5G ネットワークが都市の建物や工業団地などの人口密度の高いシナリオに拡張されるにつれて、ミリ波周波数帯の高帯域幅の可能性と信号カバレージ能力との間の矛盾が徐々に明らかになります。この問題を解決するキーデバイスとして、ミリ波小型基地局は、信号の送受信、電力増幅、周波数変換処理などの中核機能を担う基板を内部に搭載しています。基地局のパフォーマンスを決定するのは「中枢」です。ミリ波周波数帯域向けに特別に設計されたこの PCB には、材料の選択、プロセス精度、およびパフォーマンスに特別な要件があり、5G ネットワーク カバレッジの向上を促進するための重要なサポートとなります。
1、ミリ波特性に適応するためのコア性能要件
超低伝送損失: ミリ波周波数帯域 (通常 24GHz 以上) の信号は伝送中に非常に早く減衰するため、プリント基板には優れた誘電特性が必要です。変性ポリテトラフルオロエチレンやセラミック充填複合材料など、3.0 未満の Dk 値や 0.002 未満の Df 値などの低誘電率と低誘電損失を備えた特殊な材料を使用すると、PCB 回路での信号の伝送損失を効果的に低減できます。 28 GHz の周波数帯域では、高品質ミリ波プリント基板の 1 センチメートルあたりの伝送損失を 0.5dB 以内に制御でき、多段増幅と周波数変換後に信号が十分な強度を維持できることが保証され、屋内および屋外の短距離カバレージの要件を満たします。-
安定した高周波特性-: ミリ波信号はプリント基板の物理パラメータの変化に非常に敏感であり、環境温度と湿度の変動により誘電率が変化し、信号伝送の安定性に影響を与える可能性があります。したがって、ミリ波小型基地局PCBには、熱膨張係数の高い基板と銅箔のマッチングが必要であり、使用温度範囲-40度～85度において誘電率変化率を±2％以内に制御する必要があります。この安定性により、基地局は夏の高温のコンピューター室や冬の屋外環境でも安定した信号の送受信品質を維持でき、材料特性のドリフトによる通信の中断を回避できます。
効率的な放熱機能: ミリ波小型基地局のパワー アンプやミキサーなどのコア コンポーネントは動作中に大量の熱を発生し、高周波信号伝送は特に温度変化に敏感です。- PCB は銅層の分布を最適化し、大面積の接地用銅スキンと専用の放熱チャネルを設定し、デバイスの動作中に発生した熱を基地局ハウジングの放熱フィンに素早く伝導します。一般的な動作条件では、PCB の熱伝導率は 1.5W/(m・K) 以上に達する必要があり、過熱による性能低下やデバイスの損傷を避けるために、パワーデバイスのジャンクション温度が 125 度未満に制御されるようにします。
電磁干渉防止機能: ミリ波基地局の内部空間はコンパクトで、マルチチャンネル信号送受信モジュールや電源モジュールなどのコンポーネントが高密度に配置されているため、電磁干渉の影響を非常に受けやすくなっています。多層シールド構造を採用することにより、PCB は RF 信号層、デジタル制御層、電源層を厳密に分離します。同時に、重要な回路の隣に接地シールド ストリップが設置され、電磁干渉を -80dB 以下に抑制します。この設計により、異なるモジュール間の信号クロストークを効果的に回避し、複雑な電磁環境でもミリ波信号が純粋な波形を維持できるようになり、基地局の受信感度が向上します。
2、高周波の課題に対処するための製造プロセスのブレークスルー
高精度な回路形成：ミリ波信号の波長は、28GHz帯の周波数帯で約10.7ミリと非常に短いです。 PCB 上の回路のサイズの偏差により、信号の反射や定在波比の増加などの問題が発生する可能性があります。レーザーダイレクトイメージング技術の採用により、線幅精度は±0.01mm以内、ラインエッジラフネスは1μm未満、50Ω特性インピーダンス精度は±5％以内に制御可能です。この高精度のラインは、信号伝送中のインピーダンス過渡を低減し、定在波比 (VSWR) を低下させ、基地局の電力伝送効率を 80% 以上に高めることができます。
マイクロビア処理技術: 多層プリント基板の層間信号接続を実現し、高周波信号上のビアの干渉を回避するために、ミリ波小型基地局プリント基板ではマイクロビア設計が採用されることがよくあります。-レーザー穴あけ技術によって加工された直径 0.1 mm 未満の止まり穴は、滑らかでバリのない穴壁を備えているため、スルーホールでの信号反射損失を低減できます。-。スルーホール電気めっきでは、高度に分散された銅めっきプロセスを採用し、穴壁上の銅層の均一な厚さ（偏差 10% 以下）を確保し、層間接続の導電性と機械的強度を確保し、ビアの故障によるチャネルの中断を回避します。
表面処理プロセスの最適化: ミリ波プリント基板の RF インターフェースとデバイス パッドは、接続点での信号損失を低減するために、良好な導電性と耐酸化性を備えている必要があります。無電解ニッケル金めっきプロセスを採用し、金層の厚さを0.1μm以上、ニッケル層の厚さを5μm以上に制御することで、はんだ接合の信頼性を確保し、界面の接触抵抗を低減します。この表面処理方法により、RF コネクタと PCB 間のはんだ付け点でのインピーダンスの不連続性を最小限に抑えることができ、インターフェースでの信号の反射損失が -20dB 未満であることが保証されます。
3、多様なシナリオの応用価値をサポート
都市部の建物のカバー範囲: オフィス ビルやショッピング モールなどの大きな建物では、従来のマクロ基地局のミリ波信号は壁を通過することが困難です。廊下や天井に設置されたミリ波小型基地局は、内部 PCB の低損失特性により屋内半径 50 メートル以内の安定した信号カバレッジを確保し、平方メートルあたり数百の端末の高速アクセスをサポートします。-このようなシナリオでは、プリント基板の抗干渉能力が特に重要です。これにより、エレベータやセントラル空調などの機器によって生成される電磁ノイズが信号に与える影響を回避し、オフィスのビデオ会議や AR ナビゲーションなどのアプリケーションでスムーズなエクスペリエンスを保証できるからです。
工業製造パーク: 産業用インターネットには、ミリ波の高帯域幅と低遅延が緊急に必要とされています。ミリ波小型基地局は、インテリジェント製造現場における機器のリアルタイム データ送信、マシン ビジョンの高解像度画像送信などのタスクを実行します。-その PCB の安定した高周波特性により、作業場で複数の工作機械が同時に動作する強力な電磁環境でも 10Gbps 以上の伝送速度を確保でき、産業用ロボット制御命令のマイクロ秒レベルの応答要件を満たします。同時に、PCB の高温耐性により、工場内の 35 度を超える年間の作業環境に適応できるため、高温による機器のメンテナンスの頻度が減ります。-
交通ハブのシナリオ: 空港ターミナルや高速鉄道駅などの人口密集地域では、ミリ波小型基地局が突然の大規模な接続需要に対処する必要があります。{0} PCB の効率的な放熱設計により、基地局が高速ネットワーク サービスを数千人の乗客に同時に提供しながら、パワー アンプやその他のコンポーネントが安定して動作し、過熱による帯域幅の低下が回避されます。-また、コンパクトなレイアウト設計により、基地局を柱や天井などの狭いスペースに柔軟に設置することができ、高密度な配置によりシームレスなカバレッジを形成し、混雑したエリアでの従来のネットワークの輻輳問題を解決します。
スマート会場アプリケーション: スポーツ会場やコンサート ホールなどの大規模会場では、イベント中の高解像度ビデオのライブ ストリーミング、視聴者の AR インタラクション、その他のサービスのための帯域幅需要が急増しています。{0}}ミリ波小型基地局 PCB の低損失伝送能力は、単一基地局で 1Gbps を超えるピーク レートをサポートし、4K ビデオを同時にアップロードする数千人の視聴者のニーズを満たします。同時に、PCB の安定したパフォーマンスにより、多数の無線デバイスが同時に基地局に接続されている場合でも、信号の送受信のビット誤り率が 10 ^ -6 未満に制御され、ライブ ブロードキャスト画像とリアルタイムのインタラクティブな指示のスムーズさが保証されます。