高達(dá)110 GHz！1.0mm射頻連接器詳解
2023-06-01
1.0mm連接器已經(jīng)誕生32年了！1989年，精密連接器標(biāo)準(zhǔn)委員會IEEE287定義了1.0mm連接器的界面。
1.0mm連接器具有DC-110GHz超寬帶特性，使得測試更簡單了；以前需要多次連接系統(tǒng)，現(xiàn)在一次連接就可以完成多次測試了。
EEE標(biāo)準(zhǔn)里定義了兩種等級的1.0mm連接器，實驗室精密級LPC和普通精密級GPC。
普通精密級主要用于接頭和電纜組件。
兩種等級的主要差別是連接器的界面：凈度、平整度、界面深度尺寸等要求嚴(yán)苛程度。
因為頻率高達(dá)110GHz，1.0mm連接器的要求很嚴(yán)苛，不論是是普通精密級GPC，還是實驗室計量級LPC，都沒有什么公差空間可留。
1.0mm連接器的名字來源跟2.92mm、1.85mm等類似，是它的外導(dǎo)體內(nèi)徑的尺寸。
1.0mm界面定義為1.0mm外導(dǎo)體內(nèi)徑，空氣介質(zhì)，50歐姆阻抗和0.434mm中心導(dǎo)體外徑。母頭的中心針外徑0.25mm，對于LPC和GPC母頭針都有開槽設(shè)計，母頭壁厚只能有大約0.09mm，對材料及機械加工的要求非常之高。
準(zhǔn)確測量1.0mm連接器需要高質(zhì)量高精度的校準(zhǔn)件。
一般來說，矢網(wǎng)使用OPEN,SHORT,LOAD做為校準(zhǔn)件。
然而低反射,VSWR<1.03(-30dB回?fù)p)的寬帶固定負(fù)載非常難實現(xiàn)，需要使用滑動負(fù)載。
但對于1.0mm的連接器尺寸來說，做出滑動負(fù)載是不切實際的，要么太昂貴，要么做出來的產(chǎn)品太脆弱，滑動次數(shù)多了還會容易損壞或改變參數(shù)。
在高頻段（高于50GHz）高精度的測量只能通過使用offset短路器。
利用現(xiàn)代精加工技術(shù)，offset短路器的尺寸，平整度，表面光潔度等均可精確控制。
可以使用多個offset短路器來覆蓋50-110GHz頻率范圍。低于50GHz的部分，可以使用傳統(tǒng)OPEN,SHORT,LOAD校準(zhǔn)件。
110GHz的時候，空氣里的波長只有2.72mm。
因此，在offset短路校準(zhǔn)中要獲得好的準(zhǔn)確度，offset的長度和pin針的深度的精準(zhǔn)控制是必要的。
這個offset 長度控制精度需要達(dá)到±0.005mm，對于傳統(tǒng)測試方法而言確實很難。
準(zhǔn)確測量pin針深度需要一套新的方法，近年使用的光學(xué)方法被證明是行之有效的。
這個offset 長度控制精度需要達(dá)到±0.005mm，對于傳統(tǒng)測試方法而言確實很難。
校準(zhǔn)件溯源最終回到尺寸標(biāo)準(zhǔn)上來。
測量中心導(dǎo)體的外徑比較直接，相應(yīng)的規(guī)也能實現(xiàn)。
然而商用1.0mm規(guī)在精度上還有欠缺，所以專門的計量級規(guī)產(chǎn)生需求。
但這種規(guī)的尺寸也是相當(dāng)挑戰(zhàn)，它的尺寸精度公差必須控制到LPC接頭精度的1/5以內(nèi)，而LPC精度為±0.003 mm ，所以大家可以想象一下難度。同時，本文提到的這些精度的測量，還需依賴更高精度的測量工具，否則無法測量也是沒有意義的。
那么DC-110GHz的校準(zhǔn)最終被分成哪幾個頻段了呢？
首先，低于50GHz的頻段，使用了傳統(tǒng)的OPEN,SHORT,LOAD方式；50-110GHz使用了offset短路器的方式，實施的時候又被分為兩個頻段：三段offset短路器（長度1.30,2.45和3.00mm）用于50-75GHz，另外三段長度（1.30，1.825和2.45mm）用于75-110GHz。
最初1.0mm的連接器應(yīng)用比較少。第一個1.0mm接口產(chǎn)品誕生于1993年：一套電纜盒波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器用來測試晶片的探針系統(tǒng)。德國羅森伯格，一家IEEE287成員單位，在1995年發(fā)布了他們的首款1.0mm連接器和轉(zhuǎn)接器。隨著1996年HP公司首款特別的85GHz測試系統(tǒng)以及Cascade Microtech的探針系統(tǒng)誕生，1.0mm產(chǎn)品發(fā)展步伐開始加速。HP發(fā)布8510XF矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀后，1.0mm相關(guān)產(chǎn)品及附件就如雨后春筍般成長起來。
幾個案例：Microtech的ACP110晶片探針，GGB公司的探針，Rosenberger的接0.047英寸的1.0mm電纜組件及校準(zhǔn)件
到2000年左右，1.0mm連接器已經(jīng)廣泛被毫米波測量領(lǐng)域接受。
借助當(dāng)時HP 85059A校準(zhǔn)和校驗件，以及HP 8510XF矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，已經(jīng)可以獲得精確的、重復(fù)性好的110GHz各類產(chǎn)品，如連接器和各類附件。
1.0mm的外導(dǎo)體部分，設(shè)計上都加強加固設(shè)計，但為了實現(xiàn)好的測試結(jié)構(gòu)，工程師們在連接1.0mm連接器的時候得格外小心，因為它的心臟太脆弱。
2000年之后，美國歐洲在毫米波及太赫茲技術(shù)上的持續(xù)研究，催生出大量的1.0mm產(chǎn)品，應(yīng)用于各行各業(yè)，當(dāng)前的產(chǎn)品已經(jīng)跟2000年不可同日而語，但最基礎(chǔ)的東西沒有改變。
中國近來毫米波應(yīng)用也逐步熱門起來，1.0mm的產(chǎn)品會越來越為廣大業(yè)界人士所熟悉。
110GHz 的1.0mm連接器產(chǎn)品，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體測試，衛(wèi)星通信以及儀器儀表；
90GHz的1.35mm產(chǎn)品主要應(yīng)用于無人駕駛以及衛(wèi)星通信領(lǐng)域；
毫米波連接器3.5mm，2.92mm，2.4mm以及1.85mm產(chǎn)品廣泛用于光通信，物聯(lián)網(wǎng)儀器儀表及雷達(dá)系統(tǒng)；
18GHz高頻BNC產(chǎn)品應(yīng)用于廣電系統(tǒng)，4K，8K高清以及遠(yuǎn)程視訊通信；
SMP，SMPM，SMPS系列超小型化盲插產(chǎn)品，主要應(yīng)用于衛(wèi)星通訊，半導(dǎo)體通信，光通信以及安防系統(tǒng)；
低損穩(wěn)相電纜組件廣泛應(yīng)用于雷達(dá)通信及傳輸系統(tǒng)；
整體鎧裝電纜組件應(yīng)用于惡劣環(huán)境及遠(yuǎn)距離傳輸系統(tǒng)；
半鋼半柔電纜組件用于5G通信設(shè)備，量子通信及儀器儀表等。
