{{ title }}
{{ errorMessage }}


{{ errorMessage }}





{{ registerSuccessMessage }}
当前位置:首页>市场动态> 正文 
收藏
点赞
投稿
5G基站热管理的进展
  2022-03-25      47

每隔十年,无线领域会为网络架构和无线电波升级更加稳健的新一代标准。在过去的40年里,自于20世纪70年代首次引进无线蜂窝技术以来,我们已经从1G发展到5G。最新的5G标准是无线领域的下一场变革,并在全球范围内使用,提供更为广阔的频率范围,以实现下一次数字革命,包括实现自动化智慧城市连通性、无人驾驶汽车、物联网、人工智能和机器对机器通信的技术。5G被誉为革命性的新标准,将为我们的生活和工作方式树立先例,影响着我们生活的方方面面,包括从农业食品、教育、智慧城市、公用事业和交通,到金融、农业、零售和医疗保健,不一而足。预计到2023年年中,全球5G网络链接使用量将达到10亿,其中中国5G用户占到全球5G用户的50%以上。到2025年,5G网络将在世界大部分地区投入使用,中国仍将占据全球超过40%的5G使用量*。

image.png

5G网络应用范围如此广泛、需求如此之高,5G网络架构与基站的设计都相当复杂。大量远距离的数据传输,使得必须将5G设计在无线电频上运行,该无线电频在30 GHz到300 千兆赫之间。这些无线电频被称为毫米波。频率越低,信号传播得越远,频率越高,传输的数据也越多。5G核心网络架构在不同的频段中运行,而更高的频段带来的好处最多。为了适应这些更高的频率,移动通信需要不同的、分布更密集的基站天线。

image.png

毫米波是一种电磁波谱,可用于各种产品和服务中,如高速、点对点无线局域网、宽带。在通信领域,毫米波可用于移动和无线网络上的各种服务,比起Wi-Fi和目前蜂窝数据网络使用的低频传输,5G可以达到更高的数据速率。许多新的5G基础设施都是通过在较低频段重新利用现有的4G设备来实现的,而向5G过渡所面临的真正挑战是采用较高的频段,这些频段主要分为6 千兆赫以下和毫米波频段(> 20 千兆赫)。5 G的决定性重大变化是实现双工模式下,频带,信道带宽和专注于MIMO(多输入、多输出)的无线电设置,利用在发射机和接收机上的多个天线来提高效率、输出、无线电链接容量。

4G LTE目前的频段低于4千兆赫。起始阶段,5G网络将重点使用低频段(600-900兆赫兹)和中频段(2.5-4.5千兆赫)以及高频段(24-47千兆赫)毫米波频段组合。最终,所有现有的4G LTE频谱将转换为5G NR频谱。为了深入了解两者的区别,4G LTE单通道最大带宽为20兆赫兹,而5G单通道带宽可高达5倍以上,达到100兆赫兹。MIMO基于三个关键理念,包括空间分集、空间多路复用和波束形成,即发射机和接收机之间的无线电信号通过环境过滤,由建筑物和其他障碍物的反射实现多个信号路径。

5G向更高频率过渡造成的影响,意味着天线设计已经发生了很大的变化,材料选择也由此发生了变化。所面临的一个关键挑战是热管理。随着5G的出现,在严格受限的空间中,组件的密度更高,数据处理的功率增加,这有可能导致组件故障、网络问题和电迁移。Electrolube作为麦德美爱法的一部分,为全球电子行业生产专业电子化学品制造商,在中国对于基站的热管理提出了设计和解决方案。5G基站将其他无线设备连接到中枢,并将RF天线的信号转换到BBU机柜(无线基站中的基带单元)。5G交互的方式意味着,热管理所面临的挑战不仅来自基站设计,也来自智能手机本身作为数据处理能力的一部分。如果不充分解决基站的散热问题,设备的性能就会受到影响。基站依靠先进的天线技术,以波束形成大规模MIMO天线阵列的形式,利用毫米波将多波束转移到地面目标。每个天线都要有自己的射频接收器,且功率要求高,因此需要有效散热,避免过热。单个基站的典型功耗超过3500瓦,而4G基站的典型功耗仅为1000瓦左右。

热管理是5G可靠性和性能设计的关键组成部分。在设计过程中尽早考虑热管理,将使5G网络更加一致、成本更低。基站功能效率越高,对于散热的要求越高。通过在5G基站中引入大规模MIMO天线技术,AAU(有源天线)内部模块产生的热量会提高封闭室内的温度。Electrolube的GF400这款产品是一种非常成功的热界面材料,可以在复杂的5G基站单元设计中降低热量。基带单元是处理基带信号、增加容量、减少延迟的重要部件。高温下,电迁移也会以更快的速度发生,噪声也会更强烈,嵌入式天线在所需频率上的辐射也会减弱,而且在5G系统中还会出现许多其他问题。这些问题的解决,必须在板级、电路设计(操作阶段)以及通过使用主动热管理解决方案来实现。

image.png

Electrolube的GF400为双组份液态填隙材料,具有优异的热性能(4.0 W/m-K),可在室温下固化或加热条件下快速固化提升效率。GF400操作温度为-50--200℃,且不可燃。该产品具有较低粘度,工艺性佳,易于点胶在不同形状的器件与外壳之间。固化后可形成低模量弹性体,释放工作循环时CTE应力,防止泵出。GF400的性能使其成为数据和电信网络应用中处理散热性能最高的材料之一。GF400的优点是扩展系数低、模块少、出油率低、长期可靠性好、性价比高。

基础设施面临的主要挑战之一是热管理。5G天线的频率越高,对可接受的范围要求就越高。此外,毫米波频谱在墙壁或窗户等表面的传播非常差,因此需要许多天线单元,来提高覆盖率。更高的频率也减少了天线元件之间的间距,导致电子元件更加密集,而这些都需要散热。随着网络中天线安装的数量和密度的增加,自动冷却法,如风扇或液体冷却,不像以前为基础设施降温那样可行。为紧凑的5G组件散热是一个至关重要的设计问题,若在设计阶段没有得到充分评估,可能会导致网络性能过早下降或组件完全失效。在早期设计阶段充分实施热管理,并从概念到制造阶段均进行评估,将实现可靠、高性能的5G网络。在5G和6G领域,仍有大的创新空间,这也将为热管理带来新的解决方案和挑战。波束形成、数字/模拟混合基站设计、无线光纤以及更先进的组件材料等方面的创新,均需要重新思考热管理应对策略。随着5G的发展,波束形成和大规模MIMO的应用,对热接口材料的需求将会增加,不仅对密集封装的天线阵列,还有对处理大量数据流所需的基带加工和电源需求也会增加。无论是对5G天线还是对智能手机而言,5G技术中的散热对于确保性能不下降、设备不出故障非常重要。

通过我们的Alpha, Compugraphics, Electrolube, Kester和MacDermidEnthone品牌组织针对化学品和材料产品的不断创新,我们提供电子互连设备与产品的制程解决方案。我们的服务遍布全球所有地区以及每一个电子产品制造供应链。结合我们的半导体,电路板和组装解决方案部门的专家团队在设计,实施和技术服务协同合作,以确保我们的合作伙伴客户取得成功。我们的解决方案帮助客户实现高生产率和缩短制造的周期时间以及成就非凡的电子设备及产品。

*来源: CCS Insight

如欲了解更多,请造访www.electrolube.com

关于易力高(Electrolube)

易力高,(MacDermid Alpha Electronics Solutions) 是一家领先的电子、汽车和工业制造专用化学品制造商。核心产品组包括敷形涂层、接触润滑剂、热管理材料、清洁解决方案、封装树脂以及维护和服务辅助工具。

易力高广泛的电化学产品使公司能够在生产过程的各个层面为领先的电子、工业和家用设备制造商提供“完整的解决方案”。通过合作和研究,公司不断为世界各地的客户开发新的环保产品,他们对开发“更绿色”产品的承诺已得到 ISO 14001 标准的认可,该标准适用于公司的高效环境管理体系。

易力高在 60 多个国家设有代表处,拥有成熟的子公司和分销商网络。通过提供真正的规模安全和可靠的供应链,该公司可以提供真正量身定制的服务。

关于麦德美爱法 (MacDermid Alpha Electronics Solutions)

通过我们的Alpha, Compugraphics, Electrolube, Kester和MacDermidEnthone品牌组织针对化学品和材料产品的不断创新,我们提供电子互连设备与产品的制程解决方案。我们的服务遍布全球所有地区以及每一个电子产品制造供应链。结合我们的半导体,电路板和组装解决方案部门的专家团队在设计,实施和技术服务协同合作,以确保我们的合作伙伴客户取得成功。我们的解决方案帮助客户实现高生产率和缩短制造的周期时间以及成就非凡的电子设备及产品。


联络:

Electrolube Headquarters 

Julia Vorley, Group Marketing Manager

Office: +44 (0) 1530 419600

Press and Media Enquiries:

For interviews, comment, features, and hi-res images:

Firefly PR

Suzanne Boudier

Mobile : +44 (0) 7776 281257

Email : info@firefly-pr.com

分享到:
  点赞
  收藏
  打印

中国电子制造专业人士刊物

创于2003年

全国"一步步新技术研讨会"官媒

SbSTC服务号
actSMTC订阅号
扫一扫,掌握最新资讯
评论(0
已输入0
相关推荐
      
      
      
      
热门标签