Dalla sua promozione nel 2018, il protocollo di comunicazione cellulare a radiofrequenza (RF) di quinta generazione (5G) ha promesso di ottenere un ordine di grandezza miglioramento nel modo in cui gli utenti individuali,macchine industriali, e server di cloud computing inviano e ricevono dati.il progetto di partenariato di terza generazione (3GPP) ha sviluppato lo standard 5G, che specifica una velocità di trasmissione di dati di 10 Gbps, che è da 10 a 100 volte più veloce rispetto agli standard 4G precedenti.Questa norma prevede anche un aumento di 1000 volte della larghezza di banda per unità di area per consentire un aumento massimo di 100 volte del numero di dispositivi connessi all'interno dell'areaAllo stesso tempo, l'organizzazione insiste sul raggiungimento di una disponibilità della rete del 99,999% riducendo al contempo il consumo di energia delle stazioni base e dei dispositivi connessi.
Entro la metà del 2025, ci saranno oltre 2,25 miliardi di connessioni 5G in tutto il mondo, con oltre 182 milioni in Nord America.che supportano solo frequenze e protocolli 5G, può raggiungere velocità di caricamento e download più elevate e supporta l'Internet delle cose industriale avanzato (IIoT) e la comunicazione macchina a macchina (M2M), con latenza di rete inferiore a 1 ms.
Lo sviluppo di nuovi dispositivi per la costruzione di infrastrutture 5G ha stimolato la domanda di vari componenti elettronici, compresi i condensatori onnipresenti.i condensatori sono dispositivi versatili in grado di filtrare le frequenze indesiderate ed eliminare le interferenze radioQuando si progettano i dispositivi 5G e le stazioni base cellulari, è necessario utilizzare un sistema di controllo per controllare la velocità di trasmissione.Gli ingegneri devono scegliere i condensatori adatti per soddisfare le prestazioni specifiche, dimensione e costi di ciascuna applicazione.
Capacitori per applicazioni di antenne 5G
Le antenne dell'infrastruttura 5G supportano tre bande di frequenza nelle regioni RF più elevate: la banda a bassa frequenza inferiore a 2 GHz, la banda a media frequenza tra 2 GHz e 6 GHz,e la banda ad alta frequenza compresa tra 24 GHz e 100 GHz. Unendo condensatori ceramici multilivello (MLCC) con induttori per formare un oscillatore di antenna, è possibile sintonizzare specifiche frequenze radio.I condensatori dell'infrastruttura 5G devono essere in grado di gestire frequenze più elevate del protocollo (figura 1).
Applicazione di MLCC nel campo della comunicazione RF
Figura 1: MLCC è ampiamente utilizzato nel campo della comunicazione RF. Gli ingegneri devono selezionare attentamente i condensatori per gestire le correnti RF più elevate nelle infrastrutture 5G. (Fonte immagine: KEMET Corporate)
La capacità di questa serie di condensatori varia da 0,1 pF a 100 pF.e può funzionare per lungo tempo nell'intervallo di frequenze da 1 MHz a 50 GHz senza surriscaldamento o perdita di caratteristiche di capacitàA causa dell'uso di dielettrici di classe I, i condensatori HiQ CBR possono funzionare in un intervallo di temperatura da -55 °C a +125 °C con una variazione di capacità inferiore a ± 30 ppm/°C.all'interno di un intervallo di tensione CC di 6.3 V a 500 V, questo condensatore può anche mantenere prestazioni molto stabili senza invecchiamento.
Condensatore KEMET HiQ CBR
Figura 2: I condensatori HiQ CBR sono MLCC progettati per frequenze più elevate utilizzate nelle infrastrutture 5G.e presenta tappi finali rivestiti di stagno opaco. (Fonte immagine: KEMET Corporation)
I condensatori HiQ CBR sono composti da più strati di elettrodi di metallo base (Figura 3). Il materiale dell'elettrodo è rame e ogni strato di elettrodo è separato e incorporato con materiale ceramico.Il materiale ceramico qui è di classe I C0G dielettrico CaZrO3Il tappo metallico è utilizzato come parte di connessione elettrica per l'elettrodo, rendendo facile la saldatura del dispositivo di montaggio superficiale (SMD) sulla scheda di circuito stampato (PCB).
Strato MLCC dell'elettrodo interno incorporato con dielettrico ceramico
Figura 3: Lo strato interno degli elettrodi di MLCC (come i prodotti della serie HiQ CBR) è incorporato in un dielettrico ceramico, con connessioni metalliche ai tappi finali. (Fonte immagine: KEMET Corporation)
Grazie al suo materiale e alla sua struttura, i condensatori HiQ CBR hanno prestazioni a bassa perdita, rappresentate dal fattore di qualità Q, che è il reciproco del fattore di dissipazione (DF).Quando si testano condensatori HiQ CBR con un valore di capacità pari o superiore a 30 pF in condizioni di 1 MHz ± 100 kHz e 1.0 ± 0,2 VRMS, il loro valore Q è superiore o uguale a 1000. Per i condensatori con valori di capacità inferiori di questa serie di prodotti, Q = 400 + 20C, dove C è il valore di capacità.
Quando si progettano prodotti elettronici per applicazioni RF ad alta frequenza, gli ingegneri cercano anche condensatori con bassa resistenza in serie equivalente (ESR) e bassa induttanza in serie equivalente (ESL),che può contribuire a raggiungere una frequenza di auto-risonanza elevata (SRF).quindi la SRF deve essere molto superiore alla frequenza di funzionamentoLa gamma SRF dei condensatori HiQ CBR va da 600 MHz (100 condensatori pF) a 12000 MHz (0,1 condensatori pF).
I tappi finali dei condensatori HiQ CBR sono trattati con stagno opaco e possono essere saldati su schede di circuito stampato standard.0402 (0.4 "x 0.2"), 0603 (0,6 "x 0.3"), e 0805 (0,8 "x 0.5). Questi dispositivi hanno superato la certificazione senza piombo e sono conformi alle normative RoHS.
Con le sue caratteristiche di prestazione uniche e le dimensioni esterne, i condensatori della serie HiQ CBR svolgono un buon ruolo nelle stazioni base cellulari 5G, nelle reti di comunicazione, negli amplificatori di potenza RF (PA),reti locali senza fili (LAN)Questa serie di condensatori può essere utilizzata anche per l'elaborazione del segnale come il blocco DC, il filtraggio, l'impedenza di abbinamento, l'accoppiamento,e bypass.
Per ridurre le interferenze e il rumore del segnale, 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, migliorare la convergenza del flusso magnetico o ridurre il rumore generato dai dispositivi elettronici nella gamma di frequenze 5G da 3 GHz a 40 GHz.