Sinds de introductie in 2018 heeft het cellulaire radiofrequentie-communicatieprotocol van de 5e generatie (5G) beloofd een enorme verbetering te bereiken in de manier waarop individuele gebruikers,industriële machines, en cloud computing servers sturen en ontvangen gegevens. Om te voldoen aan de vereisten van International Mobile Telecommunication-2020 (IMT-2020),het Third Generation Partnership Project (3GPP) heeft de 5G-standaard ontwikkeld, die een gegevensoverdrachtsnelheid van 10 Gbps specificeert, wat 10 tot 100 keer sneller is dan eerdere 4G-standaarden.Deze norm vereist ook een 1000voudige toename van de bandbreedte per oppervlakte-eenheid om een maximale verhoging van het aantal aangesloten apparaten binnen het gebied van 100 keer mogelijk te maken.Tegelijkertijd dringt de organisatie aan op het bereiken van 99,999% beschikbaarheid van het netwerk, terwijl het energieverbruik van basisstations en aangesloten apparaten wordt verminderd.
Tegen het midden van 2025 zullen er wereldwijd meer dan 2,25 miljard 5G-verbindingen zijn, waarvan meer dan 182 miljoen in Noord-Amerika.die alleen 5G-frequenties en -protocollen ondersteunen, kan snellere upload- en downloadsnelheden bereiken en ondersteunt geavanceerd industrieel Internet of Things (IIoT) en machine-tot-machine (M2M) communicatie, met netwerklatentie van slechts 1 ms.
De ontwikkeling van nieuwe apparaten voor de bouw van 5G-infrastructuur heeft de vraag naar verschillende elektronische componenten, waaronder alomtegenwoordige condensatoren, gestimuleerd.condensatoren zijn veelzijdige apparaten die ongewenste frequenties kunnen filteren en radio-frequentie-interferentie kunnen eliminerenBij het ontwerpen van 5G-apparaten en cellulaire basisstations, is het belangrijk om de antenne te controleren.Ingenieurs moeten geschikte condensatoren kiezen om aan de specifieke prestaties te voldoen, omvang en kosten van elke toepassing.
Kondensatoren voor 5G-antenne-toepassingen
De antennes van de 5G-infrastructuur ondersteunen drie frequentiebanden in hogere RF-regio's: de laagfrequentieband onder 2 GHz, de middenfrequentieband tussen 2 GHz en 6 GHz,en de hoogfrequentieband tussen 24 GHz en 100 GHzDoor multi-layer keramische condensatoren (MLCC) te koppelen aan inductoren om een antenne-oscillator te vormen, is het mogelijk om op specifieke radiofrequenties af te stemmen.De condensatoren van de 5G-infrastructuur moeten in staat zijn om hogere frequenties van het protocol te verwerken (figuur 1).
Toepassing van MLCC op RF-communicatiegebied
Figuur 1: MLCC wordt veel gebruikt op het gebied van RF-communicatie. Ingenieurs moeten zorgvuldig condensatoren selecteren om de hogere RF-stromen in 5G-infrastructuur te beheren. (Image source: KEMET Corporate)
HiQ CBR-capacitors van KEMET (figuur 2) zijn een van hen.en kan lange tijd in het frequentiebereik van 1 MHz tot 50 GHz werken zonder oververhitting of verlies van capaciteitskenmerkenVanwege het gebruik van dielektrische elementen van klasse I kunnen HiQ CBR condensatoren in een temperatuurbereik van -55 °C tot +125 °C werken met een capaciteitsverandering van minder dan ± 30 ppm/°C.In een gelijkstroomspanningsbereik van 6.3 V tot 500 V, deze condensator kan ook zeer stabiele prestaties behouden zonder veroudering.
KEMET HiQ CBR condensator
Figuur 2: HiQ CBR condensatoren zijn MLCC's ontworpen voor hogere frequenties die worden gebruikt in 5G-infrastructuur.en heeft matte tin gecoate eindkappen. (Fotobron: KEMET Corporation)
HiQ CBR condensatoren zijn samengesteld uit meerdere lagen elektroden van basismetalen (figuur 3). Het elektrode materiaal is koper, en elke elektrode laag is gescheiden en ingebed met keramisch materiaal.Het keramische materiaal hier is klasse I C0G dielectric CaZrO3De metalen eindkap wordt gebruikt als elektrisch verbindingsdeel voor de elektrode, waardoor het gemakkelijk is om het oppervlakte-montageapparaat (SMD) op het printplaat (PCB) te solderen.
Interne elektrode MLCC-laag ingebed met keramische dielectricum
Figuur 3: De interne elektrodelaag van MLCC (zoals HiQ CBR-producten) is ingebed in een keramische dielektrische, met metalen verbindingen aan de eindkappen. (Bildbron: KEMET Corporation)
Dankzij het materiaal en de structuur hebben HiQ CBR-capacitoren een lage verliezenprestatie, vertegenwoordigd door de kwaliteitsfactor Q, die de omgekeerde van de dissipatiefactor (DF) is.Bij het testen van HiQ CBR-capacitoren met een capaciteitswaarde van 30 pF of hoger onder omstandigheden van 1 MHz ± 100 kHz en 1Voor condensatoren met lagere capaciteitswaarden in deze productreeks, Q = 400 + 20C, waarbij C de capaciteitswaarde is.
Bij het ontwerpen van elektronische producten voor RF-toepassingen met hoge frequentie zoeken ingenieurs ook condensatoren met een lage equivalent series resistance (ESR) en een lage equivalent series inductance (ESL),SRF is de frequentie waarmee een condensator resoneert, waardoor deze capaciteit verliest en als een inductor fungeert,Daarom moet de SRF veel hoger zijn dan de werkfrequentie.Het SRF-bereik van HiQ CBR-capacitoren is van 600 MHz (100 pF-capacitoren) tot 12000 MHz (0,1 pF-capacitoren).
De eindkappen van HiQ CBR condensatoren zijn behandeld met mat tin en kunnen worden gelast op standaard printplaten.0402 (0.4 "x 0,2"), 0603 (0,6 "x 0,3") en 0805 (0,8 "x 0,5").
Met zijn unieke prestatiekenmerken en externe afmetingen spelen de condensatoren van de HiQ CBR-serie een goede rol in 5G-cellulaire basisstations, communicatienetwerken, RF-versterkers (PA),draadloze lokale netwerken (LAN)Deze reeks condensatoren kan ook worden gebruikt voor signaalverwerking zoals DC-blokkering, filtering, impedantie-matching, koppeling,en bypass.
Om interferentie en signaalgeluid te verminderen, designers can add similar KEMET FLEX SUPPRESSOR ® This sheet or roll shaped polymer metal composite material (Figure 4) contains micrometer sized magnetic particles dispersed in a flexible polymer substrate to suppress electromagnetic waves or resonances, de convergentie van de magnetische stroom te verbeteren of het geluid dat wordt gegenereerd door elektronische apparaten in het 5G-frequentiebereik van 3 GHz tot 40 GHz te verminderen.