EN
Khi các mạng không dây phát triển lên chuẩn 5G và cao hơn, Cơ sở hạ tầng RF mật độ tăng theo cấp số mũ. Ở khoảng cách gần hơn, có các ô mạng macro, ô mạng nhỏ và hệ thống anten phân bố, vốn xử lý tốc độ dữ liệu cao hơn và công suất tín hiệu lớn hơn. Các thành phần thụ động vi ba như bộ lọc, bộ ghép nối, bộ chia, bộ suy hao, đầu cuối, v.v., đang chịu áp lực nặng nề chưa từng có trong môi trường này. Khác với các thành phần chủ động, các thành phần thụ động không có khả năng khuếch đại để vượt qua những hạn chế của chúng; để xử lý công suất, về cơ bản chúng phụ thuộc vào vật liệu, hình học và hiệu suất tản nhiệt. Tại Linkworld, chúng tôi chuyên thiết kế các thành phần thụ động xử lý công suất cho mạng mật độ cao, nơi chúng tôi sở hữu hơn 20 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực RF. Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ xem xét bốn lĩnh vực then chốt quyết định khả năng xử lý công suất.
Quản lý Nhiệt: Yếu tố Giới hạn Cuối Cùng
Nhiệt là giới hạn cơ bản đối với khả năng xử lý công suất. Khi năng lượng RF đi qua một linh kiện đơn lẻ, một phần năng lượng sẽ bị tổn hao do tổn hao điện môi và tổn hao điện trở dưới dạng nhiệt. Nhiệt này cần được tản ra để tránh suy giảm hiệu suất hoặc hư hỏng nghiêm trọng. Các mạng hiện đại có mật độ cao đang đẩy thách thức này lên đến giới hạn. Hiện nay, các bộ ghép hướng có công suất 250 W đã được cung cấp trong các vỏ bọc gắn bề mặt nhỏ gọn với kích thước chỉ 0,12 x 0,06 inch. Kim cương tổng hợp bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD) có độ dẫn nhiệt cao gấp ba đến bốn lần so với đồng, cho phép các linh kiện tản nhiệt liên tục trên 10 W và hoạt động ở tần số trên 40 GHz trong vỏ bọc đạt tiêu chuẩn không gian. Các linh kiện công suất cao của Linkworld cũng đã xem xét kỹ lưỡng các chiến lược quản lý nhiệt hiệu quả, chẳng hạn như tối ưu hóa đường dẫn nhiệt và sử dụng các chất nền có độ dẫn nhiệt cao.
Lựa chọn vật liệu cho hiệu năng công suất cao
Khả năng xử lý công suất chủ yếu được xác định bởi vật liệu. Các dây dẫn cần giảm thiểu tổn hao điện trở gây ra hiện tượng nóng lên, trong khi các chất cách điện phải duy trì đặc tính ổn định ngay cả ở nhiệt độ cao. Việc lựa chọn vật liệu đặc biệt quan trọng tại các điểm nối và tải, nơi cần hấp thụ năng lượng tần số vô tuyến (RF). Các chất nền có khả năng dẫn nhiệt cao kết hợp với công nghệ màng mỏng tiên tiến đã được phát triển thành các điện trở, với các điểm nối có khả năng chịu công suất lần lượt là 300 W và 50 W, hoạt động ở dải tần tương ứng lên đến 26,5 GHz và 6 GHz (DC). Các vật liệu không có tính từ đang ngày càng trở nên quan trọng nhằm tránh hiện tượng nhiễu do sản phẩm bậc hai (PIM), vốn sẽ gia tăng nghiêm trọng ở mức công suất cao. Ở dải tần vi ba, hiệu ứng bề mặt (skin effect) làm dòng điện bị giới hạn chủ yếu trên bề mặt dây dẫn, do đó độ nhẵn bề mặt và chất lượng mạ rất quan trọng. Các linh kiện do Linkworld sản xuất được chế tạo từ những vật liệu có độ chính xác cao, được lựa chọn kỹ lưỡng dựa trên các đặc tính điện và nhiệt.
Kết cấu cơ khí và giao diện kết nối
Nhiệt phải được dẫn ra ngoài thông qua các giao diện kết nối. Nhiệt cần được dẫn ra khỏi các giao diện kết nối vào các bộ tản nhiệt. Các vỏ bọc bằng kim loại nặng có thành dày như vậy cung cấp khối lượng nhiệt và các kênh dẫn nhiệt, đồng thời duy trì độ bền cơ học nhờ khả năng chịu ứng suất nhiệt. Các giao diện kết nối cần có khả năng hỗ trợ điện trở tiếp xúc điện thấp và đồng thời hoạt động như các chất dẫn nhiệt. Khi yêu cầu công suất cao nhất, các kích thước kết nối lớn hơn — chẳng hạn như 7-16 hoặc 4.3-10 — sẽ có lợi thế so với các giao diện nhỏ hơn như SMA về mặt khả năng tải dòng điện và độ dẫn nhiệt. Các linh kiện công suất cao của Linkworld được thiết kế cơ khí nhằm tối ưu hóa hiệu năng điện của linh kiện cũng như quản lý nhiệt, đảm bảo rằng khả năng xử lý công suất của linh kiện không bị suy giảm do các giới hạn tại các giao diện.
Các yếu tố cần xem xét ở cấp độ hệ thống đối với việc triển khai mật độ cao
Trong các mạng dày đặc, nhiều hơn một thành phần có thể truyền thông với nhau, điều này làm tăng độ phức tạp cho hệ thống liên quan đến định mức của từng thành phần. Việc đặt các thành phần trong một khoang nhỏ nghĩa là nhiều thành phần được bố trí gần nhau, dẫn đến phát sinh nhiệt, làm tăng nhiệt độ vùng môi trường xung quanh và giảm khả năng tản nhiệt hiệu quả của từng thành phần. Vấn đề này còn trầm trọng hơn do mật độ không gian cao: việc bố trí đồng phẳng các bộ chia, bộ ghép nối, bộ lọc và đầu cuối cùng nhau trong một không gian chật hẹp — ví dụ như ở trạm gốc hiện đại — sẽ khiến nhiệt thải ra từ thiết bị này ảnh hưởng đến các thiết bị khác. Điều này đòi hỏi phải thực hiện phân tích nhiệt ở cấp độ hệ thống cũng như áp dụng giải pháp làm mát cưỡng bức hoặc thậm chí bố trí chiến lược trong hầu hết các trường hợp. Trong chế độ hoạt động ở công suất đỉnh, các điều kiện quá độ trong ngày như xung sét hoặc quá độ từ bộ khuếch đại cũng cần được xem xét. Các kỹ sư của Linkworld cũng đã phối hợp chặt chẽ với khách hàng trong việc lựa chọn thành phần, khoảng cách giữa các thành phần cũng như giải pháp xử lý nhiệt nhằm đảm bảo chúng vận hành tốt trong các triển khai dày đặc.
Quản lý công suất trong các linh kiện thụ động vi sóng là một vấn đề phức tạp, liên quan đến quản lý nhiệt, khoa học vật liệu, thiết kế cơ khí và tích hợp hệ thống. Khi mật độ mạng tăng lên và mức công suất gia tăng, các linh kiện thụ động mới phải được phát minh. Các linh kiện có khả năng đáp ứng yêu cầu công suất cao hiện nay của mạng mật độ cao đã có sẵn nhờ việc sử dụng vật liệu vượt trội, thiết kế và cấu tạo tản nhiệt tiên tiến, cũng như quy hoạch hệ thống cẩn trọng. Linkworld có hơn hai mươi năm kinh nghiệm trong sản xuất các linh kiện RF và một lịch sử lâu dài trong lĩnh vực công suất cao; do đó, ngay cả trong những triển khai phức tạp nhất, các nhà khai thác mạng đều tin tưởng rằng Linkworld sẽ cung cấp cho họ đúng linh kiện cần thiết. Hãy liên hệ với chúng tôi để thảo luận về yêu cầu của bạn đối với các linh kiện thụ động công suất cao.