Prečo hliník pre 5G antény?
Antény základňových staníc 5G pracujú na vyšších frekvenciách ako predchádzajúce generácie, s milimetrovými-vlnovými pásmami siahajúcimi do desiatok gigahertzov a sú namontované vo veľkom počte vonku na vežiach, strechách a pouličnom mobiliári. Konštrukcia antény preto musí byť elektricky vodivá, dostatočne ľahká na inštaláciu, rozmerovo stabilná pri teplotných výkyvoch a odolná voči poveternostným vplyvom. Hliník spĺňa všetky tieto požiadavky za oveľa nižšie náklady ako meď.
Hliník vysokej{0}}čistoty má elektrickú vodivosť približne 60 % IACS, čo je dostatočné pre anténne reflektory, napájacie komponenty a kryty vo väčšine dizajnov, zatiaľ čo jeho hustota približne 2,70 g/cm3 si pri rovnakom objeme zachováva hmotnosť približne jednej{4}}tretiny medi. Jeho koeficient tepelnej rozťažnosti, približne 23 mikrometrov na meter na kelvin, je dobre známy dizajnérom antén a je prispôsobený mechanickému dizajnu.
Kľúčové vlastnosti materiálu pre RF aplikácie
Vlastnosti, ktoré robia hliník cenným v dizajne antény, sú elektrická vodivosť, tepelná vodivosť, nízka hustota, odolnosť proti korózii a recyklovateľnosť. Tepelná vodivosť v rozsahu 150-230 W/(m K) v závislosti od zliatiny umožňuje hliníkovým krytom slúžiť ako chladiče pre výkonové zosilňovače a aktívne komponenty, čo je rozhodujúce v masívnych MIMO poliach, ktoré sústreďujú teplo do malého objemu.
Prirodzený oxidový film na hliníku je samoliečiaci-a poskytuje dobrú odolnosť voči atmosférickej korózii vrátane pobrežného slaného vzduchu, ak je špecifikovaná správna zliatina a povrchová úprava. Hliník je tiež plne recyklovateľný, čo podporuje ciele udržateľnosti prevádzkovateľov sietí.
Zliatiny a tempery pre anténne konštrukcie
Alloy 6061-T6 je najbežnejší kovaný hliník pre anténne dosky, konzoly a opracované komponenty, pretože ponúka vysokú pevnosť, dobrú zvárateľnosť a konzistentnú opracovateľnosť. Zliatiny hliníka liateho pod tlakom sa vo veľkej miere používajú na kryty a telesá krytov, pretože odlievaním vznikajú zložité časti v tvare takmer -netto{8}} s dobrou opakovateľnosťou rozmerov pri veľkom objeme. Extrudované profily 6063 slúžia na montážne lišty antén a konštrukčné rámy a pre reflektory, kde sa vyžaduje maximálna vodivosť, môžu byť špecifikované vysoko čisté zliatiny 1xxx.
Výroba a povrchová úprava
Anténne komponenty sa vyrábajú tlakovým liatím, vytláčaním, CNC obrábaním a tvarovaním plechu-s následnou povrchovou úpravou. Eloxovanie je štandardná povrchová úprava: zahusťuje vrstvu oxidu, zlepšuje odolnosť proti oderu a korózii a môže byť zapečatená, aby sa stabilizoval povrch. Niektoré konštrukcie používajú tvrdú anodizáciu alebo podobné povrchové procesy na zníženie drsnosti povrchu, aby sa znížili RF vložné straty, a na ochranu proti korózii v pobrežných inštaláciách sa používajú bezchrómové -konverzné nátery. Zváranie trením a iné-metódy spájania v tuhom stave sa používajú tam, kde si zvárané spoje musia udržiavať nízky elektrický odpor.
Tepelný a EMI výkon
Aktívne anténne jednotky generujú značné teplo a tepelná vodivosť hliníka a jeho schopnosť tvarovať rebrá alebo chladiče z neho robí prirodzenú voľbu pre pasívne chladenie. V prípade elektromagnetického rušenia poskytuje súvislý hliníkový kryt účinné tienenie pre citlivú RF elektroniku vo vnútri antény a účinnosť tienenia závisí od kontinuity krytu, konštrukcie spoja a frekvencie.
Hliník verzus meď a iné materiály
Meď ponúka vyššiu vodivosť, ale je ťažšia a podstatne drahšia na jednotku elektrického výkonu, a preto je vyhradená skôr pre špecifické napájacie a konektorové komponenty než pre objemovú štruktúru. Plasty a kompozity sú ľahšie, ale vyžadujú metalizáciu alebo povlak na tienenie a je ťažšie ich tepelne zvládnuť. Hliník zostáva najlepším celkovým kompromisom pre antény, ktoré musia byť vyrábané ekonomicky a musia prežiť vonkajšiu prevádzku po celé desaťročia.
Úvahy o milimetrovom-vĺnovom dizajne
Pri milimetrových{0}}frekvenciách vĺn obmedzuje efekt kože prúd na tenkú povrchovú vrstvu, takže povrchová úprava a kvalita pokovovania ovplyvňujú stratu viac ako objemovú vodivosť. Rozmerové tolerancie sa stávajú kritickými, pretože vlnová dĺžka je krátka a tepelná rozťažnosť musí byť kompenzovaná v mechanickom dizajne fázovaných polí. Dizajnéri by tiež mali zvážiť nesúlad koeficientov, keď je hliník spájaný s keramickými alebo inými substrátmi, pričom tam, kde je to potrebné, by mali použiť vyhovujúce medzivrstvy, aby sa predišlo poruchám napätia.
FAQ
Otázka: Prečo je hliník uprednostňovaný pred meďou pre štruktúry antén 5G?
Odpoveď: Hliník poskytuje približne 60 % vodivosť IACS pri približne jednej-tretinovej hmotnosti a zlomku ceny medi, s vynikajúcou odolnosťou proti korózii a tepelným výkonom, čo z neho robí ekonomickú voľbu pre hromadnú anténnu konštrukciu.
Otázka: Aká zliatina je najbežnejšia pre časti antény 5G?
Odpoveď: 6061-T6 je najbežnejšia tvárnená zliatina pre dosky, konzoly a opracované diely, zatiaľ čo zliatiny liate pod tlakom slúžia na kryty a výlisky 6063 slúžia na montážne koľajnice a rámy.
Otázka: Môžu hliníkové kryty antény poskytovať tienenie EMI?
A: Áno. Nepretržitý hliníkový kryt poskytuje účinné tienenie internej RF elektroniky; účinnosť závisí od kontinuity krytu, konštrukcie spoja a prevádzkovej frekvencie.
Otázka: Ako ovplyvňuje povrchová úprava výkon v oblasti milimetrových{0}vĺn?
Odpoveď: Pri frekvenciách mmWave prúdi prúd v tenkej povrchovej vrstve, takže drsnosť povrchu a kvalita pokovovania ovplyvňujú stratu vloženia viac ako objemovú vodivosť. Eloxované a ošetrené povrchy sú podľa toho navrhnuté.
Otázka: Je hliník vhodný pre inštalácie pobrežných základňových staníc?
Odpoveď: Áno, so správnou zliatinou a ochrannou povrchovou úpravou, ako je eloxovanie alebo konverzný náter, hliník odoláva korózii soľou-a spoľahlivo slúži desiatky rokov v pobrežných prostrediach.
