5G 안테나 설계에서 알루미늄의 역할

5G 안테나에 알루미늄을 사용하는 이유는 무엇입니까?

5G 기지국 안테나는 밀리미터-파 대역이 수십 기가헤르츠에 달하는 이전 세대보다 더 높은 주파수에서 작동하며 옥외 타워, 옥상, 거리 시설물 등 다수에 장착됩니다. 따라서 안테나 구조는 전기 전도성이 있어야 하고, 설치하기에 충분히 가벼워야 하며, 온도 변화에 걸쳐 치수가 안정적이어야 하고, 수년간의 날씨 노출을 견딜 수 있어야 합니다. 알루미늄은 구리보다 훨씬 저렴한 비용으로 이러한 모든 요구 사항을 충족합니다.

고순도-알루미늄은 약 60% IACS의 전기 전도도를 가지며, 이는 대부분의 설계에서 안테나 반사판, 피드 구성 요소 및 하우징에 충분하며 밀도가 약 2.70g/cm3이므로 동일한 부피에서 구리 무게의 약 1/3-을 유지합니다. 켈빈당 미터당 약 23마이크로미터인 열팽창 계수는 안테나 설계자가 잘 이해하고 있으며 기계 설계에 반영됩니다.

RF 애플리케이션의 주요 재료 특성

안테나 설계에서 알루미늄을 가치있게 만드는 특성은 전기 전도성, 열 전도성, 저밀도, 내식성 및 재활용성입니다. 합금에 따라 150~230W/(m·K) 범위의 열전도율 덕분에 알루미늄 하우징은 전력 증폭기 및 능동 구성요소용 방열판 역할을 할 수 있으며, 이는 작은 부피에 열을 집중시키는 대규모 MIMO 어레이에 매우 중요합니다.

알루미늄의 자연 산화막은-자가 치유 기능이 있으며 올바른 합금과 마감 처리가 지정된 경우 해안 염분 공기를 포함한 대기 부식에 대한 우수한 저항성을 제공합니다. 알루미늄은 또한 완전히 재활용 가능하므로 네트워크 운영자의 지속 가능성 목표를 지원합니다.

안테나 구조용 합금 및 템퍼

합금 6061-T6은 고강도, 우수한 용접성 및 일관된 기계 가공성을 제공하므로 안테나 플레이트, 브래킷 및 기계 가공 부품에 사용되는 가장 일반적인 단조 알루미늄입니다. 다이{4}}캐스트 알루미늄 합금은 하우징 및 인클로저 본체에 널리 사용됩니다. 주조를 통해 대량 생산 시 우수한 치수 반복성을 갖춘 복잡하고 거의-순-모양의 부품을 생산할 수 있기 때문입니다. 압출된 6063 프로파일은 안테나 장착 레일 및 구조 프레임에 사용되며, 최대 전도성이 필요한 반사판에는 고순도 1xxx 합금이 지정될 수 있습니다.

제조 및 표면 처리

안테나 부품은 다이캐스팅, 압출, CNC 가공, 판금 성형-을 거쳐 표면 처리를 거쳐 생산됩니다. 아노다이징은 표준 마감 처리입니다. 산화막을 두껍게 하고 내마모성과 내식성을 향상시키며 표면을 안정화하기 위해 밀봉할 수 있습니다. 일부 설계에서는 RF 삽입 손실을 줄이기 위해 표면 거칠기를 줄이기 위해 경질 아노다이징 또는 유사한 표면 처리를 사용하고, 해안 설치의 부식 방지를 위해 크로메이트{3}}가 없는 변환 코팅이 사용됩니다. 마찰 교반 용접 및 기타 고체 접합 방법은 용접 접합부가 낮은 전기 저항을 유지해야 하는 경우에 사용됩니다.

열 및 EMI 성능

능동 안테나 장치는 상당한 열을 발생시키며, 알루미늄의 열 전도성과 핀 또는 방열판으로 구성할 수 있는 기능은 수동 냉각을 위한 자연스러운 선택입니다. 전자기 간섭의 경우 연속 알루미늄 인클로저는 안테나 내부의 민감한 RF 전자 장치에 효과적인 차폐를 제공하며 차폐 효과는 인클로저 연속성, 연결 설계 및 관련 주파수에 따라 달라집니다.

알루미늄 대 구리 및 기타 재료

구리는 더 높은 전도성을 제공하지만 전기 성능 단위당 더 무겁고 비용이 많이 들기 때문에 벌크 구조보다는 특정 피드 및 커넥터 구성 요소에 사용됩니다. 플라스틱 및 복합재는 가볍지만 차폐를 위해 금속화 또는 코팅이 필요하며 열 관리가 더 어렵습니다. 알루미늄은 경제적으로 제조되고 수십 년 동안 실외 서비스를 견뎌야 하는 안테나에 대한 최고의 종합적인 절충안으로 남아 있습니다.

밀리미터-파형 설계 고려 사항

밀리미터-파 주파수에서 표피 효과는 전류를 얇은 표면층으로 제한하므로 표면 마감과 도금 품질은 벌크 전도성보다 손실에 더 큰 영향을 미칩니다. 파장이 짧기 때문에 치수 공차가 중요해지고, 위상 배열의 기계적 설계에서 열팽창을 보상해야 합니다. 또한 설계자는 알루미늄을 세라믹이나 기타 기판에 접합할 때 응력 오류를 방지하기 위해 필요한 곳에 호환 중간막을 사용하여 계수 불일치를 고려해야 합니다.