المكونات السلبية للميكروويف لتصميم الواجهة الأمامية للتردد اللاسلكي في محطات القاعدة

تشمل المكونات السلبية للميكروويف في واجهة الإرسال والاستقبال (RF front-end) لمحطة قاعدة حديثة المرشحات، والمتقاطعات، والموزعات، وشبكات التوفيق، وغيرها من المكونات المستخدمة لتوليف الإشارات وتوجيهها وتحسين جودتها. ومع تطور محطات القاعدة لدعم تقنية الجيل الخامس (5G) الضخمة لمجموعة الهوائيات المتعددة (massive MIMO) والتخصيص الكثيف للترددات، أصبحت متطلبات هذه المكونات أعلى ما يكون. ويمكن حل مشكلات الواجهة الأمامية لمحطات القاعدة لدى شركة «لينك وورلد» (Linkworld)، حيث نقوم بتصميم وإنتاج مكونات سلبية مُحسَّنة خصيصًا لبيئات محطات القاعدة، ولدينا أكثر من 20 عامًا من RF الخبرة. ويتم في هذا الدليل مناقشة أربعة اعتبارات رئيسية.

أداء المرشح: الانتقائية وفقدان الإدخال

تُعَد المرشحات أول حائلٍ ضد التداخل. ويجب أن تحقِّق أهدافًا متباينة: فقد يجب أن تكون خسارة الإدخال منخفضة عند ترددات النطاق العابر للحفاظ على مستوى الإشارة، وأن تكون درجة الرفض عاليةً في نطاقات التردد الخارجة عن النطاق لرفض التداخل. وفي تطبيقات الجيل الخامس (5G) ضمن نطاق ما دون ٦ جيجاهرتز، يُتوقَّع عمومًا أن تمتلك مرشحات النطاق العابر خسارة إدخال أقل من ديسيبل واحد (١ دبليو)، ودرجة رفض تفوق ٥٠ ديسيبل (٥٠ دبليو) في النطاقات المجاورة. أما التصاميم الجديدة لمرشحات الهوائيات (Filtennas) فهي تدمج وظيفة الترشيح مع عنصر الهوائي، وتقلل إلى أدنى حدٍ ممكنٍ من خسائر الانتقال في صفوف MIMO الضخمة مع أحجامٍ مدمجة. ويشمل مجموعـة المرشحات التي تقدِّمها شركة Linkworld هذه التقنيات، مما يسمح باختيار أفضل حلٍّ يلبّي نطاق ترددٍ معينٍ وهدف أداءٍ محدَّد.

مقسِّمات الطاقة والرابطات: التوازن والعزل

تُستخدم مقسّمات القدرة والمتّصلات لتوزيع الإشارات على أكثر من عنصر هوائي، ولدمج إشارات أجهزة الاستقبال المتنوعة. وتستفيد أنظمة المصفوفات المُرحَّلة (Phased Array) وأنظمة التعددية المدخلية والمخرجة (MIMO) من توازن السعة والطور. وتتميّز مقسّمات القدرة عالية الأداء بتوازن جيّد في السعة مع تنوّع لا يتجاوز ±0.1 ديسيبل، وبتوازن طوري لا يتجاوز ±1 درجة ضمن نطاقات التشغيل. وتساعد العزل بين المنافذ الخرجية على القضاء على سلوك المصفوفة غير المتوقَّع ومسارات التذبذب. وفي حالة حلقات مراقبة القدرة، تُستخدم المتّصلات الاتجاهية لقياس معامل الانعكاس الموجي القياسي (VSWR) وحماية المضخِّمات. وفي هذا السياق، يشير مفهوم الاتجاهية إلى دقة قياسات معامل الانعكاس الموجي القياسي (VSWR)، وكذلك إلى قيمة حماية المضخِّم. وقد صُمِّمت مقسّمات القدرة والمتّصلات من شركة Linkworld بدقةٍ عالية في التصاميم الداخلية لتوفير التوازن والعزل اللذين تتطلبهما العمارة الحديثة لمحطات القاعدة.

تقنيات التكامل: حلول تقنية LTCC وIPD

إن التناقص المستمر في حجم محطات القاعدة والوظائف التي يمكنها تقديمها يدفع إلى زيادة استبدال المكونات المنفصلة بالحلول المتكاملة. وتُستخدم تقنية السيراميك المُشغَّل عند درجات حرارة منخفضة (LTCC) لتصنيع المرشحات، والموزِّعات المتوازنة (baluns)، والمُقترِنات (couplers)، وشبكات التطابق المدمجة ضمن وحدات سيراميك متعددة الطبقات تصل سماكتها إلى 20 طبقة. وتتميَّز تقنية LTCC بمرونة تصميمية استثنائية من حيث الاستقرار الحراري والخسارة المنخفضة في العازل. ولتحقيق مزيدٍ من التصغير، تُستخدم الأجهزة السلبية المدمجة (IPD) المصنوعة على مواد سيليكون عالية المقاومة أو على ركائز من أرسينيد الغاليوم (GaAs)، وهي رقائق تحمل العديد من الوظائف. وتصل هذه الرقائق إلى معامل جودة يفوق 30 عند تردد 1 غيغاهيرتز مع قدرة كافية على تحمل القدرة الكهربائية. ويساعد قسم الهندسة في شركة «لينك وورلد» العملاء على صياغة هذه الخيارات واختيار منهجية الدمج الأنسب من حيث الأداء والحجم والتكلفة.

أداء التشويش غير الخطي (PIM) وخطية النظام

أثبت التوليف غير النشط (PIM) أنه عنصرٌ مُميِّزٌ للأداء. فعند مرور العديد من الحاملات عاليّة القدرة عبر الوصلات غير الخطية في المكوّنات السلبية، فإنها تُسبِّب تداخلًا يُقلِّل من حساسية المستقبلات المُركَّبة في الموقع نفسه. وتشمل مصادر التوليف غير النشط المواد الفيرومغناطيسية، والتلامس غير الفعّال بين المعادن المختلفة، وضعف الاتصال الميكانيكي، والتلوث. وقد أصبحت مواصفات التوليف غير النشط التي تبلغ -150 ديسيبل بالنسبة إلى الحامل (dBc) أو أكثر معيارًا شائع الاستخدام للمكوّنات المُركَّبة على الأبراج. ويقتضي تصميم المكوّنات ذات التوليف غير النشط المنخفض إزالة المواد الفيرومغناطيسية، واستخدام أنظمة طلاء متجانسة، وتصنيع هياكل ميكانيكية عالية الدقة تضمن سلامة التلامس رغم التغيرات الحرارية والاهتزازات. وقد صُمِّمت المكوّنات السلبية من شركة Linkworld خصيصًا لتوفير أداء منخفض التوليف غير النشط، كما تم التأكُّد من خيارات المواد وعمليات التصنيع من خلال اختبارات شاملة.

تعتمد سعة شبكات الاتصال اللاسلكية، ونطاق تغطيتها، وموثوقيتها جوهريًّا على المكونات السلبية الميكروويفية. فالتقنيات مثل المرشحات ذات الانتقائية العالية والخسارة المنخفضة، والموزِّعات المتوازنة بدقة، والتكنولوجيات المدمجة التي تسمح بتركيب صفوف MIMO بكثافة عالية، والتصاميم الخالية من التداخل غير الخطي (PIM)، تتطلَّب جميعها مكونات مُصمَّمة خصيصًا لتلبية متطلبات الجزء الأمامي (Front End) لمحطات القاعدة. وتتمتع شركة Linkworld بأكثر من عشرين عامًا من الخبرة في تصنيع المعدات الراديوية (RF)، إضافةً إلى قاعدة معرفية واسعة في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية، ما مكَّنها من تطوير المكونات السلبية التي يعتمدها مشغلو الشبكات ومصنعو المعدات الأصلية (OEMs) عند نشر أهم محطات القاعدة. اتصلوا بنا اليوم لمناقشة احتياجاتكم المتعلقة بتصميم الجزء الأمامي.