Desde su promoción en 2018, el protocolo de comunicación de radiofrecuencia (RF) celular de quinta generación (5G) ha prometido lograr una mejora de orden de magnitud en la forma en que los usuarios individuales,máquinas industriales, y servidores de computación en la nube envían y reciben datos.el Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP) ha desarrollado el estándar 5G, que especifica una velocidad de transmisión de datos de 10 Gbps, que es de 10 a 100 veces más rápida que los estándares 4G anteriores.Esta norma también requiere un aumento de 1000 veces en el ancho de banda por unidad de área para permitir un aumento máximo de 100 veces en el número de dispositivos conectados dentro del áreaAl mismo tiempo, la organización insiste en lograr una disponibilidad de la red del 99,999% al tiempo que reduce el consumo de energía de las estaciones base y los dispositivos conectados.
Para mediados de 2025, habrá más de 2.25 mil millones de conexiones 5G en todo el mundo, con más de 182 millones en América del Norte.que sólo admiten frecuencias y protocolos 5G, puede alcanzar velocidades de carga y descarga más rápidas y admitir la Internet de las Cosas industrial avanzada (IIoT) y la comunicación máquina a máquina (M2M), con una latencia de red tan baja como 1 ms.
El desarrollo de nuevos dispositivos para la construcción de infraestructuras 5G ha estimulado la demanda de diversos componentes electrónicos, incluidos los condensadores ubicuos.Los condensadores son dispositivos versátiles que pueden filtrar las frecuencias no deseadas y eliminar las interferencias de radiofrecuenciaCuando se diseñan los dispositivos 5G y las estaciones base celulares, se debe tener en cuenta que los dispositivos 5G están conectados a una red de alta velocidad.Los ingenieros deben elegir condensadores adecuados para cumplir con el rendimiento específico, tamaño y costes de cada aplicación.
Capacitores para aplicaciones de antenas 5G
Las antenas de la infraestructura 5G admiten tres bandas de frecuencia en regiones de RF más altas: la banda de baja frecuencia inferior a 2 GHz, la banda de frecuencia media entre 2 GHz y 6 GHz,y la banda de alta frecuencia entre 24 GHz y 100 GHzAl combinar condensadores cerámicos de múltiples capas (MLCC) con inductores para formar un oscilador de antena, es posible sintonizar frecuencias de radio específicas.Los condensadores de la infraestructura 5G deben ser capaces de manejar frecuencias más altas del protocolo (Figura 1).
Aplicación de MLCC en el campo de la comunicación RF
Figura 1: MLCC se utiliza ampliamente en el campo de la comunicación RF. Los ingenieros deben seleccionar cuidadosamente los condensadores para gestionar las corrientes RF más altas en la infraestructura 5G. (Fuente de imagen: KEMET Corporate)
Los condensadores de la serie HiQ CBR de KEMET (Figura 2) son uno de ellos.y puede funcionar durante mucho tiempo en el rango de frecuencia de 1 MHz a 50 GHz sin sobrecalentamiento ni pérdida de características de capacidadDebido al uso de dieléctricos de clase I, los condensadores HiQ CBR pueden funcionar en un rango de temperatura de -55 °C a +125 °C con un cambio de capacitancia de menos de ± 30 ppm/°C.Dentro de un rango de tensión de CC de 6.3 V a 500 V, este condensador también puede mantener un rendimiento muy estable sin envejecimiento.
El condensador KEMET HiQ CBR
Figura 2: Los condensadores HiQ CBR son MLCC diseñados para frecuencias más altas utilizadas en la infraestructura 5G.y presenta tapas finales recubiertas de estaño mate. (Fuente de imagen: Corporación KEMET)
Los condensadores HiQ CBR están compuestos de múltiples capas de electrodos de metal básico (Figura 3). El material del electrodo es cobre, y cada capa de electrodo está separada e incrustada con material cerámico.El material cerámico aquí es un dieléctrico de clase I C0G CaZrO3La tapa de extremo de metal se utiliza como la parte de conexión eléctrica para el electrodo, lo que facilita la soldadura del dispositivo de montaje superficial (SMD) en la placa de circuito impreso (PCB).
Capa MLCC del electrodo interno incorporada con dieléctrico cerámico
Figura 3: La capa interna de electrodos de MLCC (como los productos de la serie HiQ CBR) está incrustada en un dieléctrico cerámico, con conexiones metálicas en las tapas finales. (Fuente de imagen: KEMET Corporation)
Gracias a su material y estructura, los condensadores HiQ CBR tienen un rendimiento de baja pérdida, representado por el factor de calidad Q, que es el recíproco del factor de disipación (DF).En el ensayo de condensadores HiQ CBR con un valor de capacitancia igual o superior a 30 pF en condiciones de 1 MHz ± 100 kHz y 1.0 ± 0.2 VRMS, su valor Q es mayor o igual a 1000. Para condensadores con valores de capacidad más bajos en esta serie de productos, Q = 400 + 20C, donde C es el valor de capacidad.
Al diseñar productos electrónicos para aplicaciones de RF de alta frecuencia, los ingenieros también buscan condensadores con baja resistencia en serie equivalente (ESR) y baja inductancia en serie equivalente (ESL),que puede ayudar a lograr una alta frecuencia de auto-resonancia (SRF). SRF es la frecuencia a la que un condensador resuena, haciendo que pierda capacidad y actúe como un inductor,por lo tanto, la SRF debe ser mucho mayor que la frecuencia de funcionamientoEl rango de SRF de los condensadores HiQ CBR es de 600 MHz (100 condensadores pF) a 12000 MHz (0,1 condensadores pF).
Las tapas de extremo de los condensadores HiQ CBR están tratadas con estaño mate y se pueden soldar en placas de circuito impreso estándar.0402 (0.4 "x 0.2"), 0603 (0.6 "x 0.3") y 0805 (0.8 "x 0.5"). Estos dispositivos han pasado la certificación libre de plomo y cumplen con las regulaciones RoHS.
Con sus características de rendimiento únicas y sus dimensiones externas, los condensadores de la serie HiQ CBR desempeñan un buen papel en estaciones base celulares 5G, redes de comunicación, amplificadores de potencia de RF (PA),redes de área local inalámbricas (LAN)Esta serie de condensadores también se puede utilizar para el procesamiento de señales tales como bloqueo de CC, filtrado, emparejamiento de impedancia, acoplamiento,y el bypass.
Para reducir las interferencias y el ruido de la señal, designers can add similar KEMET FLEX SUPPRESSOR ® This sheet or roll shaped polymer metal composite material (Figure 4) contains micrometer sized magnetic particles dispersed in a flexible polymer substrate to suppress electromagnetic waves or resonances, mejorar la convergencia del flujo magnético o reducir el ruido generado por los dispositivos electrónicos en el rango de frecuencia 5G de 3 GHz a 40 GHz.