À mesure que les réseaux 5G s’étendent à des scénarios densément peuplés tels que les bâtiments urbains et les parcs industriels, la contradiction entre le potentiel élevé de bande passante des bandes de fréquences d’ondes millimétriques et les capacités de couverture du signal devient progressivement apparente. En tant que dispositif clé pour résoudre ce problème, les petites stations de base à ondes millimétriques ont leur circuit imprimé interne responsable des fonctions de base telles que la transmission et la réception du signal, l'amplification de puissance et le traitement de conversion de fréquence. C'est le « centre nerveux » qui détermine les performances de la station de base. Ce circuit imprimé conçu spécifiquement pour la bande de fréquences des ondes millimétriques a des exigences particulières en matière de sélection des matériaux, de précision des processus et de performances, ce qui en fait un support important pour promouvoir le raffinement de la couverture du réseau 5G.
1, Exigences de performance de base pour l'adaptation aux caractéristiques des ondes millimétriques
Perte de transmission ultra faible : les signaux dans la bande de fréquence des ondes millimétriques (généralement supérieures à 24 GHz) s'atténuent extrêmement rapidement pendant la transmission, ce qui nécessite que le circuit imprimé ait d'excellentes propriétés diélectriques. L'utilisation de matériaux spéciaux avec de faibles constantes diélectriques, telles que des valeurs Dk inférieures à 3,0 et de faibles pertes diélectriques, telles que des valeurs Df inférieures à 0,002, telles que du polytétrafluoroéthylène modifié et des matériaux composites remplis de céramique, peut réduire efficacement la perte de transmission des signaux dans les circuits imprimés. Dans la bande de fréquences de 28 GHz, la perte de transmission par centimètre d'une carte de circuit imprimé à ondes millimétriques de haute qualité-peut être contrôlée à moins de 0,5 dB, garantissant que le signal peut maintenir une force suffisante après une amplification et une conversion de fréquence à plusieurs-étages, répondant aux exigences de couverture intérieure et extérieure à courte portée-.
Caractéristiques stables à haute-fréquence : les signaux à ondes millimétriques sont extrêmement sensibles aux changements des paramètres physiques des cartes de circuits imprimés, et les fluctuations de la température et de l'humidité ambiantes peuvent provoquer des changements de constante diélectrique, affectant ainsi la stabilité de la transmission du signal. Par conséquent, la carte PCB de la petite station de base à ondes millimétriques doit utiliser un substrat avec un coefficient de dilatation thermique élevé et une correspondance de feuille de cuivre, et le taux de changement de constante diélectrique doit être contrôlé à moins de ± 2 % dans la plage de température de fonctionnement de -40 degrés à 85 degrés. Cette stabilité garantit que la station de base peut maintenir une qualité de transmission et de réception du signal stable même dans les salles informatiques à haute température en été ou dans les environnements extérieurs en hiver, évitant ainsi les interruptions de communication causées par la dérive des caractéristiques matérielles.
Capacité de dissipation thermique efficace : les composants de base tels que les amplificateurs de puissance et les mélangeurs dans les petites stations de base à ondes millimétriques génèrent une grande quantité de chaleur pendant le fonctionnement, et la transmission des signaux à haute fréquence-est particulièrement sensible aux changements de température. La carte PCB optimise la distribution des couches de cuivre, met en place une peau de cuivre de mise à la terre de grande surface et des canaux de dissipation thermique dédiés, et conduit rapidement la chaleur générée pendant le fonctionnement de l'appareil vers les ailettes de dissipation thermique du boîtier de la station de base. Dans des conditions de travail typiques, la conductivité thermique du circuit imprimé doit atteindre 1,5 W/(m · K) ou plus, garantissant que la température de jonction des dispositifs électriques est contrôlée en dessous de 125 degrés pour éviter une dégradation des performances ou des dommages au dispositif causés par une surchauffe.
Capacité anti-interférences électromagnétiques : la station de base à ondes millimétriques dispose d'un espace interne compact, avec des composants tels que des modules émetteurs-récepteurs de signaux multi-et des modules d'alimentation densément disposés, ce qui la rend très sensible aux interférences électromagnétiques. En adoptant une structure de blindage multi-couche, le circuit imprimé sépare strictement la couche de signal RF, la couche de contrôle numérique et la couche d'alimentation. Dans le même temps, des bandes de blindage de mise à la terre sont installées à côté des circuits critiques pour supprimer les interférences électromagnétiques inférieures à -80 dB. Cette conception peut efficacement éviter la diaphonie des signaux entre différents modules, garantir que les signaux à ondes millimétriques peuvent maintenir des formes d'onde pures dans des environnements électromagnétiques complexes et améliorer la sensibilité de réception des stations de base.
2, percée dans les processus de fabrication pour relever les défis à haute fréquence
Formation de circuits de haute précision : la longueur d'onde des signaux d'ondes millimétriques est extrêmement courte, par exemple environ 10,7 millimètres dans la bande de fréquence de 28 GHz. L'écart de taille du circuit sur le circuit imprimé peut entraîner des problèmes tels que la réflexion du signal et l'augmentation du rapport d'onde stationnaire. En utilisant la technologie d'imagerie directe laser, la précision de la largeur de ligne peut être contrôlée à ± 0,01 mm, la rugosité du bord de ligne est inférieure à 1 µm et la précision de l'impédance caractéristique de 50 Ω peut être contrôlée à ± 5 %. Cette ligne de haute -précision peut réduire les transitoires d'impédance pendant la transmission du signal, abaisser le rapport d'ondes stationnaires (VSWR) et augmenter l'efficacité de la transmission de puissance de la station de base à plus de 80 %.
Technologie de traitement des micro vias : afin d'obtenir une connexion de signal intercouche d'une carte de circuit imprimé multi-couche et d'éviter les interférences des vias sur les signaux à haute -fréquence, les cartes de circuits imprimés des petites stations de base à ondes millimétriques adoptent souvent une conception de micro via. Les trous borgnes d'un diamètre inférieur à 0,1 mm traités grâce à la technologie de perçage laser ont des parois de trou lisses et sans bavures, ce qui peut réduire la perte de réflexion du signal au niveau du trou traversant-. La galvanoplastie traversante adopte un processus de placage de cuivre hautement dispersé pour garantir une épaisseur uniforme de la couche de cuivre sur la paroi du trou (déviation inférieure ou égale à 10 %), garantir la conductivité et la résistance mécanique des connexions intercouches et éviter l'interruption du canal causée par une défaillance via.
Optimisation du processus de traitement de surface : l'interface RF et les plots de dispositif du circuit imprimé à ondes millimétriques doivent avoir une bonne conductivité et une bonne résistance à l'oxydation pour réduire la perte de signal aux points de connexion. En adoptant le processus de placage autocatalytique au nickel et à l'or, l'épaisseur de la couche d'or est contrôlée à 0,1 µm ou plus, et l'épaisseur de la couche de nickel est contrôlée à 5 µm ou plus, ce qui garantit la fiabilité du joint de soudure et réduit la résistance de contact à l'interface. Cette méthode de traitement de surface peut minimiser la discontinuité d'impédance au point de soudure entre le connecteur RF et la carte PCB, garantissant que la perte de réflexion du signal à l'interface est inférieure à -20 dB.
3, Soutenir la valeur d'application de divers scénarios
Couverture des bâtiments urbains : dans les grands bâtiments tels que les immeubles de bureaux et les centres commerciaux, les signaux à ondes millimétriques des stations de base macro traditionnelles sont difficiles à pénétrer dans les murs. La petite station de base à ondes millimétriques déployée dans les couloirs et les plafonds garantit une couverture stable du signal dans un rayon de 50 mètres en intérieur grâce aux faibles caractéristiques de perte de sa carte électronique interne, prenant en charge un accès haut débit-pour des centaines de terminaux par mètre carré. Dans de tels scénarios, la capacité anti-les interférences des circuits imprimés est particulièrement importante, car elle peut éviter l'impact du bruit électromagnétique généré par des équipements tels que les ascenseurs et la climatisation centrale sur les signaux, garantissant ainsi une expérience fluide pour des applications telles que la vidéoconférence de bureau et la navigation AR.
Parc industriel : L'Internet industriel a un besoin urgent de bande passante élevée et de faible retard des ondes millimétriques. Les petites stations de base à ondes millimétriques entreprennent des tâches telles que la transmission de données en temps réel-d'équipements, la transmission d'images haute-définition de la vision industrielle dans des scènes de fabrication intelligentes. Les caractéristiques stables à haute fréquence-de son circuit imprimé peuvent garantir un taux de transmission supérieur à 10 Gbit/s dans un environnement électromagnétique puissant où plusieurs machines-outils travaillent simultanément dans l'atelier, répondant ainsi aux exigences de réponse au niveau de la microseconde pour les instructions de contrôle des robots industriels. Dans le même temps, la résistance à haute température du circuit imprimé lui permet de s'adapter à l'environnement de travail -tout au long de l'année au-dessus de 35 degrés dans l'atelier, réduisant ainsi la fréquence de maintenance des équipements causée par les températures élevées.
Scénario de plateforme de transport : dans les zones densément peuplées telles que les terminaux d'aéroport et les gares ferroviaires à grande vitesse, les petites stations de base à ondes millimétriques doivent faire face à des demandes soudaines et massives de connectivité. La conception efficace de dissipation thermique du circuit imprimé garantit que les amplificateurs de puissance et autres composants peuvent toujours fonctionner de manière stable tandis que la station de base fournit des services réseau à haut débit-à des milliers de passagers simultanément, évitant ainsi la dégradation de la bande passante causée par la surchauffe. Sa conception compacte permet également aux stations de base d'être installées de manière flexible dans des espaces étroits tels que des colonnes et des plafonds, formant ainsi une couverture transparente grâce à un déploiement dense et résolvant le problème de congestion des réseaux traditionnels dans les zones surpeuplées.
Applications pour sites intelligents : les grands sites tels que les sites sportifs et les salles de concert ont connu une augmentation de la demande de bande passante pour le streaming vidéo haute définition en direct, l'interaction avec le public en réalité augmentée et d'autres services lors d'événements. La capacité de transmission à faible perte de la carte PCB de petite station de base à ondes millimétriques peut prendre en charge un débit de pointe supérieur à 1 Gbit/s pour une seule station de base, répondant ainsi aux besoins de milliers de téléspectateurs téléchargeant simultanément des vidéos 4K. Dans le même temps, les performances stables du PCB garantissent que le taux d'erreur binaire de la transmission et de la réception du signal est contrôlé en dessous de 10 ^ -6 lorsqu'un grand nombre d'appareils sans fil sont connectés simultanément à la station de base, garantissant ainsi la fluidité des images diffusées en direct et des instructions interactives en temps réel.