Keď sa siete 5G rozšíria na husto osídlené scenáre, ako sú mestské budovy a priemyselné parky, rozpor medzi potenciálom veľkej šírky pásma frekvenčných pásiem milimetrových vĺn a možnosťami pokrytia signálom sa postupne stáva zjavným. Ako kľúčové zariadenie na vyriešenie tohto problému majú malé základňové stanice s milimetrovými vlnami svoje vnútorné PCB zodpovedné za základné funkcie, ako je prenos a príjem signálu, zosilnenie výkonu a spracovanie frekvenčnej konverzie. Je to „nervové centrum“, ktoré určuje výkon základnej stanice. Táto doska plošných spojov navrhnutá špeciálne pre frekvenčné pásmo milimetrových vĺn má špeciálne požiadavky na výber materiálu, presnosť procesu a výkon, vďaka čomu je dôležitou podporou pre zlepšenie pokrytia siete 5G.
1, Základné výkonnostné požiadavky na prispôsobenie sa charakteristikám milimetrových vĺn
Ultra nízka prenosová strata: Signály vo frekvenčnom pásme milimetrových vĺn (zvyčajne nad 24 GHz) sa počas prenosu extrémne rýchlo tlmia, čo si vyžaduje, aby doska plošných spojov mala vynikajúce dielektrické vlastnosti. Použitie špeciálnych materiálov s nízkymi dielektrickými konštantami, ako sú hodnoty Dk pod 3,0 a nízke dielektrické straty, ako sú hodnoty Df pod 0,002, ako sú modifikované polytetrafluóretylénové a keramické plnené kompozitné materiály, môže účinne znížiť prenosové straty signálov v obvodoch plošných spojov. Vo frekvenčnom pásme 28 GHz možno prenosovú stratu na centimeter-kvalitnej dosky plošných spojov s milimetrovými vlnami kontrolovať v rozmedzí 0,5 dB, čím sa zaistí, že signál si udrží dostatočnú silu po viac-stupňovom zosilnení a frekvenčnej konverzii a spĺňa požiadavky na pokrytie krátkeho dosahu v interiéri a exteriéri-.
Stabilné vysoko{0}}frekvenčné charakteristiky: Signály milimetrových vĺn sú mimoriadne citlivé na zmeny fyzikálnych parametrov dosky s plošnými spojmi a kolísanie teploty a vlhkosti prostredia môže spôsobiť posuny dielektrických konštánt, a tým ovplyvniť stabilitu prenosu signálu. Preto musí doska plošných spojov pre malú základňovú stanicu s milimetrovými vlnami používať substrát s vysokým koeficientom tepelnej rozťažnosti a prispôsobením medenej fólie a rýchlosť zmeny dielektrickej konštanty by mala byť riadená v rozmedzí ± 2 % v rozsahu pracovných teplôt -40 stupňov až 85 stupňov. Táto stabilita zaisťuje, že základňová stanica môže udržiavať stabilnú kvalitu prenosu signálu a príjmu aj vo vysokoteplotných počítačových miestnostiach v lete alebo vo vonkajšom prostredí v zime, čím sa vyhne prerušeniam komunikácie spôsobeným posunom charakteristík materiálu.
Schopnosť efektívneho odvádzania tepla: Základné komponenty, ako sú výkonové zosilňovače a mixéry v malých základňových staniciach s milimetrovými vlnami, generujú počas prevádzky veľké množstvo tepla a vysokofrekvenčný prenos signálu je obzvlášť citlivý na zmeny teploty. PCB optimalizuje rozloženie medených vrstiev, vytvára veľkoplošný uzemňovací medený plášť a vyhradené kanály na odvádzanie tepla a rýchlo odvádza teplo generované počas prevádzky zariadenia do rebier odvádzajúcich teplo krytu základňovej stanice. V typických pracovných podmienkach musí tepelná vodivosť dosky plošných spojov dosiahnuť 1,5 W/(m · K) alebo viac, čím sa zabezpečí, že teplota spojenia napájacích zariadení bude riadená pod 125 stupňov, aby sa predišlo zníženiu výkonu alebo poškodeniu zariadenia spôsobenému prehriatím.
Schopnosť zabrániť elektromagnetickému rušeniu: Základná stanica s milimetrovými vlnami má kompaktný vnútorný priestor s komponentmi, ako sú viackanálové moduly vysielača/prijímača signálu a napájacie moduly, vďaka čomu je vysoko citlivá na elektromagnetické rušenie. Prijatím viacvrstvovej štruktúry tienenia PCB striktne oddeľuje RF signálovú vrstvu, digitálnu riadiacu vrstvu a výkonovú vrstvu. Súčasne sú vedľa kritických obvodov umiestnené uzemňovacie tieniace pásy na potlačenie elektromagnetického rušenia pod -80 dB. Tento dizajn môže účinne zabrániť presluchu signálu medzi rôznymi modulmi, zabezpečiť, že signály milimetrových vĺn dokážu zachovať čisté tvary vĺn v zložitých elektromagnetických prostrediach a zlepšiť citlivosť príjmu základňových staníc.
2, Prielom vo výrobných procesoch na riešenie vysokofrekvenčných výziev
Vysoko presné vytváranie obvodov: Vlnová dĺžka signálov milimetrových vĺn je extrémne krátka, napríklad asi 10,7 milimetra vo frekvenčnom pásme 28 GHz. Odchýlka veľkosti obvodu na doske plošných spojov môže spôsobiť problémy, ako je odraz signálu a zvýšenie pomeru stojatých vĺn. Použitím technológie priameho laserového zobrazovania možno presnosť šírky čiary ovládať v rozmedzí ± 0,01 mm, drsnosť okraja čiary je menšia ako 1 μm a presnosť charakteristickej impedancie 50 Ω je možné ovládať v rozmedzí ± 5 %. Táto vysoko{9}}presná linka môže znížiť prechodové impedancie počas prenosu signálu, znížiť pomer stojatých vĺn (VSWR) a zvýšiť účinnosť prenosu energie základňovej stanice na viac ako 80 %.
Technológia spracovania Micro via: Aby sa dosiahlo prepojenie medzivrstvového signálu na viacvrstvovej doske s plošnými spojmi a aby sa predišlo interferencii prekovov na vysoko-frekvenčných signáloch, doska s plošnými spojmi pre malú základňovú stanicu s milimetrovými vlnami často používa dizajn micro via. Slepé otvory s priemerom menším ako 0,1 mm spracované technológiou laserového vŕtania majú hladké steny otvorov bez otrepov, čo môže znížiť stratu odrazu signálu v priechodnom-otvore. Galvanické pokovovanie cez otvory využíva vysoko rozptýlený proces pokovovania medi, aby sa zabezpečila rovnomerná hrúbka medenej vrstvy na stene otvoru (odchýlka menšia alebo rovná 10 %), zabezpečila sa vodivosť a mechanická pevnosť medzivrstvových spojení a zabránilo sa prerušeniu kanála spôsobenému poruchou.
Optimalizácia procesu povrchovej úpravy: RF rozhranie a podložky zariadenia dosky s plošnými spojmi s milimetrovými vlnami musia mať dobrú vodivosť a odolnosť proti oxidácii, aby sa znížila strata signálu v miestach pripojenia. Pri použití procesu bezprúdového pokovovania niklom sa hrúbka vrstvy zlata reguluje na 0,1 μm alebo viac a hrúbka vrstvy niklu sa reguluje na 5 μm alebo viac, čo zaisťuje spoľahlivosť spájkovaného spoja a znižuje kontaktný odpor na rozhraní. Táto metóda povrchovej úpravy môže minimalizovať diskontinuitu impedancie v mieste spájkovania medzi RF konektorom a doskou plošných spojov, čím sa zabezpečí, že strata odrazu signálu na rozhraní je menšia ako -20 dB.
3, Podpora aplikačnej hodnoty rôznych scenárov
Pokrytie mestských budov: Vo veľkých budovách, ako sú kancelárske budovy a nákupné centrá, je obtiažne preniknúť cez steny tradičné signály milimetrových vĺn makro základňových staníc. Malá základňová stanica s milimetrovými vlnami rozmiestnená v chodbách a stropoch zaisťuje stabilné pokrytie signálom v okruhu 50 metrov v interiéri vďaka nízkostratovým charakteristikám jej vnútornej dosky plošných spojov a podporuje vysokorýchlostný prístup pre stovky terminálov na meter štvorcový. V takýchto scenároch je obzvlášť dôležitá schopnosť dosky plošných spojov proti{4}}rušeniu, pretože môže zabrániť vplyvu elektromagnetického šumu generovaného zariadeniami, ako sú výťahy a centrálna klimatizácia, na signály, čím sa zabezpečí bezproblémový zážitok pre aplikácie, ako sú kancelárske videokonferencie a navigácia AR.
Priemyselný výrobný park: Priemyselný internet naliehavo potrebuje veľkú šírku pásma a nízke oneskorenie milimetrovej vlny. Malé základňové stanice s milimetrovými vlnami vykonávajú úlohy, ako je napríklad-prenos údajov zariadení v reálnom čase,-prenos obrazu s vysokým rozlíšením strojového videnia v inteligentných výrobných scénach. Stabilné vysoko{4}}frekvenčné charakteristiky jeho PCB môžu zabezpečiť prenosovú rýchlosť cez 10 Gb/s v silnom elektromagnetickom prostredí, kde v dielni súčasne pracuje viacero obrábacích strojov, čím spĺňajú požiadavky na odozvu na úrovni mikrosekúnd pre pokyny na ovládanie priemyselných robotov. Vysoká teplotná odolnosť dosky plošných spojov jej zároveň umožňuje prispôsobiť sa celoročnému-pracovnému prostrediu nad 35 stupňov v dielni, čím sa znižuje frekvencia údržby zariadenia spôsobenej vysokou teplotou.
Scenár dopravných uzlov: V husto obývaných oblastiach, ako sú letiskové terminály a vysokorýchlostné{0}}železničné stanice, sa malé základňové stanice s milimetrovými vlnami musia vyrovnať s náhlymi obrovskými požiadavkami na pripojenie. Konštrukcia dosky plošných spojov s efektívnym odvodom tepla zaisťuje, že výkonové zosilňovače a ďalšie komponenty môžu stále pracovať stabilne, zatiaľ čo základňová stanica poskytuje vysokorýchlostné{2}}sieťové služby tisíckam cestujúcich súčasne, čím sa predchádza zhoršeniu šírky pásma spôsobenému prehriatím. Jeho kompaktný dizajn tiež umožňuje flexibilnú inštaláciu základňových staníc v úzkych priestoroch, ako sú stĺpy a stropy, čím vytvára plynulé pokrytie vďaka hustému rozmiestneniu a rieši problém preťaženia tradičných sietí v preplnených oblastiach.
Aplikácie pre inteligentné priestory: Veľké priestory, ako sú športoviská a koncertné sály, zaznamenali prudký nárast dopytu po šírke pásma po{0}}živom vysielaní videa s vysokým rozlíšením, interakcii s RR a ďalších službách počas podujatí. Nízkostratová prenosová schopnosť PCB malých základňových staníc s milimetrovými vlnami môže podporovať špičkovú rýchlosť viac ako 1 Gbps pre jednu základňovú stanicu, čím uspokojí potreby tisícov divákov, ktorí súčasne nahrávajú 4K videá. Stabilný výkon PCB zároveň zaisťuje, že bitová chybovosť prenosu a príjmu signálu je riadená pod 10 ^ -6, keď je k základnej stanici súčasne pripojený veľký počet bezdrôtových zariadení, čo zaisťuje plynulosť živého vysielania obrázkov a interaktívnych pokynov v reálnom čase.