创新布线在5G未来中的作用

2021-03-02

测试和测量是电缆创新的关键组成部分。随着我们迈向支持5G的世界，测试和测量过程中使用的电缆和互连必须具有最高的标准和可靠性。

5G代表了移动通信技术的下一个重大发展，并且正在推动下一代应用程序的发展，例如物联网，自动驾驶汽车和虚拟现实。但是，它确实带来了要克服的重大障碍。例如，频谱可用性受到限制，因此5G必须以更高的频率运行以提供更快的数据速度。

mmWave频段发挥了作用，它具有自身独特的挑战，例如电缆的可靠性和坚固性。为此，Junkosha正在开发新一代的电缆和互连，这些电缆和互连将经受住更高频率的苛刻考验，并在弯曲和温度变化高的环境中高效运行。实际上，关键的区别在于温度变化时的相位/幅度稳定性，尤其是在19°C的室温下（PTFE拐点）。

5G的现状

在过去的几年中，随着网络在全球范围内的启动，5G技术的发展已经相当迅速地发展。尽管由于COVID-19而推迟了许多推出计划，但网络仍在不断扩展，最新的预测表明，到2024年，全球5G用户将达到近20亿。1

5G部署背后的策略差异很大：一些运营商利用超高速但低面积的毫米波技术，而其他一些运营商则选择具有更大覆盖范围但传输速度更低的600MHz以下频率。还有一些位于2.5 GHz的中频带区域。无论采用何种基本策略，任何5G网络的用户都可以期望比任何上一代蜂窝技术更快的速度。

mmWave概述

由于5G的发展，对毫米波频率的需求已不再是军事和太空时代应用的保留。相反，现在主流技术都需要它。由于频谱的相关部分大部分未使用，因此毫米波技术旨在增加数据拥挤程度较小的人口稠密区域的可用带宽量。它的短波长还可以实现更快的数据传输。

为了以更高的毫米波频率提供所需的输出，系统的电缆和互连必须遵守“持久的相位性能”的规定，尤其是在测试和测量环境中。在这些频率下，互连非常小，这意味着连接器设计是一项复杂的任务。此外，电缆所承受的弯曲和应力相对于所涉及的非常小的波长而言是显着的，从而导致需要相稳定电缆的环境。

5G网络的广泛部署需要最高质量的精密仪器和电缆，以确保5G承诺所固有的更快的连接，更高的吞吐量和更大的容量。互连通常被认为是系统中最薄弱的环节，并且在可靠性方面仍然是最关键的要素。因此，工程师使用为5G世界打造的电缆和互连至关重要。

创新布线的作用

在过去的18个月中，Junkosha已推出了几种高端mmWave布线解决方案。得益于精密设计的扩展PTFE（ePTFE）胶带包装技术，该产品具有性能最高的介电材料和高挠曲寿命，每种产品均可承受最严格的测试环境。

部署在测试环境中的布线组件通常与矢量网络分析仪（VNA）一起使用。此类设备用于测试和表征组件，以确保系统有效地协同运行。在毫米波的最小化波长下，弯曲和移动的情况会对结果的准确性产生重大影响，随着频率的增加，结果的准确性会越来越高。

精度在任何测试设置中都是至关重要的，但对于计量级电缆而言尤其如此，因为后者具有极高的精度，因此要求进行测试和校准时具有最高的可靠性。在这种使用情况下，重要的是要部署适当设计的微波/ mmWave VNA测试电缆组件（图1），以供需要最佳精度的人员使用，例如顶级国家机构和校准实验室。

这种口径的电缆在弯曲时表现出出色的相位和振幅稳定性，同时在温度下具有很强的相位稳定性。该组件达到50 GHz并提供2.4毫米连接器，显示出令人印象深刻的性能耐久性，灵活性和无回弹力。坚固的端口侧NMD连接器可确保与VNA的可靠连接。

在人类和设备都将需要持续的无线连接的5G未来中，世界要求通过创新技术更有效地利用可用频谱。这些高质量的电缆为VNA制造商提供了测试高频网络的能力，而高频网络是未来高度复杂的系统的核心。

探针台

探针台使用户可以将电探针，光学探针或RF探针放置在硅晶片上，并将其连接到VNA，以便可以测试设备。在探针台中使用高端电缆至关重要–电缆必须具有低损耗，轻巧的特性，并且相位和幅度对于温度，弯曲和振动均稳定。这是因为一旦校准，电缆就必须长时间准确地工作。如果电缆的相位不稳定，则会使系统快速降级，产生不准确的数据，并需要定期重新校准。

另一个重要的考虑因素是连接器，它有助于保持探针尖端（需要千分尺精度）稳定。许多应用要求电缆弯曲，这使得连接器的角度至关重要，因此探头尖端必须保持在适当的位置。

研究预测，全球高频探头站市场将价值$ 1176.3万，到2025年，2主要由加速5G部署驱动。的确，随着5G的不断推出，需要高质量微芯片的应用也在增加，对探针台进行测试以测试封装在一起的芯片的需求也在增加。在晶圆探针测试中，将芯片安装在一起并测试其功能，以作为一个完整的解决方案。

随着芯片以更高的频率工作，电缆必须以更快的速率将信号传入和传出芯片。为了满足此要求，最优质的电缆是必不可少的。同样，带有ePTFE胶带包裹的电介质层的电缆具有在受控的张力，厚度，机械性能和柔韧性下进行构建的能力。

Junkosha的MWX001电缆组件（图2）就是此类电缆的一个示例，其插入损耗极低，适合需要灵活性的测量应用。结果，它越来越成为探针台的首选系统。电缆结构使电缆插入损耗最小化，该电缆结构针对110 GHz以下的测量进行了优化。

2. Junkosha的MWX001电缆组件在需要灵活性的测量应用中具有极低的插入损耗。

这种电缆组件还具有出色的相位稳定性，高质量的信号传输和强大的形状维持能力。安全锁定机制可确保将1.0毫米连接器插针安全可靠地插入母连接器中。

随着5G将设备，机器和人员之间的互连比以往任何时候都更紧密，每一个新级别的先进技术都会带来更复杂的芯片组。因此，它进一步推动了对高效探针台测试和高端布线的需求。

展望未来

我们正在着眼于以互联设备为中心的未来，这些设备要求减少延迟以实现实时应用。高通公司（ABI Research）委托高通（Qualcomm）进行的研究预计，与前代蜂窝相比，5G的延迟降低了约10倍，同时数据速率得到了提高。

像Junkosha这样的电缆组装制造商经常被要求提供超越电流速度和频率的电缆和互连解决方案，从而使我们进入一个我们难以想象的世界。然而，伴随着重大变化而来的是巨大的挑战。测试和测量过程的要求越来越高，这突出了布线和互连解决方案为何必须成为未来创新的重点的原因。