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Die passiven Mikrowellenkomponenten eines HF-Frontends einer modernen Basisstation umfassen Filter, Richtkoppler, Leistungsverteiler, Anpassungsnetzwerke und dergleichen, die zur Signalformung, -weiterleitung und -aufbereitung eingesetzt werden. Mit der Entwicklung von Basisstationen für 5G-Massive-MIMO und dichte Frequenzzuweisungen sind die Anforderungen an diese Komponenten nie zuvor so hoch gewesen. Frontend-Probleme bei Basisstationen lassen sich bei Linkworld lösen, wo wir passive Komponenten entwerfen und fertigen, die speziell auf die Umgebungsbedingungen von Basisstationen optimiert sind; unsere Erfahrung hierbei umfasst mehr als 20 Jahre RF erfahrung. In dieser Anleitung werden vier zentrale Aspekte behandelt.
Filterleistung: Selektivität und Einfügedämpfung
Die erste Barriere gegen Störungen sind Filter. Sie müssen widersprüchliche Ziele erreichen: eine geringe Einfügedämpfung bei den Durchlassbandfrequenzen, um das Signalniveau zu erhalten, und eine hohe Unterdrückung außerhalb des Bandes, um Störungen abzulehnen. Bei 5G-Sub-6-GHz-Anwendungen wird im Allgemeinen erwartet, dass Bandpassfilter eine Einfügedämpfung von weniger als 1 dB und eine Unterdrückung von über 50 dB in benachbarten Bändern aufweisen. Neue Filtenna-Konstruktionen integrieren die Filterfunktion direkt in das Antennenelement und minimieren Übergangsverluste in massiven MIMO-Arrays bei kompakten Abmessungen. Das Filterportfolio von Linkworld umfasst diese Technologien und ermöglicht es, die optimale Lösung für einen bestimmten Frequenzbereich und Leistungsanforderungen zu finden.
Leistungsteiler und Richtkoppler: Ausgleich und Isolation
Leistungsteiler und Koppler werden verwendet, um Signale auf mehr als ein Antennenelement zu verteilen und Signale von Diversity-Empfängern zu synthetisieren. Phased-Array- und MIMO-Systeme nutzen Amplituden- und Phasenausgleich. Hochleistungs-Teiler weisen einen Amplitudenausgleich mit einer Amplitudenvariation von ±0,1 dB und einen Phasenausgleich von ±1 Grad innerhalb der Betriebsbänder auf. Die Isolation zwischen den Ausgangsanschlüssen verhindert unerwartetes Arrayverhalten und Oszillationspfade. Bei Leistungsüberwachungsschleifen kommen Richtkoppler zum Einsatz, um die Stehwellenverhältnisse (VSWR) zu messen und den Verstärker zu schützen. In diesem Zusammenhang bezieht sich die Richtwirkung auf die Genauigkeit der VSWR-Messung sowie auf den Wert des Verstärkerschutzes. Die Leistungsteiler und Koppler von Linkworld sind mit hoher Präzision in ihren internen Konstruktionen ausgelegt, um den erforderlichen Amplituden- und Phasenausgleich sowie die Isolation für die moderne Basisstationenarchitektur bereitzustellen.
Integrations-Technologien: LTCC- und IPD-Lösungen
Die immer kleiner werdenden Basisstationen und die Funktionalität, die sie bieten können, führen zu einer zunehmenden Ersetzung diskreter Komponenten durch integrierte Lösungen. Die Technologie der keramischen Multilayer-Bauelemente mit niedriger Sintertemperatur (Low-Temperature Co-fired Ceramic, LTCC) wird zur Herstellung von Filtern, Baluns, Kopplern und Anpassungsnetzwerken in bis zu 20 Schichten dicken keramischen Multilayer-Modulen eingesetzt. LTCC bietet hervorragende Gestaltungsfreiheit hinsichtlich thermischer Stabilität und geringer Dielektrikumverluste. Um eine weitere Miniaturisierung zu erreichen, werden Integrierte Passive Bauelemente (IPD) auf hochwiderstandsfähigem Siliziummaterial oder GaAs-Substraten verwendet – dabei handelt es sich um Chips, auf denen zahlreiche Funktionen integriert sind. Diese erreichen bei 1 GHz einen Gütefaktor von mehr als 30 bei ausreichender Leistungsfähigkeit. Die Entwicklungsabteilung von Linkworld unterstützt Kunden dabei, diese Entscheidungen zu treffen und diejenige Integrationsmethode auszuwählen, die hinsichtlich Leistung, Größe und Kosten effektiv ist.
PIM-Leistungsverhalten und Systemlinearität
Passive Intermodulation (PIM) hat sich als entscheidendes Leistungsmerkmal erwiesen. Wenn viele Hochleistungs-Trägersignale nichtlineare Übergänge in passiven Komponenten durchlaufen, verursachen sie Störungen, die benachbarte Empfänger empfindlichkeitsmindernd beeinträchtigen. Ursachen für PIM sind ferromagnetische Materialien, unzureichender Kontakt zwischen ungleichen Metallen, lockere mechanische Verbindungen sowie Kontamination. PIM-Spezifikationen von −150 dBc oder besser werden zunehmend als Standard für an Masten montierte Komponenten angesehen. Das Design von Low-PIM-Komponenten erfordert den Verzicht auf ferromagnetische Materialien, einheitliche Beschichtungssysteme sowie eine mechanische Konstruktion mit hoher Integrität, die trotz thermischer Zyklen und Vibrationen einen zuverlässigen Kontakt gewährleistet. Die passiven Komponenten von Linkworld wurden gezielt für eine Low-PIM-Leistung entwickelt; sowohl die Materialauswahl als auch die Fertigungsprozesse wurden durch umfassende Tests bestätigt.
Die Kapazität, Abdeckung und Zuverlässigkeit drahtloser Netzwerke hängen im Wesentlichen von den passiven Mikrowellenkomponenten ab. Hochselektive, verlustarme Filter, präzise ausbalancierte Verteiler, integrierte Technologien, die dicht gepackte MIMO-Arrays ermöglichen, PIM-freie Konstruktionen – alle Komponenten müssen speziell auf die Anforderungen des Frontends der Basisstation zugeschnitten sein. Linkworld verfügt über mehr als zwanzig Jahre Erfahrung in der HF-Fertigung sowie über umfangreiches Know-how im Telekommunikationsbereich; dies hat dem Unternehmen die passiven Komponenten beschert, auf die sich Netzbetreiber und OEMs bei der Bereitstellung der kritischsten Basisstationen verlassen. Kontaktieren Sie uns bezüglich Ihrer Anforderungen an das Frontend-Design.