Blog

Peranan Komponen Pasif dalam Sistem RF dan Telekom

Memahami Komponen Pasif dalam Sistem RF dan Telekom

Komponen pasif membentuk blok binaan asas untuk sistem RF dan telekomunikasi, membolehkan penyesuaian isyarat kritikal tanpa memperkenalkan gandaan atau kawalan aktif. Berbeza dengan komponen aktif seperti transistor atau penguat, elemen pasif seperti perintang, kapasitor, dan induktor beroperasi hanya melalui interaksi medan elektromagnet. Fungsi utama mereka merangkumi:

• Padanan Impedans : Memastikan pemindahan kuasa yang cekap antara peringkat litar.
• Penapisan : Menghalang frekuensi yang tidak diingini sambil mengekalkan integriti isyarat.
• Penyimpanan tenaga : Menyimpan cas atau tenaga magnet secara sementara untuk penjajaran dan kestabilan.

Komponen ini sangat penting dalam membentuk kelakuan isyarat, terutamanya dalam persekitaran frekuensi tinggi di mana kehilangan sisipan yang minima dan padanan galangan yang tepat menentukan kecekapan sistem.

Pengagihan dan Penggabungan Isyarat dalam Rangkaian Telekomunikasi

Komponen pasif seperti pembahagi kuasa sangat penting dalam rangkaian telekomunikasi pada hari ini apabila ia datang untuk mengedarkan isyarat di seluruh susunan berbilang antena dan unit radio teragih yang kita lihat di mana-mana sahaja sekarang. Apabila isyarat RF memasuki sebuah stesen asas, biasanya terdapat keperluan untuk membahagikannya ke dalam beberapa laluan berbeza supaya ia boleh sampai ke semua antena atau pemasangan sel kecil tanpa mengacaukan penjajaran masa di antara mereka. Kebanyakan jurutera bergantung kepada penggandeng berarah atau pembahagi Wilkinson untuk tugas ini. Peranti ini sebenarnya mampu membahagi isyarat pada nisbah sehingga 1:32, dan mereka berjaya mengekalkan kehilangan sisipan kurang daripada 0.5 dB berdasarkan ukuran yang diambil sekitar jalur frekuensi 3.5 GHz semasa ujian di lapangan tahun lepas. Dengan melihat bagaimana subsistem RF berfungsi dalam infrastruktur tanpa wayar semasa ini, jelas bahawa komponen pasif ringkas ini mempunyai kesan besar terhadap apa yang rangkaian 5G boleh lakukan dari segi kapasiti dan masa tindak balas kerana mereka membolehkan pembentukan pancaran yang tepat serta teknik pengagregatan pengangkut. Cabaran bagi pereka adalah untuk mencari campuran yang betul antara berapa banyak kuasa yang boleh ditangani oleh komponen ini berbanding sekecil mana mereka perlu jadikan, terutamanya di kawasan bandar yang sibuk di mana frekuensi mmWave memerlukan komponen yang boleh dimasukkan ke dalam ruang yang sangat sempit.

Cara Perengsa Kuasa Berfungsi: Fungsi Utama dan Ciri-ciri Utama

Fungsi Perengsa Kuasa dalam Pengagihan Isyarat

Perengsa kuasa pada dasarnya adalah komponen pasif yang digunakan di seluruh rangkaian telekomunikasi. Mereka mengambil isyarat frekuensi radio masuk dan memisukannya ke dalam beberapa laluan keluaran sambil mengekalkan keseimbangan galangan. Tugas utama peranti ini adalah untuk menyebarkan isyarat secara sekata ke seluruh bahagian rangkaian termasuklah antena biasa, sistem antena teragih (DAS) yang canggih itu, dan juga stesen asas. Apabila memasang rangkaian 5G, juruteknik sering perlu memisahkan satu isyarat 3.5 GHz kepada dua atau empat laluan berasingan supaya ia boleh menjangkau beberapa kawasan sekaligus. Ini membantu pembekal perkhidmatan mendapatkan liputan yang lebih baik tanpa menimbulkan masalah gangguan tambahan pada masa hadapan.

Perengsa Kuasa berbanding Penggabung dalam Aplikasi Telekomunikasi

Orang biasanya keliru antara kedua-duanya, tetapi sebenarnya pembahagi kuasa dan penggabung kuasa melakukan fungsi yang bertentangan. Pembahagi mengambil isyarat yang masuk dari satu sumber dan menghantarnya ke beberapa lokasi berbeza serentak. Penggabung pula berfungsi sebaliknya, iaitu menggabungkan isyarat dari pelbagai sumber ke dalam satu laluan keluar sahaja. Walaupun begitu, sesetengah model pembahagi boleh juga berfungsi sebagai penggabung jika diperlukan, terutamanya model yang mempunyai keupaya dwi-arah. Sebagai contoh, penggabung hibrid membolehkan isyarat dari dua pemancar berasingan bergabung pada satu titik sambungan antena. Yang lebih penting di sini ialah ia memastikan isyarat-isyarat tersebut kekal terasing antara satu sama lain. Ini sangat penting di kawasan-kawasan di mana banyak isyarat tanpa wayar dihimpunkan bersama seperti di kawasan bandar besar, kerana jika tidak, semua isyarat ini akan saling mengganggu antara satu sama lain.

Ukuran Prestasi Utama: Nisbah Pembahagian, Kehilangan Sisipan, dan Pemencilan

Tiga ukuran menentukan kecekapan pembahagi:

• Nisbah pembahagian : Menjelaskan pengedaran output (contohnya, 1:2 untuk pembahagian yang sama).
• Kerugian Pemasukan : Pengurangan kuasa isyarat melalui peranti, biasanya 0.13 dB dalam unit gred tinggi. Kajian industri menunjukkan kehilangan di bawah 1 dB meningkatkan kecekapan tenaga rangkaian sebanyak 1218% (Ponemon Institute, 2023).
• Pengasingan : Menghalang kebocoran isyarat antara port output, melebihi 20 dB dalam model premium untuk mengelakkan gangguan dalam sistem pelbagai pembawa.

Parameter ini secara langsung mempengaruhi kebolehpercayaan rangkaian, terutamanya dalam penggunaan 5G mmWave di mana integriti isyarat adalah penting.

Jenis dan Perdagangan Reka Bentuk Pemisah Kuasa RF

Pemisah kuasa RF adalah komponen pasif yang penting untuk menguruskan integriti isyarat dalam sistem telekomunikasi, dengan prestasi mereka secara langsung terikat dengan pilihan reka bentuk. Di bawah ini, kami meneroka variasi utama mereka, pertukaran teknikal, dan kesan operasi.

Jenis Pemisah Kuasa Umum: Wilkinson, Arah, dan Resistif

Tiga seni bina pemisah kuasa RF utama berfungsi dengan peranan yang berbeza:

• Pemisah Wilkinson gunakan pengubah suai kuarter-gelombang untuk membelah isyarat sambil mengekalkan pengasingan port, menjadikannya sesuai untuk aplikasi frekuensi tinggi seperti tatasusunan antena 5G. Satu kajian 2024 mengenai sistem RF menyoroti kehilangan sisipan yang rendah (biasanya <0.3 dB) dan keupayaan untuk mengendalikan tahap kuasa sehingga 100W.
• Pemecah Berarah memanfaatkan talian penghantaran terjalin untuk penghalaan isyarat berpilih frekuensi, sering digunakan dalam pengganda dwi bahagi frekuensi.
• Pemecah Rintangan menawarkan lebar jalur yang luas dan saiz yang padat tetapi mengorbankan pengasingan (biasanya <20 dB), mengekang penggunaannya kepada peralatan ujian kuasa rendah.

Kehilangan Sisipan dan Pengasingan: Kesan terhadap Kecekapan Rangkaian

Kehilangan sisipan (2–3 dB dalam pemecah komersial) secara langsung mengurangkan kelajuan penghantaran rangkaian, manakala pengasingan yang tidak mencukupi (sasaran >30 dB untuk 5G) menyebabkan kebocoran isyarat antara port. Sebagai contoh, kehilangan 1 dB dalam tatasusunan MIMO massive 64T64R boleh merosotkan kelajuan hujung sel sehingga 15–20%, menurut ujian lapangan terkini.

Kompromi Reka Bentuk: Saiz Padat berbanding Pengasingan Tinggi dan Pemprosesan Kuasa

Pengecilan spliter untuk sel kecil sering kali memaksa jurutera menerima 10–15% pengendalian kuasa yang lebih rendah atau berkurang keterasingan sebanyak 5–8 dB. Substrat lanjutan seperti GaN-on-SiC membantu mengurangkan kehilangan ini, membolehkan spliter Wilkinson yang 40% lebih kecil tanpa mengorbankan prestasi 2.4 GHz dalam penyebaran mmWave terkini.

Aplikasi Splitter Kuasa dalam 5G dan Infrastruktur Tanpa Wayar Moden

Splitter Kuasa dalam Stesen Pangkalan 5G dan Sel Kecil

Pemecah kuasa adalah komponen penting dalam mana-mana persediaan 5G, membantu mengagihkan isyarat secara betul di seluruh sistem antena MIMO besar yang kita lihat di mana-mana sekarang. Kebanyakan stesen asas kini bergantung kepadanya untuk membahagikan isyarat frekuensi tinggi tersebut supaya dapat diagihkan secara sekata ke sekitar 64 atau malah 128 titik antena berbeza. Ini membantu mengekalkan liputan yang konsisten merentasi sesuatu kawasan dan memastikan pancaran isyarat dihala tepat ke lokasi yang diperlukan. Apabila datangnya kepada pemasangan sel kecil di bandar-bandar sesak, versi pemecah yang padat menjadi sangat penting. Ia dapat mengurangkan masalah kehilangan isyarat sambil tetap membolehkan pemasangan di ruang sempit seperti di atas lampu jalan atau pada dinding bangunan, di mana ruang adalah terhad bagi pasukan telekomunikasi yang cuba memasang semua perkakasan tersebut.

Pemasangan di Rangkaian 5G mmWave dalam Dunia Sebenar

Frekuensi gelombang millimeter di atas 24 GHz benar-benar menghadapi masalah penyebaran seperti diserap oleh atmosfera dan tidak mudah belok mengelilingi halangan. Bagi jalur frekuensi tinggi ini, jurutera menggunakan pembahagi kuasa yang membantu mengurangkan kehilangan isyarat dengan memecahkan isyarat tersebut untuk antenna tatasusun fasa yang sebenarnya boleh mengarahkan sinarnya tepat ke lokasi yang diperlukan. Ambil contoh stesen asas 5G piawai pada 28 GHz. Kebiasaannya sistem ini bergantung kepada pembahagi kuasa Wilkinson untuk mencapai keseimbangan halus antara pengasingan yang baik melebihi 20 dB dan memastikan kehilangan sisipan berada di bawah 0.3 dB. Konfigurasi ini membolehkan kadar data yang munasabah dikekalkan walaupun jarak liputan sekitar 200 meter, walaupun semua orang tahu bahawa mmWave tetap memerlukan garis penglihatan yang jelas untuk berfungsi dengan baik sebagaimana mestinya.

Cabaran Pengurusan Isyarat dalam Sistem Telekomunikasi Frekuensi Tinggi

Untuk sistem 5G frekuensi tinggi, pembahagi kuasa perlu mengendali keadaan terma yang melampau sambil mengekalkan kehilangan pulangan di bawah -15 dB bagi mengelakkan kesesakan perlawanan galangan yang menjengkelkan. Apabila beroperasi pada frekuensi sekitar 39 GHz, perbezaan fasa kecil sebanyak kurang daripada 5 darjah antara isyarat keluaran boleh benar-benar mengacaukan corak pancaran. Penyimpangan sebegini sebenarnya mengurangkan kapasiti rangkaian sebanyak 30 hingga 40 peratus menurut kajian dari Ponemon pada tahun 2023. Reka bentuk terkini yang terbaik kini mula merangkumi bahan yang dipampas suhu bersama-sama dengan penyambung berlapis emas. Komponen ini membantu mengekalkan kesemua fungsi beroperasi dengan betul walaupun suhu persekitaran berubah sebanyak lebih daripada 50 darjah Celsius setiap tahun, sesuatu yang sering berlaku di kebanyakan lokasi pemasangan.

Dengan menangani halangan teknikal ini, pembahagi kuasa kekal tidak dapat dinafikan kepentingannya dalam memperluaskan infrastruktur 5G bagi memenuhi jangkaan kelajuan 10 Gbps dan latensi kurang daripada 1 ms.

Trend Masa Depan: Pemaduan Pemecah Kuasa dalam IPD dan Modul Miniatur

Peranti Pasif Terkamir (IPD): Pertumbuhan Pasaran dan Aplikasi Telekomunikasi

Syarikat telekomunikasi sedang bergerak pantas ke arah susun atur rangkaian yang lebih kecil dan cekap, dan ini menjelaskan mengapa peranti pasif terkamir (IPD) semakin popular pada masa kini. Modul semikonduktor kecil ini menggabungkan komponen seperti pemecah kuasa, penapis dan pencasup ke atas satu substrat. Hasilnya? Stesen asas memerlukan 40 hingga mungkin 60 peratus kurang komponen berbanding dahulu, selain beroperasi dengan lebih sejuk. Ke depan, apabila 5G terus diperluaskan di seluruh negara, pakar pasaran berpendapat permintaan terhadap IPD dalam bidang telekomunikasi berkemungkinan akan meningkat sebanyak 19 peratus setiap tahun sehingga 2028. Proses pengecilan saiz bahagian depan RF (RF front ends) tetap menjadi pendorong utama di sebalik trend ini menurut kebanyakan pemerhati industri.

Pemecah Kuasa sebagai Komponen Tertanam dalam Modul RF Lanjutan

Pengeluar utama kini membenamkan pembahagi kuasa secara langsung ke dalam penguat RF nitrida galium (GaN), membolehkan modul berfungsi dua guna yang menggunakan ruang PCB 30% kurang berbanding susunan berasingan. Pendekatan rekabentuk bersama ini meningkatkan padanan galangan pada frekuensi mmWave, mengurangkan kehilangan sisipan sebanyak 0.8–1.2 dB dalam antena tatarajah berfasa 28 GHz.

Mengimbangi Pemadatan dan Prestasi dalam Reka Bentuk Berasaskan IPD

Walaupun IPD membolehkan penjimatan ruang yang belum pernah berlaku, pereka berhadapan dengan kompromi antara pengasingan (-25 dB minimum untuk rangkaian 5G) dan saiz pembungkusan di bawah 2.5 mm². Kemajuan terkini dalam integrasi kapasitor filem nipis dan pengadang via substrat telah meningkatkan metrik pengasingan sehingga -32 dB pada 39 GHz dalam pembahagi kuasa IPD berkualiti pengeluaran.

Soalan Lazim

Apakah komponen pasif dalam sistem RF dan telekomunikasi?

Komponen pasif adalah blok binaan asas dalam sistem RF dan telekomunikasi, termasuk elemen seperti perintang, kapasitor, dan induktor. Mereka menjalankan fungsi kritikal seperti penyesuaian galangan, penapisan, dan penyimpanan tenaga tanpa memperkenalkan gandaan atau kawalan aktif.

Bagaimanakah cara pembahagi kuasa berfungsi dalam rangkaian telekomunikasi?

Pembahagi kuasa digunakan untuk membahagikan isyarat frekuensi radio yang masuk kepada beberapa laluan keluaran sambil mengekalkan keseimbangan galangan. Mereka memainkan peranan penting dalam mengagihkan isyarat secara sekata dalam rangkaian telekomunikasi, terutamanya dalam persediaan 5G.

Apakah perbezaan antara pembahagi kuasa dan penggabung?

Pembahagi kuasa membahagikan satu isyarat input tunggal kepada beberapa laluan, manakala penggabung menggabungkan isyarat dari pelbagai sumber ke dalam satu laluan keluaran tunggal. Beberapa peranti, seperti penggabung hibrid, boleh melakukan kedua-dua fungsi tersebut.

Mengapakah kehilangan sisipan penting dalam pembahagi kuasa RF?

Kehilangan sisipan merujuk kepada pengurangan kuasa isyarat apabila ia melalui pengeluar. Kehilangan sisipan yang lebih rendah meningkatkan kecekapan tenaga rangkaian dan prestasi sistem, terutamanya dalam aplikasi frekuensi tinggi.

Apakah trend masa depan yang memberi kesan kepada reka bentuk pengeluar kuasa RF?

Pengintegrasian pengeluar kuasa ke dalam modul yang diperkecilkan dan IPD merupakan satu trend yang signifikan, meningkatkan kecekapan dan mengurangkan bilangan komponen yang diperlukan dalam sistem telekomunikasi.