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使用高性能特种聚合物优化5G基站天线设计

2020-06-05
来源:电子工程世界

翻译自——microwavejournal

 

5G商业化应用正在推动新基础设施设计,以适应基站数量的增长。这些单元在宽频率范围内工作,并且彼此靠得更近,以提供最佳的连接。影响这些设计的主要趋势包括集中式基站日益增加的复杂性,其中许多基站将包括形成波束的大量多输入、多输出(MIMO)天线,这些天线不仅使用低频低于6 GHz频段,而且还使用高频毫米波频谱。

 

另一个因素是新的PCB设计的需求,要求能够处理宽广的5G频率,同时最小化信号损失。最终,随着5G的采用加速,行业将需要全新的解决方案,帮助减少安装基站的时间和风险。

 

适用于5G的特殊聚合物

 

工程师们正在为5G基站天线、电路板和其他系统组件进行新的设计,他们正在使用新的高性能特种聚合物,它可以实现稳定的射频质量、低系统成本和高生产率。这些材料包括高温热塑料,如聚苯硫醚(PPS),液晶聚合物(LCPs)和氟聚合物。

 

除了在5G高频波段变得更加优良、介电性能更稳定外,这些聚合物还提供了如热稳定性和尺寸稳定性、耐化学品性、固有阻燃性(FR)和射频透明度等性能优势。它们还提供了与特种塑料相关的设计和加工优势:

 

可自由设计复杂形状、薄壁几何形状和加固零件

与金属相比,重量更轻,便于操作和安装

通过高速、大批量注塑提高生产效率和降低系统成本的能力

 

聚苯硫醚(PPS)取代金属

 

对于基站,Solvay’s Ryton®PPS树脂可以使天线基板(PCB)与振荡器、偶极子、滤波器、双工器和其他组件之间进行部分集成,从而简化设计和生产。例如,一个选择性电镀的Ryton®部件可以集成PCB、振荡器和支架或紧固件。此部分合并避免了将单独的组件组装到应用程序中的需要和相关的成本。为了更简单,一个完全金属化的Ryton®PPS部件可以取代金属过滤器。

 

 

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金属化Ryton®PPS树脂可以取代铝等金属,它可以确保信号传输可靠,并且信号功率损耗极小,同时减轻基础设施重量,便于基站安装。这种材料具有非常低的线性热膨胀系数(CLTE),以最小化金属化过程中的应力并优化信号稳定性。在大范围工作温度下的超低CLTE对于可靠的RF传输也很重要。

 

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半结晶PPS聚合物为暴露于长期高温工作条件下的精密模塑部件提供了卓越的尺寸稳定性。它还提供了优良的耐苛刻的化学品和固有的阻燃性,而不需要添加剂。

 

Solvay的 Xydar®LCP是一种增强型树脂,具有优异的流动性。它可以注塑成型,以创建薄壁组件,并在极端温度高达300°C(572°F)的情况下提供突出的强度。Xydar®LCP树脂具有固有的阻燃性,对微波信号透明,几乎能抵抗所有化学物质。与PPS相比,Xydar®LCP为未来高频无线电元件设计提供了更好的介电性能。

 

具有等级的Ryton®PPS和Xydar®LCP是专门为满足低损耗切线和高尺寸稳定性的长期高工作温度的要求而开发的。两者都与现有的工业金属化工艺相兼容。这些材料能够提供稳定的介电性能,包括损耗因子(Df)和介电常数(Dk)特性,同时保持高度的尺寸稳定性和流动性。


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