EN
По мере перехода беспроводных сетей к стандартам 5G и выше, РЧ-инфраструктура плотность возрастает экспоненциально. В непосредственной близости расположены макроклетки, малые соты и распределённые антенные системы, которые обеспечивают более высокие скорости передачи данных и большую мощность сигнала. Пассивные СВЧ-компоненты, такие как фильтры, делители мощности, направленные ответвители, аттенюаторы, нагрузочные сопротивления и т. д., испытывают нагрузку, превышающую любую предыдущую в этой среде. В отличие от активных компонентов, пассивные компоненты не способны обеспечивать усиление для преодоления своих ограничений; их способность выдерживать мощность определяется в первую очередь материалом, геометрией и тепловой производительностью. В компании Linkworld мы занимаемся проектированием пассивных компонентов для сетей высокой плотности и высокой мощности, обладая более чем 20-летним опытом работы в области РЧ-технологий. В данном руководстве мы рассмотрим четыре ключевых аспекта, определяющих способность компонентов выдерживать мощность.
Тепловой режим: окончательный ограничивающий фактор
Тепло — это фундаментальное ограничение по рассеиваемой мощности. При прохождении ВЧ-энергии через отдельный компонент часть энергии теряется в виде диэлектрических и резистивных потерь, преобразуясь в тепло. Это тепло необходимо отводить, чтобы избежать снижения характеристик или катастрофического выхода из строя. Современные высокоплотные сети доводят эту задачу до предела. Направленные ответвители на 250 Вт теперь выпускаются в компактных поверхностно-монтируемых корпусах размером всего 0,12 × 0,06 дюйма. Синтетический алмаз, полученный методом химического осаждения из газовой фазы (CVD), обладает теплопроводностью в три–четыре раза выше, чем у меди, и позволяет компонентам рассеивать более 10 Вт в непрерывном режиме (CW) и работать на частотах выше 40 ГГц в корпусах, соответствующих требованиям для космической техники. Высокомощные компоненты Linkworld также разработаны с учётом стратегий эффективного теплового управления, включая оптимизацию тепловых путей и применение подложек с высокой теплопроводностью.
Выбор материалов для обеспечения высокой мощности
Возможности по рассеиванию мощности в первую очередь определяются используемыми материалами. Проводники должны минимизировать резистивные потери, вызывающие нагрев, а диэлектрики — сохранять свои стабильные характеристики при высоких температурах. Выбор материала имеет решающее значение в тех случаях, когда выводы и нагрузки должны поглощать ВЧ-энергию. На основе подложек с высокой теплопроводностью и передовых тонкоплёночных технологий разработаны резисторы с выводами, способными рассеивать мощность до 300 Вт и 50 Вт соответственно в диапазоне частот от постоянного тока до 26,5 ГГц и от постоянного тока до 6 ГГц. Материалы, не обладающие магнитными свойствами, приобретают всё большее значение для предотвращения интермодуляционных помех (PIM), уровень которых возрастает при повышении мощности. На микроволновых частотах эффект поверхностного тока ограничивает протекание тока поверхностным слоем проводника, поэтому качество отделки поверхности и покрытия приобретает особую важность. Компоненты компании Linkworld изготавливаются из высокоточных материалов, тщательно подобранных с учётом их электрических и тепловых характеристик.
Механическая конструкция и интерфейсы разъёмов
Тепло должно отводиться через интерфейсы разъёмов. Тепло следует отводить через интерфейсы разъёмов в теплоотводы. Корпуса из тяжёлых металлов с такими толстыми стенками обеспечивают тепловую ёмкость и теплопроводящие каналы, а также сохраняют механическую целостность при термических нагрузках. Интерфейсы разъёмов должны обеспечивать низкое электрическое контактное сопротивление и одновременно обладать высокой теплопроводностью. При необходимости максимальной мощности более крупные размеры разъёмов, например 7-16 или 4.3-10, имеют преимущество перед более мелкими интерфейсами, такими как SMA, по показателям пропускной способности по току и теплопроводности. Высокомощные компоненты Linkworld выполнены с механическим дизайном, оптимизирующим как электрические характеристики компонента, так и тепловой режим, что гарантирует, что способность компонента к рассеиванию мощности не ограничивается недостатками его интерфейсов.
Системные аспекты для размещения с высокой плотностью
В плотных сетях может происходить взаимодействие более чем одного компонента, что повышает сложность системы и требует тщательной оценки характеристик отдельных компонентов. Размещение компонентов в небольшом корпусе означает, что несколько элементов располагаются в непосредственной близости друг от друга, что приводит к выделению тепла, повышению температуры окружающей среды и снижению эффективной рассеиваемой мощности каждого компонента. Эта проблема усугубляется высокой пространственной плотностью: размещение в одной плоскости делителей, направленных ответвителей, фильтров и согласующих нагрузок в ограниченном объёме — как, например, в современных базовых станциях — приводит к тому, что тепло, выделяемое одним устройством, оказывает влияние на остальные. В связи с этим требуется проведение теплового анализа на уровне всей системы, а также применение принудительного охлаждения или даже стратегического размещения компонентов в большинстве случаев. При работе в режиме пиковой мощности необходимо учитывать кратковременные воздействия, характерные для эксплуатации в течение дня, такие как импульсы молниевых перенапряжений или переходные процессы в усилителях. Инженеры компании Linkworld также сотрудничали с заказчиками при выборе компонентов, определении расстояний между ними и разработке решений по тепловому управлению, чтобы обеспечить надёжную работу оборудования в условиях плотного размещения.
Управление мощностью в пассивных СВЧ-компонентах представляет собой сложную задачу, затрагивающую вопросы теплового управления, материаловедения, механического проектирования и системной интеграции. По мере роста плотности сетей и повышения уровня мощности возникает необходимость разработки новых пассивных компонентов. Компоненты, способные удовлетворять современным требованиям к мощности в высокоплотных сетях, доступны благодаря использованию высококачественных материалов, передовых решений в области теплового проектирования и конструкции, а также тщательному системному планированию. Компания Linkworld обладает более чем двадцатилетним опытом производства РЧ-компонентов и длительной историей успешного применения в высокомощных решениях; поэтому операторы сетей, сталкивающиеся с наиболее сложными задачами развертывания, уверены, что Linkworld предоставит им необходимые компоненты. Свяжитесь с нами и обсудите ваши требования к высокомощным пассивным компонентам.