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Optimierung von Antenne für 5G-Sendemasten bei gleichzeitiger Verbesserung des Gerätedesigns und der Zuverlässigkeit


5G bietet nicht nur überlegene mobile Erlebnisse, sondern ermöglicht auch eine breite Palette von Technologien der nächsten Generation, die unser Leben verändern. Um die schnell wachsende Nachfrage nach 5G-Diensten zu bedienen, benötigen 5G-Basisstationen der Nächster Generation ein massives MIMO-Antenne-Array (Multiple Input Multiple Output) für das aktive Antenne Unit-Design (AAU). Dies bedeutet, dass Hersteller das Gewicht und die Größe der Antenne reduzieren müssen, um sicherzustellen, dass die Türme stabil bleiben. 

5G verspricht, unser Leben in den kommenden Jahren radikal zu verändern. Die extrem niedrige Latenz und die hohe Kapazität der Technologie bieten nicht nur mobile Multi-Gigabit-Breitbandgeschwindigkeiten, sondern ermöglichen auch zahlreiche disruptive Technologien, darunter autonomes Fahren und Smart Cities. Bis 2027 werden voraussichtlich 48 % der weltweiten Mobilfunkkunden 5G nutzen.

Um die zukünftige 5G-Nachfrage zu decken, sind Bodennetzwerke erforderlich, die für die Bewältigung massiver Datenmengen ausgelegt sind, die von unzähligen Benutzern und Geräten erzeugt werden. Obwohl Small Cells heute verwendet werden, um viele städtische Gebiete mit 5G zu verbinden, ist diese Art von Netzwerk auf eine große Anzahl von Knoten angewiesen, um dicht besiedelte Regionen abzudecken – was die Bereitstellung und Wartung teuer macht. 

Immer mehr Länder reagieren auf die Umstellung auf 5G, indem sie in massive MIMO-Basisstationen (Multiple Input Multiple Output) investieren. Diese Technologie nutzt aktive Antenneneinheiten (AAU), die mehrere Antenne verwenden, die eine Reihe von Antennen im Nieder- bis Hochfrequenzband beherbergen. Dieser Ansatz verbessert die spektrale Effizienz erheblich und ermöglicht eine intelligente Strahlformung, die die Kapazität und Leistung von Netzwerkdiensten optimiert.

Wie Sie mehr Flexibilität beim Design haben und gleichzeitig sicherstellen können, dass die Türme stabil sind

Um High-Qualität-Dienste für große 5G-Nutzerbasis über große Entfernungen bereitzustellen, müssen pro Massive-MIMO-Turm bis zu 128 Empfangs- und Sende- Antenne Radiatoren installiert werden. Dies erfordert von den Herstellern von Antennenausrüstung, das Gewicht und die Größe von AAUs zu reduzieren, um sicherzustellen, dass die Antenne stabil bleiben – insbesondere bei extremen Wetterbedingungen. Leistungsstarke Thermoplaste, die Metallwerkstoffe ersetzen und eine bessere Design Flexibilität unterstützen können, sind der Schlüssel zum Erreichen dieses Ziels. 

Um mit den engen Zeitplänen für die Bereitstellung von Basisstationen Schritt zu halten, müssen Hersteller von Antenne auch zeitaufwändige Prozesse wie die manuelle Montage elektronischer Komponenten auf Leiterplatten (PCBs) aufgeben. Daher müssen Ersatz-Thermoplaste mit SMT-Prozessen (Surface Mount Technology) kompatibel sein, bei denen Reflow-Löten mit hoher Hitze verwendet wird.  

 Envalior erkannte den Wert, den Polyphenylensulfid (PPS) für die Herstellung kompakter Antennen bietet. Wir führten einen Versuch mit XytronTM PPS G4085G durch, um Einheiten durch Spritzguss herzustellen und diese Teile mit Unterstützung eines langjährigen Partners zu metallisieren. Im Vergleich zu Prozessen, bei denen Metall- und Leiterplattenkomponenten manuell montiert werden, führte dieser Ansatz zu erheblichen Zeit- und Kosteneinsparungen. Die endgültigen Einheiten sind leichter, sparen mehr Bauraum und verbessern die Leistung der Heizkörpereinheit.

Verbesserung des Gerätedesigns und der Zuverlässigkeit mit einem Material, das sich ideal für SMT-Reflow-Prozesse eignet

Konditionierungstests zeigen, dass Xytron aufgrund seines niedrigen Verlustfaktors (Df) und seiner stabilen Dielektrischen Konstante (Dk) besser geeignet ist, hochfrequente Signalverluste im Vergleich zu konkurrierenden Thermoplasten zu minimieren. Die hohe Steifigkeit, die geringe Feuchtigkeitsaufnahme und die Schmelztemperatur von mehr als 280°C machen das Material ideal für SMT-Reflow-Prozesse und stellen sicher, dass Antenne wasserdicht sind und die UL-F1-Standards erfüllen. Xytron Heizkörpereinheiten erreichten während der Metallbeschichtung konstant eine Ausbeute von 80 % – ohne Delamination oder Blasenbildung.

Unterstützung Ihres gesamten Produktentwicklungsprozesses

Wir helfen unseren Kunden, die strengen Anforderungen an die Miniaturisierung, Leistung und Zuverlässigkeit von Komponenten in weniger Schritten zu erfüllen. Unsere Konstruktionsunterstützungsteams bieten umfassende computergestützte Engineering-Dienstleistungen an, die genau vorhersagen, wie Teile während der Montage und in der Produktion auf verschiedene Spannungen reagieren werden. Wir bieten auch die Optimierung von Fertigungsprozessen und Werkzeugen vor Ort an, um die Fehlerquote von Teilen zu minimieren und Ihren Teams die Möglichkeit zu geben, Produktionseinrichtungen mit unserer Unterstützung zu testen.

Da die Einführung von 5G an Fahrt aufnimmt, ist es von entscheidender Bedeutung, einen Material Partner auszuwählen, der die Herausforderungen bei der Herstellung von Konnektivitäts- und Telekommunikationsgeräten der Nächster Generation gemeistert hat. Mit unserem breiten Material Portfolio für Elektronik der Nächster Generation, fundierten Kenntnissen der Sekundärprozesse und professionellen Design-Support-Services ist Envalior bereit, Ihnen dabei zu helfen, die Möglichkeiten zu nutzen, die die Herstellung von 5G-Basisstationsgeräten für Ihr Unternehmen bietet.

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John Hsieh

Erweiterter technischer Manager

Veröffentlicht am

20 October 2022

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