5G室外小基站中的電容應(yīng)用

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）隨著5G網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)建設(shè)，5G業(yè)務(wù)場景正逐漸從室內(nèi)向室外延展，而小基站作為宏站信號的有效補(bǔ)充迎來了不少市場機(jī)會(huì)，在小基站演進(jìn)到5G的過程里其中的設(shè)計(jì)也是有越來越多需要滿足的要求，既有重量和體積的限制，又要能保證性能和高可靠性，由此就引出了5G小基站設(shè)計(jì)過程中有關(guān)電容元件使用的諸多問題。

5G小基站電路設(shè)計(jì)難點(diǎn)

在小基站的設(shè)計(jì)中，電路功耗大、空間有限、內(nèi)部溫度高、電容路數(shù)多、PCB占板面積和可鋪線面積少的矛盾等等都是常見的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。其中讓設(shè)計(jì)人員最為難的電容設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，高溫問題、噪聲困擾以及空間布局限制。

首先是溫度高的問題，現(xiàn)在的功放電路和其使用的主芯片都有明顯的向更高溫度發(fā)展的趨勢，達(dá)到了八十幾度，PA處甚至有超過100度的情況。使用在其中的元件，耐高溫的特性需要更加突出。

然后就是空間布局限制，設(shè)備內(nèi)的空間是有限的，而現(xiàn)在的電路設(shè)計(jì)里主芯片附近需要放置越來越多的電容來滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)阻抗的要求，一多一少的發(fā)展趨勢就造成了電容在其中布局的困境。

還有就是噪聲的困擾，通常來說DCDC模塊需要給多個(gè)功放供電，那么射頻噪聲，射頻信號的諧波噪聲很容易進(jìn)入電源，干擾到其他通道。這三個(gè)困難在5G小基站的電路設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)。

解決小基站設(shè)計(jì)困擾的被動(dòng)元件

現(xiàn)在通用的電容器，都在往小型化和大容量方向演進(jìn)，傳統(tǒng)攻防電路去耦電容設(shè)計(jì)，通常是以鋁電容作為一個(gè)大容量的選擇，在驅(qū)動(dòng)級PA末級PA上有著重要作用。但隨著溫度越來越高，在平均能達(dá)到90度左右的情況下，鋁電容的壽命可能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

此時(shí)大容量的陶瓷電容只要在實(shí)際使用中能夠把電壓和溫度做到合適的降額，那在高溫度下工作是可以輕松勝任的。并聯(lián)MLCC也是替代鋁電容的一種辦法，將多個(gè)MLCC并聯(lián)，可靠性高布局也相對靈活。

MLCC 有一個(gè)不好的特性就是直流偏壓，那直流偏壓下其容值一般存在一定量的跌落，電壓越高容量會(huì)越小。在設(shè)計(jì)的過程中這是需要留意的一點(diǎn)，需要留夠足夠的余量。

5G的傳輸有多通道輸出然后信號高頻化的一個(gè)特點(diǎn)，這也是致使元器件使用數(shù)量增加的原因。高頻化導(dǎo)致設(shè)備的發(fā)熱進(jìn)一步增大，高Q值的電容是應(yīng)用在此類小基站的不二之選。高頻下?lián)p耗更小的材料能讓電容達(dá)到比較高的Q值和更低的ESR。ESR引發(fā)的基站電路故障是很難檢測的，因此在選用初期就應(yīng)考慮好。

在解決5G小基站設(shè)計(jì)上，三端子電容也是用處很大。三端子電容，通常有兩個(gè)方面的應(yīng)用，一個(gè)被用作EMI濾波器，隔離掉高頻信號噪聲，這種應(yīng)用使用貫通式的接法，具備低ESL特點(diǎn)，可在廣頻帶中起到降噪去耦的作用，能達(dá)到很好的濾波效果。這種接法需要考慮就是通流能力。

那另外一種應(yīng)用一般是被用在處理器的周邊，改善電壓抖動(dòng)，減少電容用量解決一定的空間問題。這種則采取非貫通的接法，能夠很好地改善處理器環(huán)路阻抗并降低占板面積，契合現(xiàn)在基站設(shè)計(jì)里低壓大電流的發(fā)展。

小結(jié)

未來室外小基站作為宏站的補(bǔ)充，數(shù)量會(huì)快速增加。其中涉及5G小基站電路設(shè)計(jì)的電容也朝著更契合5G的方向發(fā)展，這些特性的電容元件未來會(huì)進(jìn)一步打開市場空間。