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5G射频连接器的正确路线

2020-12-30 14:51:07 来源:深圳市连接器行业协会 李亦平 作者:Caroline Hayes 点击:1532

5G射频网络的到来将使安全可靠的自主驾驶成为现实。为了使这成为可能,必须保护射频传输的完整性。

5G RF网络有望改变驾驶体验。在车辆和城市基础设施中通过数量众多的传感器以及高速数据传输能力将使旅行更加安全、高效。有了5G,摄像机、雷达系统、声纳系统、GPS和光探测和测距(LiDAR)系统中的数据就可以高速传输。互联自主驾驶车辆将接收和传输大量的数据,与云和智能城市互联。此外,所有这些数据都必须立即处理,才能建立一个安全、自由流动的交通系统。

与4G网络相比,5G带宽增加了10倍,延迟减少了至少30倍。延迟从4G减少到5G是1.5毫秒到65纳秒,这将显著提高信息更新的刷新率。因此,自主驾驶车辆将对雷达和传感器系统感知到的刺激迅速作出反应。使用4G网络,从检测到障碍物到执行响应命令(例如,踩刹车),汽车将行驶4.6英尺(1.4米)。使用5G射频网络,这将减少到1.1英寸(28毫米)。

5G射频标准

TE Connectivity研发和产品开发工程高级经理Amos Cheah说:“毫无疑问,5G将提供闪电速度,这在以前仅用于军事和卫星通信。 5G网络将在加快无线通信方面的进步。”

Cheah认为,5G射频网络将需要新的标准来支持超快、低延迟的应用,设计者需解决天线设计和使用多输入/多输出(MIMO)技术来提高数据速率和可靠性。 从而实现自主驾驶车辆安全和高速的连接和数据传输。

5G基础设施实施

连接器公司为5G射频网络实施设计创新了射频产品。 I-PEX为移动应用引入了几个5G射频连接器。 它的MHF7S微型射频同轴连接器具有较小的尺寸(2.0x2.0mm),匹配高度低为1.4mm,可以克服5G毫米波EMI问题,在15GHz的频率工作下,电压驻波比(VSWR)为1.5,用于天线传输可靠性强。这个行业的第一阶段EMI性能至关重要,将带状线端信号引脚定位在插座接地环内,减少EMI干扰。另外一个微型射频同轴连接器MHF7,同样尺寸小(2.0x2.1mm),在45GHz下驻波比为1.68,阻抗变化最小。

用于5G射频应用的I-PEX MHF7S(左)和MHF7(右)微型射频同轴连接器

此外,新的平面匹配5-SE-GHT和垂直匹配5-SE-GVT射频微同轴连接器是IPEX的EVAFLEX5-SE-G水平和垂直匹配连接器线的一部分,用于5G射频应用。 这些连接器具有自锁功能,确保FFC/FPC在汽车应用中遇到的高冲击和振动环境中的可靠性。并在高温环境下进行了超过4Gb/s的数据传输测试。 这两个版本间距都为0.5毫米,脚位数可从20至60。

I-PEX水平匹配的5-SE-GHT(左上)和垂直匹配的5-SE-GVT(右上)RF微同轴连接器

一种由AVX公司开发的单触点同轴终止机构用于该公司的00-6791系列射频同轴IDC连接器系列。这种设计简化了连接操作,减少了尺寸,这在汽车应用中很重要。 在2019年发布时,它被认为是该行业第一个用于汽车市场的线对板RF同轴IDC连接器。同时,这类连接器也可用于工业。

双片00-6791射频IDC连接器可用于不同类型的同轴电缆,其射频性能超过直接焊接在PCB上的电缆。AVX公司表示,该连接器的组件成本较低,在10x6.6mm和3.9mm高时,其尺寸小于传统的两片射频连接器。在汽车应用中可大大节省PCB空间,也可以减少安装时间。

对于00-6791射频IDC连接器的终止过程已经缩减到了三个阶段。 一旦剥去外套和编织屏蔽,就可以插入电缆,内套仍然完好无损。手动或自动地刺穿同轴电缆外套和介质,同时与编织屏蔽和导体直接接触。连接器在绝缘体盖上还有三个窗口,允许安装人员或启用摄像机的自动电缆定位验证系统查看电缆的位置并检查终端。如果连接器或电缆因任何原因需要拆卸,则可以拆卸盖子以暴露接触尾,允许返工或拆卸。

AVX的00-6791系列射频同轴IDC连接器将支持汽车5G射频应用。

AVX的00-6791系列射频同轴IDC连接器材料有磷青铜和编织带,玻璃填充的尼龙46绝缘层,无铅镀锡镍端子,和不锈钢支撑板等。工作温度范围从-40°C到105°C,回流过程中的耐热性延长到260°C。 它工作在125VAC和频率高达6GHz条件下,可承受70N的水平拉力和20N的垂直拉力。该连接器适用于自动SMT拾取和放置、自动无铅回流焊,以及满足蓝牙、GPS、GSM和WLAN无线协议等。

Socket连接器

在车辆的某些区域,用于5G的高频、高数据速率传输需要高速、高密度插座连接器。 Samtec的SEARAY SEAF高密度插座连接器是为了最大限度支持高速高频传输。堆叠高度可从7.0毫米到40毫米,并以高达56GB/秒的速度工作。这些插座连接器焊接方便,并可提供多达560个单端I/O或140个差分对。

Samtec的0.050“(1.27毫米)间距SEARAYSEAF高速,高密度连接器,是为恶劣的环境设计的。

Samtec的SEARAY系列还包括直角SEAF-RA插座、SEAF80.8mm引脚场阵列、SEAFP压装插座和SEAFP-RA直角压装插座等。 IPCJ-STD-001F系列已被认证,适用于恶劣环境的电子产品,提供高达500个I/O,堆栈高度可从7.0毫米到18.5毫米。

5G天线

TE可提供解决5G射频无线通信所需的车辆天线设计。该公司提供PCB和底盘安装天线的组合,用于蜂窝物联网设备在一系列频带内工作,适用于从600MHz到6GHz的5G射频网络。

TE连接器提供2195729-1和2195729-2外部全带天线。 该SMA公端天线与5G、GNSS和LTE无线网络兼容,阻抗50Ω和驻波比小于3.1。

TE的天线具有不同的安装类型、电缆长度和连接器选项,可满足各种特定的系统架构要求。便于集成到终端设备。TE还为嵌入天线和开发复杂的多天线组件提供服务。

尽管人们对其在汽车和其它应用领域的潜力寄予厚望,但5G射频连接的到来却没预期的快。 COVID-19大流行减缓了5G网络的推广,但也强调了其多种用途的必要性。 Amdocs Open Net work首席技术官Angela Logothetis说:“这一流行病增加了远程工作,被困在家里的人使用互联网,突出了强大的5G射频基础设施的重要性。”

同时,她预测5G建设只是暂时延缓。消费者对设备、连接和创新服务的需求将会刺激5G的发展。在未来12个月内,她相信5G射频将会加速。一旦5G全面建立,车辆制造商将可以充分定位,满足优化5G射频网络的ADAS和自主车辆的要求。

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