Übertragungseigenschaften

Mini Coax Steckverbinder integriert im Testboard

Die Übertragungseigenschaften eines Steckverbinders können nur eingebettet in seine typische Umgebung, die Leiterplatte, ermittelt werden. Um die Übertragungseigenschaften des Steckverbinders selbst zu messen, misst man die Eigenschaften der gesamten Konfiguration und trennt nachher die Steckverbinderparameter von den Boardparametern. Dazu verwendet man spezielle Kalibriertechniken. Besonders wichtig für exakte Messungen sind Testboards mit stabilen, definierten Eigenschaften.

GND Signal GND
Schliffbild durch das Testboard

Die Signalintegrität eines Testboards ist hauptsächlich abhängig von seiner Impedanz, den Leitungsverlusten und dem Design der Microvias. Es ist unerlässlich zu erwähnen, dass die Verbindung zwischen den Steckverbinderkontakten und den Anschlussleitungen als eine Einheit angesehen werden muss. Das bedeutet, dass auch das Leiterplattenmaterial und die Anzahl der Lagen für die Untersuchung eines board to board Steckverbinders wichtig sind.

	Diese Abbildung zeigt zwei Testboards mit integrierten Mini Coax Steckverbindern. Die Boards sind in Stripline-Technologie mit einer charakteristischen Impedanz von 50 Ohm ausgeführt worden. Um diesen Messaufbau mit den Messgeräten zu verkabeln, werden SMA Steckverbinder verwendet.
Testboards mit implementierten Mini Coax Steckverbindern

Für digitale high speed Anwendungen sind die wichtigsten Parameter im Zeitbereich definiert. Dazu gehören die Reflexionsverluste, die Anstiegszeitverzögerung, die Augenöffnung usw. Dem gegenüber sind für RF-Anwendungen in Basestations oder Fernsehstationen die wichtigsten Parameter im Frequenzbereich definiert. Dazu gehören z.B. Durchgangsdämpfung, Reflexionsdämpfung, Übersprechen und Linearität.

Diese Abbildung zeigt den Signalpfad durch den Mini Coax Steckverbinder und die anderen Komponenten auf dem Testboard. Wichtige Stellen des Signalpfades sind mit den Buchstaben A...G gekennzeichnet, Leitungen auf dem Board mit dem Buchstaben T.

einla-
giges
Test
board

SMA

Mini
Coax
gewinkelt

Mini
Coax
gerade

Signalpfad eines board to board Mini Coax Steckverbinders (SMA Steckverbinder werden zum Anschluss an die Messgeräte benötigt)

Um die Diskontinuitäten der Anordnung festzustellen, wurde der Signalpfad mit einem Time Domain Reflectometer (TDR) ausgemessen.

TDR Profil

Legende
A	SMA Steckverbinder
T1	50 Ω Leitung auf der Backplane
B	Durchkontaktierung für das gerade Mini Coax Modul
C	Teilstück des geraden Kontaktes (wirkt kapazitiv)
D	Übergang vom geraden zum gewinkelten Modul (wirkt induktiv)
E	Teilstück des gewinkelten Kontaktes (wirkt kapazitiv)
F	Durchkontaktierung für das gewinkelte Mini Coax Modul
T2	50 Ω Leitung auf der Tochterkarte
G	SMA Steckverbinder

Diese Abbildung zeigt das Ersatzschaltbild des Signalpfades mit gruppierten Elementen für den Mini Coax Steckverbinder. Die Parameter wurden aus dem gemessenen TDR-Profil extrahiert.

Leitung gerader+gewinkelter Kontakt Leitung

SMA+Leitung gerader Kontakt+Leitung gewinkelter Kontakt+Leitung SMA+Leitung

Ersatzschaltbild mit gruppierten Elementen

Durchgans- und Reflexionsdämpfung

Durchgangsdämpfung

gemessene Kurve

Mini Coax separiert

Reflexionsdämpfung

Um die Bereiche für den Mini Coax Steckverbinder zu separieren, wurde das Gatingverfahren angewendet. Dadurch werden Einflüsse durch die SMA Steckverbinder eliminiert, die mit ihren Diskontinuitäten das Übertragungsverhalten negativ beeinflussen.

Nahübersprechen von Mini Coax Modulen

Einspeiseleitung: 2, Messleitung: 1, Kontaktabstand x = 4.40 mm
Einspeiseleitung: 2, Messleitung: 4, Kontaktabstand x = 6.25 mm
Einspeiseleitung: 4, Messleitung: 6, Kontaktabstand x = 7.64 mm

Nahübersprechen bei unterschiedlichen Kontaktkonfigurationen

	Selbst beim kürzesten Abstand von 4,40 mm lassen sich bei Frequenzen 2,5 GHz und höher Übersprechwerte oberhalb von 30 dB erreichen.
Messkonfigurationen [mm]