创新(xīn)布線(xiàn)在5G未来中的作用(yòng)

2021-03-02

测试和测量是電(diàn)缆创新(xīn)的关键组成部分(fēn)。随着我们迈向支持5G的世界，测试和测量过程中使用(yòng)的電(diàn)缆和互连必须具有(yǒu)最高的标准和可(kě)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(yòng)程序的发展，例如物(wù)联网，自动驾驶汽車(chē)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(kě)用(yòng)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(yòng)，它具有(yǒu)自身独特的挑战，例如電(diàn)缆的可(kě)靠性和坚固性。為(wèi)此，Junkosha正在开发新(xīn)一代的電(diàn)缆和互连，这些電(diàn)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，关键的區(qū)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(duō)推出计划，但网络仍在不断扩展，最新(xīn)的预测表明，到2024年，全球5G用(yòng)户将达到近20亿。1

5G部署背后的策略差异很(hěn)大：一些运营商(shāng)利用(yòng)超高速但低面积的毫米波技术，而其他(tā)一些运营商(shāng)则选择具有(yǒu)更大覆盖范围但传输速度更低的600MHz以下频率。还有(yǒu)一些位于2.5 GHz的中频带區(qū)域。无论采用(yòng)何种基本策略，任何5G网络的用(yòng)户都可(kě)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(yòng)的保留。相反，现在主流技术都需要它。由于频谱的相关部分(fēn)大部分(fēn)未使用(yòng)，因此毫米波技术旨在增加数据拥挤程度较小(xiǎo)的人口稠密區(qū)域的可(kě)用(yòng)带宽量。它的短波長(cháng)还可(kě)以实现更快的数据传输。

為(wèi)了以更高的毫米波频率提供所需的输出，系统的電(diàn)缆和互连必须遵守“持久的相位性能(néng)”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(xiǎo)，这意味着连接器设计是一项复杂的任務(wù)。此外，電(diàn)缆所承受的弯曲和应力相对于所涉及的非常小(xiǎo)的波長(cháng)而言是显着的，从而导致需要相稳定電(diàn)缆的环境。

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

创新(xīn)布線(xiàn)的作用(yòng)

在过去的18个月中，Junkosha已推出了几种高端mmWave布線(xiàn)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(yǒu)性能(néng)最高的介電(diàn)材料和高挠曲寿命，每种产品均可(kě)承受最严格的测试环境。

部署在测试环境中的布線(xiàn)组件通常与矢量网络分(fēn)析仪（VNA）一起使用(yòng)。此类设备用(yòng)于测试和表征组件，以确保系统有(yǒu)效地协同运行。在毫米波的最小(xiǎo)化波長(cháng)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，但对于计量级電(diàn)缆而言尤其如此，因為(wèi)后者具有(yǒu)极高的精度，因此要求进行测试和校准时具有(yǒu)最高的可(kě)靠性。在这种使用(yòng)情况下，重要的是要部署适当设计的微波/ mmWave VNA测试電(diàn)缆组件（图1），以供需要最佳精度的人员使用(yòng)，例如顶级國(guó)家机构和校准实验室。

这种口径的電(diàn)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(yǒu)很(hěn)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(néng)耐久性，灵活性和无回弹力。坚固的端口侧NMD连接器可(kě)确保与VNA的可(kě)靠连接。

在人类和设备都将需要持续的无線(xiàn)连接的5G未来中，世界要求通过创新(xīn)技术更有(yǒu)效地利用(yòng)可(kě)用(yòng)频谱。这些高质量的電(diàn)缆為(wèi)VNA制造商(shāng)提供了测试高频网络的能(néng)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(yòng)户可(kě)以将電(diàn)探针，光學(xué)探针或RF探针放置在硅晶片上，并将其连接到VNA，以便可(kě)以测试设备。在探针台中使用(yòng)高端電(diàn)缆至关重要–電(diàn)缆必须具有(yǒu)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。这是因為(wèi)一旦校准，電(diàn)缆就必须長(cháng)时间准确地工作。如果電(diàn)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(xīn)校准。

另一个重要的考虑因素是连接器，它有(yǒu)助于保持探针尖端（需要千分(fēn)尺精度）稳定。许多(duō)应用(yòng)要求電(diàn)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(yòng)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(néng)，以作為(wèi)一个完整的解决方案。

随着芯片以更高的频率工作，電(diàn)缆必须以更快的速率将信号传入和传出芯片。為(wèi)了满足此要求，最优质的電(diàn)缆是必不可(kě)少的。同样，带有(yǒu)ePTFE胶带包裹的電(diàn)介质层的電(diàn)缆具有(yǒu)在受控的张力，厚度，机械性能(néng)和柔韧性下进行构建的能(néng)力。

Junkosha的MWX001電(diàn)缆组件（图2）就是此类電(diàn)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(yòng)。结果，它越来越成為(wèi)探针台的首选系统。電(diàn)缆结构使電(diàn)缆插入损耗最小(xiǎo)化，该電(diàn)缆结构针对110 GHz以下的测量进行了优化。

2. Junkosha的MWX001電(diàn)缆组件在需要灵活性的测量应用(yòng)中具有(yǒu)极低的插入损耗。

这种電(diàn)缆组件还具有(yǒu)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(néng)力。安全锁定机制可(kě)确保将1.0毫米连接器插针安全可(kě)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(xīn)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線(xiàn)的需求。

展望未来

我们正在着眼于以互联设备為(wèi)中心的未来，这些设备要求减少延迟以实现实时应用(yòng)。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这样的電(diàn)缆组装制造商(shāng)经常被要求提供超越電(diàn)流速度和频率的電(diàn)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，这突出了布線(xiàn)和互连解决方案為(wèi)何必须成為(wèi)未来创新(xīn)的重点的原因。