Täielikud sagedusomadused,-kiire edastusnõuded ja 5G-side keeruline RF-arhitektuur määravad kindlaks, et tavalise fr4-plaadi PCB ei suuda oma jõudlusnõuetele vastata. Kõrgsageduslik PCB-plaat on 5G võrgu stabiilse toimimise põhiline riistvaraline alus ja selle taga olev füüsiline põhimõte keerleb täielikult kõrgsageduslike signaalide edastusseaduse ümber.
5G-signaalide kõrgsageduslikud füüsilised omadused sunnivad PCB-sid uuendama
Sageduse ja lainepikkuse vastavus: 5G katab Sub-6GHz ja FR2 millimeeterlaine (24-40GHz) sagedusribasid ning vastavat lainepikkust vähendatakse sentimeetri tasemelt millimeetri tasemele. Tavalise trükkplaadi marsruutimine ja dielektriline paksus on juba signaali lainepikkusega samal tasemel, mis võib kergesti põhjustada tõsist signaali peegeldust ja kiirguskadu.
Edastuskiiruse füüsiline ülempiir: 5G ühe kanali tippkiirus võib ulatuda 10 Gbps või rohkem ja signaali tõusuaeg lüheneb oluliselt. Traditsioonilise PCB hajutatud parameetrite efekt võimendub järsult, mis viib otseselt signaali ajastuse häireteni ja silmade diagrammi täieliku sulgemiseni.
Millimeeterlainete loomulik suure kadu omadus: iga sageduse kahekordistumise korral suureneb signaalide edastuskadu keskkonnas ligikaudu kahekordseks. Tavaliste fr4-plaatide kadu sagedusalas üle 10 GHz ületab 3-5 korda kõrge-sagedusega trükkplaadi kadu ja ei suuda toetada RF-signaali kaugedastust.
Kõrgsagedusliku PCB füüsikalised põhiprintsiibid: madal dielektriline konstant (Dk) ja väike dielektriline kadu (Df)
Dielektrilise konstandi (Dk) füüsikaline mõju: signaali edastuskiirus on pöördvõrdeline materjali dielektrilise konstandi ruutjuurega. Kõrgsageduslikes trükkplaatides kasutatavate materjalide, nagu Rogers ja PTFE, Dk väärtus on stabiilne vahemikus 2,2-3,5, mis on palju madalam kui tavalise fr4 4,2–4,8, mis võib oluliselt vähendada signaali edastamise viivitust ja tagada mitme kanaliga signaali ajastuse sünkroonimine.
Dielektrilise kao (Df) põhiväärtus: kõrgsagedusliku-trükkplaadi Df väärtus on üldiselt väiksem kui 0,005 ja mõnede ülimalt-madala kadudega materjalid võivad olla isegi 0,001. Millimeeterlaine sagedusalas saab ühikutollist signaalikadu reguleerida 0,3 dB piires, vältides RF-signaalide edastamise ajal suurt energia neeldumist kandja poolt.
Stabiilsusnõuded Dk/Df jaoks: 5G tugijaamade töötemperatuuri vahemik katab -40 kraadi ~ 125 kraadi ja kõrgsageduslike PCB materjalide Dk kõikumine on kogu temperatuurivahemikus väiksem kui 0,2 või sellega võrdne, ilma impedantsi triivita keskkonnatemperatuuri muutuste tõttu, mis tagab MIMO massiivsuse suure skaala.
Kontrollitud takistuse ja signaali terviklikkuse füüsiline alusloogika
Ranged impedantsi sobitamise nõuded: 5G RF-linkide impedantsi tolerantsi nõuet reguleeritakse ± 3% piires. Kõrgsageduslik trükkplaat saavutab 50 Ω RF-marsruutimise ja 90 Ω diferentsiaalmarsruutimise suure -täpse impedantsi juhtimise, reguleerides täpselt andmekandja paksust ja joone laiust, vähendades seisulaine suhte halvenemist ning vältides signaali peegeldumist edastus- ja vastuvõtulinkides.
Füüsiline ülesehitus signaali ülekõla pärssimiseks: 5G{0}}kiire Serdesi lingi kiirus võib ulatuda 100 Gbps-ni. Kõrgsageduslik trükkplaat võib märkimisväärselt vähendada elektrivälja sidestust liinide vahel ja vältida signaali ülekõla kõrvuti asetsevate kiirete -kanalite vahel, viidates kogu maatasapinnale ja reguleerides juhtmestiku vahekaugust nii, et see oleks rohkem kui kolm korda füüsilises plaanis liini laiusest.
Nahaefekti kohandamine ja optimeerimine: kõrgsageduslike{0}}signaalide vool on koondunud ainult õhukesesse mikromeetritasandisse traadi pinnale. Kõrgsageduslik -PCB kasutab madala karedusega vaskfooliumi, et vähendada juhtide kadu kõrgetel sagedustel rohkem kui 40%, vältides nahaefektist põhjustatud täiendavat signaali nõrgenemist.
Füüsilised kohanemisnõuded 5G massiivse MIMO ja faasitud massiivi jaoks
Mitmekanalilise faasi järjepidevuse nõuded: 5G AAU suur-skaala antennimassiivi jaoks nõuab kümnete või isegi sadade RF-signaalide faasierinevust 5 kraadi piires. Kõrgsageduslike trükkplaatide materjali ühtsus ja marsruutimispikkuse täpsus-võivad tagada iga signaali edastusviivituse väga ühtlase, toetades ülitäpset{5}}kiirekujundamist.
Hübriidse virnastamise füüsilise struktuuri eelised: 5G tugijaamad kasutavad üldiselt hübriidstruktuuri "Rogersi kõrgsageduslik-RF kiht + fr4 digitaalkiht", mis mitte ainult ei vasta RF-linkide madala kadu nõuetele, vaid tasakaalustab ka digitaalsete vooluahelate juhtmestiku tihedust ja tootmiskulusid. See on praegu tavapärane PCB-lahendus 5G makro- ja väikestele jaamadele.
Soojuse hajumise füüsikaline juhtivuse tee: 5G võimendi kiipide soojusvoo tihedus ületab tunduvalt 4G seadmete oma. Kõrgsageduslike trükkplaatide kõrge soojusjuhtivusega substraat koos metallist maetud aukude ja soojuse hajumise kanali disainiga suudab kiiresti hajutada raadiosagedusliku esiosa soojust, vältides materjali Dk triivi ja seadme rikkeid kõrgel temperatuuril ning tagades seadmete pikaajalise stabiilse töö.