Блог

RF жана телефон системаларындагы пассив компоненттердин ролу

RF жана телефон системаларындагы пассив компоненттер жөнүндө түшүнүк

Пассивдүү компоненттер RF жана телеком системалардын негизги курулуш блокторун түзүп, сигналды шарттоо үчүн критикалык мааниге ээ, бирок усул же активдүү башкаруу киргизбейт. Транзистордор же күчөткүчтөр сыяктуу активдүү компоненттерге караганда, резисторлор, конденсаторлор жана индуктивдүүлүктөр сыяктуу пассивдүү элементтер бир гана электромагниттик талаалардын өз ара аракетинен гана иштейт. Алардын негизги функцияларына кирет:

• Импедансты шектөө : Тартылган транзакциялар ортосунда тиимдүү күч ташуу.
• Сүзгүч : Сигналдын бүтүндүгүн сактап турган аралыктагы жыштыктарды блоктоо.
• Энергияны сактоо : Убакыт жана туруктуулук үчүн заряд же магниттик энергияны убактылуу кармоо.

Бул компоненттер сигналдын аракетин формалоодо жардам берет, айрыкча жогорку жыштыктагы муражайда, анда минималдуу киргизүү жоголтуу жана так импедансты шектөө системанын тиимдүүлүгүн аныктайт.

Телеком тармактарында сигналды таратуу жана бириктирүү

Бүгүнкү күнү телекоммутациялык тармактарда сигналдарды көп антенналуу орнотмолордо жана ар бир жерде көрүп жүргөн таратылган радиоблоктордо таратуу менен шектешкенде пассив компоненттердин ички бөлүнүүчүлөрүнүн мааниси чоң. Радиожыштыктагы сигнал базалык станцияга киргенде, аларды бир нечө ар кандай жолдорго бөлүп, антенналар же чаңдай ячейкаларга ээ болушу керек, алардын бири-биринен убакыт аралыгын бузбайт. Мүнөттө инженерлер бул иш үчүн багыттуу байланыштар же Уилкинсон бөлгүчтөрүн колдонушат. Бул куралдар сигналдарды 1:32 чейинки пропорцияларда чакан бөлүктөргө бөлүүгө мүмкүнчүлүк берет жана өлчөмдөөлөрдүн натыйжалары боюнча 3,5 ГГц жыштык диапазонунда 0,5 дБдан төмөнкү киргизүү жоголтуу менен иштейт. Өткөн жылы өткөрүлгөн талаа сыноолорунда 5G тармактарынын мүмкүнчүлүктөрүнө жана реакция убактысына пассив компоненттердин кандай таасирин тийгизерин, алардын так шооло формалаштыруу жана операторлордун агрегациясын ишке ашырууга мүмкүнчүлүк берерин көрсөткөн. Дизайнерлер үчүн чыныгы кыйынчылык - бул компоненттердин төтөлөөчү күчү менен алардын кандай чоңдугу болуусу керектигинин арасындагы тепе-теңдикти табуу, айрыкча шаар ичинде миллиметрди жыштыктар үчүн компоненттердин өтө бат көлөмдөрүнө жайгашуусу керек.

Күч бөлгүчтөрдүн иштөө принцибин: Негизги функциялары жана негизги белгилери

Күч бөлгүчтөрдүн сигнал таратуудагы функциясы

Күч бөлгүчтөр негизинен пассив компоненттер катары телекоммункациялык тармактарда кеңири колдонулат. Алар келген радиожыштык сигналын бир нечө чыгуу жолуна бөлүп, импедансты тең сактайт. Бул куралдардын негизги милдети тармактын ар түрдүү бөлүктөрүнө, күнөлдүк антеннелерге, DAS деп аталган таратылган антенналар системасына жана базалык станцияларга бирдей сигнал таратуу. 5G тармактарын орноткондо техниктер бир 3,5 ГГц сигналын эки же төрт айырмалуу жолуна бөлүүгө туура келет. Бул бир нече аймакка бир убакта жеткизүүгө жардам берет, ал эми кийинчерээк көбүрөк кабаттануу көйгөйлөрүн тудурбайт.

Телекоммункация колдонууларында Күч бөлгүчтөр менен комбинерлер

Адамдар аларды бириктирүүгө бейим, бирок энергиялык бөлгүчтөр жана комбинерлер чындыгында каршы жактарга иштейт. Бөлгүчтөр бир жерден келген сигналды алып, бир убакта бир нече айырмаланган жерлерге жөнөтөт. Комбинерлер башка тарабынан иштейт, бир нече булактардан сигналдарды алып, бир чыгуу жолуна бириктирет. Кээ бир бөлгүч моделдери эгер керек болсо комбинер катары да иштей алат, айрыкча эки тараптуу мүмкүнчүлүктөргө ээ болгондору. Гибриддик түйүндөргө мисал келтирсек, бул куралдар эки булактан чыккан сигналдарды бир антенна туташтыруу чекитинде бириктире алат. Бул жерде эң негизги нерсе - алар бул айырмаланган сигналдарды бири-биринен ажыратып туруу. Бул көптөгөн түрдөгү радиосигналдар бир жерде чогулган жерлерде, мисалы чоң шаарларда абдан маанилүү, антпесе бардык сигналдар бири-бирине көңүл бөрө баштайт.

Негизги иштөө көрсөткүчтөрү: Бөлүү пропорциясы, Киргизүү зыяндары жана Изоляция

Үч көрсөткүч бөлгүчтүн эффективдүүлүгүн аныктайт:

• Бөлүшүүчү коэффициенти : Чыгуу таратууну сүрөттөйт (мисалы, 1:2 бирдей бөлүү үчүн).
• Киргизүү жоготуусу : Курал аркылуу сигнал күчүнүн азайышы, жогорку сапаттагы үлгүлөрдө адатта 0,1–3 дБ түзөт. Сапат изилдөө институтунун (2023) маалыматтары боюнча, 1 дБдан төмөнкү жоголтуулар тармактын энергия эффективдүүлүгүн 12–18% арттырат.
• Жалгыздык : Чыгуучу порттор ортосундагы сигналдын чөрүнөн сактайт, жогорку сапаттагы моделдерде 20 дБдан ашат, бул көп түрдүү жүйөлөрдөгү кедергиленишти болтурбайт.

Бул параметрлер тармактын сенсиздүүлүгүнө түздөн-түз таасир этет, айкага келсек, сигналдын бүтүндүгү эң башкы болуп саналган mmWave 5G тармагында.

Радиочастоталык күч бөлгүчтөрдүн түрлөрү жана конструкциялык компромисстери

RF күч бөлгүчтөрү – бул пассив компоненттер, алар телекоммутациялык системаларда сигналдын бүтүндүгүн баскарууда маанилүү роль ойнойт, алардын иштөө мүмкүнчүлүгү түзүлүшүнүн тандоосуна түздөн-түз байланыштуу. Төмөндө алардын негизги айырмачылыктарын, техникалык компромисстери жана иштөө таасирин карап чыгабыз.

Кенен таралган күч бөлгүчтөрдүн түрлөрү: Уилкинсон, Багыттуу жана Резистивдүү

RF күч бөлгүчтөрдүн үч негизги архитектурасы ар түрдүү функцияларды аткарат:

• Уилкинсон бөлгүчтөрү жогорку жыштыктагы колдонулуштар үчүн, 5G антенна массивдери сыяктуу, сигналдарды бөлүп турганда порт изоляциясын сактоо үчүн четинде толкун трансформаторларын колдонуңуз. 2024-жылы RF системалар боюнча илимий изилдөө алардын төмөнкү киргизүү жоголтуусу (0.3 дБдан аз) жана 100 Вт чейинки кубатты төтө алышын көрсөткөн.
• Багыттуу бөлгүчтөр жыштык-селективдүү сигналдын жолун көбөйтүү үчүн купалаган трансмиссиялык линияларды колдонушат, көбүнчө жыштыктык бөлүштүрүү дуплексерлеринде колдонулат.
• Резистивдүү бөлгүчтөр кең полосалуу жана компакттүү өлчөмдөрдү сунуш кылат, бирок изоляцияны (20 дБдан төмөн) жоготот, төмөн кубаттуу сыноо куралдарында гана чектелген колдонууга алып келет.

Киргизүү жоголтуусу жана изоляция: Тармактын эффективдүүлүгүнө таасир этет

Киргизүү жоголтуусу (коммерциялык бөлгүчтөрдө 2–3 дБ) тутумдун өткөрүмдүүлүгүн түздөн-түз кыскартат, ал эми жетишсиз изоляция (5G үчүн 30 дБдан жогорку максат) порттор ортосундагы сигналдын чачырандысына алып келет. Мисалы, 64T64R massive MIMO массивинде 1 дБ жоголтуу жасалган сыноолордо чана четинде 15–20% тутумдун эффективдүүлүгүн кыскартып жатканын көрсөткөн.

Проекттогу компромисстар: Компакттүү өлчөмдүн жогорку изоляция жана кубатты төтө алышы менен

Чүйкү жасалгалар үчүн чакан сплиттерлерди кичирейтүү инженердердин 10–15% төмөнкү кубаттык иштетүүнү же 5–8 дБга төмөндөгөн изоляцияны кабыл алуусуна алып келет. GaN-on-SiC сыяктуу жетилген подложкалар бул зыяндарды камтый алат, анын аркасында УКВ толкундардын жаңы чыгарылыштарында 2,4 ГГц деги сапатты бузбай эле Уилкинсон сплиттерлерин 40% кичирейтүү мүмкүн болот.

Эгизекчилердин 5G жана современдык безкабаттык инфраструктурасында колдонулушу

5G базалык станцияларында жана чүйкү жасалгаларда эгизекчилер

Эки күч тараткычтар 5G түзүлүшүнүн негизги бөлүктөрү болуп саналат, ал эми MIMO антенналар системасында сигналдарды таратууга жардам берет. Бүгүнкү күндө, көпчүлүк базалык стансалар жогорку жыштыктагы сигналдарды 64 же 128 антенна пункттарына бөлүп таратуу үчүн иштейт. Бул аянттын бардык жерин камтып, шаалар так керектүү жерге баруусун камсыз кылат. Шаар ичиндеги кичинекей ячейкаларды орнотуу жөнүндө сөз болгондо, компакт түрдөгү тараткычтар маанилүү болуп калат. Алар сигналдын жоголушун азайтат жана электр шамдарынын үстүнө же имараттардын кабыргасына бекитилген жерлерде, көп орун албайт, бардыгын орнотууга тырышкан байланыш кызматкерлери үчүн жакшы чечим болот.

MmWave 5G тармактарында чын жагдайда колдонуу

24 GHz жана андан жогорку миллиметр толкун жыштыктары чын эле атмосфера тарабынан жутулуп калуу жана бөгөттөрдүн айланасында дифракциялоо жакшы эмес болгондуктан таралуу маселелери менен күрөшүп жатат. Бул жогорку жыштык диапазондору үчүн инженерлэр сигналды жоготууну азайтуу үчүн сигналдарды бөлүп турган куралдарга, ал эми фазалык антенналардын шооласын керектүү жерге багыттоого жардам берет. Мисалы, 28 GHz стандарттагы 5G базалык станцияны карасак болот. Алар түз 20 дБдан ашык изоляциялоо менен 0,3 дБдан төмөнкү киргизүү жоготууларын сактоо ортосундагы тендүүлөөнү сактоо үчүн Уилкинсон түрүндөгү күч бөлүүчүлөргө таянат. Бул жабдуулар 200 метрге чамалуу аралыктарды камтыса да, миллиметр толкундардын дагы деле жакшы көрүнүү сызыгы керек экенин ар бирине белгилүү.

Жогорку жыштыктагы байланыш системаларындагы сигналды башкаруу маселелери

Жогорку жыштыктагы 5G системалары үчүн, кайра келүүчү зыян -15 дБ төмөн болуп, импеданстык ылайык келбөөлөрдүн алдын алуу үчүн, термалдык шарттарды чыдай турган күч бөлгүч керек. Чынында эле 39 ГГц жыштыктарда иштеп жатканда, чыгыш сигналдарынын ортосундагы фазалык айырма 5 градустан аз болсо да, бул нурлануу үлгүлөрүн бузуп кетет. Бул түрдөгү бозголтун натыйжасында тармактын сыйымдуулугу 2023-жылы Понмон институтунун изилдөөсү боюнча 30-40% чейин кемитет. Эң жакшы долбоорлордун бүгүнкү таанылган түрлөрүндө температура компенсациясын камсыз кылуучу материалдар жана алтын менен капталган коннекторлор колдонула баштады. Бул бөлүктөр жылдын ичинде температура 50 Цельсий градусуна чейин өзгөрүп турган жерлерде да, бардык түзмөктөрдүн туруктуу иштөөсүн камсыз кылат.

Бул техникалык кыйынчылыктарды чечүү менен, күч бөлгүчтөр келечектин 10 Гб/с ылдамдыгы жана 1 мс кечигүү талаптарын кантип канааттандыру үчүн 5G инфраструктурасын кеңейтүүдө маанилүү орунду кармап турат.

Келечектин багыттары: IPD жана кичи модулдарда карата бөлүүчүлөрдүн интеграциясы

Интегралдуу пассивдик куралдар (IPD): Базардын өсүшү жана байланыш үчүн колдонулушу

Байланыш компаниялары тез арада кичирээк, эффективдүүрөк тармак конструкцияларына өтүүдө, анын аркасында бүгүнкү күнү интегралдуу пассивдик куралдар (IPD) кеңири тараган. Бул кичи жартылай өткөргүч модулдары бир нече субстраттарга карата бөлүүчүлөр, сүзгүчтөр жана байланыш куралдары сыяктуу нерселерди бириктирип жатат. Натыйжада, базалык станциялар эскиге салыштырмалуу 40тан 60% кө чейин аз компоненттерге муктаж болот, ошондой эле алар татаал эмес жагдайда иштейт. Перспективалуу болсо, 5G түбөлүк өлкө боюнча таратылып жаткан сайын, эксперттар 2028-жылга чейин байланыш секторундагы IPD суроолору жылына 19% артабайжырат деп күтүшөт. Көп чөйрөлүүлөрдүн баамы боюнча, бул эгилүүнүн артында эң чоң жетекчи - RF алдыңкы бөлүктөрүнүн кичирейиши болуп саналат.

Күч бөлүүчүлөр RF модулдардын куралдары катары киргизилди

А негизги өндүрүүчүлөр галлий-нитрид (GaN) RF усилкачтарына түз тараткычтарды кошуп жатышат, дискреттүү конструкцияларга караганда PCB мейкиндигин 30% кем көрсөткөн эки функционалдуу модулдарды жасоого мүмкүнчүлүк берет. Бул ко-дизайн ыкмасы mmWave жыштыктарында импеданстын дал келүүнү жакшытат, ал 28 GHz фазалык антенналардын массивдеринде өткөрүүдөгү жоголтууларды 0.8–1.2 dB чейин кемитет.

IPD-нын негизинде жасалган дизайнда кичилендирүү менен өнүмдүлүктү тең сактоо

IPD-лар 5G тармактары үчүн -25 дБ төмөнкү изоляция менен 2,5 мм² төмөнкү пакеттөө өлчөмдөрүнүн ортосундагы компромисстин жүзүнчө түрдү алмаштырат. Жалгыз пленкалык конденсаторларды интеграциялоо жана субстрат-виялар менен экрандаштыруу боюнча жаңы иштөөлөр өндүрүштө пайдаланылып жаткан IPD түз тараткычтарда 39 GHz жыштыкта -32 дБ чейинки изоляция метрикаларын жеткизди.

ККБ

RF жана телеком системаларындагы пассив компоненттер деген эмне?

Пассивдүү компоненттер RF жана телеком системалардын негизги курулуш блоктору болуп саналат, анда резисторлор, конденсаторлор жана индуктивдүүлүктөр сыяктуу элементтер кирет. Алар күчөйтүү же активдүү башкаруу киргизбей эле импедансты шарттоо, фильтрациялоо жана энергияны сактоо сыяктуу маанилүү функцияларды аткарат.

Телеком тармактарында күч тараткычтар кандай иштейт?

Күч тараткычтары келген радио жыштыгындагы сигналды чыгыш жолдорунун бир нечиригине бөлүп, импеданстын тепе-теңдигин сактап турат. Алар телеком тармактарында сигналдарды бирдей таратуу үчүн, айрыкча 5G түзүлүштөрүндө эң маанилүү роль ойнойт.

Күч тараткычтар менен бириктирүүчүлөрдүн ортосундагы айырма эмне?

Күч тараткычтары бир гана киргизилген сигналды бир нече жолго бөлүп, ал эми бириктирүүчүлөр бир нече булактардан келген сигналдарды бир чыгыш жолуна бириктирип жөнөтөт. Гибриддик түйүндөөчүлөр сыяктуу кээ бир куралдар эки функцияны да аткара алышат.

RF күч тараткычтарында киргизүү жоголтуу неге маанилүү?

Сигналдын күчү төмендөгөндө айырмачылык көбөйүп, бөлгүчтөн өткөндө анын күчү төмендейт. Төмөнкү киргизүү жоголтуу энергия эффективдүүлүгүн жана түйүндөрдүн иштөө чеберчилигин арттырат, атайын жогорку жыштыктагы колдонууларда.

Келечектин кандай тенденциялары RF кубат бөлгүчүнүн долбоорун таасир этет?

Кубат бөлгүчтөрдү кичи модулдөргө жана IPD лерге киргизүү - бул маанилүү тенденция, эффективдүүлүктү арттырат жана байланыш системаларында колдонулуучу компоненттердин санын азайтат.