EN
Jednym z największych wyzwań obecnie stojących przed przemysłem RF jest utrzymanie wysokiej wydajności w zakresie wysokich częstotliwości w coraz mniejszych obszarach fizycznych. Potrzeba tworzenia coraz mniejszych, lżejszych i bardziej wydajnych łączników współosiowych, robotów do dostaw dronem, małych urządzeń przenośnych, anten fazowanych o dużej gęstości oraz – jak nigdy wcześniej – ogólna potrzeba miniaturyzacji rzuciły wyzwanie przydatności tych komponentów. Innym wymogiem inżynierskim jest miniaturyzacja, w ramach której nowe rozwiązania techniczne muszą zachować wydajność elektryczną, integralność mechaniczną oraz niezawodność w miniaturyzowanych obudowach. Nasza firma nazywa się Linkworld i jest producentem rozwiązań z zakresu łączników miniaturyzowanych z 20-letnią historią Producentem elementów RF rozwiązań z zakresu łączników miniaturyzowanych, opartym na wyzwaniach wynikających z zastosowań nowej ery. W niniejszym artykule autor dokona oceny niektórych głównych trendów wpływających na miniaturyzację łączników oraz ich wpływu na projektowanie systemów RF.
Siły napędzające miniaturyzację
Istnieje kilka trendów rynkowych przyspieszających redukcję rozmiarów łączników RF. Technologia noszona i przenośna wymaga komponentów zajmujących minimalną powierzchnię płytki i o zaniedbywalnej masie. W telekomunikacji w antenach 5G z technologią masywnego MIMO do jednej płyty wprowadzane jest kilkadziesiąt elementów, co czyni niemożliwą instalację standardowych łączników pomiędzy tak blisko położonymi elementami. Przemysł lotniczy i obronny coraz częściej korzysta z bezzałogowych statków powietrznych (UAV) oraz miniaturyzowanych systemów satelitarnych, w których każdy gram ma znaczenie. Takie zastosowania wymagają łączników zapewniających dobrą wydajność bez konieczności pogarszania ograniczeń związanych z rozmiarem, masą, poborem mocy i kosztem (SWaP-C). Linkworld współpracuje ze swoimi klientami przy opracowywaniu rozwiązań w postaci specjalnych łączników dostosowanych do konkretnych problemów miniaturyzacji, bez utraty wymaganej wydajności RF.
Główne rodziny miniaturyzowanych łączników i ich możliwości
Przemysł odpowiedział poprzez zaprezentowanie szeregu standardowych rodzin złączy. Seria SMP i SMPM charakteryzuje się doskonałą wydajnością do częstotliwości odpowiednio 40 GHz i 65 GHz, a interfejsy typu blind-mate są szczególnie przydatne przy montażu połączeń między płytami w gęstych układach. Złącza MCX i MMCX cechują się niską ceną oraz niezawodną pracą do częstotliwości 6 GHz; ich obudowy są znacznie mniejsze niż obudowy złączy SMA, a połączenie przez przyciśnięcie pozwala zaoszczędzić zarówno miejsce, jak i czas. Najcieńsze serie obejmują zakres fal milimetrowych (od 110 GHz do 110 GHz włącznie), aby spełnić maksymalne wymagania dotyczące oszczędzania miejsca. Każda rodzina wiąże się z kompromisem pomiędzy zmniejszeniem rozmiaru a możliwościami elektrycznymi. Asortyment produktów dostępnych w Linkworld obejmuje również miniaturowe wersje złączy, co pozwala inżynierom dokonywać najbardziej odpowiednich wyborów dotyczących interfejsów w zależności od częstotliwości, dostępnej przestrzeni oraz wymagań mechanicznych.
Wyzwania inżynierskie w projektowaniu miniaturowych złączy
Nie jest łatwo zmniejszać rozmiary i jednocześnie zapewniać wysoką wydajność. W miarę jak wymiary fizyczne się zmniejszają, dopuszczalne odchylenia produkcyjne stają się coraz mniejsze – nawet zmiana o jeden mikrometr może powodować istotne zmiany w dopasowaniu impedancji oraz współczynniku odbicia napięcia (VSWR). Kolejnym problemem jest dobór materiałów dielektrycznych: właściwości izolacyjnych materiałów nie mogą ulegać zmianom, a same materiały muszą być wystarczająco cienkie, aby zmieścić się w ograniczonej przestrzeni. Niezawodność styku stanowi kolejne wyzwanie – mniejsze przewodniki środkowe muszą zachowywać odpowiednią siłę styku nawet po setkach cykli łączenia, mimo mniejszego przekroju poprzecznego. Przy odprowadzaniu ciepła trudniej radzić sobie z mniejszymi przewodnikami, ponieważ ich mniejsza masa utrudnia odprowadzanie ciepła. Jedynym sposobem pokonania tych wyzwań jest precyzyjna produkcja, zastosowanie materiałów najwyższej klasy oraz innowacyjne rozwiązania geometryczne styków, dzięki czemu firma Linkworld potrafi zapewnić, że miniaturowe złącza charakteryzują się taką samą niezawodnością i wydajnością jak ich większe odpowiedniki.
Trendy integracji: projektowanie połączeń kablowych i płytek PCB
Miniaturyzacja nie ogranicza się wyłącznie do złączy, lecz została również rozszerzona na cały system połączeń. Zmiana w zakresie miniatury złączy (do płytek obwodów drukowanych) będzie wymagać szczególnej uwagi przy projektowaniu interfejsów, aby zapewnić stabilność impedancji w obszarze przejścia. Zestawy przewodów z miniaturyzowanymi złączami wymagają precyzyjnych procedur zakończenia, aby zachować integralność sygnału. Przewody są również mniejsze i bardziej elastyczne, przy czym specjalne materiały dielektryczne nadal pozwalają na dopasowanie się do zmniejszających się rozmiarów. Wbudowywanie złączy w obudowy systemów stanowi nowy trend, a niestandardowe projekty interfejsów nie wymagają już montażu za pomocą tzw. przegrod (bulkheads). Linkworld specjalizuje się w zestawach przewodów wykonanych na zamówienie oraz oferuje swoim klientom usługi inżynieryjne wspierające projektowanie uruchomienia płytek obwodów drukowanych (PCB), aby zapewnić maksymalne wykorzystanie całej ścieżki sygnałowej przez klientów. Wspólne działania zagwarantują, że miniaturyzacja nie zakłóci działania systemów.
Zmniejszenie rozmiaru łącznika należy również do najważniejszych trendów obecnie kształtujących inżynierię RF. W miarę jak systemy stają się mniejsze i są stosowane w lżejszych zastosowaniach, a wymagania stają się coraz bardziej kompaktowe i lekkie, łączniki również muszą być rozwijane. Przemysł odpowiedział na zapotrzebowanie na mniejsze formy konstrukcyjne – zarówno poprzez standaryzowane rodziny, takie jak SMP i MCX, jak i całkowicie spersonalizowane rozwiązania integracyjne. Linkworld posiada ponad 20-letnie doświadczenie w zakresie produktów RF oraz zaangażowanie w innowacje, które umożliwiły stworzenie miniaturyzowanych łączników, adapterów i zestawów kablowych pozwalających na realizację nowej generacji systemów RF o wysokiej wydajności i kompaktowej budowie. Współpracuj z nami i skorzystaj z nowej technologii miniaturyzacji w swoich projektach.