Substrat IC - Penyambung jenis K boleh dijejaki untuk pengukuran 43.5GHz

Mengapa memilih 43.5GHz?

Figure 1: 5G millimeter wave spectrum planning and application in various countries1

Dalam beberapa tahun terakhir, pengembangan frekuensi ini telah diam-diam diterima oleh ramai syarikat ujian dan pengukuran, menambah pilihan frekuensi ini kepada produk yang ada dan baru. Salah satu aspek yang menyediakan pengukuran 43.5GHz adalah antaramuka sambungan, iaitu antaramuka antara peralatan pengguna dan peralatan ujian. Pada masa ini, terdapat dua cara untuk membenarkan pengguna menggunakan 43.5 GHz:

Guna sambungan 2.4 mm pada peralatan ujian-kaedah ini mempunyai keuntungan ganda. Pertama, sambungan memenuhi prestasi kerja 50GHz, dan kedua, pengesan telah ditetapkan. Namun, masalah yang dihadapi oleh kaedah ini ialah pengguna mesti menggantikan semua kabel, penyesuaian, alat kalibrasi, dan komponen lain dengan antaramuka sambungan 2.4 mm. Biaya ini sangat mahal, kerana sambungan 2.4 mm biasanya lebih mahal daripada sambungan 2.92 mm. Masalah lain ialah banyak DUT menggunakan sambungan 2.92 mm (K), yang bermakna pengguna mesti menambah penyesuaian tambahan untuk menyambung sambungan 2.4 mm pada peralatan ujian ke 2.92 mm DUT.å¨è¿¯¥. disambung. Walaupun kebanyakan penghasil yang menggunakan sambungan 2.4 mm menyediakan penyesuaian 2.92 mm, kecuali penyesuaian menunjukkan bahawa ia boleh digunakan sehingga 43.5 GHz pada hujung 2.92 mm, prestasi 43.5 GHz terhad oleh output berlebihan yang dijana pada sambungan. Pengubahsuaian berlebihan dan tidak dapat dijamin. Ini akan terus dibahas di bawah.

Guna sambungan 2.92 mm pada peralatan ujian-kaedah kedua adalah untuk menggunakan sambungan 2.92 mm pada peralatan, tetapi perlu dikatakan bahawa dari 40GHz hingga 43.5GHz, jenis sambungan ini tidak boleh dikesan kembali, dan prestasi nominalnya Ia "diukur". Kegagalan kaedah ini adalah bahawa sambungan mungkin tidak diuji secara individu dan hanya boleh digunakan sebagai sebahagian dari DUT untuk pengukuran "keseluruhan".

Overmold

Dua penunjuk paling penting prestasi elektrik konektor adalah kemudahan skala frekuensinya dan sama ada ia memenuhi prestasi yang diperlukan untuk frekuensi 43.5 GHz. Untuk mendapatkan prestasi terbaik, beberapa mod patut dihalangi daripada menyebar dalam sambungan. Untuk sambungan 2.92mm(K), secara teori hanya gelombang elektromagnetik (TEM) melintas boleh menyebar sehingga kira-kira 46GHz. Sebenarnya, frekuensi pembatasan akan lebih rendah: kacang sokongan dielektrik perlu mempertimbangkan kestabilan mekanik konektor, dan kerana panjang gelombang dalam medium lebih pendek daripada yang di udara, gelombang elektromagnetik modus lain juga boleh menyebar di bawah 46GHz. Inilah sebabnya konektor jenis K biasanya dicatat untuk bekerja pada maksimum 40 GHz.

Di atas frekuensi batas, mod tambahan, mod TE11, juga akan berkembang. Ia bukan belakang dan mendarab pada frekuensi yang lebih tinggi seperti mod lain gelombang2. Ini adalah masalah, kerana tenaga isyarat input boleh diubah diantara mod yang berbeza, dan pertukaran ini disebabkan oleh cacat kecil di permukaan kacang sokongan (seperti yang dipaparkan dalam Gambar 2). Fenomen overmolding dalam sambungan boleh diketahui semasa proses pengukuran. Ia jelas kelihatan semasa pengukuran transmisi konektor, seperti yang dipaparkan dalam Figur 3, bahawa puncak penindasan besar muncul dalam band yang sempit. Apabila resonansi frekuensi terlepas-sambungan tenaga diantara mod tidak efisien-tenaga akan dikembalikan ke laluan pemindahan asal.

Dengan mengurangi perimeter penyokong dielektrik, memperbaiki penambahan penyokong penyokong, dan mengurangi toleransi untuk mengurangi peluang untuk menyambung tenaga ke dalam mod trasmis, kejadian overmode boleh dicegah. Menganggap bahawa pembuat mengatasi semua halangan dan merancang sambungan 2.9 mm yang tidak akan menghasilkan mod-berlebihan pada 43.5 GHz, bolehkah ia memberikan kepercayaan yang cukup dalam pengukuran? Jawapan akan berbeza dari aplikasi ke aplikasi, bergantung pada ketat spesifikasi ujian. Maklumat ini akan dijelaskan dalam helaian data.

Mengapa pengesan begitu penting?

Terma yang digunakan dalam spesifikasi elektrik bagi instrumen ukuran dalam julat frekuensi 40 hingga 43.5 GHz adalah "indeks ukuran". Indeks diukur atau indeks karakteristik adalah keputusan pengukuran yang boleh menyediakan set data, dan data ini boleh dikwantifikasikan dengan tingkat tertentu kepercayaan dan digunakan untuk mengukur semua peralatan. Walaupun kaedah ini untuk mengukur indeks elektrik tidak jarang dan semakin umum, perbezaan antara mengukur indeks di bawah 40 GHz dan mengukur indeks di atas 40 GHz adalah pengesan. Di bawah 40 GHz, anggaran ketidakpastian jelas ditakrif melalui pendekatan penjejak lengkap; hasil pengukuran antara 40 dan 43.5 GHz biasanya tidak mempunyai kepercayaan yang sama. Untuk pembuat, ketidakpastian mungkin penting, kerana hasil pengukuran produk akan menentukan sama ada ia boleh melepasi keperluan spesifikasi ujian.

Walaupun pengesan adalah cara untuk menetapkan anggaran ketidakpastian yang boleh diandalkan, ia lebih penting: kualiti yang berkaitan dengan institusi metrologi nasional yang dikenali seperti Institut Nasional Standards and Technology (NIST) atau Institut Persekutuan Swiss of Metrology (METAS). Tidak semua sambungan boleh dijejaki, seperti sambungan SMA. Walaupun konektor digunakan secara luas, ia secara umum dianggap tidak boleh dikesan disebabkan kegagalan dan tidak dapat diulang bahan-bahan dielektriknya. Inilah sebab kenapa sambungan SMA tidak boleh memberikan keputusan pengukuran yang tepat.

Untungnya, ciri-ciri asas konektor jenis K memastikan pengesan, dan selepas rancangan berhati-hati, julat frekuensi ketidakpastian yang masuk akal dan boleh direkam boleh ditambah ke 43.5GHz. Aspek paling asas pengesan konektor adalah impedance, yang bergantung pada penilaian saiz dan kawalan bagi garisan terbang yang digunakan untuk mengukur konektor. Keukuran dimensi menggunakan alat boleh dijejak seperti rangefinder laser, peranti pengukuran koordinat, dan gage udara. Apabila pengukuran ini selesai, langkah berikutnya adalah untuk memindahkan prestasi garis udara ke sambungan tunggal melalui alat kalibrasi dan komponen lain (seperti yang dipaparkan dalam Figur 4). Piawai sambungan koaksial IEEE P287 senaraikan sambungan yang digunakan untuk penilaianTraceable K-connectorIn order to design a traceable 43.5 GHz connector, Anritsu has designed a new connector function called Extended-K ⢢ (Extended-K⢢). Komponen jenis-K yang dilambangkan dengan sambungan 2.92mm tidak akan berlebihan dan menyediakan indikator boleh dijejak 43.5GHz, sehingga mengelakkan pelaburan mahal untuk memindahkan sistem pengukuran ke sambungan 2.4mm. Anritsu menyediakan sistem pengukuran K-konektor 43.5 GHz lengkap, termasuk kabel port ujian, penyesuaian 2.4 mm, alat pengukuran TOSL yang boleh dibawa (lelaki dan perempuan) dan analisis rangkaian vektor Anritsu â™s ShockLine â™™™ (dengan fungsi Jenis K yang lanjut). Penyesuai Anritsu â™s juga boleh dijejaki, membolehkan pengguna kuantifikasi anggaran ketidakpastian mereka.