Новости PCB - Структура базовых станций 4G и 5G и использование печатной платы 5G

Основные принципы работы базовых станций 3G, 4G и 5G схожи, но есть некоторые различия в их конструкции. Оборудование базовой станции 4G в основном состоит из трех частей: блока обработки основной полосы частот (BBU), блока удаленной обработки радиочастот (RRU) и антенной системы. В настоящее время на базовых станциях связи 4G антенная система и RU должны использовать высокочастотную печатную плату и высокоскоростную печатную плату, в то время как BU в основном использует высокоскоростную печатную плату.

Модуль обработки сигналов основной полосы частот BBU: Он выполняет такие функции, как кодирование и декодирование каналов, модуляция и демодуляция сигналов основной полосы частот, обработка протоколов и предоставляет функции сетевым устройствам верхнего уровня.

RRU: Это промежуточный мост между антенной системой и модулем обработки сигналов основной полосы частот. Когда RRU принимает сигналы, он использует фильтрацию и усиление с низким уровнем шума для преобразования их в оптические сигналы, которые затем преобразуются в оптические сигналы; Когда RRU отправляет в BBU, он преобразует оптический сигнал от BBU в радиочастотный сигнал, усиливает его и отправляет через антенну.

Антенная система: в основном используется для приема и передачи сигналов, является преобразователем информации и энергии между оборудованием базовой станции и конечными пользователями.

При переходе от 4G к 5G привлекательность конструкции базовой станции и основных материалов принципиально не изменилась, но значительно улучшились дозировки и параметры. Таким образом, исследования структуры базовых станций 4G и применения высокочастотных печатных плат имеют определенное справочное значение для 5G.

Антенна, как устройство для преобразования энергии, направленного излучения и приема, является основой всей работы базовой станции. В основном она состоит из пяти основных компонентов (антенна базовой станции 4G): излучающего устройства, фидерной сети, отражателя, упаковочной платформы и контроллера антенны (RCU).

Высокочастотная печатная плата

Расчет потребления печатных плат для базовых станций 4G

Используемые печатные платы в основном делятся на антенные системы RRU и BBU. Исходя из того, что BBU подключает три пары антенн и три пары RRU, общая площадь печатной платы антенной системы составляет приблизительно 0,684 квадратных метра, а общая площадь печатной платы антенной системы составляет приблизительно 0,3 метра. Общая площадь составляет 0,984 квадратных метра.

Согласно данным отраслевых исследований, средняя цена антенн 4G и печатной платы RRU составляет около 2500 юаней за квадратный метр. Что касается компонентов RRU и антенны для одной базовой станции, стоимость ASP составляет около 2500 юаней. Секция BBU, размер приблизительно 440x86x310 мм

Количество плат BBU составляет от 3 до 6, и каждая плата подключается к объединительной плате через интерфейс. Распределение разъемов и принципы настройки плат BBU в BBU следующие: GTMU занимает 5 и 6 каналов в качестве основного блока передачи управления, в то время как другие подключаемые платы могут устанавливать платы TDL и основные платы управления. Платы могут выполнять интерфейсные функции, а полученные данные CPRI могут быть переданы на другие платы.

Общая площадь главного пульта управления, платы star card, платы обработки основной полосы частот и платы радиочастотного интерфейса основной полосы частот составляет около 0,3 квадратных метров, платы питания - около 0,03 квадратных метров, платы защиты от перенапряжения - около 0,008 квадратных метров, а общая стоимость каждой станции составляет около 992 юаней.

Что касается CCL, то в базовых станциях 4G высокочастотная печатная плата CCL, необходимая для антенн и усилителей, составляет менее 5G. Как правило, используются углеводородные или политетрафторэтиленовые материалы, в основном спрессованные вместе с обычным FR4. Высокоскоростные печатные платы, покрытые медью, в основном используются в других областях, таких как BBU, и их материалы могут быть модифицированы с помощью FR4. В целом, на долю высокочастотных и высокоскоростных ламинатов с медным покрытием приходится около 20% стоимости печатных плат базовых станций, что эквивалентно объему мирового рынка, составляющему примерно 102 миллиарда юаней в год.

5G PCB

Темпы технологических изменений и эволюции, которые привносит 5G

По состоянию на январь 2019 года, GSA насчитывает 201 оператора в 83 странах, включая коммерческое тестирование 5G, предпродажную подготовку и коммерческую эксплуатацию. Особенно в таких регионах, как Соединенные Штаты, Южная Корея, Япония, Великобритания и Китай, они первыми начали строительство коммерческих сетей 5G и планируют начать строительство коммерческих сетей 5G в 2019-2020 годах.

Три крупнейших оператора связи Китая провели коммерческое тестирование 5G в пяти крупных городах. China Mobile планирует установить 1000 базовых станций 5G в 2019 году и провести коммерческое тестирование по всей стране в 2020 году.

В технологическом плане другие производители активно участвуют в исследованиях и разработке чипов и терминалов базовой полосы 5G, способствуя развитию отраслевой цепочки 5G.

Что касается чипов, то Qualcomm и Samsung выпустили коммерческие чипы 5G в конце 2018 года, а MediaTek также выпустит свои собственные чипы для базовой полосы 5G в 2019 году.

Срок разработки мобильных терминалов относительно велик. Ожидается, что в 2099 году будет запущен мобильный телефон 5G и независимый чип базовой полосы частот, основанный на 7-10-нанометровом технологическом процессе. Ожидается, что мобильный телефон 5G, основанный на многорежимной чиповой платформе SOC, поступит в продажу во второй половине 2020 года. В будущем, с развитием терминалов, ожидается, что в 2021 году появятся такие продукты, как небольшие носимые терминалы 5G и полнодиапазонные смартфоны 5G, использующие новейшие технологии радиочастотного интерфейса.

Стоимость печатной платы базовой станции 5G macro составляет около 15104 юаней за станцию, стоимость печатной платы внутренних подстанций составляет около 30% и 40% макростанций, а стоимость печатной платы базовой станции 5G macro составляет около 5286 юаней за станцию. Стоимость печатной платы базовой станции 5G macro в 3,2 раза выше, чем у базовой станции 4G (4692 юаня), и здесь еще больше возможностей для совершенствования.

Учитывая прогресс в строительстве сетей 5G и предполагая, что с 2018 по 2022 год будет продолжаться ритм размещения базовых станций и подстанций внутри помещений, строительство базовых станций 5G может увеличить рыночную площадь печатных плат в течение одного года (при условии, что стоимость печатных плат для одной станции и CCL ежегодно снижается на 6%).

Можно видеть, что на пике 2022/2023 годов спрос на печатные платы, вызванный строительством базовых станций 5G за один год, составляет от 210 до 24 млрд юаней (из которых примерно 50-60% приходится на материковый Китай), что почти в три раза превышает спрос в 8 млрд юаней в эпоху 4G.

Рынок коммуникационных печатных плат, как правило, рассредоточен, но спрос на высококачественные печатные платы и их структура хороши. Объем мирового рынка средств связи составляет около 12 миллиардов долларов США, при этом на долю пяти крупнейших производителей приходится лишь около 20%, но на самом деле основными участниками рынка печатных плат (или высокочастотных материалов) с 18 и более слоями являются компании первого уровня. В процессе модернизации устройств хранения данных, вызванной заменой коммуникаций и резким увеличением потока данных, когда тенденция смещается в сторону подключения печатных плат, увеличение стоимости и использования часто связано с большим количеством новых материалов и новых технологических продуктов на печатных платах, однако печатные платы низкого уровня (в основном используемые для некоторых вторичных соединения или недорогие устройства) не столь гибки в плане изменения спроса, как печатные платы высокого уровня, и основные производители в основном выигрывают от роста стоимости и потребления. Существуют рвы с техническими барьерами, барьерами для инвестиций в основной капитал, коммерческими барьерами, барьерами разницы во времени сертификации и так далее.