با گسترش شبکه های 5G به سناریوهای پرجمعیت مانند ساختمان های شهری و پارک های صنعتی، تضاد بین پتانسیل پهنای باند بالای باندهای فرکانس موج میلی متری و قابلیت های پوشش سیگنال به تدریج آشکار می شود. به عنوان یک وسیله کلیدی برای حل این مشکل، ایستگاههای پایه کوچک موج میلیمتری دارای PCB داخلی خود هستند که وظیفه عملکردهای اصلی مانند انتقال و دریافت سیگنال، تقویت توان و پردازش تبدیل فرکانس را بر عهده دارند. این "مرکز عصبی" است که عملکرد ایستگاه پایه را تعیین می کند. این PCB که به طور خاص برای باند فرکانس موج میلی متری طراحی شده است، دارای الزامات ویژه ای برای انتخاب مواد، دقت فرآیند و عملکرد است، و آن را به پشتیبانی مهمی برای ارتقای بهبود پوشش شبکه 5G تبدیل می کند.
1، الزامات عملکرد اصلی برای تطبیق با ویژگی های موج میلی متری
تلفات انتقال بسیار کم: سیگنالهای باند فرکانس موج میلیمتری (معمولاً بالای 24 گیگاهرتز) در حین انتقال بسیار سریع ضعیف میشوند، که به برد مدار چاپی نیاز دارد تا خواص دی الکتریک عالی داشته باشد. استفاده از مواد ویژه با ثابت دی الکتریک کم، مانند مقادیر Dk کمتر از 3.0 و تلفات دی الکتریک کم، مانند مقادیر Df زیر 0.002، مانند پلی تترا فلوئورواتیلن اصلاح شده و مواد کامپوزیت پر از سرامیک، می تواند به طور موثری از دست دادن سیگنال ها در مدارهای PCB را کاهش دهد. در باند فرکانس 28 گیگاهرتز، تلفات انتقال به ازای هر سانتیمتر برد مدار چاپی با کیفیت بالا،-مدار چاپی میلیمتری موجی را میتوان در 0.5 دسیبل کنترل کرد و اطمینان حاصل کرد که سیگنال میتواند قدرت کافی را پس از-تقویت چند مرحلهای و تبدیل فرکانس حفظ کند، و الزامات پوشش کوتاه برد داخلی و خارجی{9} را برآورده کند.
مشخصههای فرکانس بالا{0}}پایدار: سیگنالهای موج میلیمتری به تغییرات پارامترهای فیزیکی برد مدار چاپی بسیار حساس هستند و نوسانات دما و رطوبت محیط ممکن است باعث جابجایی ثابت دیالکتریک شود و در نتیجه بر پایداری انتقال سیگنال تأثیر بگذارد. بنابراین، pcb ایستگاه پایه کوچک موج میلی متری نیاز به استفاده از بستری با ضریب انبساط حرارتی بالا و تطابق فویل مس دارد و نرخ تغییر ثابت دی الکتریک باید در محدوده دمای کاری -40 تا 85 درجه در ± 2٪ کنترل شود. این پایداری تضمین میکند که ایستگاه پایه میتواند انتقال سیگنال و کیفیت دریافت را حتی در اتاقهای کامپیوتر با دمای بالا در تابستان یا محیطهای بیرونی در زمستان حفظ کند و از وقفههای ارتباطی ناشی از رانش مشخصه مواد جلوگیری کند.
قابلیت اتلاف گرما کارآمد: اجزای اصلی مانند تقویتکنندههای قدرت و میکسرها در ایستگاههای پایه کوچک موج میلیمتری، مقدار زیادی گرما را در حین کار تولید میکنند، و انتقال سیگنال با فرکانس بالا بهویژه به تغییرات دما حساس است. pcb توزیع لایههای مس را بهینه میکند، پوسته مسی زمینی- و کانالهای اختصاصی اتلاف حرارت را راهاندازی میکند و به سرعت گرمای تولید شده در حین کار دستگاه را به پرههای اتلاف گرمای محفظه ایستگاه پایه هدایت میکند. در شرایط کاری معمولی، رسانایی حرارتی PCB باید به 1.5W/(m · K) یا بالاتر برسد، تا اطمینان حاصل شود که دمای اتصال دستگاههای قدرت زیر 125 درجه کنترل میشود تا از تخریب عملکرد یا آسیب دستگاه ناشی از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
قابلیت ضد تداخل الکترومغناطیسی: ایستگاه پایه موج میلیمتری فضای داخلی فشردهای دارد، با اجزایی مانند ماژولهای گیرنده سیگنال چند کاناله و ماژولهای قدرت که بهطور متراکم چیده شدهاند، که آن را بسیار مستعد تداخل الکترومغناطیسی میکند. PCB با اتخاذ یک ساختار محافظ چند لایه، لایه سیگنال RF، لایه کنترل دیجیتال و لایه قدرت را به شدت جدا می کند. در همان زمان، نوارهای محافظ زمین در کنار مدارهای حیاتی برای سرکوب تداخل الکترومغناطیسی زیر 80-dB تنظیم می شوند. این طراحی می تواند به طور موثر از تداخل سیگنال بین ماژول های مختلف جلوگیری کند، اطمینان حاصل کند که سیگنال های موج میلی متری می توانند شکل موج خالص را در محیط های پیچیده الکترومغناطیسی حفظ کنند و حساسیت دریافت ایستگاه های پایه را بهبود بخشد.
2، پیشرفت در فرآیندهای تولید برای رسیدگی به چالش های فرکانس بالا
شکل گیری مدار با دقت بالا: طول موج سیگنال های موج میلی متری بسیار کوتاه است، مانند حدود 10.7 میلی متر در باند فرکانس 28 گیگاهرتز. انحراف اندازه مدار روی PCB ممکن است باعث مشکلاتی مانند انعکاس سیگنال و افزایش نسبت موج ایستاده شود. با استفاده از فناوری تصویربرداری مستقیم لیزری، دقت عرض خط را می توان در ± 0.01 میلی متر کنترل کرد، زبری لبه خط کمتر از 1 میکرومتر است، و دقت امپدانس مشخصه 50 Ω را می توان در ± 5٪ کنترل کرد. این خط{9}دقت بالا میتواند گذرهای امپدانس را در حین انتقال سیگنال کاهش دهد، نسبت موج ایستاده (VSWR) را کاهش دهد و راندمان انتقال نیرو ایستگاه پایه را به بیش از 80% افزایش دهد.
فناوری پردازش میکرو از طریق: برای دستیابی به اتصال سیگنال بین لایهای-برد مدار چاپی چندلایه و جلوگیری از تداخل گذرگاهها در سیگنالهای فرکانس بالا-، برد مدار چاپی ایستگاه پایه کوچک موج میلیمتری اغلب از طراحی میکرو استفاده میکند. سوراخهای کور با قطر کمتر از 0.1 میلیمتر که از طریق فناوری حفاری لیزری پردازش شدهاند، دارای دیوارههای حفرهای صاف و بدون سوراخ هستند که میتواند از دست دادن انعکاس سیگنال در سوراخ{4}} را کاهش دهد. از طریق آبکاری سوراخ، فرآیند آبکاری مس بسیار پراکنده را اتخاذ می کند تا از ضخامت یکنواخت لایه مس روی دیواره سوراخ اطمینان حاصل شود (انحراف کمتر یا مساوی 10٪)، اطمینان از رسانایی و استحکام مکانیکی اتصالات بین لایه، و جلوگیری از قطع شدن کانال ناشی از شکست.
بهینهسازی فرآیند تصفیه سطح: رابط RF و پدهای دستگاه برد مدار چاپی با موج میلیمتری باید رسانایی و مقاومت اکسیداسیون خوبی داشته باشند تا از دست دادن سیگنال در نقاط اتصال کاهش یابد. با اتخاذ فرآیند آبکاری طلای نیکل الکترولس، ضخامت لایه طلا در 0.1 میکرومتر یا بیشتر کنترل می شود، و ضخامت لایه نیکل در 5 میکرومتر یا بیشتر کنترل می شود، که قابلیت اطمینان اتصال لحیم کاری را تضمین می کند و مقاومت تماس را در رابط کاهش می دهد. این روش درمان سطحی میتواند ناپیوستگی امپدانس را در نقطه لحیم کاری بین کانکتور RF و PCB به حداقل برساند و اطمینان حاصل کند که از دست دادن بازتاب سیگنال در رابط کمتر از -20dB است.
3، پشتیبانی از ارزش برنامه سناریوهای متنوع
پوشش ساختمان های شهری: در ساختمان های بزرگ مانند ساختمان های اداری و مراکز خرید، سیگنال های امواج میلی متری ایستگاه پایه ماکرو سنتی به سختی به دیوارها نفوذ می کنند. ایستگاه پایه کوچک موج میلی متری مستقر در راهروها و سقف ها به دلیل ویژگی های تلفات کم PCB داخلی خود، پوشش سیگنال پایدار را در شعاع 50 متری در داخل خانه تضمین می کند و از دسترسی سریع- برای صدها پایانه در هر متر مربع پشتیبانی می کند. در چنین سناریوهایی، توانایی ضد تداخل برد مدار چاپی از اهمیت ویژهای برخوردار است، زیرا میتواند از تاثیر نویز الکترومغناطیسی تولید شده توسط تجهیزاتی مانند آسانسور و تهویه مطبوع مرکزی بر سیگنالها جلوگیری کند و تجربهای روان را برای برنامههایی مانند کنفرانس ویدئویی اداری و ناوبری AR تضمین کند.
شهرک تولیدی صنعتی: اینترنت صنعتی نیاز مبرمی به پهنای باند بالا و تاخیر موج میلی متری کم دارد. ایستگاههای پایه کوچک موج میلیمتری وظایفی مانند-انتقال داده در زمان واقعی تجهیزات،-انتقال تصویر با کیفیت بالا بینایی ماشین در صحنههای تولید هوشمند را انجام میدهند. ویژگیهای فرکانس بالا{4}پایدار PCB آن میتواند نرخ انتقال بیش از 10 گیگابیت در ثانیه را در یک محیط الکترومغناطیسی قوی که در آن چندین ماشین ابزار به طور همزمان در کارگاه کار میکنند، تضمین کند، که الزامات پاسخ سطح میکروثانیه را برای دستورالعملهای کنترل ربات صنعتی برآورده میکند. در عین حال، مقاومت دمایی بالای PCB آن را قادر میسازد تا با محیط کار در طول سال-در دمای بالای 35 درجه در کارگاه سازگار شود و فرکانس نگهداری تجهیزات ناشی از دمای بالا را کاهش میدهد.
سناریوی مرکز حمل و نقل: در مناطق پرجمعیت مانند پایانههای فرودگاه و ایستگاههای راهآهن سریع-، ایستگاههای پایه کوچک موج میلیمتری باید با نیازهای ناگهانی اتصال انبوه مقابله کنند. طراحی اتلاف گرمای کارآمد PCB تضمین میکند که تقویتکنندههای قدرت و سایر اجزا همچنان میتوانند پایدار کار کنند، در حالی که ایستگاه پایه خدمات شبکه با سرعت بالا را به هزاران مسافر به طور همزمان ارائه میکند، و از تخریب پهنای باند ناشی از گرمای بیش از حد جلوگیری میکند. طراحی چیدمان جمع و جور آن همچنین به ایستگاه های پایه اجازه می دهد تا به طور انعطاف پذیر در فضاهای باریک مانند ستون ها و سقف ها نصب شوند و از طریق استقرار متراکم پوششی یکپارچه ایجاد کنند و مشکل تراکم شبکه های سنتی در مناطق شلوغ را حل کنند.
برنامههای کاربردی مکانهای هوشمند: مکانهای بزرگ مانند مکانهای ورزشی و سالنهای کنسرت شاهد افزایش تقاضای پهنای باند برای پخش زنده ویدیوی-با کیفیت بالا، تعامل AR مخاطبان و سایر خدمات در طول رویدادها بودهاند. قابلیت انتقال کم تلفات pcb ایستگاه پایه کوچک موج میلی متری می تواند از نرخ پیک بیش از 1 گیگابیت بر ثانیه برای یک ایستگاه پایه پشتیبانی کند و نیاز هزاران بیننده ای را که ویدیوهای 4K را به طور همزمان آپلود می کنند برآورده می کند. در عین حال، عملکرد پایدار PCB تضمین میکند که نرخ خطای بیت انتقال و دریافت سیگنال کمتر از 10 ^ -6 زمانی که تعداد زیادی دستگاه بیسیم به طور همزمان به ایستگاه پایه متصل میشوند، کنترل میشود و از روان بودن تصاویر پخش زنده و دستورالعملهای تعاملی بیدرنگ اطمینان حاصل میکند.