9 passaggi per selezionare un cavo di prova per applicazioni a onde millimetriche

Le frequenze dei segnali radio raggiungono la gamma delle onde millimetriche (mmWave) poiché applicazioni come reti 5G, sistemi radar automobilistici e sondaggi di semiconduttori RF richiedono una maggiore larghezza di banda a frequenze più elevate. I test sono un aspetto integrante dello sviluppo di nuovi prodotti di qualità che funzioneranno in queste frequenze mmWave e i cavi assemblati coassiali svolgono un ruolo vitale nel processo.

Tuttavia, data la complessità delle applicazioni mmWave, non è adatto un cavo coassiale qualsiasi. È necessario considerare parametri critici come l'adattamento dell'impedenza e la perdita di inserzione per ottenere risultati di test ripetibili e affidabili a frequenze più elevate. Di conseguenza, i test RF per le applicazioni mmWave richiedono soluzioni uniche di connettori e cavi coassiali.

In genere, il processo di test RF incorpora un dispositivo sotto test (DUT) collegato a un analizzatore di rete vettoriale (VNA), un analizzatore di spettro o un oscilloscopio. Il percorso del segnale alla scheda del circuito è fondamentale e la configurazione del test non deve introdurre variabili o errori indesiderati, picchi VSWR o un'eccessiva perdita di inserzione. Ciò include il cavo di prova e i connettori.

I gruppi di cavi di prova devono essere sufficientemente robusti da resistere a manipolazioni estensive e movimenti continui dovuti a frequenti collegamenti e disconnessioni, mantenendo allo stesso tempo una precisa ripetibilità della misurazione e prestazioni elettriche affidabili. Esistono numerose caratteristiche da valutare prima di selezionare il cavo coassiale ottimale per un'applicazione specifica, tra cui gamma di frequenza e diametro del cavo, tipo di apparecchiatura di prova, connettori, tipo/applicazione di misurazione, flessibilità, stabilità di fase, potenza, impedenza e budget di perdita consentito.

Quando si seleziona un cavo di prova, una delle prime cose da considerare è la gamma di frequenza richiesta per testare l'applicazione. Ciò aiuterà a determinare altri fattori, come il tipo di cavo e le strutture meccaniche necessarie. Ad esempio, all'aumentare della frequenza, il diametro del cavo diminuisce. È una situazione inversa e tutti i rapporti devono funzionare correttamente ai diversi livelli di frequenza.

Successivamente, valutare il tipo di test da eseguire e che tipo di attrezzatura verrà utilizzata. Ad esempio, il test potrebbe essere una misurazione standard del tipo curva a S che esamina la perdita di un dispositivo in prova o valuta le sue prestazioni a frequenze specifiche. Tutte le variabili devono essere considerate in anticipo quando si seleziona un gruppo di cavi di prova che funzionerà bene per ogni scenario di prova unico.

Una volta determinati la frequenza, il tipo di apparecchiatura di prova e la dimensione del cavo, viene successivo il tipo di connettore. Questa è una considerazione fondamentale nelle applicazioni mmWave poiché qualsiasi incostanza nei connettori può introdurre errori nella misurazione che verranno amplificati all'aumentare della gamma di frequenza di test.

L'apparecchiatura di prova avrà un tipo di connettore specifico, solitamente determinato dalla frequenza più alta che l'apparecchiatura di prova può raggiungere. Ad esempio, se si esegue il test a 110 GHz, sull'apparecchiatura di test sarà presente un connettore da 1 millimetro; pertanto, sarà necessario un connettore di accoppiamento della stessa dimensione sul gruppo del cavo di prova.

Alcune dimensioni comuni dei connettori mmWave includono:

Per le applicazioni in cui è necessaria un'elevata densità di segnale, sono ideali anche i connettori push-on come i connettori SMP, SMPM e SMPS.

Ciascuna applicazione testata avrà fattori ambientali specifici da considerare, tra cui, tra gli altri:

La maggior parte dei produttori di cavi coassiali fornisce guide per aiutare a valutare queste ulteriori considerazioni. Ad esempio, un'applicazione ad altissima frequenza richiederà un cavo che non solo soddisfi i requisiti di frequenza ma sia anche stabile in fase. Utilizzando un cavo ad alta frequenza e fase stabile, il tipo di connettore disponibile per l'uso diventa limitato. Man mano che l'utente avanza nel processo, verranno fornite opzioni che corrispondono a queste considerazioni aggiuntive.

Durante i test, molti utenti sono interessati anche alla flessibilità e al raggio di curvatura del cavo. A causa della natura degli ambienti di test, è spesso essenziale utilizzare un materiale del cavo molto flessibile che possa essere spostato su un banco di prova, sia in un ambiente di produzione che di ricerca e sviluppo.