5G 基础设施的首次实质性部署始于 2019 年，同时发布的还有宣传 5G 功能的手机。虽然真正的毫米波 5G 大规模部署进展缓慢，但一些最大的无线组件制造商已通过其产品支持 6 GHz 以下频率和毫米波接入。毫米波频谱预计将得到更广泛的使用，因此元件的发布侧重于双频操作，以支持低频、中频和高频 5G 网络。

5G 当前的趋势是继续推动更高的工作频率，以获得更高的数据传输速率和更低的延迟。对于系统设计师和产品设计师来说，更高的频率带来了设计上的挑战，只有使用更专业的元件才能解决这些问题。  

在更高频率下运行的设备信号损耗更大，这使得与 5G 信号交互的任何设备都可能需要重新设计。连接器、天线、电缆和机箱都是可能与传入或广播的 5G 信号发生相互作用的部件；通常用于 4G 系统和部署的部件和材料并不总是与 5G 基础设施和设备中使用的更高频率兼容。

推动设计向小型化发展的一些主要因素包括：

• 高频天线阵列的天线密度更大 
• 5G 连接需要更多的电池电量，因此需要更大的电池，这将占用设备更多的空间 

• 射频元件的替代封装策略和材料 
• 5G 设备对更高功能密度的需求

在这些更广泛的主题中，小型化在系统层面的应用情况如何？  

由于 5G 设备是无线设备，天线显然是必不可少的部件。由于天线阵列的工作频率与其尺寸成反比，因此在高频率下天线阵列的尺寸会变小。这就要求缩小天线阵列的尺寸，同时也给 PCB 制造商、天线内置模块和调制解调器的封装制造以及元件制造商带来了蚀刻方面的困难。由于更小的尺寸带来了制造上的困难，这就给设计能够支持所需信号带宽的连接器的焊盘图案带来了挑战。

对于元件制造商来说，支持毫米波天线阵列可实现更小的设备。这也有利于系统/产品设计师，因为他们可以腾出电路板上的空间来安装其他元件。  

支持 5G 的手机中使用的天线阵列通常为 2×2 贴片天线阵列。由于这些阵列的尺寸越来越小，制造商在制造用于毫米波系统的元件时需要采用叠加方法。使用低 Dk/低损耗材料可以降低制造极限，但 5G/6G 的天线阵列最终将达到通过标准和叠加工艺可靠制造的极限。

电路板和元件之间的互连采用现成的连接器或定制连接器。过去，毫米波系统通常使用的连接器与同轴电缆连接，因为这通常是在 5G 频率范围内传输信号的唯一方法。由于没有空间容纳笨重的同轴连接器和线缆组件，手机需要物理尺寸更小的连接器，这导致了表面贴装柔性/板插配连接器系统的出现。

在手机中，柔性线缆对板和板对板连接器的外形尺寸非常小，可以堆叠元件或连接到柔性排线。这些连接器通常需要在较小的外形尺寸下传输电源和数字信号，可能还需要传输射频信号。 

支持印刷线路板的尺寸和相关工作频率（数据和射频）是使用较小的板对板/柔性线缆对板连接器的主要原因。更小的连接器需要更小的焊盘以确保信号完整性，这也使得元件和电池的装配有更大的空间。这些系统可能会采用低于 0.5 毫米的焊盘间距，这是在毫米波范围内工作而不会对印刷电路板基板造成信号损失所必需的。

同轴电缆和连接器用于射频设备，在这些设备中，外形尺寸不是主要挑战，但需要高功率处理能力和最小的色散和损耗。虽然标准的较大外形尺寸（如 SMA 连接器）可以在毫米波频率下使用宽带连接器，但在小型部署中，更高的功能密度和尺寸限制要求物理尺寸更小的连接器仍能在毫米波频段内工作。当现成元件无法满足外形尺寸要求时，可以定制这些连接器。

5G 系统面临的另一个挑战是无源互调 (PIM)，它会干扰使用载波聚合的无线系统中的数据传输。实际上，无源互调有时被称为“生锈的螺栓效应”。连接器也可能是 PIM 的来源之一，载波频率附近极少量的 PIM 就足以产生误差，降低数据传输速率。

一些较小或定制的连接器可以提供较低的 PIM 值，这对于在较高频率下运行的系统至关重要。毫米波信号损耗越高，系统的链路预算就会较小，因此系统中允许的 PIM 规格就会降低。这可能需要更小的连接器和电缆组件，以减少产生 PIM 的机会。

手机、微型/微微蜂窝电池和支持 5G 的模块中使用的小型元件还有另一套规格，这些规格因元件尺寸缩小而变得复杂。由于需要以更小的元件来应对更高的频率，这就使得这些元件的机械设计和耐用性变得更加复杂。手机和蜂窝设备必须在各种温度下的恶劣环境中运行，并保持长期正常运行，因此需要采用符合环境规格的元件： 

• 防风雨和防水 - 暴露在环境中的元件（尤其是连接器）可能需要达到 IP6x 等级，以确保可靠性。 
• 插配连接器的固定 - 固定机制有助于防止系统因振动或机械冲击而意外断开连接。 
• 合并连接器 - 较小的设备没有足够的空间安装多个连接器，因此引脚布局可能需要在同一根电缆上同时支持电源和信号。 

Molex 莫仕为支持 5G 的系统提供一系列工程解决方案和元件，包括互连和连接器解决方案。Molex 莫仕采用协作式方法进行系统设计，提供测试专业知识和定制元件设计，帮助客户将其 5G 产品推向大批量生产。Molex 莫仕的目标是生产适用于通信行业、物联网和汽车市场的高产出、高成本效益的产品，从而更顺利地过渡到 5G，尽管过程非常复杂。