更強大的5G，需要更小的連接器！

我們正在加速進(jìn)入5G時(shí)代，這是一個(gè)不爭的事實(shí)。根據全球移動(dòng)通信系統協(xié)會(huì )（GSMA）的研究數據，5G連接數在2022年超過(guò)10億個(gè)，到2025年將超過(guò)20億個(gè)，屆時(shí)5G連接將占總移動(dòng)連接的五分之一以上。這一滲透速度遠超之前的3G和4G。

之所以受到如此追捧，是因為5G在定義之初，就被賦予了更強大的能力——它不僅能夠提供更大的帶寬，支持VR、超高清視頻等eMBB（增強移動(dòng)寬帶）應用，還可以實(shí)現更低的傳輸時(shí)延，滿(mǎn)足無(wú)人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域uRLLC（超可靠低時(shí)延通信）連接的要求，同時(shí)又適用于mMTC（大連接物聯(lián)網(wǎng)）場(chǎng)景，可承載大規模、高密度的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，每平方公里內可支持100萬(wàn)個(gè)設備連接。

因此可以說(shuō)，從4G到5G的這次迭代，不是一次簡(jiǎn)單的網(wǎng)速升級，而是真正為萬(wàn)物互聯(lián)提供了一個(gè)堅實(shí)的網(wǎng)絡(luò )“骨架”。

5G設備的新要求

想要構建起這樣一張更強大的5G網(wǎng)絡(luò )，對于組建網(wǎng)絡(luò )的基礎單元——也就是5G的設備——自然也會(huì )提出不同以往的、更新且更高的要求。這主要體現在三個(gè)方面：

更高的頻率：為了適應高速、低時(shí)延、大連接的需求，5G定義了新的空中接口（NR），其主要特點(diǎn)之一就是包括兩個(gè)頻帶——除了覆蓋低頻段（600-700 MHz）和中頻段（2.5-3.7 GHz）的第一頻帶（FR1），還特別定義了24-39 GHz毫米波（mmWave）范圍內的第二頻帶（FR2）。之所以會(huì )考慮向更高的頻率延展，主要是因為FR1頻帶已經(jīng)過(guò)于擁擠，多種無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議以及非通信的設備（如微波爐）都聚集在這里，因此電磁噪聲相當大；同時(shí)，更高的頻率也意味著(zhù)可以提供更大的帶寬，實(shí)現更快的傳輸速率。因此，5G設備的高頻化肯定是大勢所趨。

更復雜的系統：更強大的連接能力，使得5G設備可以承載的功能也更為豐富，這需要其具備邊緣計算能力，能夠對在邊緣端產(chǎn)生的數據進(jìn)行處理，并通過(guò)多樣的連接方式與其他設備或者云端進(jìn)行數據交互。所有這些變化，都會(huì )將5G設備的復雜性推上一個(gè)新臺階。

更大的功率：更高的頻率、更復雜的系統意味著(zhù)更大的功耗開(kāi)銷(xiāo)，也就是說(shuō)5G設備需要支持更高的功率密度，這就要求其在元器件選型和系統級設計上進(jìn)行周密的考量和深度的優(yōu)化。

遺憾的是，當你真正著(zhù)手進(jìn)行5G產(chǎn)品設計時(shí)就會(huì )發(fā)現，上述設計要求都會(huì )與另一個(gè)同樣重要的設計趨勢相互矛盾，即設備的“小型化”。

5G設備小型化設計的挑戰

5G設備的小型化趨勢帶來(lái)很多設計挑戰，比如在較高的頻率下，天線(xiàn)元件等射頻單元之間的物理距離會(huì )更小，而支持5G NR的一個(gè)重要技術(shù)前提就是需要采用MIMO（多輸入多輸出）相控陣天線(xiàn)實(shí)現波束成形、波束轉向和波束跟蹤等功能，這就使得5G設備需要具有更高的天線(xiàn)密度，射頻系統面臨著(zhù)更嚴峻的設計小型化的挑戰。

另一個(gè)方面，實(shí)現更豐富的功能，以及在高頻下獲得更穩定的連接，都需要消耗更多的電量，在電池技術(shù)沒(méi)有革命性突破的情況下，提升5G設備續航的有效方法就是使用更大容量的電池，而在有限的空間內，只有壓縮其他組件和電路的尺寸才能為電池騰出足夠的容身之所。

想要設計出外形更小的5G設備，人們首先能夠想到的努力方向就是提高系統中芯片的集成度，進(jìn)一步縮小其占板面積。得益于摩爾定律，這也是以往屢試不爽的方法。不過(guò)隨著(zhù)芯片及其相關(guān)組件的縮小，人們發(fā)現它們之間的互連成為了一個(gè)越來(lái)越突出的挑戰，而以往的連接器產(chǎn)品并不能有效應對這一挑戰，反而會(huì )成為小型化設計中的瓶頸。這時(shí)就需要在連接器的“微型化”上動(dòng)腦筋，以支撐更強大的5G設備。

比如以往在毫米波系統的射頻連接中，使用的都是同軸連接器和電纜組件，這種方案雖然可以確保連接性能，但是在手持或可穿戴設備上就顯得過(guò)于笨重。這時(shí)表面貼裝柔性板對板連接器就成了一個(gè)理想的替代方案。

類(lèi)似的情況也發(fā)生在高密度的板對板連接上。如上文所述，5G應用意味著(zhù)更高的數據傳輸速率和更大的功率消耗，這就要求為5G應用而打造的微型連接器一方面要追求更大的連接密度，另一方面還需要滿(mǎn)足信號在完整性、載流能力以及可靠性上的要求。這就讓5G微型連接器的設計像是一場(chǎng)“針尖上的舞蹈”。

這顯然不容易，但已經(jīng)有人做到了！今天我們就帶大家一起認識幾位出色的“演員“——來(lái)自Molex的5G微型連接器產(chǎn)品們。下面就來(lái)看看它們這個(gè)微型“舞臺”上的精彩表演！

5G25射頻連接器

首先出場(chǎng)的，是Molex的5G25系列5G毫米波射頻柔性板對板連接器，其優(yōu)勢特性可以用三個(gè)關(guān)鍵詞來(lái)概括：高速、多用途、高可靠連接。

圖1：5G25系列5G毫米波射頻柔性板對板連接器（圖源：Molex）

在高速方面，5G25系列的射頻結構支持高達25GHz的頻率，可對FR2頻帶上的毫米波應用提供有力的支撐。特別值得一提的是，5G25系列連接器采用了Molex專(zhuān)有的觸點(diǎn)屏蔽和射頻端子隔離功能，在25GHz的高頻下實(shí)現了高水平的信號完整性（SI），具有出色的電氣和無(wú)線(xiàn)信號連接性能。

圖2：5G25系列連接器提供出色的高達25GHz的信號完整性（圖源：Molex）

多用途是5G25系列連接器另一個(gè)顯著(zhù)的差異化優(yōu)勢。在FPC電纜上使用時(shí)，5G25系列可替代多根同軸電纜，可以支持5G毫米波、6 GHz以下和4G/LTE應用，真正實(shí)現了射頻連接的微型化。與此同時(shí)，其還創(chuàng )新地在單個(gè)連接器中將射頻和非射頻連接結合在一起，通過(guò)在應用中靈活配置各個(gè)插針的功能實(shí)現不同的連接方案，從而減少對額外連接器的需求，節省更多空間和成本。這種多功能、多用途帶來(lái)的設計靈活性，在業(yè)內可謂是獨樹(shù)一幟。

圖3：5G25系列連接器可替代多根同軸電纜，并將射頻和非射頻連接結合在一起，提供極強的設計靈活性（圖源：Molex）

為了實(shí)現可靠的連接，5G25系列連接器在設計上頗費了一些心思。

首先，該連接器提供了非常寬的對準公差（間距0.35 mm，跨度0.30 mm），以便于用戶(hù)實(shí)現快速、輕松的插接；

其次，設計獨特的防護罩在提供抗電磁干擾屏蔽功能的同時(shí)，還支持插配定位，并能夠防止因意外掉落造成的射頻接點(diǎn)彎曲以及對連接器的沖擊；

再有，5G25系列插配時(shí)具有明顯的“咔嗒感”，可防止錯配，實(shí)現快速、無(wú)故障的裝配。所有這些特性都有利于加快裝配過(guò)程，并在應用時(shí)提供可靠的連接性。

圖4：5G25連接器具有非常寬的對準公差，便于實(shí)現快速、輕松的插接（圖源：Molex）

總而言之，Molex的5G25射頻連接器在緊湊的空間中，可為高速射頻應用提供出色的SI性能、強大的插配特性以及高度的設計靈活性，可謂是5G微型射頻互連中的標桿性產(chǎn)品。

SlimStack ACB6+連接器

在板對板和板對FPC連接器領(lǐng)域，Molex的SlimStack系列一直以提供穩健、高速的數據傳輸以及出眾的設計靈活性而著(zhù)稱(chēng)，而在產(chǎn)品的微型化方面，SlimStack ACB6+連接器的表現尤為搶眼。

圖5：SlimStack ACB6+連接器（圖源：Molex）

SlimStack ACB6+連接器提供0.35mm的間距，高度僅為0.6mm，就纖細的外形而言，可以算是SlimStack系列中的“天花板”了。而在微型化的同時(shí)，該連接器的電源釘結構可實(shí)現高達5.0A的電流傳輸，能夠很好地滿(mǎn)足5G應用中高功率的要求。

同時(shí)，SlimStack ACB6+連接器采用從里到外包裹的全鎧裝設計，可以防止裝配過(guò)程中的損壞。而寬對齊區域的設計，使其具有較大的對準面積，為插配操作帶來(lái)了更大的便利性。

在通過(guò)微型化提高互連密度的同時(shí)，SlimStack ACB6+連接器在增強可靠性方面也做了很多優(yōu)化，比如：其將觸點(diǎn)與焊接區用鎳阻隔層隔開(kāi)，同時(shí)觸點(diǎn)端子與插頭釘頂部表面都采用閃金鍍層，以防止焊料滲錫和干擾的發(fā)生；連接器的電源釘和信號觸點(diǎn)之間保持0.19mm的距離，可有效防止短路。

圖6：SlimStack ACB6+連接器優(yōu)化的結構設計提供增強的可靠性（圖源：Molex）

所有這些特性都決定了SlimStack ACB6+連接器是高連接密度和高功率密度5G應用的理想選擇。

Molex四排板對板連接器

在適用于5G的微型板對板連接器方面，另一個(gè)值得推薦的產(chǎn)品就是Molex的四排板對板連接器。

圖7：Molex四排板對板連接器（圖源：Molex）

該連接器在微型化方面的秘訣就是——采用了交錯式的電路布局，巧妙地將兩側的連接器插針按照四排分布和定位，這樣就將信號觸點(diǎn)間距壓縮到了0.175毫米，而針腳焊接間距仍可保持符合行業(yè)標準的0.35毫米“安全距離”。這種設計可以節省30%的空間，實(shí)現高密度電路連接，同時(shí)仍能夠保持3.0A額定載流，以滿(mǎn)足客戶(hù)在緊湊結構中實(shí)現高功率的設計要求。

圖8：Molex四排板對板連接器交錯式的電路布局實(shí)現了更高密度的電路連接（圖源：Molex）

同時(shí)，Molex四排板對板連接器采用鎧裝和嵌件成型釘設計，堅固耐用，將關(guān)鍵的觸點(diǎn)區域置于內蓋保護中，可確保插針在批量制造和組裝期間免受損壞，以適應更高的可靠性要求。其寬體對位的設計，有助于實(shí)現輕松安全的插配并有效降低故障率。

圖9：Molex四排板對板連接器采用鎧裝和嵌件成型釘設計，提供更高的可靠性（圖源：Molex）

該四排連接器采用LCP UL 94V-0外殼、銅合金觸點(diǎn)，工作溫度范圍為-40°C至+85°C，廣泛適合用于智能手機、可穿戴設備、無(wú)人機、醫療電子等空間緊湊型應用，有助于將5G連接延伸到更廣闊的應用領(lǐng)域。

本文小結

更強大的5G，需要更小的連接器——這已經(jīng)成為了行業(yè)的共識。在為5G提供微型連接器方面，Molex做出了積極且卓有成效的探索，這些創(chuàng )新的微型連接器在縮小連接器外形的同時(shí)，在性能、可靠性、設計靈活性等方面仍然保持著(zhù)相當高的水準。這場(chǎng)“針尖上的舞蹈”確實(shí)精彩，也值得喝彩！

有了這些微型連接器的助力，我們就能夠在更廣闊的5G舞臺上盡情地表演了！