【導讀】我們正在加速進入5G時代，這是一個不爭的事實。根據全球移動通信系統協會（GSMA）的研究數據，5G連接數在2022年超過10億個，到2025年將超過20億個，屆時5G連接將占總移動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（增強移動寬帶）應用，還可以實現更低的傳輸時延，滿足無人駕駛、工業自動化等領域uRLLC（超可靠低時延通信）連接的要求，同時又適用于mMTC（大連接物聯網）場景，可承載大規模、高密度的物聯網業務，每平方公里內可支持100萬個設備連接。
因此可以說，從4G到5G的這次迭代，不是一次簡單的網速升級，而是真正為萬物互聯提供了一個堅實的網絡“骨架”。
5G設備的新要求
想要構建起這樣一張更強大的5G網絡，對于組建網絡的基礎單元——也就是5G的設備——自然也會提出不同以往的、更新且更高的要求。這主要體現在三個方面：
更高的頻率：為了適應高速、低時延、大連接的需求，5G定義了新的空中接口（NR），其主要特點之一就是包括兩個頻帶——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）。之所以會考慮向更高的頻率延展，主要是因為FR1頻帶已經過于擁擠，多種無線通信協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，更高的頻率也意味著可以提供更大的帶寬，實現更快的傳輸速率。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，能夠對在邊緣端產生的數據進行處理，并通過多樣的連接方式與其他設備或者云端進行數據交互。所有這些變化，都會將5G設備的復雜性推上一個新臺階。
更大的功率：更高的頻率、更復雜的系統意味著更大的功耗開銷，也就是說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行周密的考量和深度的優化。
遺憾的是，當你真正著手進行5G產品設計時就會發現，上述設計要求都會與另一個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很多設計挑戰，比如在較高的頻率下，天線元件等射頻單元之間的物理距離會更小，而支持5G NR的一個重要技術前提就是需要采用MIMO（多輸入多輸出）相控陣天線實現波束成形、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密度，射頻系統面臨著更嚴峻的設計小型化的挑戰。
另一個方面，實現更豐富的功能，以及在高頻下獲得更穩定的連接，都需要消耗更多的電量，在電池技術沒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。不過隨著芯片及其相關組件的縮小，人們發現它們之間的互連成為了一個越來越突出的挑戰，而以往的連接器產品并不能有效應對這一挑戰，反而會成為小型化設計中的瓶頸。這時就需要在連接器的“微型化”上動腦筋，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于笨重。這時表面貼裝柔性板對板連接器就成了一個理想的替代方案。
類似的情況也發生在高密度的板對板連接上。如上文所述，5G應用意味著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“針尖上的舞蹈”。
這顯然不容易，但已經有人做到了！今天我們就帶大家一起認識幾位出色的“演員“——來自Molex的5G微型連接器產品們。下面就來看看它們這個微型“舞臺”上的精彩表演！
5G25射頻連接器
首先出場的，是Molex的5G25系列5G毫米波射頻柔性板對板連接器，其優勢特性可以用三個關鍵詞來概括：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專有的觸點屏蔽和射頻端子隔離功能，在25GHz的高頻下實現了高水平的信號完整性（SI），具有出色的電氣和無線信號連接性能。
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系列連接器另一個顯著的差異化優勢。在FPC電纜上使用時，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，真正實現了射頻連接的微型化。與此同時，其還創新地在單個連接器中將射頻和非射頻連接結合在一起，通過在應用中靈活配置各個插針的功能實現不同的連接方案，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、多用途帶來的設計靈活性，在業內可謂是獨樹一幟。
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），以便于用戶實現快速、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，還支持插配定位，并能夠防止因意外掉落造成的射頻接點彎曲以及對連接器的沖擊；
再有，5G25系列插配時具有明顯的“咔嗒感”，可防止錯配，實現快速、無故障的裝配。所有這些特性都有利于加快裝配過程，并在應用時提供可靠的連接性。
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品。
SlimStack ACB6+連接器
在板對板和板對FPC連接器領域，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稱，而在產品的微型化方面，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，該連接器的電源釘結構可實現高達5.0A的電流傳輸，能夠很好地滿足5G應用中高功率的要求。
同時，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，為插配操作帶來了更大的便利性。
在通過微型化提高互連密度的同時，SlimStack ACB6+連接器在增強可靠性方面也做了很多優化，比如：其將觸點與焊接區用鎳阻隔層隔開，同時觸點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生；連接器的電源釘和信號觸點之間保持0.19mm的距離，可有效防止短路。
圖6：SlimStack ACB6+連接器優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，另一個值得推薦的產品就是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標準的0.35毫米“安全距離”。這種設計可以節省30%的空間，實現高密度電路連接，同時仍能夠保持3.0A額定載流，以滿足客戶在緊湊結構中實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現了更高密度的電路連接（圖源：Molex）
同時，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，將關鍵的觸點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，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域。
本文小結
更強大的5G，需要更小的連接器——這已經成為了行業的共識。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，這些創新的微型連接器在縮小連接器外形的同時，在性能、可靠性、設計靈活性等方面仍然保持著相當高的水準。這場“針尖上的舞蹈”確實精彩，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！
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