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产品特写
 
用于高速数字测试的90GHz多同轴互连
录入时间:2021/12/21 10:43:45

90 GHz Multicoax Interconnect for High Speed Digital Testing

HUBER+SUHNER AGwww.hubersuhner.com

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HUBER+SUHNER为高速数字测试(HSDT)市场开发了一种精密的多同轴测试解决方案MXPM90。MXPM90用于高达90GHz频率的可靠测量,具有结构紧凑、占用空间小的特点。同时还具备宽带覆盖和高信号完整性的绝对优势,为90GHz多同轴连接系统提供了几乎最理想的互连条件。

高频、高速率

数据速率高达112Gbps的新一代集成电路在完成设计仿真后在晶圆上制造,通过对晶圆探测进行第一次电气测试。随后切割晶圆,将单个集成电路封装在印刷电路板(PCB)上进行评估。探针台测试要求环境搭设和测试系统具备高准确性和可重复性。测试系统与集成电路间的互连必须良好,且插损低、VSWR小、通道间严格相位匹配,系统在工作带宽内的性能需高度一致。测试结果的可复现性、稳定性,在整个测试搭设周期内,需不受连接器插拔影响。同时互连尺寸也很重要,为了实现PCB上产生的链路损耗最小化,测量系统距离集成电路能设计到多近。这些都是测试装置及其互连方案设计时需考虑的关键因素。

为了满足以上要求,MXPM90包括一个对信号传输进行了优化的低干扰PCB插座,以及连接到各通道的电缆组件,该组件除了具备出色的电气特性和机械稳定性,同时也表现出良好的灵活性。此方案实现了PCB转测试系统、PCB转另一个PCB的连接,提供工作频率到90GHz的解决方案。HUBER+SUHNER同时具备生产连接器和电缆的能力,两者优化后,可实现最佳的电气兼容性。

MXPM90的电缆端选用PC1.0连接器界面,PC1.0的设计频率110GHz,整个MXPM90组件工作频率90GHz。前代产品MXPM70采用PC1.85连接器,组件工作频率70GHz。通常,毫米波频率下的PCB带线损耗很高,因此设计的目标是带线长度尽量短,信号尽可能快地进入同轴结构,这也就意味着连接器应尽可能靠近IC。为最小化传输距离的影响,MXPM90相邻通道间的中心距小至2.54mm。

信号完整性

MXPM90具有出色的信号完整性,频率可达90GHz,可最大限度地减少信号噪声、反射、失真和损耗。图1显示了从PCB到MXPM电缆组件时域(TDR)-阻抗变化曲线。PCB信号线(编号2)为共面带线,w=0.28mm,gap=0.2mm,板材为5mil厚Rogers 3003,εr=3。

图1 从PCB到MXPM系统过渡的TDR测量。

图中所示评估板上的信号线阻抗约为48Ω,由于制造差异,公差±5Ω。信号线至MXPM内导体引脚焊盘位置结束,焊盘的低阻抗通过信号线间的紧缩来补偿——因此显容性。TDR图中的曲线偏移还显示了MXPM电缆组件的电气不连续情况。最高值处也是最不连续处,出现在向Multiflex-53电缆过渡的位置,电缆的阻抗约为49.5Ω,制造公差±2Ω。通过对高频性能优化,最终将阻抗起伏控制在最大2.5Ω。

MXPM90通道间的相位匹配,电长度公差仅为±1ps,也体现了MXPM90产品对信号完整性的设计保证。

测试一致性

插拔循环性测试体现了MXPM系列在应用时的一致性和耐用性。测试时,我们将MXPM组件每一个单独通道通过一个特殊的同轴转接器连接,该同轴转接器将两个电缆的连接器压至接触参考表面,实现电气连接(图2)。将MXPM单通道的公头外导体插入另一端MXPM单通道母头接口,公头端弹簧针推入对应内导体平面。

图2 插拔循环性测试装置。

为了记录MXPM连接耐用性,我们将几个MXPM单通道连接了50,000次,每连接50次测量一次S参数,因此在50,000次循环中共进行了1,000次S参数测量。图3显示了50,000次循环后连接器界面的磨损情况。而1000次S参数测试数据显示,尽管随着循环次数的增加,MXPM的高频插损会变大,但变化值依然在±0.1dB以内(图4a)。结合1,000次的测量数据,图4b显示了0.66米长MXPM电缆组件的插损在频率变化下的平均值和±6σ值分布情况。

图3 50,000次插拔循环后的磨损情况:内螺纹(a)和外螺纹(b)。

图4 20MHz至67GHz的插入损耗与测量次数的关系,以第一次测量为标准(a)。插损在不同频率的平均值和±6σ值,结合所有1,000次测量(b)。

多年市场应用验证

MXPM90是HUBER+SUHNER MXPM多同轴系列产品线的又一次新升级,MXPM系列在过去十多年的应用中,已成功通过各市场领域的考验。高频连接系统能同时满足数字和毫米波信号测试需求,提供准确、可靠的测试支持,而最新版本的MXPM的多同轴设计既扩展了频率覆盖范围,又提高了信号屏蔽性和完整性。作为MXPM70的直接继承者,MXPM90保留了MXPM系列在业内备受肯定的特点:优秀的电气性能、易于操作和高质量。例如,MXPM具有磁锁功能,可实现"即插即用"——即每次插入都可保证模块到PCB插座的性能一致,这在HSDT市场上是独一无二的。另一个特点是自动接口保护,当连接断开时,保护触点免受机械损伤。

小结

半导体、汽车和移动通信正在推动集成电路的发展。为了满足该行业对越来越高的数据传输速率和频率的测试要求,HUBER+SUHNER开发了 MXPM90。基于新的多轴连接器系统,这家位于瑞士的技术公司可以为所有行业提供几乎"面向未来"的测试解决方案。


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