EN
Telecommunicatieinfrastructuur wordt ook geïmplementeerd onder extreme omstandigheden, zowel in de woestijn als in de arctische en tropische vochtigheid. De stabiliteit van frequenties binnen deze reeks tussen dergelijke uitersten is belangrijk voor netwerkoperators om hen winstgevende diensten te kunnen bieden. Temperatuurveranderingen leiden tot uitzetting van het materiaal, verandering van de dielectrische eigenschappen en verandering van het gedrag van de componenten, wat kan resulteren in frequentiedrift, ongeschikte selectiviteit van de filters en ontoereikende prestaties. In slechte klimaten ontwikkelen wij bij Linkworld componenten die frequentiestabiel zijn; wij hebben daarbij meer dan 20 jaar ervaring. RF in deze gids worden de vier stappen behandeld die worden genomen om de frequentienauwkeurigheid bij verschillende temperaturen te behouden.
Inzicht in temperatuurgeïnduceerde frequentiedrift
De fysieke aspecten van temperatuur beïnvloeden de componenten op verschillende manieren. Thermische uitzetting heeft direct invloed op de fysieke afmetingen van resonerende structuren (zoals holte, dielektrische resonator en transmissielijn) en op de resonantiefrequenties, waardoor veranderingen optreden in de afmetingen van deze resonerende structuren. De dielektrische constante varieert en de elektrische lengte wordt vervormd, wat eveneens drift veroorzaakt. De veranderingen in geleiders en dielektrica zijn materiaaleigenschapsveranderingen die het verlies en het resonantiegedrag beïnvloeden. De 3D-geprinte filterceramieken zijn geëvalueerd met betrekking tot hun effecten: bij thermische cyclustemperaturen van 23 °C tot 80 °C bleken frequentieafwijkingen van −766 tot −554 kHz/°C, zoals gepland. Een dergelijke per-graad-afwijking kan zich opstapelen tot een aanzienlijke frequentiefout binnen de natuurlijke buitentemperatuurbereiken van −40 °C tot +85 °C. Deze drift kan ook leiden tot frequentiedrift in andere bandallocaties van smalbandsystemen waarbij de kanaalscheiding klein is. Deze ongewenste driftprocessen worden verminderd door de elementen van Linkworld in functie van temperatuur te bepalen.
Passieve temperatuurcompensatietechnieken
Het is ook complex en kostbaar om te falen bij het gebruik van compensatie (actief). Passieve compensatie is een geschikter alternatief. Een van deze methoden zijn temperatuurafhankelijke verzwakkers (TVAs): voorspelbare verandering van de verzwakking corrigeert de variatie in passieve verzwakking met de temperatuur en de variatie in versterking. De meeste RF-versterkers vertonen een afname van de versterking bij stijgende temperatuur. Dit effect kan worden gecompenseerd door een reeks TVA’s met een negatieve verzwakkingscoëfficiënt (d.w.z. een verzwakking die kleiner wordt bij stijgende temperatuur), waardoor de versterking constant blijft. Dit wordt aangeboden door de Smiths Interconnect Thermopad, die verzwakkingswaarden biedt tussen 1 en 10 dB en beschikbaar is voor frequenties van DC tot 36 GHz. Dergelijke passieve compensatoren veroorzaken geen vervorming, vereisen geen biasvoeding en bieden het voordeel van betrouwbaarheid. Ook de frequentie wordt gestabiliseerd door passief-gecompenseerde filters. Materialen met tegengestelde thermische uitzettingscoëfficiënten compenseren de temperatuurafhankelijkheid van holtefilters, waardoor dimensionale veranderingen worden voorkomen. De gecompenseerde componenten van Linkworld maken gebruik van deze methoden om een voorspelbare, actieloze schakelingprestatie te leveren.
Materiaalkeuze voor thermische stabiliteit
Frequentiestabiele componenten worden ontwikkeld op basis van materialen met een lage temperatuurgevoeligheid. Legeerder met een lage uitzettingscoëfficiënt, zoals Invar, vertonen een thermische uitzettingscoëfficiënt die tien keer lager is dan die van conventionele metalen en kunnen worden gebruikt in holtegebaseerde structuren waar dimensionale stabiliteit van het grootste belang is. Dielektrische materialen met een hoge temperatuurstabiliteit behouden een constante permittiviteit, zodat de elektrische lengte niet verandert bij temperatuurvariaties. Bij 3D-geprinte keramische filters zijn aluminasubstraten van nature stabiel, maar het is vastgesteld dat de koppelfactoren tussen resonatoren en de bandbreedtedrift afhankelijk zijn van de ruimtelijke oriëntatie van de koppelresonatorstructuur ten opzichte van warmtebronnen. Dit benadrukt het belang van thermisch ontwerp van de gehele constructie, zowel op basis van materiaaleigenschappen als op basis van warmteoverdracht tijdens de assemblage. Linkworld gebruikt materialen en geometrieën die zodanig zijn geselecteerd dat ze thermisch stabiel zijn, zodat de prestaties binnen het bedrijfstemperatuurbereik niet buiten de specificaties vallen.
Milieutests en kwalificatie
Frequentiestabiliteit is een onvolledige vergelijking en aangezien het ontwerp moet worden uitgevoerd, dient de prestatie te worden gecontroleerd onder reële omstandigheden. De kwalificatie wordt verstrekt in de vorm van gestandaardiseerde tests. DIN EN IEC 60068-2-14 regelt de temperatuurvariatie, een weergave van thermische schommelingen over dag en nacht en over de seizoenen heen. DIN EN IEC 60068-2-1 en -2-2 behandelen de extreme koude- en droogtemperatuurvoorwaarden en bevestigen dat de apparatuur operationeel blijft binnen de grensgevallen van temperatuur. Als onderdeel van het testen van componenten onder vochtige omstandigheden stelt DIN EN IEC 60068-2-30 cyclische vochtigheidstests vast, een test waarbij componenten worden blootgesteld aan de combinatie van temperatuur en vochtigheid. De omgevingsomstandigheden en tests zijn eveneens vastgelegd in de ETSI EN 300 019-serie, die specifiek is voor telecommunicatieapparatuur. Linkworld voert strenge tests uit op basis van deze normen voor haar componenten en de gedocumenteerde prestaties zijn vastgelegd bij verschillende temperaturen. Bij toepassingen waarbij de betrouwbaarheid van cruciaal belang is, bieden wij een hogere kwalificatie, zoals thermisch cyclen, burn-in en karakterisering bij uitgebreid temperatuurbereik.
Toepassingen onder extreme weersomstandigheden vereisen fundamentele natuurkundige principes, een zorgvuldige keuze van materialen, compensatiemethoden en strenge tests vanwege hun frequentiestabiliteit. Men dient zich bewust te zijn van de gevolgen van temperatuurveranderingen en hierop op alle niveaus adequaat te reageren. Passieve beloningen zijn stabilisatie die betrouwbare complexiteit biedt, maar passief is. De basis vormt de thermische stabiliteit, bereikt door geavanceerde, speciaal ontworpen materialen. Dit wordt bereikt via uitgebreide milieutests om ervoor te zorgen dat de ontwerpen, ook na aanpassing, zoals bedoeld functioneren. Linkworld beschikt over meer dan 20 jaar ervaring met temperatuurstabiele RF-producten, een rijke expertise op het gebied van temperatuurstabiele componenten en biedt regelmatig frequentiestabiele oplossingen voor uitdagende inzetomstandigheden. Neem contact met ons op over uw behoeften op telecomgebied bij extreme weersomstandigheden.