Veliko ovir je treba premagati, če želimo s 5G zagotoviti večjo zmogljivost in izboljšano učinkovitost, ki bosta omogočili nove uporabniške izkušnje in povezali nove panoge.
Parker Chomerics
Avtor: David Inman
Med ključnimi dejavniki za dosego tega zelo zaželenega rezultata je razvoj edinstvenih materialov in tehnik za zaščito pred elektromagnetnimi motnjami, ki zagotavljajo uspešen nadzor elektromagnetnih motenj (EMI) in posledično izboljšujejo elektromagnetno skladnost (EMC).
Da bi zagotovili učinkovito zaščito pred elektromagnetnimi motnjami za 5G aplikacije, ki bi v zadostni meri preprečevala motnje v delovanju elektronskih naprav in posameznih komponent, je potreben preboj na področju znanosti o materialih. Podjetje Parker Chomerics je zato razvilo svojo linijo prevodnih plastičnih materialov razreda Premier za posebno uporabo v realnih rešitvah za ščitenje pred EMI na 5G področju, kar ponuja pionirski potencial.
Vsak posamezen razred prevodne plastike je sinteza zlitin termoplastičnih polimerov PC/ABS in prevodnih polnil, zasnovanih za uravnotežene električne, mehanske in fizikalne lastnosti. Tehnologija prevodnih polnil izkorišča prednosti ponikljanih ogljikovih vlaken (Ni-C) kot osnovnega polnila, pomešanega z nikelj-grafitom (Ni-C) v prahu, ki zagotavlja višje ravni zmogljivosti. Vsak material polnila zagotavlja edinstvene lastnosti, ki proizvajalcem elektronskih naprav/opreme pomagajo izpolnjevati EMC zahteve na globalnem 5G trgu.
Vrednotiti za zbiranje
Seveda je za zagotovitev ustreznosti vseh novih materialov za zaščito pred elektromagnetnimi motnjami za zahteve 5G aplikacij potrebno celovito testiranje. Zato se je družba Parker Chomerics lotila preverjanja številnih razredov Premier UL-94 V-0 in Super Temperature (ST), in sicer: A230-FRHF, A230-ST, A240-FRHF in A240-ST.
V preteklosti je bila celotna družina Premier izdelkov deležna obsežnega testiranja lastnosti EMI zaščite, zlasti z uporabo industrijskih standardov ASTM-D4935 in IEEE-STD-299 v frekvenčnih pasovih od 30 MHz do 40 GHz. Vendar pa se povečuje potreba po materialih, ki lahko ščitijo pred EMI pri višjih frekvencah, pri katerih bo deloval 5G. Ti testi bi zato pomenili novost.
Novi preskusi pogosto zahtevajo nove preskusne metode in opremo, zato je podjetje Parker Chomerics razvilo edinstveno testno ohišje za preskušanje učinkovitosti visokofrekvenčnega ščitenja, znano kot “Mini Box”. Ta vrsta majhnih preskusnih naprav, narejenih po standardu IEEE-STD-299, preverja učinkovitost ščitenja pri frekvencah do 115 GHz. Žal velike preskusne komore, ki se uporabljajo za preskuse učinkovitosti zaščite, zaradi dolžine kablov opreme in uporabe standardne opreme, na splošno niso primerne za tako visoke frekvence. Poleg tega zaradi velikosti preskusne opreme in vzorca tehnike preskušanja prenosne impedance običajno niso uporabne pri frekvencah nad 1-10 GHz.
Premier preskusna vzorca “obremenitev” in “referenca” sta merila 133 mm v premeru. Pomembna prednost te velikosti vzorca je, da je enak premer primeren za preskušanje po ASTM D4935 in IEEE-STD-299 z uporabo glavne preskusne komore Parker Chomerics ali Mini Boxa. Zato je za zbiranje podatkov o preskusih od 30 MHz do 110 GHz potreben samo en preskusni vzorec.
Pri ASTM D4935 preskusih je bila uporabljena koaksialna pritrditev, zasnovana posebej za preskušanje homogenih materialov v frekvenčnem območju od 30 MHz do 1,5 GHz. Glede na konfiguracijo je bil preskusni vzorec nameščen med dvema polovicama preskusne naprave. Z uporabo običajnega spektralnega analizatorja je prvi preskus potekal z “referenčnim” diskom, pri drugem preskusu učinkovitosti zaščite pa je bil uporabljen preskusni vzorec “bremena”.
IEEE STD 299 testi
Pri testiranju po IEEE STD 299 standardu sta bili uporabljeni dve različni postavitvi. V glavni komori je bil vzorec testiran pri frekvencah od 800 MHz do 40 GHz. Ta komora je v celoti varjeno jekleno ohišje velikosti 3,7 x 6 m z dvema deloma in s skupno steno z dostopno ploščo, na kateri je nameščen preskusni vzorec. Na eni strani preskusne komore sta oddajna preskusna oprema in antena, na drugi strani pa sprejemna oprema in antena.
Drugič, Mini Box je testiral frekvence od 50 MHz do 110 GHz z analizatorjem Keysight N5225A. Izvedeni sta bili dve meritvi koeficienta prenosa, ena z nameščenim materialom na Mini Boxu in druga brez kakršne koli vmesne snovi med antenama (odprta referenca IEEE-STD-299). Z ugotavljanjem razlike med obema odčitkoma koeficienta prenosa se določi učinkovitost zaščite materiala.
Tudi v tem primeru je bil isti preskusni vzorec nameščen čez odprtino na sprednji strani ohišja. Ena antena, ki je služila kot oddajna antena, je bila nameščena na nasprotnem koncu odprtine v ohišju. Druga antena, ki deluje kot sprejemna antena, je bila nameščena zunaj Mini Box-a v neposredni bližini preskušanega materiala.
Referenčna preskusna metoda IEEE STD-299 za preskušanje v prostem prostoru olajša preskušanje v glavni komori in Mini Box-u. V obeh primerih sta oddajna in sprejemna antena usmerjeni neposredno druga proti drugi na enaki razdalji kot pri končnih meritvah učinkovitosti ščitenja.
Po končnem testiranju je bilo mogoče izračunati učinkovitost zaščite na podlagi razlike med vrednostjo, dobljeno med odprto referenčno meritvijo, in končno meritvijo, izraženo v decibelih (dB).
Preizkušeno in testirano
Rezultati so pokazali impresivno zaščitno učinkovitost za vse Premier razrede prevodne plastike UL-94 V-0 in Super Temperature (ST): Premier A230-ST), 63-99 dB (Premier A230-FRHF), 71-104 dB (Premier A240-ST) in 63-100 dB (Premier A240-FRHF). Rezultati se seveda nekoliko razlikujejo, vendar je primerjava glede na razlike v tehnikah testiranja pravzaprav precej presenetljiva.
Sklepamo lahko, da so prevodne plastike za trg 5G zelo učinkovite rešitve pri načrtovanju EMC. Odvisno od specifične frekvence 5G aplikacije, se učinkovitost zaščite običajno giblje od 40 do 100 dB. Proizvajalci originalne opreme in končni uporabniki se lahko zanesejo na te podatke, saj podjetje Parker Chomerics načrtuje preskusne naprave in metode za preverjanje učinkovitosti ščitenja, ki odražajo izdelek s prevodnim premazom, uporabljen v dejanski uporabi. Podjetje, ki se lahko sklicuje na dolgoletne izkušnje poroča, da končni uporabniki vedno dosežejo podobne rezultate učinkovitosti ščitenja, kot so objavljeni podatki o preskusih.
Ugotovite več na spletni povezavi [1]
O podjetju Chomerics
Chomerics je oddelek podjetja Parker Hannifin Corporation in je del skupine Engineered Materials Group. Je vodilno podjetje na področju razvoja in uporabe električno in toplotno prevodnih materialov v elektroniki, prometu in alternativnih energetskih sistemih. Za podrobnosti obiščite www.parker.com/chomerics
O podjetju Parker Hannifin
Podjetje Parker Hannifin je vodilno podjetje na področju tehnologij za gibanje in krmiljenje, ki je uvrščeno na lestvico Fortune 250 najboljših podjetij na svetu. Že več kot stoletje omogoča inženirske preboje, ki vodijo k boljšemu jutri. Več na www.parker.com ali @parkerhannifin.
Vir:
1: https://www.parker.com/us/en/divisions/chomerics-division/industries/telecom-it.html
