Конструкторские соображения, советы и методики для решений с разъемами 5G

Развертывание сетей 5G и подключенных к ним устройств предъявляет повышенные требования к существующим архитектурам разъемов. Для крупносерийного производства инвестиции в технологию разъемов должны обеспечивать баланс между производительностью, размерами и стоимостью, чтобы преуспеть на рынке. Для гигагерцовых приложений уникальной задачей является изоляция внутренних и внешних источников электромагнитных помех (EMI). Возьмем, к примеру, мобильный телефон 5G. Он содержит множество подсистем (GPS, Wi-Fi, сотовую связь в диапазоне суб-6 ГГц и ммВолны 5G), которые должны работать вместе, чтобы снизить потери на индуктивность антенны до гораздо более низкого уровня и обеспечить совместимость подсистем. Подсистемы миллиметровых волн телефона 5G, разработанные для эффективного излучения миллиметровых волн, также должны быть расположены в непосредственной близости от чувствительных ядер процессора и пассивных антенн. Это может привести к проблемам электромагнитной совместимости (ЭМС). Существует множество решений для смягчения этих проблем. Однако, как правило, это решения, изготовленные на станках с ЧПУ, с более крупными и тяжелыми высокоэкранированными коаксиальными структурами. Устройства 5G для потребительского использования должны тщательно балансировать между производительностью, размерами и стоимостью. Устройства UE 5G должны расширять границы миниатюризации, обеспечивая при этом более высокую производительность для поддержки устройств следующего поколения. Эта тенденция не имеет признаков замедления, так же как и проблема ЭМС не имеет признаков облегчения. Микрополосковые и ленточные малогабаритные ВЧ-коаксиальные разъемы в сочетании с решениями для заземления кабелей и управления жгутами представляют собой ряд прогрессивных решений в области ЭМС. Маленькие, экранированные и недорогие, эти компоненты играют ключевую роль в успешной стратегии обеспечения соответствия системы требованиям по электромагнитным помехам. Стандартная процедура проектирования в промышленности заключается в достижении целевых показателей производительности; только после достижения целевых показателей можно оптимизировать баланс между размерами компонентов и ограничениями по стоимости. Однако по мере неизбежного роста частот подавление и изоляция электромагнитных помех становятся ключевым "первым соображением" на начальном этапе проекта. К счастью, существуют поэтапные эффективные решения, которые могут помочь снизить излучение ЭМИ в системе до приемлемого уровня. Одним из вариантов компонентов является недорогая микрополосковая версия решения "плата-провод" (см. рис. 1). Он обеспечивает базовые коаксиальные соединения ВЧ с микрополосковой структурой печатной платы. В некоторых ВЧ-конструкциях микрополосковая структура может занимать всего 2 металлических слоя на печатной плате, что позволяет снизить стоимость и толщину печатной платы. Однако на высоких частотах она может не подавлять электромагнитные излучения в достаточной степени, чтобы соответствовать требованиям. В случаях, когда микрополосковых линий передачи недостаточно для удовлетворения требований к характеристикам ЭМИ, может потребоваться трехслойная полосковая структура передачи. В таких случаях решением являются высокопроизводительные ленточные ВЧ-разъемы с низкой задней стенкой (см. Рисунок 6). В высокопроизводительных средах, где необходимо применять дополнительные меры противодействия ЭМИ, может оказаться полезным добавление SMT-зажима заземления (см. Рисунок 3). Это отличный недорогой инструмент, который может значительно снизить уровень электромагнитных излучений, тем самым еще больше сократив объем работ по перепроектированию печатной платы. Улучшение эффективности экранирования, связанное с добавлением зажима заземления SMT-кабеля, можно легко увидеть, сравнив рисунок 4 с рисунком 7. Мы использовали 3D-электронное моделирование Ansys® HFS™ S для более тщательного изучения эффективности экранирования в следующих четырех случаях:

1:Пример 1-Предполагаемые характеристики EMI, микрополосковая линия передачи:

Шасси микрополосковой линии передачи было построено с использованием микрополосковых ВЧ-разъемов и смоделировано в HFSS. Микрополосковая структура позволяет излучению выходить из структуры направляемой волны, как показано на рис. 2.

Рисунок 1: Микрополосковое сечение

Рисунок 2: Миниатюрный ВЧ-коннектор коаксиальной линии I-PEX MHF®4L подключается к микрополосковой волноводной структуре, которая имеет присущие ей характеристики излучения, но при этом страдает от электромагнитных помех.

---------------------------------------------------------------------------------------------------

2:Пример 1b - ВЧ микрополосковый разъем с дополнительным SMT зажимом заземления:

С добавлением заземляющего зажима SMT излучение ЭМИ ограничивается областью вокруг точки излучения и значительно уменьшается по всей длине микрополосковой линии (см. Рисунок 4). Следует также отметить, что хотя это и не приводит к полному экранированию, но не требует дополнительного слоя заземления и затрат, связанных с новым поворотом платы.

Рисунок 3: Случай моделирования электромагнитных помех 1b с использованием зажима заземления I-PEX® MP-A SMT для отвода тока помех с очень тонкого экрана коаксиального кабеля на слой заземления печатной платы.

Рисунок 4: Пример 1b моделирования электромагнитных помех использует зажим заземления I-PEX®MP-A SMT для отвода тока помех с очень тонкого экрана коаксиального кабеля на слой заземления печатной платы, тем самым ограничивая площадь зоны утечки электромагнитных помех.

---------------------------------------------------------------------------------------------------

3:Случай 2 - требуется более высокий уровень электромагнитной совместимости, для чего необходимы ленточные кабельные линии передачи и ленточные ВЧ разъемы:

В долговечных конструкциях с добавленной стоимостью обычно используется трехслойная структура ленточной линии передачи (см. Рисунок 5). По этой причине было создано новое решение для штампованных разъемов (см. Рисунок 7). Сигнальные проводники полностью находятся в границах, определяемых слоем заземления с обеих сторон сигнального слоя, что обеспечивает лучшее экранирование в конструкции печатной платы (см. Рисунок 8).

Рисунок 5: Вид в поперечном сечении полосовой линии (3 слоя).

Рис. 6": Разъем и кабель коаксиальной ВЧ-линии I-PEX MHF®7S сверхмалого размера, подключенный к структуре передачи ленточной линии, что обеспечивает очень малую степень утечки ЭМИ на верхний слой заземления печатной платы.

---------------------------------------------------------------------------------------------------

4:Case 2b - Кабели для передачи ленточных кабелей и разъемы для радиочастотных ленточных кабелей с дополнительным заземляющим зажимом SMT обеспечивают более высокую степень подавления электромагнитных помех:

Для особо чувствительных систем, требующих более высокой степени защиты от электромагнитных помех, добавление SMT-зажимов заземления еще больше повышает производительность экранированных ВЧ ленточных кабелей и небольших разъемов для ВЧ коаксиальных кабелей (см. Рисунок 7).

Рисунок 7: В дополнение к SMT-зажимам заземления ленточные радиочастотные разъемы с блокировкой обеспечивают более высокий уровень защиты от электромагнитных помех.

---------------------------------------------------------------------------------------------------

5:Заключение:

Постоянное повышение эффективности экранирования ЭМИ может быть достигнуто за счет использования: 1. микрополосковых мини-РЧ коаксиальных кабельных разъемов (см. рис. 2) 2. микрополосковых мини-РЧ коаксиальных кабельных разъемов + SMT зажимов заземления кабеля (см. рис. 4) 3. ленточных мини-РЧ коаксиальных кабельных разъемов (см. рис. 6) 4. ленточных мини-РЧ коаксиальных кабельных разъемов + SMT зажимов заземления кабеля (см. рис. 7) С появлением устройств 5G мы наблюдаем растущее давление производительности на технологию разъемов. Нишевое положение штампованных соединителей стало вызовом, брошенным 5G: производительность, пространство и стоимость. Развитие этой технологии вдохновит новые решения, которые появятся благодаря 5G сейчас и в обозримом будущем.

---------------------------------------------------------------------------------------------------

6. краткое описание компании и продукции, которую она продает:

World Trade Electronic Products - это профессиональная, точная и вертикальная торговая платформа электронной промышленности, ориентированная на поставки, спрос и продажи разъемов, жгутов проводов и кабелей! Мы специализируемся на производстве/продаже {разъемов|проволочных жгутов|проводов и кабелей}; если вы хотите купить или узнать, какие разъемы|проволочные жгуты|проводов и кабели мы можем предоставить, пожалуйста, не стесняйтесь связаться с нами следующими способами.