越來越多的連接設備正在增加對高帶寬互聯(lián)網(wǎng)接入的需求，并推動5G的部署。5G 的頻段延伸到毫米波頻譜，使得射頻連接器的電氣、機械和環(huán)境特性在整體性能中更加重要。為了應對不斷變化的市場需求，在5G推出的推動下，強生一直在積極推出多項新產(chǎn)品，以支持更高頻率和更小的尺寸。

5G來了

5G已經(jīng)到來，運營商宣布計劃在2018年底試用和推出服務，并計劃于5年開始全面推出2020G網(wǎng)絡。業(yè)界正在為此次發(fā)布做準備，高通等設備制造商發(fā)布了5G調制解調器（Snapdragon），測試設備制造商更新了他們的產(chǎn)品組合，華為，諾基亞和愛立信等多家公司致力于天線和波束成形技術，以實現(xiàn)5G的MIMO功能。在 5G 技術的各個領域，射頻連接器無處不在，毫米波頻率的需求對其制造精度提出了關鍵要求。蜂窩網(wǎng)絡的普遍性也給這些連接器的成本帶來了下行壓力，這些連接器的使用歷來僅限于軍事和航空航天應用。50 多年來，Johnson 連接器一直處于射頻應用的前沿，并支持前幾代無線網(wǎng)絡。在本文中，我們將介紹 5G、它對連接器技術的要求以及約翰遜如何通過推出新產(chǎn)品來應對。

5G的部署是由越來越多的需要高帶寬互聯(lián)網(wǎng)接入的設備推動的，這給現(xiàn)有網(wǎng)絡帶來了壓力。5G將通過使用從低于1GHz到最終26GHz頻段及更高的頻率來解決這個問題。5G使用的總帶寬將大大超過4G和以前的無線網(wǎng)絡技術使用的頻譜量。

5G 頻譜分配

頻譜分配由每三至四年舉行一次的世界無線電通信大會決定。WRC-19將于29年22月2019日至5月24日在埃及沙姆沙伊赫舉行，但與此同時，正在就28G頻譜達成一致，預計載波頻率為38、1和2083 GHz。在這些頻率下，延遲也將極低，ITU-R規(guī)范M.16 [1]的目標不到<>m秒。

從規(guī)范可以看出，5G寬帶連接預計將提供高達20 Gbps的下行鏈路速度和低至1毫秒的延遲.5G還將使通過無線系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量逐步增加，因為在指定用于5G的更高頻率下提供更多帶寬。

圖1：5G技術要求（來源GSMA）

用例和大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)

電信行業(yè)已開始將其稱為大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)（MIoT），而ITU-R IMT-2020（5G）包括三個主要用例類別：增強型移動寬帶（eMBB）、大規(guī)模機器類型通信（mMTC）和超可靠和低延遲通信（URLLC）。分配給 5G 網(wǎng)絡的頻譜將分為 3 個頻段，與用例類別一致，如圖 2 所示。

每個用例類別中的應用將有不同的要求，5G的增強網(wǎng)絡管理功能（包括網(wǎng)絡切片）將使運營商能夠提供針對應用量身定制的服務。例如，自動駕駛汽車將需要極快、低延遲的連接來支持實時導航。另一方面， 許多物聯(lián)網(wǎng)傳感器以周期性的突發(fā)方式傳輸數(shù)據(jù)，不需要高速， 因此較低的服務等級將是合適的.

分配給5G的更高頻率及其相應的短波長將允許使用更小的天線，允許使用大規(guī)模MIMO技術來增加無線連接的容量，而無需更多頻譜。雖然這意味著需要更多的5G基站來提供預期的覆蓋范圍，但它們將在每個基站內(nèi)利用多個天線，使5G每米支持的設備比1G多000多個。相應地，4G網(wǎng)絡將能夠以高精度和低延遲向更多用戶發(fā)送超快數(shù)據(jù)，從而滿足MIoT等新興無線應用對高速數(shù)據(jù)日益增長的需求。

毫米波區(qū)域

為頻譜的毫米波區(qū)域設計RF器件帶來了許多機遇和挑戰(zhàn)。如上所述，更高的頻率可實現(xiàn)更小的天線，從而使每個基站能夠實現(xiàn)更多。納米CMOS等技術的發(fā)展正在大幅減小許多連接到5G網(wǎng)絡的設備（例如物聯(lián)網(wǎng)傳感器）的尺寸，并提高天線密度。這導致基站組件的尺寸相應減小。這些更高的速度、更大的帶寬、更大的密度和更小的尺寸的趨勢對連接器技術提出了特定的要求，在毫米波頻率下，連接器技術對任何電子設備或系統(tǒng)都至關重要。

射頻連接器必須將電磁能量從一條傳輸線傳輸?shù)搅硪粭l傳輸線，同時確保最小的損耗和反射，因此其設計的精度至關重要。

5G 射頻連接器設計注意事項

隨著對更高頻率、更小尺寸、獨特接口和更好性能的推動，射頻連接器設計必須滿足基于幾何形狀、尺寸和傳輸特性的限制，同時確保連接器阻抗與傳輸線其余部分的阻抗相匹配。隨著頻率的增加，保持阻抗變得更加復雜;射頻連接器的電氣、機械和環(huán)境特性在確保其性能方面都起著至關重要的作用。

關鍵電氣特性包括阻抗（通常為 50 歐姆）、駐波比、PIM（無源互調失真）和最大頻率。VSWR特別重要，它決定了連接器將反射多少電磁波，從而導致信號丟失。VSWR會隨頻率而變化，但在給定的頻率范圍內(nèi)可以保持平線值，例如1.3：1至40 GHz。

機械特性，如嚙合/分離力、耦合螺母扭矩、觸點固定和耐用性（插拔次數(shù)）對于保證連接的穩(wěn)定性同樣重要。由于未對準而導致的連接意外間隙會導致連接的電氣特性發(fā)生劇烈變化（圖 3）。

圖 3：RF 連接器對齊

最后，工作溫度范圍、防潮性和耐腐蝕性等環(huán)境特性必須與連接器的部署條件相匹配。

5G 連接器解決方案

鑒于5G網(wǎng)絡密度的趨勢，連接器尺寸是一個總體參數(shù)。4.2 mm SMA 連接器在射頻實現(xiàn)中已經(jīng)很成熟，現(xiàn)在隨著頻率的增加和模塊尺寸的縮小，超小型變體變得越來越普遍。表 1 顯示了當前使用的一些主要連接器類型。5G應用的設計將需要各種高頻連接器和適配器類型，擴展到適配器、多端口聯(lián)動解決方案和電纜組件。

憑借 50 多年的行業(yè)經(jīng)驗，Johnson 提供全球市場上最全面的射頻連接器系列之一，并一直在利用其經(jīng)驗和資源開發(fā)和擴展其產(chǎn)品范圍，以滿足 5G 市場不斷變化的需求。約翰遜廣泛的 50 歐姆 SMA 連接器額定頻率高達 26.5 GHz，提供黃銅或不銹鋼材質，支持多種配置，包括 PC 板安裝（通孔和表面安裝）、末端發(fā)射、隔板法蘭安裝座和電纜。

為應對不斷變化的市場需求，在5G推出的推動下，莊臣一直在積極推出多項新產(chǎn)品，以支持更高頻率和更小的尺寸，包括：

高達 2 GHz 的 92.40mm 系列

高達 2 GHz 的 4.50mm 系列

高達 1 GHz 的 85.67mm 系列

SMP 系列擴展高達 40 GHz

SMPM 系列擴展高達 65 GHz

聯(lián)動 SMP 4 端口，頻率高達 40 GHz

莊臣在美國和中國設有銷售、設計和制造中心，非常適合支持新興 5G 市場的需求，并將繼續(xù)投資于其產(chǎn)品組合，以支持 5G 網(wǎng)絡的新興需求。

表 1：RF 連接器類型和特性示例

審核編輯：郭婷