摘要

本文介绍了一种针对5G移动通信和WiGig应用的薄型RF线对板连接器设计。我们提出了一种新型连接器结构，其配合高度仅为0.7mm，可实现从DC到70GHz的带宽。这种RF连接器设计可以在用于5G无线通信和其他毫米波系统的设备中提供跳线连接。

关键词

5G无线通信，WiGig，毫米波，RF连接器，线对板

一、引言

如今，随着对更快速度、更高容量和更低延迟的需求，5G无线通信和其他毫米波(mmWave)系统(例如WiGig)变得越来越重要。由于毫米波具有广泛的带宽优势，因此出现了许多应用，包括AR / VR、无线对接、多媒体流等。但是，5G可以在28GHz和38GHz的两个毫米波频段中运行，而WiGig可以运行在57到71 GHz的无执照频段中。因此，需要新的RF线对板(WTB)连接器，用于将mmWave天线模块连接到调制解调器。

在本文中，我们提出了一种外形小巧的RF连接器，其总尺寸仅为3.15(L)×2.5(W)×0.7(T)mm3。并且在S参数的仿真和测量之间已经获得了很好的比较。

二、连接器设计

RF连接器的几何结构如图1所示。我们提出了一种Aclamshell型WTB连接器，该连接器使用表面安装技术(SMT)来安装在印刷电路板上。使用RO3003基板上的接地共面波导(GCPW)设计了测试板走线布局。为了获得良好的性能，必须考虑连接器和传输线之间的互连，例如同轴到GCPW的过渡设计。

图1.提议的RF连接器结构：概述(a)、翻盖(b)、金属和金属弹片(c)、内壳(d)、顶面(e)、底面(f)。

图2显示了所建议的RF连接器的两个版本。 版本1是具有良好的阻抗匹配和良好的高频性能的理想情况，但是由于某些制造限制而很难制造。通过稍微修改连接器的金属弹片，可以实现版本2。

图2.连接器的两个版本版本1(a)、版本2(b)。

图3显示了模拟的TDR阻抗结果，包括3mm电缆、连接器和测试板上的1.5mm传输线。在50 ps时，由于金属弹片的位置不同，电缆芯和金属弹片之间的电容变小。根据等式 (1)，电容越低，特性阻抗将越高。因此，版本2具有比版本1高的阻抗。

图3.射频连接器的模拟TDR阻抗。

反射系数和透射系数的仿真结果如图4所示。这两个版本的反射系数都低于-10 dB，透射系数都小于-1 dB，尽管版本1在较高频率下更好。

图4.射频连接器的模拟结果：反射系数(a)、传输系数(b)。

三、测量结果

图5.预制的原型和测量设置

图5显示了提议的RF WTB连接器的预制原型和RF连接器的测量设置，包括一对提议的带PCB的连接器、一对1.85mm端启动连接器和10cm长的电缆，其外径为 0.53毫米。

TDR阻抗的仿真和测量结果如图6所示。在0.1〜0.3 ns时，仿真和测量结果之间存在一些差异，主要是由于测试板的缘故。

图6.模拟和测量的TDR阻抗结果。

图7比较了反射和透射系数的仿真和测量结果。在模拟中增加了损耗，以包括由于用于比较的测量中使用的10cm长电缆和PCB线而引起的损耗。在10 GHz电缆上，两个连接器的插入损耗在67 GHz时小于10 dB。从而证明已获得良好的性能。

图7射频连接器的仿真和测量结果(a)反射系数(b)传输系数

四、结论

本文介绍了一种小巧的RF WTB连接器，其紧凑型尺寸为3.15(L)×2.5(W)×0.7(T)mm3.5G时，该连接器的工作频率可能涵盖DC至70GHz无线通信和WiGig应用。目前，一些试运行中的样品已经制造出来并进行了测试以进行验证。通过在5G mmWave频带中为IF和RF连接体系结构应用RF WTB跳线，可以期待更灵活、更好的设计。