EN
W miarę ewolucji sieci bezprzewodowych do standardu 5G i wyższych, Infrastruktura RF gęstość rośnie wykładniczo. W bliższej odległości znajdują się makrokomórki, komórki małe oraz rozproszone systemy antenowe, które zapewniają wyższe przepływności danych i większą moc sygnału. Elementy pasywne mikrofalowe, takie jak filtry, sprzęgacze, dzielniki, tłumiki, końcówki itp., są w tym środowisku obciążane jak nigdy wcześniej. Elementy pasywne – w przeciwieństwie do aktywnych – nie są w stanie wzmocnić sygnału, aby pokonać swoje ograniczenia; zdolność do obsługi mocy zależy w zasadzie od materiału, geometrii oraz wydajności termicznej. W Linkworld realizujemy inżynierię elementów pasywnych do zastosowań w sieciach o wysokiej gęstości i dużej mocy, korzystając z ponad 20-letniego doświadczenia w dziedzinie technik RF. W niniejszym przewodniku omówimy cztery obszary kluczowe dla określenia zdolności obsługi mocy.
Zarządzanie ciepłem: ostateczny czynnik ograniczający
Ciepło stanowi podstawowy limit wydajności mocy. Gdy energia RF przechodzi przez pojedynczy element, część jej jest tracona na skutek strat dielektrycznych i rezystancyjnych w postaci ciepła. To ciepło musi zostać odprowadzone, aby uniknąć utraty wydajności lub katastrofalnych uszkodzeń. Współczesne sieci o wysokiej gęstości doprowadzają to wyzwanie do granic możliwości. Kuplery kierunkowe o mocy 250 W są obecnie oferowane w małych obudowach montowanych powierzchniowo o wymiarach zaledwie 0,12 × 0,06 cala. Syntetyczny diament wytwarzany metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) charakteryzuje się przewodnością cieplną trzy–cztery razy większą niż miedź i umożliwia elementom odprowadzanie mocy ciągłej przekraczającej 10 W oraz pracę powyżej 40 GHz w obudowach przeznaczonych do zastosowań kosmicznych. Elementy wysokoprądowe firmy Linkworld zostały również zaprojektowane z uwzględnieniem skutecznych strategii zarządzania ciepłem, takich jak optymalne wykorzystanie ścieżki odprowadzania ciepła oraz stosowanie podłoży o wysokiej przewodności cieplnej.
Wybór materiałów do zastosowań wysokoprądowych
Możliwości obsługi mocy są zasadniczo określone przez stosowane materiały. Przewodniki powinny minimalizować straty rezystancyjne powodujące nagrzewanie się, a dielektryki powinny zachowywać swoje stabilne właściwości w wysokich temperaturach. Wybór materiału ma kluczowe znaczenie w miejscach, gdzie końcówki i obciążenia muszą pochłaniać energię RF. Opracowano rezystory na podkładkach o wysokiej przewodności cieplnej z wykorzystaniem zaawansowanej technologii cienkich warstw; końcówki tych rezystorów są w stanie wytrzymać odpowiednio moc 300 W i 50 W przy częstotliwościach do 26,5 GHz i 6 GHz (przy prądzie stałym). Materiały niemagnetyczne nabierają coraz większego znaczenia, aby uniknąć zjawiska PIM (intermodulacji pasożytniczej), którego poziom pogarsza się przy wysokich poziomach mocy. W zakresie częstotliwości mikrofalowych efekt naskórkowy ogranicza przepływ prądu do powierzchni przewodników, dlatego jakość wykończenia powierzchni oraz jakości pokryć metalicznych jest istotna. Komponenty firmy Linkworld wykonane są z bardzo precyzyjnie dobranych materiałów, których wybór uwzględnia zarówno właściwości elektryczne, jak i cieplne.
Konstrukcja mechaniczna i interfejsy łączników
Ciepło musi być odprowadzane przez interfejsy łączników. Ciepło powinno być odprowadzane przez interfejsy łączników do radiatorów. Masywne obudowy z metali ciężkich o takiej grubości ścian zapewniają masę cieplną oraz kanały przewodzenia ciepła i zachowują integralność mechaniczną mimo naprężeń termicznych. Interfejsy łączników powinny zapewniać niskie opory kontaktu elektrycznego oraz działać jako przewodniki ciepła. Gdy wymagana jest najwyższa moc, większe rozmiary łączników, takie jak 7-16 lub 4.3-10, oferują korzyści w porównaniu z mniejszymi interfejsami, takimi jak SMA, pod względem zdolności przenoszenia prądu i przewodności cieplnej. Komponenty wysokiej mocy firmy Linkworld mają konstrukcje mechaniczne zoptymalizowane pod kątem wydajności elektrycznej komponentu oraz zarządzania ciepłem, co zapewnia, że zdolność komponentu do obsługi mocy nie jest ograniczana przez słabości interfejsów.
Uwagi na poziomie systemu dotyczące gęstych rozmieszczeń
W gęstych sieciach więcej niż jeden komponent może komunikować się jednocześnie, co zwiększa złożoność systemu pod względem oceny poszczególnych komponentów. Umieszczenie komponentów w małej obudowie oznacza, że kilka z nich znajduje się w bliskiej odległości od siebie, co prowadzi do generowania ciepła, podnoszenia temperatury otoczenia oraz obniżenia skutecznej mocy rozpraszanej przez każdy z komponentów. Dodatkowe pogorszenie sytuacji wynika z wysokiej gęstości przestrzennej: umieszczenie dzielników, sprzężników, filtrów i końcówek leżących w jednej płaszczyźnie w ograniczonej przestrzeni – jak to ma miejsce np. w nowoczesnych stacjach bazowych – powoduje, że ciepło odprowadzane przez jedno urządzenie wpływa na pozostałe. W związku z tym konieczna jest analiza termiczna na poziomie całego systemu oraz stosowanie chłodzenia wymuszonego lub nawet strategicznego rozmieszczenia komponentów w większości przypadków. Podczas pracy w zakresie mocy szczytowej należy uwzględnić warunki przejściowe występujące w trakcie dnia, takie jak wyładowania piorunowe lub przebiegi przejściowe wzmacniaczy. Inżynierowie firmy Linkworld współpracowali również z klientami przy doborze komponentów, ich rozmieszczeniu oraz rozwiązaniach termicznych, aby zapewnić bezawaryjną pracę w gęstych wdrożeniach.
Zarządzanie mocą w pasywnych elementach mikrofalowych stanowi złożony problem obejmujący zarządzanie ciepłem, nauki materiałowe, projektowanie mechaniczne oraz integrację systemów. W miarę jak gęstość sieci rośnie i poziom mocy wzrasta, konieczne staje się opracowywanie nowych elementów pasywnych. Elementy zdolne do spełnienia obecnych wymagań mocy w sieciach o wysokiej gęstości są dostępne dzięki wykorzystaniu materiałów o doskonałych właściwościach, zaawansowanego projektowania i konstrukcji termicznej oraz starannej planacji systemowej. Linkworld posiada ponad dwudziestoletnie doświadczenie w produkcji elementów RF oraz długą historię sukcesów w zakresie rozwiązań wysokoprądowych, dlatego operatorzy sieci mogą być pewni, że w najbardziej skomplikowanych wdrożeniach Linkworld dostarczy im odpowiednich elementów. Skontaktuj się z nami i omów swoje wymagania dotyczące pasywnych elementów wysokoprądowych.