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罗森伯格陪你做车载 ——车载射频高速连接器之趋肤效应

2019-01-04 18:02 次阅读

最近,罗森伯格高压产品大客户经理周同昌先生解读了关于电磁屏蔽测试的理论知识和三同轴测试系统,文章受到了大家的一致好评。作为《高压连接器电磁屏蔽测试》系列文章的兄弟篇,近期我们也将连载《罗森伯格陪你做车载》系列文章。此次我们有幸邀请到罗森伯格应用工程师张启帆先生和大家分享《车载射频高速连接器之趋肤效应》。我们期待与业界同仁共同交流前沿技术,探讨行业发展趋势。欢迎大家持续关注周工和张工系列文章。小编闲话少续,请大家阅读今天的文章。

对于射频高速通道,有两个因素决定了最终传输效果的优劣。一是信号传输时经过连接器线缆等介质时的自身特性表现,包含了整体信号集成的有关项,重点在信号本身和信号之间;另一因素是抵挡所处空间电磁干扰的能力,重点在单/多信号与外界环境之间的关系,也就是周工系列文章所涉及的内容。我主要根据信号自身特性的相关技术知识,尽量从各现象的物理学意义角度做通俗解释,罗列简单数学公式。

在讨论其它问题之前,我们必须要先介绍在射频传输中的一种基本常见现象——趋肤效应。趋肤效应指,导体通过高频电流时,在导体截面中,存在边缘部分电流密度大,中心部分电流密度小的现象。为何会与直流电流不同,出现这种现象呢?

参考下图,在射频信号传播时,传输通道中有一瞬时增大的射频交变电流I,其在空间产生强度不断增大的磁场B,由于B的增大,空间会产生阻碍其变化的反向感应磁场,形成无数股涡流i,此时通道中心部的电流被涡流逐渐抵消,边缘部的电流被涡流增强,出现电流沿导体表面运动的现象。

罗森伯格陪你做车载 ——车载射频高速连接器之趋肤效应

且电流频率越高,趋肤深度愈小。当电磁波/高频交变电流入射良导体表面时,趋肤深度有如下公式:

罗森伯格陪你做车载 ——车载射频高速连接器之趋肤效应

罗森伯格陪你做车载 ——车载射频高速连接器之趋肤效应

在电磁学领域,人类最早受到的启发都来自于力学。比如电子间作用力的力学效应,著名的流体力学家、数学家贺拉斯·兰姆 (Horace Lamb)于1883年在《自然科学会报》发表了一篇论文“关于球形导体中的电运动”( “On Electrical Motions in a Spherical Conductor”)。他通过应用麦克斯韦方程组,系统理论性地解释了球形导体中震荡电流流动的问题,后来被广泛认知为趋肤效应,但他的解释只限于球壳状的导体。

罗森伯格陪你做车载 ——车载射频高速连接器之趋肤效应

摘自“On Electrical Motions in a Spherical Conductor”

1885年,另一位广为人知的大神奥利弗·赫维赛德(Oliver Heaviside)创立矢量微积分,用该方式将麦克斯韦方程组精简为4个,此后得以将趋肤效应的系统解释推广到任何形状的导体。奥利弗本身也是个极具特色的人,他最早做电报员,后转为“工程师”,自学微积分,继而又在数学上做出原创性成就,他是那些梦想从技术工程师又上升为理论研究人员朋友的不二典范。

趋肤效应是射频传输理论的基础和相关设计中的指引者。说它是基础,因为后续系列文章会反复引用并印证这一现象,涉及特性阻抗,插入损耗等。说它是指引者,因为它指明了产品设计中的关注点,合适的导体外径,导体电镀层品质,对配界面等等。

说到电镀层品质,罗森伯格深谙其理。与直流或低频信号不同,高频信号仅沿导体表面传播,电镀除影响对配等机械性能外,最重要的是直接决定了高频信号传输品质,在这种关键领域,罗森伯格向来选择自主把控,因此,连接器金属零件电镀都会在罗森伯格内部进行,我们不外协,有自己的大型电镀车间。

罗森伯格陪你做车载 ——车载射频高速连接器之趋肤效应

老电镀车间

罗森伯格陪你做车载 ——车载射频高速连接器之趋肤效应

新电镀车间

为了把电镀做得更好,在不断研究的基础下,罗森伯格还开发注册了自己的镀金品牌AuroDur®,目前您使用的罗森伯格车载产品,镀金层都使用的是AuroDur®

罗森伯格陪你做车载 ——车载射频高速连接器之趋肤效应

总结下来,它与普通镀层相比,具有如下特性与优势:

罗森伯格陪你做车载 ——车载射频高速连接器之趋肤效应

关于AuroDur®本身,我在后续系列文章中会专门介绍,欢迎关注。下一篇,我们会带来一个重要评价参数的介绍——特性阻抗,说了这么多,你对罗森伯格连接器的印象是什么?“别问,问就是买”

罗森伯格陪你做车载 ——车载射频高速连接器之趋肤效应

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LMX2486器件是一款低功耗,高性能delta-sigma小数N分频PLL,带有辅助整数N分频PLL。该器件采用TI先进工艺制造。 采用delta-sigma架构,较低偏移频率的分数杂散被推到环路带宽之外的较高频率。将杂散和相位噪声能量靠近更高频率的能力是调制器阶数的直接函数。与模拟补偿不同,LMX2486中使用的数字反馈技术可以很好地抵抗温度变化和晶圆处理的变化。 LMX2486 delta-sigma调制器可编程至四阶,允许设计人员选择最佳调制器阶数,以适应系统的相位噪声,杂散和锁定时间要求。 用于编程的串行数据LMX2486通过三线,高速(20 MHz)MICROWIRE接口传输。 LMX2486提供精细的频率分辨率,低杂散,快速编程速度和单字写入以改变频率。这使其成为直接数字调制应用的理想选择,其中N计数器直接用信息调制。 LMX2486采用24引脚4.0×4.0×0.8 mm WQFN封装。 特性 四重模数预分频器用于低分数 RF PLL:16/17/20/21或32/33/36 /37 IF PLL:8/9或16/17 高级Delta Sigma分数补偿 12位或22-位可选分数模数 高达4阶可编程Delta-Sigma调制器 改进锁定时间和编程 Fastlock /循环滑动减少,只需要单字写入 集成...
发表于 08-08 20:00 182次 阅读
LMX2486 用于射频个人通信的 Δ-Σ 低功耗双路 PLL

LMX2487 具有 3.0 GHz 整数 PLL 的 1 至 6 GHz Δ-Σ 低功耗双路 PLLatinum 频率合成器

LMX2487器件是一款低功耗,高性能delta-sigma小数N分频PLL,带有辅助整数N分频PLL。它采用TI先进的工艺制造。 采用delta-sigma架构,较低偏移频率的分数杂散被推到环路带宽之外的较高频率。将杂散和相位噪声能量靠近更高频率的能力是调制器阶数的直接函数。与模拟补偿不同,LMX2487中使用的数字反馈技术可以很好地抵抗温度变化和晶圆处理的变化。 LMX2487 delta-sigma调制器可编程至四阶,允许设计人员选择最佳调制器阶数,以适应系统的相位噪声,杂散和锁定时间要求。 用于编程的串行数据LMX2487通过三线,高速(20 MHz)MICROWIRE接口传输。 LMX2487提供精细的频率分辨率,低杂散,快速编程速度和单字写入以改变频率。这使其成为直接数字调制应用的理想选择,其中N计数器直接用信息调制。 LMX2487采用24引脚4.0×4.0×0.8 mm WQFN封装。 特性 降低分频的四倍模数预分频器 RF PLL:16/17/20/21或32/33/36 /37 IF PLL:8/9或16/17 高级Delta Sigma分数补偿 12位或22-位可选分数模数 高达4阶可编程Delta-Sigma 调制器 改进锁定时间 快速锁定/循环减少单个 - 减去单词写入以改变频率 集成超...
发表于 08-03 18:25 91次 阅读
LMX2487 具有 3.0 GHz 整数 PLL 的 1 至 6 GHz Δ-Σ 低功耗双路 PLLatinum 频率合成器

LMX2434 用于射频个人通信的 5.0 GHz/2.5 GHz PLLatinum 低功耗双路频率合成器

LMX243x器件采用专有的数字锁相环技术,可为RF和IF压控振荡器提供非常稳定的低噪声控制信号。 RF和IF合成器都包括一个两级可编程电荷泵。 RF和IF PLL均具有专用的快速锁定电路,带有集成的超时计数器,只需单字写入即可上电或改变频率。 LMX243x器件是高性能频率合成器,集成了双通道模数预分频器。可以为5 GHz LMX2434 RF合成器选择32/33或16/17预分频比。可以为LMX2430和LMX2433 RF合成器选择8/9或16/17预分频比。 IF电路包含一个8/9或16/17预分频器。 串行数据通过三线接口(DATA,LE,CLK)传输到器件。低压逻辑接口允许直接连接1.8 V器件。支持2.25 V至2.75 V的电源电压。 特性 低电流消耗 LMX2430(RF /IF):2.8 mA /1.4 mA LMX2433 (RF /IF):3.2 mA /2 mA LMX2434(RF /IF):4.6 mA /2.4 mA 2.25-V至2.75 -V操作 同步/异步掉电 多个PLL选项: LMX2430(RF /IF):3 GHz /0.8 GHz LMX2433(RF /IF):3.6 GHz /1.7 GHz LMX2434(RF /IF):5 GHz /2.5 GHz 可编程充电 - 泵电流水平 RF和IF:1或4 mA...
发表于 08-03 18:20 90次 阅读
LMX2434 用于射频个人通信的 5.0 GHz/2.5 GHz PLLatinum 低功耗双路频率合成器