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高频线路板厂家讲解5G基站关键零部件的材料选择方法
2021-01-12
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随同5G时期的来临,“大带宽、低时延、泛连署”三大5G中心位能,应用途景也成功实现“从1到3”的翻越,影响和赋能的行业将闪现指数级的提高。

5G频谱远高于4G,电磁波洞穿力差、衰减大,在不思索问题其它因素的条件下,基站的遮盖范围比4G基站遮盖范围更小,建设疏密程度更大。

那里面,5G低频资源主要用于蝉联广遮盖、低时延高靠得住、低功耗大连署等应用途景,主要载体是5G宏基站,中信建投预计我国5G宏建站疏密程度将至少是4G基站的1.5倍,总额或将达到近600万个。

表1 4G到5G基站变化


表1 4G到5G基站变化

预计在2020年正式商用后,更加成熟的小基站建设方案将会用于5G高频带以成功实现蝉联遮盖,小基站数目亦有盼迎来爆发提高。

传统3G/4G基站一般是基带处置单元(BBU)、射频拉远单元(RRU)和天馈系统三者独立,5G中心网技术合成一体后,基站架构相较于4G基站将会发生重大变动:5G基站的BBU功能将被重构为CU(中央单元)与DU(散布单元)两个功能实体,RRU与接收天线合成一体为AAU。

4G时期,无源接收天线+RRU重量约略在24-34kg,到现在为止测试中的5G AAU重量约略在45kg左右,重量同比增加了32百分之百~88百分之百。所以在5G接收天线集成化的发展方向下,小规模化及轻量化变成接收天线预设基础。

因为5G接收天线遵循MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)概念,每个接收天线内里需求容受更多的振子,振子归属比较薄弱的部件,需求接收天线罩的尽力照顾。

接收天线罩要具备令人满意的电磁波洞穿特别的性质,机械性能上要能禁受外部卑劣背景的剥蚀如暴风雨、冰雪、细沙土,日光辐射以及安装或维修过程中的不测撞击等。

图2 接收天线的结构图

图2 接收天线的结构图

在材料要求方面,要求在办公频率下的介电常数和伤耗角正十分必要低,及要有足够的机械强度。局部接收天线厂商要求接收天线罩材料的Dk小于2.4, 有点会议缓到Dk2.9;到现在为止大部分数厂商没有对Df提出明确要求。

接收天线罩的运用背景变动比较大,在北方阴冷地区,对材料的低温抗冲有要求,普通要求接收天线罩能经过零下30度,500克落球1.3米的冲击测试。

普通而言,充气接收天线罩常用涂有海帕龙橡胶或氯丁橡胶的聚酯纤维薄膜;刚性接收天线罩用玻璃纤维加强分子化合物塑料;夹层结构中的夹心多用蜂窝状芯子或多气孔材料。

而在5G发展方向下,性能优良的复合材料变成备受热烈欢迎的接收天线外罩材料。复合材料能起到绝缘防腐、防雷、抗干扰、耐久不容易用坏等效用,并且透波效果十分好。

透波复合材料由加强纤维和天然树脂基体构成,一般,加强材料的力学性能和介电特别的性质均优于天然树脂基体,因此复合材料的透波性能主要决定于于天然树脂基体的性能。

天然树脂基体主要有传统的不达到最高限度聚酯天然树脂(UP)、环氧气天然树脂(EP)、改性酚醛天然树脂(PF)等,俗称“玻璃钢”。不过我们晓得,一方面产品重量大,另一方面电性能不佳。

近年来着手研讨和应用氰酸酯天然树脂(CE)、有机硅天然树脂、双马来酰亚胺天然树脂(BMI)、聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)等新式的耐高温天然树脂。

加强事物到现在为止大部分都认为合适而使用玻璃纤维。国内透波复合材料运用的加强材料主要是 E 玻璃纤维和 S 玻璃纤维,M 玻璃纤维运用量较少。Kevlar(芳纶)起初由美国杜邦企业创造,Spectra1000 在各种频率下均表达出特别好的介电性能,且具备的低疏密程度、高超度、高模量和高抗冲击性能,使其在高性能接收天线罩的制作中具备莫大的吸万有引力。

这个之外,PP归属非极性聚合物,具备令人满意的电绝缘性,且PP吸水性极低,电绝缘性不会遭受湿润程度的影响。PP的介电常数、媒介伤耗因子都细小,不受频率及温度的影响。所以有厂家将PP+30LGF做成年累月线罩,并已经取得了局部终端客户的许可。

在全新5G基站中接收天线板块发生了最大的变动。固然在4G就有8T8R的MIMO技术,不过随着5G应用途景的需要,预计在5G接收天线之中将会认为合适而使用以阵列方式排列128接收天线,每两个接收天线对应一个接收天线振子,即64个接收天线振子。

挑选64T64R的端由主要是在5G要满意Massive MIMO技术,合适波束赋形并肩成功实现,而每个通道之间需求最少间隔0.5倍波长,若认为合适而使用0.5倍波长方案,依据λ=c/v,则在2Ghz的办公频率下每个振子横向需求相隔7.5cm,2Ghz以上的高频带则较之缩减。思索问题到平面或物体表面的大小的问题,所以在单扇区挑选64T64R的AN板块是比较理想的技术路线。

图3 Nokia 5G Massive MIMO Antenna

图3 Nokia 5G Massive MIMO Antenna

在4G时期,接收天线振子的基本类型一般分为半波振子和贴片振子,半波振子的材料主要为金属,依照加工办法不一样可以分为冲压(钣金)成型和一次性铸导致型两种,一次性铸导致型外表有镀层,抗腐蚀性好,不过成本较高。不过钣金和压铸工艺到达3.5G、4.9G这么的频带时,已经超过了它所能达到的精密度极限,在这个频带,它们没有办法达到5G接收天线所要求的电器性质。

在5G的四种接收天线振子候选方案中(作别为钣金振子、压铸振子、贴片振子、分子化合物塑料振子),3D挑选性电镀分子化合物塑料振子,即在分子化合物塑料振子外表施行电镀,3D分子化合物塑料振子的制作工艺普通指的是注塑+激光,激光就是在分子化合物塑料外表用激光施行3D打印电路板,成功实现局部PCB功能。

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