Kabel
Kabel Bild 3: SWR im Bereich DC bis 110 GHz Bild 4: TDR-Verhalten im Zeitbereich -10 bis +70 ps (Bilder: Teledyne Storm Microwave) man nicht von iterativen Anpassungen beim Test verschont. Da die Simulations-Software (egal ob CST, HFSS oder einige proprietäre interne Versionen) Aussagen zu den Dimensionen macht und durchschnittliche Toleranzen sowie dielektrische Konstanten verwendet, wird man bei der Massenproduktion von kleinen Teilen nur eine bestimmte Toleranz erzielen, damit der Stecker zu einem marktfähigen Preis angeboten werden kann. Auch muss man bedenken, dass sich die elektrischen Werte des Interfaceadapters eines PNAs (Programmierbaren Netzwerkanalysators) von denen im realen Einsatz leicht unterscheiden. Berücksicht man das oben Genannte und das Preisleistungsverhältnis, muss ein Feintunning der Kabel-Stecker-Verbindung stattfinden. Egal ob man den Stecker selbst entwickelt oder mit einem vertrauensvollen externen Zulieferer arbeitet, sind zur Erzielung von konstanten elektrischen Werten oft kleine Modifikationen und/oder Änderungen im Fertigungsprozess erforderlich. Zur bestmöglichen Anpassung der Kabel-Stecker-Impedanz muss man in der Lage sein, geringe Modifikationen der internen Teile (z.B. Innenleiterkontakt, Ferrule oder dielektrischen Perlen) selbst vorzunehmen oder mit schnellen Durchlaufzeiten beim Zulieferer. Einfluss von Design und Prozess Ist der Entwicklungszeitraum und -aufwand für einen bestimmten Bandbereich noch relativ überschaubar, macht die breitbandige Auslegung eines Kabels über den kompletten Frequenzbereich eine sehr sorgfältige Abstimmung aller Kabelkomponenten (Innenleiter, Dielektrikum, Schirmung, mechanischer Abschluss) in vielen Iterationsprozessen erforderlich. Dies, um eine stabile Stetigkeit der HF-Parameter über den gesamten Frequenzverlauf sicherzustellen und eine hohe Signalintegrität bei digitalen Applikationen zu erzielen. Bild 2 zeigt eine Ausgangssituation für eine Iteration. Die TDR (Time Domain Reflection) betrifft einen 1-mm-Stecker mit einem kleinen Kabelstück. Ziel ist es, die beste Impedanzanpassung zwischen Stecker und Kabel zu erzielen. Man sieht rechts vom Marker 7 einen großen induktiven Impedanzsprung auf 4 Ohm bei der Ferrule. Nach Inhouse-Reduzierung des Durchmessers der Steckerferrule ist eine Impedanzfehlanpassung von nur noch 2 Ohm vorhanden – eine große Verbesserung. Das ist nur ein Beispiel aus einer Serie von Wechselwirkungen, die im Designverifikati- 32 hf-praxis 6/2018
Kabel onsprozess auftreten. Für jedes Teil muss ein Feintuning stattfinden, mit dem Wissen, dass die Optimierung einer Sektion des Steckers eine benachbarte Sektion verschlechtert. Ziel ist es, dass komplette Kabel mit bestmöglichen SWR (Bild 3) und geringster Einfügungsdämpfung zu schaffen. Neben der Designverifikation gibt es auch die Prozessverifikation: Erfolg in einer Prototypenumgebung ist dabei ein guter Auftakt für die Fertigungsumgebung. Die Vorbereitung des Kabels vor dem Lötprozess muss gut getrimmte Teile umfassen, einen Innenleiter ohne Verbiegungen wegen des Sägeschnittes am Kabel und eine Schnittstelle, die frei von fremden Objekten/ Sägeüberbleibseln ist. Da das Kabel RoHS-konform ist, muss für den Hochtemperatur- Lötprozess genügend Wärme zugeführt werden, aber nicht zu viel, da sonst kleine Innenteile des Steckers deformiert werden. Der Prozess erfordert vom Techniker höhere Kenntnisse und Fertigkeiten als beim Löten von Steckern für niedrigere Frequenzen, bedingt durch die extrem kleinen Einzelteile. Schlussbemerkungen Storm Flex ist ein bei Militär und Raumfahrt erprobtes Kabel, das ausführlich elektrisch, mechanisch und auf Umwelteinflüsse getestet wurde. Bei der Produktvalidierung werden die elektrischen Parameter Phase, SWR, HF-Dichtheit, Phasenstabilität und Verluste vs. Biegung sowie Phasenstabilität vs. Temperatur spezifiziert. Diese Validierung aller Parameter des SF047EW erfolgt dabei im Rahmen eines typischen Design Stage-Gate Prozesses. Das SF 047EW findet überall Einsatz, wo hochfrequente Signale zu übertragen sind. In der drahtlosen Funktechnik, in Digitalapplikationen, in der Halbleitertechnologie, im Radar und in der Strahlenphysik sowie bei allen hierfür benötigten Geräten und Komponenten, bei denen eine Verbindungsleitung von hoher Wichtigkeit ist. Auch bei deren Prüfungen und Test ist das SF 047EW eine flexible Alternative für halbstarre (semirigged) Kabel und Hohlleiter. Es ist auf engstem Raum montierbar, ermöglicht auch schwierige 3D-Szenarien und verfügt über eine sehr gute HF- Stabilität (Verluste, Phase) auch bei Biegung und Zugbelastung. Durch Weiterentwicklungen in der Technologie stehen bislang ungenutzte Frequenzen für viele neue Applikationen zur Verfügung. ◄ elspec GmbH Spezialist in der Hochfrequenztechnik. Als Value Added Reseller von Teledyne Storm Microwave HF-Assemblies für Deutschland, hat die elspec group über 1.500 Produkte auf Lager und somit sofort verfügbar. In der hauseigenen Manufaktur kann elspec innovative und hochqualitative Kabellösungen bis 65 GHz konfektionieren und bietet Adapterlösungen bis 110 GHz an. Egal ob es sich um eine Standardkonfektion handelt, oder speziell für den Kunden angepasst wird – die elspec arbeitet mit viel Erfahrung und technischem Wissen daran, die perfekte Lösung zu finden. Storm Flex ® SF047EW Technische Daten des Teledyne SF047EW Durchmesser (mm) 1,4 max. Einsatzfrequenz (GHz) 110 Dämpfung nominal @ 67 GHz (dB/m) 11,07 Dämpfung nominal @ 90 GHz (dB/m) 14,11 Dämpfung nominal @ 110 GHz (dB/m) 16,07 Schirmmaß (dB, 0...18 GHz) 85 oder besser min. Biegeradius (mm), statisch 1,016 Zugkraft am Stecker (kg min), gerade 4,54 Zugkraft am Stecker (kg min), rechtwinklich 2,27 Gewicht (gr/m) 5,05 Betriebstemperaturbereich -55 bis +85 °C el-spec GmbH Lauterbachstraße 23c 82538 Geretsried +49 8171 4357-0 sales@elspecgroup.de www.elspecgroup.de @elspec group hf-praxis 6/2018 33
