктерінде жасанды сигналдар туғызады. Күміспен капталған мыс-мырышқа қарағанда бериллий мыспен қапталған алтын контактілер импеданциялық бұрмалауды 15 дБс-қа дейін азайтады және спектрлік тазалықты сақтайды.
• Диэлектрик резонансы : Полимерлік изоляторлар 26 ГГц-тен жоғары жиіліктерде резонанстық жұтылу пиктерін көрсетеді. Ауа диэлектригі бар конструкциялар бұл құбылысты толығымен жояды және 50 ГГц-ке дейінгі VSWR <1,15 қалпын сақтайды.

Енгізу шығынының негізгі себептері: Өткізгіш материалы, бетінің қаттылығы және геометриялық масштабтау әсері RF коннектор шығынына әсері

Миллиметрлік толқынды RF қосылғыштардағы енгізу шығыны үш басым факторға байланысты сызықты емес түрде өзгереді:

1. Өткізгіштің кедергісі : 60 ГГц-те қолаға қарағанда оттегісіз мыс (Î = 58 МС/м) терілік эффектінің шығынын 22% азайтады.
2. Бетінің кедір-бұдырлығы : 0,4 мкм-ден асатын RMS тегіс еместігі 40 ГГц-те 0,05 дБ/см-ге дейін шығынды арттырады; айналық түрде парсыланған контактілер әрбір қосылыста <0,01 дБ деградацияны сақтайды.
3. Геометриялық үзілістер : 5 мкм центрлік өткізгіштің дұрыс орналаспауы токтың жиналуына байланысты 50 ГГц-те 0,2 дБ қосымша шығын тудырады — бұл гиперболалық немесе кірпішті контактік геометриялардың қажеттілігін көрсетеді.

Жиілік диапазонының тексерілуі: 26 ГГц-тен жоғарыдағы қиылу сипаттамасы, толқын түрлерін басу және гармоникалық қауіптер

26 ГГц-тен жоғары фазалық тұрақты жұмыс үшін келесі үш параметрді қатаң бақылау қажет:

• Импеданстың дәлдігі : 50 Ом ±0,5 Ом шегінде ұстау VSWR-нен туындайтын шағылуды шектейді. Стандартты SMA қосылғыштар 18 ГГц-тен жоғарыда ±2 Ом-нан асатын дәлсіздікке ие, сондықтан олар миллиметрлік толқындар үшін тиімсіз.
• Қайта жою саны : 20 дБ-тан жоғары спецификация тесттік орнатуларда тұрғын толқындардың пайда болуын болдырмайды; дәлдік коннекторлар 40 ГГц-ке дейін 26 дБ-тан жоғары көрсеткішке ие болады.
• Өтірлік жылымдығы : -55°C-тан +125°C-қа дейінгі диапазонда Î КТТБ <0,05 радиолокациялық және әуе-кеңістік орталарында тұрақты жұмыс істеуді қамтамасыз етеді.

Жоғары жиілікті RF коннектор интерфейстерінде импеданс бүтіндігі мен КТТБ басқаруы

Төзімділік шектері, орталық контактінің туралауы және 20 ГГц-тен жоғары жиілікте кері қосылу шегінің нашарлауы

Импедансты тұрақты ұстау 20 ГГц-тен жоғары жиіліктерге жеткен кезде шынымен күрделене бастайды. Мұндай жоғары деңгейлерде микрондық масштабдағы өте кішкентай механикалық өзгерістердің өзі Вольттық Тұрақты Толқын Қатынасын (VSWR) едәуір бұзады. Бөлшектер арасында 5 Ом айырмашылық болса, мм толқынды жүйелерде сигнал шағылуы шынымен 40% артады. Ескеруге тұрарлық тағы бір нәрсе - центрлік өткізгіштің туралау мәселелері. Уақыт өте келе дәлсіздіктердің жиналуы салдарынан олар 0,05 мм-ден артық ауытқыса, 40 ГГц-те кері шығын 3-6 дБ-ға төмендейді. Бұл фазалық бұрмалаулар мен қуат шығындары сияқты нақты мәселелерге алып келеді және фазалық бағытталған антенналардың дұрыс жұмыс істеуі үшін мүлде маңызды болып табылады.

Дәл туралау әдістері осы әсерлерді азайтады:

• Гиперболалық контактілі профильдер VSWR-ді 1,15:1 астында ұстайды
• Қабыршықты интерфейстер -40°C-тан +85°C-қа өзгергенде термиялық тұрақтылықтың 18% жақсаруын көрсетеді
• Азайтылған ауа саңылаулары диэлектриктің әсерінен импеданс ығысуын болдырмауға көмектеседі

30 ГГц-тан жоғары жиіліктерде бетінің қаттылығы шығын сипаттамасын басқарады. <0,1 мкм Ra-ға дейін цирандалған контактілер әрбір қосылыс үшін 0,1 дБ-ден төмен енгізу шығынын сақтайды. Мұндай басқару болмаған жағдайда, 1,5:1-ден жоғары болатын VSWR таратылған қуаттың >4% шағылады — бұл 256-QAM модуляциялы сигналдардағы қате векторлық шаманы (EVM) қатаң түрде төмендетеді.

Сымдар мен RF-коннекторлардың біріктірілуі: Айқындалу мен шағылуларды азайту

Күнделікті жұмыс істейтін жоғары жиілікті жүйелерде сигналдарды таза ұстау үшін кабельдер мен RF коннекторлары арасындағы жалғауды дұрыс орнату өте маңызды. 5 Ом шамасындағы кішігірім импеданс сәйкессіздіктері сигналдың 40%-ға дейін шағылысуын тудыруы мүмкін. Бұл шағылысулар модуляцияланған сигналдардың EVM өлшемдеріне үлкен әсер етеді. mmWave жиіліктерінде толқын ұзындықтары өте қысқа болғандықтан, мәселе одан да нашарлайды. Үздіксіздіктің кішігірім бұзылуы осы жоғары жиіліктерде сигналдың шашырауының негізгі көзіне айналады. Дұрыс коннектор орнату жүйенің жұмыс істеуіне шешуші әсер ететіндіктен, инженерлер бұған назар аударуы керек. Бұл қиындықтармен жұмыс істегенде инженерлер шағылысудың алдын алу үшін бірнеше тәсіл қолданады.

• Барлық интерфейстерде қатаң 50Ω импеданс үздіксіздігін сақтау
• VSWR <1,2:1 мақсатын қою, әсіресе каскадты сәйкессіздіктер көбейетін massive MIMO базалық станцияларында
• Толқынды өткізгіштерді пайдалану −40°C-тан +85°C-қа дейінгі температура циклы кезінде тегіс аналогтарына қарағанда жылу тұрақтылығын 18% жақсартады

Орталық контактілер мен диэлектрикалық тіреу құрылымдарының дәл туралауы 20 ГГц-тен жоғарыдағы шағылу шығынының нашарлауын болдырмауға мүмкіндік береді. Салалық талдау қалалық 5G-тің жартысынан астам уақыт баяулығының себебі коаксиалды желілердің сәйкессіздігі болып табылады — бұл геометриялық тұрақтылық пен бетінің қатты қаттылығы аз және паразиттік режимдердің оятпауы үшін арнайы әзірленген материалдардың оптималды интеграциялануы маңызды екенін көрсетеді.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

• SMA коннекторларының негізгі кемшілігі қандай?

  SMA коннекторларының негізгі кемшілігі — олардың резьбасы 500 рет жалғастыру мен ажыратудан кейін тозып, уақыт өте келе қайталанатын жалғастырудың сенімділігін төмендетеді.

• Ауа диэлектрикті коннекторлар 40 ГГц-тен жоғары неге ұнатылады?

  40 ГГц-тен жоғары жиіліктерде APC-7 сериясы сияқты ауа диэлектрик коннекторлары фазалық тұрақсыздық мәселелерін жойып, амплитуданың үлкен тұрақтылығын сақтап, импеданстың секіруін азайтқандықтан, жақсырақ өнімділік көрсетеді.

• Миллиметрлік толқынды RF коннекторларындағы енгізу үшіністің негізгі себептері қандай?

  Миллиметрлік толқынды RF коннекторларындағы енгізу үшініс өткізгіштің кедергісіне, бетінің қаттылығына және геометриялық үзілістерге байланысты.

• Жоғары жиілікті жүйелерде инженерлер сигналдың шағылуын қалай азайтады?

  Инженерлер 50 Ом импеданстың үзіліссіздігін сақтап, VSWR <1.2:1 мақсатын көздеу арқылы және циклдау кезінде жақсырақ жылу тұрақтылығы үшін толқынды өткізгіштерді қолдану арқылы сигналдың шағылуын азайтады.

• 20 ГГц-тен жоғары жиілікте орталық контактінің түзуде болуы неге маңызды?

  20 ГГц-тен жоғары жиілікте орталық контактінің түзуде болуы фазалық ауытқулардың қайтарылуын нашарлатып, қуат үшінісін және фазалық ауытқуларды тудыруы мүмкін, ол фазалық шоғырланған антенналардың жұмысы үшін маңызды.