一文解析射頻SMP板到板連接器

射頻SMP板到板連接器市場概覽

Earl Lum，EJLWireless Research

自從射頻接入網（RAN）從UMTS過渡到LTE技術以來，射頻板到板（BTB）連接器被廣泛用于射頻功率放大器PCB（印刷電路板）和射頻收發機PCB之間的射頻信號連接。這些射頻系統是低階MIMO系統，包括1T2R、2T2R、4T4R和8T8R架構。這些射頻BTB連接器是每個通道一套，包括兩個公頭PCB連接器（通孔或表面安裝）和一個母頭-母頭子彈形連接器，用于連接從射頻收發器PCB到功率放大器PCB的發射（Tx）和接收（Rx）路徑，還有一套用于連接功率放大器PCB和射頻通道濾波器。

圖1所示的愛立信RRUS11 2T2R LTE RRU是這類射頻系統架構的例子，在2010至13年，在射頻TxRx PCB和射頻功率放大器PCB之間有10套射頻微同軸連接器（MCX）BTB連接，在射頻功率放大器PCB和射頻雙工器濾波器之間有快速鎖定SMA（QMA）電纜連接器。

圖1 愛立信RRUS11（來源：EJL）。

圖2所示的愛立信RRUS12 2T2R LTE RRU是在12至15年出貨的下一代射頻系統架構的一個例子。這種射頻系統架構有8套SMP（subminiature push-on）BTB連接器，只有一塊PCB（射頻TxRx/RF功率放大器）和RF雙工器濾波器，并將QMA電纜連接器替換為盲配棒球手套形SMP BTB連接器，以降低制造復雜度。

圖2 愛立信RRUS12（來源：EJL）。

大規模MIMO射頻系統的影響

15至16年，中國移動TDD-LTE 4.5G移動網絡引入64T64R大規模MIMO（mMIMO）射頻系統，加上中國OEM（大唐電信、烽火科技、華為技術和中興通訊）的5G前mMIMO系統（見圖3），對第一代系統架構的高性能低成本5至20W射頻BTB連接器提出了大批量要求。天線陣列在射頻系統架構中的集成增加了對64T64R系統中從射頻TxRx/射頻功率放大器PCB到射頻濾波器分布PCB的BTB連接器的要求，也包括射頻濾波器到mMIMO天線陣列PCB之間的射頻信號路徑。

圖4所示的第一/二代64T64R射頻系統架構使用了66套MMBX通孔公頭棒球手套形連接器和母頭-母頭子彈形連接器連接射頻TxRx/功率放大器PCB與射頻濾波器子系統。每個雙通道射頻濾波器都有兩個MMBX公頭連接器和兩個MMBX母頭連接器，每個32T天線陣列總共有128個射頻連接器。在這個架構中，總共需要326個射頻連接器。筒形/子彈形連接器的長度取決于TxRx射頻屏蔽層和射頻濾波器子系統和/或射頻濾波器子系統與天線/合路器PCB之間的間隙。

圖4 64T大規模MIMO射頻天線系統的子系統PCB堆棧(來源：EJL）。

用于RF BTB連接器的Pogo pin

Pogo pin已被廣泛用作半導體測試設備的探針觸點，可以處理高達30A的大電流，但通常是作為信號/電氣接觸源，整個主體是金屬，如圖5中的例子所示，有一個內部彈簧機制。

圖5 來自不同制造商的各種pogo pin。

在19年5月的出口禁令之前，華為已經將其所有5G mMIMO射頻天線系統平臺的射頻同軸連接器用低成本的pogo pin取代了昂貴的MMBX/SMP射頻BTB連接器，大幅降低了這類射頻連接器的全球TAM，盡管該公司繼續在其高功率5G RRU中使用射頻同軸連接器。圖6顯示了所使用的第一代pogo pin，圖7顯示了改進后的第二代。

圖6 用于華為AAU的第一代pogo pin（來源：EJL）。

圖7 用于華為AAU的第二代pogo pin（來源：EJL）。

用于射頻信號路徑的pogo pin本身作為同軸連接器的中心導體，其周圍是絕緣外殼（見圖8）。pogo pin和絕緣外殼一同插入射頻屏蔽系統，屏蔽系統作為同軸pogo pin系統的外導體或地平面。

圖8 用于mMIMO射頻系統的第二代同軸pogo pin BTB（來源：EJL）。

射頻BTB連接器——名稱變化

射頻SMP BTB連接器的名稱非常廣泛，作為一個產品系列，有許多具體的子類型，有時與特定供應商的IP/設計有關。尺寸、成本、頻率和錯位公差通常決定了在射頻系統中使用哪種類型的RF SMP BTB連接器。表1說明了一個主要供應商提供的許多不同類型的RF SMP BTB連接器中的幾個。

CSMP是射頻SMP BTB連接器的一個變體，與Radiall公司的SMPM解決方案類似，可使用到65GHz，ASMP變體可使用到26.5GHz，PSMP/P-SMP可操作到10GHz，可處理200W的功率。

非常有趣的是RSMP和RSMP+變體，是由勝億福睿開發的，并獲得了專利，據我們所知，只授權給常州安費諾福洋通信設備有限公司（見圖9至11）。這項交易排除了傳統的歐洲射頻連接器供應商，如Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH & Co. KG、HUBER+SUHNERAG和Radiall S.A.。

圖9 瑞可達射頻SMP BTB連接器用于5G（來源：瑞可達）。

圖10 瑞可達通孔RSMP射頻BTB連接器（來源：瑞可達）。

圖11 安費諾SMT RSMP射頻BTB連接器（來源：安費諾福洋）。

市場前景

雖然5G在美國的部署預計將在23年底前基本完成，在歐洲也將繼續推進，但印度已經成為5G部署的下一個機會。Bharti Airtel、Reliance Jio和Vodafone Idea的第一階段5G網絡將由愛立信、諾基亞和三星電子提供，因為中國的OEM，即華為和中興，已經被禁止。雖然印度政府和科技部門對本土的開放式RAN設備生態系統抱有很高的期望，但在5G網絡部署的第二階段之前，他們的解決方案仍然不可用。印度獨特的RAN設備成本結構將使任何開放RAN設備供應商以及射頻連接器和組件供應商都難以參與。

關于中國的5G市場，自19年至20年，華為被美國商務部工業與安全局列入實體名單，并被禁止購買美國先進的半導體芯片和獲得美國開發/制造的先進半導體晶圓廠設備和代工服務，因此，中國的5G市場基本上已經被擱置。雖然華為已經儲備了相當數量的ASIC，以應對美國的這種行動，但我們認為，在過去幾年中，華為已經消耗了這些關鍵的半導體芯片的大部分。也許直到它可以將其臺積電ASIC移植到中芯國際的<10納米工藝節點才能等來轉機。我們認為，這樣的事件將再次觸發中國5G部署的高潮。這樣的增長將需要300多萬個32Tx和64Tx mMIMO天線系統，但這只需要中國（包括臺灣）的供應商，而且如果中興通訊也轉而使用RF pogo pin解決方案，則可能幾乎沒有BTB RF連接器插座的采購會給到非中國供應商。

編輯：黃飛