Իրերի ինտերնետի (IoT) դարաշրջանում ալեհավաքը պարզ մետաղալարից վերածվել է բարձր բարդ ինժեներական բաղադրիչի: Ալեհավաքի վերջնական կատարումն ու հուսալիությունը կախված են ոչ միայն դրա երկրաչափական ձևավորումից (օրինակ՝ ուղղորդված կամ համակողմանի ուղղորդված), այլ ավելի խորը՝ նյութագիտության և ճշգրիտ գործընթացներից : դրա արտադրության մեջ օգտագործվող 5G-ի և բարձր հաճախականության (օրինակ՝ միլիմետրային ալիքի, մմՎեյվ) տարածման հետ մեկտեղ, ավանդական ալեհավաքային նյութերը բախվում են լուրջ մարտահրավերների: Այս հոդվածը ուսումնասիրում է կարևոր նյութերի ընտրության, առաջադեմ արտադրական տեխնիկայի և դրանց ազդեցությունը վերջնական ալեհավաքի աշխատանքի վրա:
Կրիտիկական ենթաշերտի ընտրություն. ալեհավաքի արդյունավետության և արժեքի որոշում
Անտենաները սովորաբար ձևավորվում են տարբեր ենթաշերտերի վրա (այսինքն՝ PCB ալեհավաքների) վրա տպելով կամ փորագրելով նախշերը: Ենթաշերտի նյութի դիէլեկտրական հաստատունը և դիէլեկտրական կորստի գործակիցը (կորստի շոշափող) հիմնական պարամետրերն են, որոնք թելադրում են ալեհավաքի բարձր հաճախականության աշխատանքը և ծախսարդյունավետությունը:
Ցածր հաճախականության և ծախսերի վրա հիմնված ընտրություն. FR-4
FR-4 (ապակե ապակեպլաստե լամինատ) : Սա մնում է էլեկտրոնիկայի արդյունաբերության մեջ ամենատարածված PCB նյութը: Այն առաջարկում է զգալի առավելություններ, ներառյալ նվազագույն արժեքը, բարձր մեխանիկական ուժը և մշակման հեշտությունը: Այնուամենայնիվ, 2,4 ԳՀց-ից ավելի աշխատանքային հաճախականություններում FR-4-ը ցույց է տալիս դիէլեկտրական կորստի շոշափողի զգալի աճ, ինչը հանգեցնում է նյութի կողմից ազդանշանի էներգիայի կլանմանը և արդյունավետության նվազմանը:
Կիրառման տարածքներ. Հարմար է ցածր հաճախականությամբ, ցածր արդյունավետությամբ հավելվածների համար, ինչպիսիք են Bluetooth ալեհավաքները, ավանդական Wi-Fi (2,4 ԳՀց) և որոշակի ցածր արագությամբ IoT մոդուլի ալեհավաքներ:
Բարձր կատարողականության և բարձր հաճախականության վրա հիմնված ընտրություն. Rogers, LCP և PTFE
Բարձր արդյունավետության նյութեր (Rogers, LCP, PTFE) : Այս նյութերը հատուկ նախագծված են բարձր հաճախականության և միկրոալիքային վառարանների կիրառման համար, որոնք ունեն չափազանց ցածր դիէլեկտրական կորուստ և կայուն դիէլեկտրական հաստատուններ:
LCP (Հեղուկ բյուրեղյա պոլիմեր) և PTFE (պոլիտետրաֆտորէթիլեն). Excel 5G միլիմետրային ալիքի (մմ ալիք) տիրույթում (24 ԳՀց-ից բարձր)՝ նվազագույնի հասցնելով ազդանշանի էներգիայի կորուստը բարձր հաճախականության փոխանցման ժամանակ: Նրանք ծառայում են որպես իդեալական ենթաշերտեր՝ բարձր արդյունավետությամբ, բարձր շահույթով mmWave ալեհավաքներ ստանալու համար:
Ուլտրա-մինիատորիզացիա և բարձր ինտեգրացիոն լուծումներ. կերամիկա և LTCC
Կերամիկա/LTCC (ցածր ջերմաստիճանի համակցված կերամիկա). Կերամիկական նյութերի բարձր դիէլեկտրական հաստատունը դիզայներներին հնարավորություն է տալիս հասնել կայուն ռեզոնանսային հաճախականությունների չափազանց կոմպակտ ֆիզիկական չափսերում՝ ապահովելով բարենպաստ շահույթ և թողունակություն:
Կիրառման տարածքներ. Հարմար է GPS/GNSS մոդուլի ալեհավաքների, կրելի սարքերի և IoT մոդուլի ալեհավաքների համար, որոնք պահանջում են բարձր ինտեգրում: LTCC տեխնոլոգիայի միջոցով բարդ պասիվ բաղադրիչները (ինչպիսիք են զտիչները և կցորդիչները) կարող են հավաքվել ալեհավաքի կառուցվածքի հետ միասին:
Ճշգրիտ արտադրության գործընթացներ. Անտենայի կառուցվածքի և ֆունկցիայի ձևավորում
Անտենաների արտադրության գործընթացները որոշում են վերջնական ճշգրտությունը, բարդությունը և մասշտաբայնությունը: Ժամանակակից ալեհավաքների արտադրությունն այլևս չի սահմանափակվում ավանդական հարթ փորագրությամբ և առաջ է շարժվում դեպի եռաչափ և բարձր ինտեգրված լուծումներ:
Ավանդական հիմնադրամ. տպագիր տպատախտակի (PCB) փորագրման գործընթաց
Planar Inverted-F ալեհավաքների (PIFA), կարկատելային ալեհավաքների և լայնածավալ զանգվածների համար PCB փորագրումը մնում է հիմնական գործընթացը.
Ֆոտոլիտոգրաֆիա և փորագրություն. ինժեներները օգտագործում են CAD նմուշները, որպեսզի ճշգրիտ փոխանցեն ալեհավաքի նախշը (ճառագայթող տարրեր և հոսքագծեր) պղնձապատ լամինատի վրա ֆոտոլիտոգրաֆիայի միջոցով, այնուհետև օգտագործեն քիմիական նյութեր՝ ավելորդ պղնձե փայլաթիթեղը հեռացնելու համար:
Առավելությունները և սահմանափակումները. Այս գործընթացը ծախսարդյունավետ է, շատ կրկնվող և հարմար է զանգվածային արտադրության համար: Այնուամենայնիվ, այն հիմնականում սահմանափակվում է հարթ կառուցվածքներով ՝ սահմանափակելով ալեհավաքի ինտեգրումը բարդ կոր մակերեսների վրա կամ նվազագույն տարածություններում:
3D ինտեգրման առաջընթաց. լազերային ուղղակի կառուցվածքի (LDS) տեխնոլոգիա
LDS-ը ներկառուցված ալեհավաքների արտադրության առանցքային տեխնոլոգիա է (օրինակ՝ սմարթֆոններում, խելացի տներում և կրելի սարքերում)՝ հասնելով բեկումնային ալեհավաքի կառուցվածքում՝ երկչափից մինչև եռաչափ.
Սկզբունք. Նախ, լազերային ակտիվացվող մետաղական կոմպոզիտային հավելումներ պարունակող հատուկ պլաստմասսա է ներարկման ձևով: Այնուհետև լազերային ճառագայթը 'փորագրում' ալեհավաքի շղթայի նախշը պլաստիկ մակերեսի վրա: Ակտիվացված տարածքները հետագայում քիմիապես պատված են՝ ձևավորելու բարձր հաղորդունակ մետաղական ալեհավաքի տարրեր:
Առավելությունները. Սա ապահովում է եռաչափ կառուցվածքը և բարձր ինտեգրումը : ալեհավաքի Ալեհավաքը կարող է ուղղակիորեն կցվել սարքի պատյանների բարդ կոր մակերևույթներին՝ զգալիորեն խնայելով սարքի ներքին արժեքավոր տարածքը և բարձրացնելով դիզայնի ճկունությունը և ռադիոհաղորդումների արդյունավետությունը:
Անտենաների նախագծման ապագա միտումները
Անտենաների տեխնոլոգիայի զարգացումը արագանում է, ինտեգրում է ծրագրային հսկողությունը, առաջադեմ փաթեթավորումը և նոր նյութագիտությանը:
Թրենդ 1. Խելացի ճառագայթային ձևավորում և ծրագրաշարով սահմանված ալեհավաքներ (SDA)
Ապագա ալեհավաքներն այլևս չեն լինի ստատիկ ապարատային բաղադրիչներ: Ինտեգրելով ավելի թվային կառավարման և մշակման հզորությունը (օրինակ՝ Massive MIMO) ալեհավաքները դառնում են «խելացի»:
Խելացի կառավարում. Ծրագրաշարով սահմանված ալեհավաքները (SDA) դինամիկ կերպով փոխում են ճառագայթման օրինաչափությունը՝ իրական ժամանակում կարգավորելով ալեհավաքի յուրաքանչյուր տարրի փուլն ու ամպլիտուդը՝ հասնելով գերճշգրիտ ճառագայթային ձևավորման։.
Առավելությունները. Այս հետախուզությունը թույլ է տալիս ավելի արդյունավետ և նպատակային էներգիայի փոխանցում, ինչը կարևոր է $5 ext{G}/6 ext{G}$ ցանցի հզորությունը և էներգիայի արդյունավետությունը բարձրացնելու համար:
Թրենդ 2. Նյութի և կառուցվածքի ծայրահեղ ինտեգրում (AiP)
Ավանդական PCB-ների միջոցով փոխանցվող բարձր հաճախականության ազդանշանների զգալի ազդանշանի կորուստը հաղթահարելու համար արդյունաբերությունը շարժվում է դեպի ավելի ամուր ինտեգրված լուծումներ.
Antenna-in-Package (AiP). Միլիմետրային ալիքի ալեհավաքների զանգվածները (AiP) նախագծում և ինտեգրում են ալեհավաքի տարրերը անմիջապես չիպի փաթեթի ներսում կամ անմիջապես ՌԴ Front-End չիպի մոտ:
Առավելությունները. Սա կտրուկ կրճատում է բարձր հաճախականության ազդանշանների փոխանցման ուղին, լուծում է բարձր հաճախականության ազդանշանի կորստի խնդիրը ավանդական PCB-ների վրա և միակ կենսունակ ուղին է մանրացված, ցածր հզորության միլիմետր ալիքային մոդուլների իրականացման համար:
Միտում 3. Շրջակա միջավայրի հարմարվողականություն և մետանյութեր
Շրջակա միջավայրի հարմարվողականություն. ալեհավաքները նախագծված կլինեն ավելի խիստ միջավայրերին դիմակայելու համար, ներառյալ ծայրահեղ բարձր ջերմաստիճանը, բարձր խոնավությունը և ուժեղ թրթռումները (օրինակ՝ արդյունաբերական IoT և օդատիեզերական կիրառությունների համար):
Մետանյութերի առաջընթաց. հետազոտություններն մետանյութերի ուսումնասիրում են էլեկտրամագնիսական ալիքները կառավարելու համար ոչ թե բնական նյութերի էլեկտրամագնիսական հատկությունների, այլ արհեստականորեն մշակված կառուցվածքների օգտագործումը: Այս տեխնոլոգիան կարող է կոտրել ալեհավաքի չափի և թողունակության ավանդական ֆիզիկական սահմանները՝ պոտենցիալ կատարելագործման մեջ հասնելով հիմնարար առաջընթացի , ինչպիսին է ավելի բարակ, լայնաշերտ «անտեսանելի» ալեհավաքների արտադրությունը:
