Пуне фреквентне карактеристике, захтеви велике{0}}брзине преноса и сложена РФ архитектура 5Г комуникације одређују да штампана плоча обичне фр4 плоче не може да испуни своје захтеве за перформансе. Високофреквентна ПЦБ плоча је основна хардверска основа за стабилан рад 5Г мреже, а физички принцип иза ње се у потпуности врти око закона преноса високофреквентних сигнала.
Физичке карактеристике високе фреквенције 5Г сигнала приморавају надоградњу ПЦБ-а
Кореспонденција између фреквенције и таласне дужине: 5Г покрива опсеге фреквенција милиметарског таласа испод 6 ГХз и ФР2 (24-40 ГХз), а одговарајућа таласна дужина се смањује са центиметарског нивоа на ниво милиметра. Дебљина путање и диелектрична дебљина обичне штампане плоче су већ на истом нивоу као таласна дужина сигнала, што лако може изазвати озбиљну рефлексију сигнала и губитак зрачења.
Физичка горња граница брзине преноса: вршна брзина 5Г једног канала може да достигне 10 Гбпс или више, а време пораста сигнала је знатно скраћено. Ефекат дистрибуираних параметара традиционалног ПЦБ-а ће бити нагло појачан, директно доводећи до поремећаја времена сигнала и потпуног затварања дијаграма ока.
Природно својство великог губитка милиметарских таласа: за свако удвостручење фреквенције, губитак преноса сигнала у медијуму ће се приближно удвостручити. Губитак обичних фр4 плоча у фреквенцијском опсегу изнад 10ГХз ће премашити 3-5 пута већи од губитка-штампаних плоча високе фреквенције и не може да подржи пренос РФ сигнала на велике удаљености.
Основни физички принципи ПЦБ-а високе фреквенције: ниска диелектрична константа (Дк) и мали диелектрични губитак (Дф)
Физички ефекат диелектричне константе (Дк): Брзина преноса сигнала је обрнуто пропорционална квадратном корену диелектричне константе материјала. Вредност Дк материјала као што су Рогерс и ПТФЕ који се користе у високофреквентним штампаним плочама је стабилна између 2,2-3,5, далеко нижа од 4,2-4,8 код обичног фр4, што може значајно смањити кашњење у преносу сигнала и обезбедити синхронизацију времена вишеканалног сигнала.
Основна вредност диелектричног губитка (Дф): Дф вредност високо{0}}штампаних плоча је генерално мања од 0,005, а неки ултра-материјали са малим губицима могу бити и до 0,001. У фреквенцијском опсегу милиметарског таласа, губитак сигнала у јединици инча може се контролисати унутар 0,3 дБ, избегавајући велику количину апсорпције енергије од стране медија током преноса РФ сигнала.
Захтеви за стабилност за Дк/Дф: Опсег радне температуре базних станица 5Г покрива -40 степени ~125 степени, а Дк флуктуација високофреквентних ПЦБ материјала је мања или једнака 0,2 у пуном температурном опсегу, без померања импедансе услед промена температуре околине, обезбеђујући велику скалу МИМО зрака.
Физичка основна логика контролисане импедансе и интегритета сигнала
Строги захтеви за усклађивање импедансе: Захтев за толеранцијом импедансе за 5Г РФ везе се контролише унутар ± 3%. Високофреквентна штампана плоча постижу високу-прецизну контролу импедансе од 50 Ω РФ рутирања и 90 Ω диференцијалне руте тако што прецизно контролишу дебљину и ширину линије медијума, смањујући погоршање односа стојећих таласа и избегавајући рефлексију сигнала у везама за пренос и пријем.
Физички дизајн за сузбијање преслушавања сигнала: Брзи-брзина Сердес везе од 5Г може да достигне 100Гбпс. Високофреквентна штампана плоча може значајно да смањи спајање електричног поља између водова и избегне преслушавање сигнала између суседних канала велике брзине упућивањем на целу уземљену равнину и контролисањем размака жица да буде више од три пута ширине линије у физичком дизајну.
Прилагођавање и оптимизација ефекта коже: Струја високо{0}}сигнала је концентрисана само у танком слоју микрометарског нивоа на површини жице. Високофреквентни ПЦБ користи бакарну фолију ниске храпавости да смањи губитак проводника за више од 40% на високим фреквенцијама, избегавајући додатно слабљење сигнала изазвано ефектом коже.
Захтеви за физичку адаптацију за 5Г масивни МИМО и фазни низ
Захтеви за вишеканалну фазну доследност: Велики-антенски низ 5Г ААУ захтева да се фазна разлика десетина или чак стотина РФ сигнала контролише унутар 5 степени. Уједначеност материјала и тачност дужине руте високо{4}}ПЦБ-а могу да осигурају да је кашњење преноса сваког сигнала веома конзистентно, подржавајући високо{5}}прецизно формирање снопа.
Предност физичке структуре хибридног слагања: 5Г базне станице генерално усвајају хибридну структуру „Рогерс високо- РФ слој + фр4 дигитални слој“, који не само да испуњава захтеве за ниске губитке РФ веза, већ и балансира густину ожичења и трошкове производње дигиталних кола. То је тренутно главно ПЦБ решење за 5Г макро и мале станице.
Пут физичке проводљивости одвођења топлоте: густина топлотног флукса 5Г појачивачних чипова далеко премашује ону код 4Г уређаја. Подлога високе топлотне проводљивости високофреквентних штампаних плоча, у комбинацији са рупама укопаним у метал и дизајном канала за дисипацију топлоте, може брзо да расипа топлоту РФ предњег-краја, избегавајући одношење материјала Дк и квар уређаја на високим температурама, и обезбеђујући дуготрајан-и стабилан рад опреме.