一文解析射频SMP板到板连接器

射频SMP板到板连接器市场概览

Earl Lum，EJLWireless Research

自从射频接入网（RAN）从UMTS过渡到LTE技术以来，射频板到板（BTB）连接器被广泛用于射频功率放大器PCB（印刷电路板）和射频收发机PCB之间的射频信号连接。这些射频系统是低阶MIMO系统，包括1T2R、2T2R、4T4R和8T8R架构。这些射频BTB连接器是每个通道一套，包括两个公头PCB连接器（通孔或表面安装）和一个母头-母头子弹形连接器，用于连接从射频收发器PCB到功率放大器PCB的发射（Tx）和接收（Rx）路径，还有一套用于连接功率放大器PCB和射频通道滤波器。

图1所示的爱立信RRUS11 2T2R LTE RRU是这类射频系统架构的例子，在2010至13年，在射频TxRx PCB和射频功率放大器PCB之间有10套射频微同轴连接器（MCX）BTB连接，在射频功率放大器PCB和射频双工器滤波器之间有快速锁定SMA（QMA）电缆连接器。

图1 爱立信RRUS11（来源：EJL）。

图2所示的爱立信RRUS12 2T2R LTE RRU是在12至15年出货的下一代射频系统架构的一个例子。这种射频系统架构有8套SMP（subminiature push-on）BTB连接器，只有一块PCB（射频TxRx/RF功率放大器）和RF双工器滤波器，并将QMA电缆连接器替换为盲配棒球手套形SMP BTB连接器，以降低制造复杂度。

图2 爱立信RRUS12（来源：EJL）。

大规模MIMO射频系统的影响

15至16年，中国移动TDD-LTE 4.5G移动网络引入64T64R大规模MIMO（mMIMO）射频系统，加上中国OEM（大唐电信、烽火科技、华为技术和中兴通讯）的5G前mMIMO系统（见图3），对第一代系统架构的高性能低成本5至20W射频BTB连接器提出了大批量要求。天线阵列在射频系统架构中的集成增加了对64T64R系统中从射频TxRx/射频功率放大器PCB到射频滤波器分布PCB的BTB连接器的要求，也包括射频滤波器到mMIMO天线阵列PCB之间的射频信号路径。

图4所示的第一/二代64T64R射频系统架构使用了66套MMBX通孔公头棒球手套形连接器和母头-母头子弹形连接器连接射频TxRx/功率放大器PCB与射频滤波器子系统。每个双通道射频滤波器都有两个MMBX公头连接器和两个MMBX母头连接器，每个32T天线阵列总共有128个射频连接器。在这个架构中，总共需要326个射频连接器。筒形/子弹形连接器的长度取决于TxRx射频屏蔽层和射频滤波器子系统和/或射频滤波器子系统与天线/合路器PCB之间的间隙。

图4 64T大规模MIMO射频天线系统的子系统PCB堆栈(来源：EJL）。

用于RF BTB连接器的Pogo pin

Pogo pin已被广泛用作半导体测试设备的探针触点，可以处理高达30A的大电流，但通常是作为信号/电气接触源，整个主体是金属，如图5中的例子所示，有一个内部弹簧机制。

图5 来自不同制造商的各种pogo pin。

在19年5月的出口禁令之前，华为已经将其所有5G mMIMO射频天线系统平台的射频同轴连接器用低成本的pogo pin取代了昂贵的MMBX/SMP射频BTB连接器，大幅降低了这类射频连接器的全球TAM，尽管该公司继续在其高功率5G RRU中使用射频同轴连接器。图6显示了所使用的第一代pogo pin，图7显示了改进后的第二代。

图6 用于华为AAU的第一代pogo pin（来源：EJL）。

图7 用于华为AAU的第二代pogo pin（来源：EJL）。

用于射频信号路径的pogo pin本身作为同轴连接器的中心导体，其周围是绝缘外壳（见图8）。pogo pin和绝缘外壳一同插入射频屏蔽系统，屏蔽系统作为同轴pogo pin系统的外导体或地平面。

图8 用于mMIMO射频系统的第二代同轴pogo pin BTB（来源：EJL）。

射频BTB连接器——名称变化

射频SMP BTB连接器的名称非常广泛，作为一个产品系列，有许多具体的子类型，有时与特定供应商的IP/设计有关。尺寸、成本、频率和错位公差通常决定了在射频系统中使用哪种类型的RF SMP BTB连接器。表1说明了一个主要供应商提供的许多不同类型的RF SMP BTB连接器中的几个。

CSMP是射频SMP BTB连接器的一个变体，与Radiall公司的SMPM解决方案类似，可使用到65GHz，ASMP变体可使用到26.5GHz，PSMP/P-SMP可操作到10GHz，可处理200W的功率。

非常有趣的是RSMP和RSMP+变体，是由胜亿福睿开发的，并获得了专利，据我们所知，只授权给常州安费诺福洋通信设备有限公司（见图9至11）。这项交易排除了传统的欧洲射频连接器供应商，如Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH & Co. KG、HUBER+SUHNERAG和Radiall S.A.。

图9 瑞可达射频SMP BTB连接器用于5G（来源：瑞可达）。

图10 瑞可达通孔RSMP射频BTB连接器（来源：瑞可达）。

图11 安费诺SMT RSMP射频BTB连接器（来源：安费诺福洋）。

市场前景

虽然5G在美国的部署预计将在23年底前基本完成，在欧洲也将继续推进，但印度已经成为5G部署的下一个机会。Bharti Airtel、Reliance Jio和Vodafone Idea的第一阶段5G网络将由爱立信、诺基亚和三星电子提供，因为中国的OEM，即华为和中兴，已经被禁止。虽然印度政府和科技部门对本土的开放式RAN设备生态系统抱有很高的期望，但在5G网络部署的第二阶段之前，他们的解决方案仍然不可用。印度独特的RAN设备成本结构将使任何开放RAN设备供应商以及射频连接器和组件供应商都难以参与。

关于中国的5G市场，自19年至20年，华为被美国商务部工业与安全局列入实体名单，并被禁止购买美国先进的半导体芯片和获得美国开发/制造的先进半导体晶圆厂设备和代工服务，因此，中国的5G市场基本上已经被搁置。虽然华为已经储备了相当数量的ASIC，以应对美国的这种行动，但我们认为，在过去几年中，华为已经消耗了这些关键的半导体芯片的大部分。也许直到它可以将其台积电ASIC移植到中芯国际的<10纳米工艺节点才能等来转机。我们认为，这样的事件将再次触发中国5G部署的高潮。这样的增长将需要300多万个32Tx和64Tx mMIMO天线系统，但这只需要中国（包括台湾）的供应商，而且如果中兴通讯也转而使用RF pogo pin解决方案，则可能几乎没有BTB RF连接器插座的采购会给到非中国供应商。

编辑：黄飞