مکمل تعدد کی خصوصیات، تیز رفتار ٹرانسمیشن کی ضروریات، اور 5G کمیونیکیشن کا پیچیدہ RF فن تعمیر اس بات کا تعین کرتا ہے کہ عام fr4 بورڈ کا PCB اپنی کارکردگی کی ضروریات کو پورا نہیں کر سکتا۔ ہائی فریکوئنسی پی سی بی بورڈ 5G نیٹ ورک کے مستحکم آپریشن کے لیے بنیادی ہارڈویئر فاؤنڈیشن ہے، اور اس کے پیچھے جسمانی اصول مکمل طور پر ہائی فریکوئنسی سگنلز کے ٹرانسمیشن قانون کے گرد گھومتا ہے۔
5G سگنلز کی اعلی تعدد جسمانی خصوصیات پی سی بی کو اپ گریڈ کرنے پر مجبور کرتی ہیں۔
تعدد اور طول موج کے درمیان خط و کتابت: 5G ذیلی 6GHz اور FR2 ملی میٹر لہر (24-40GHz) فریکوئنسی بینڈ کا احاطہ کرتا ہے، اور متعلقہ طول موج سینٹی میٹر کی سطح سے ملی میٹر کی سطح تک کم ہو جاتی ہے۔ عام طباعت شدہ سرکٹ بورڈ کی روٹنگ اور ڈائی الیکٹرک موٹائی پہلے ہی سگنل کی طول موج کی سطح پر ہے، جو آسانی سے سگنل کی عکاسی اور تابکاری کے سنگین نقصان کا سبب بن سکتی ہے۔
ٹرانسمیشن کی شرح کی فزیکل اوپری حد: 5G سنگل چینل کی چوٹی کی شرح 10Gbps یا اس سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہے، اور سگنل بڑھنے کا وقت بہت کم ہو جاتا ہے۔ روایتی پی سی بی کے تقسیم شدہ پیرامیٹر اثر کو تیزی سے بڑھا دیا جائے گا، جس سے براہ راست سگنل ٹائمنگ ڈس آرڈر اور آنکھ کی تصویر مکمل طور پر بند ہو جائے گی۔
ملی میٹر لہروں کی قدرتی زیادہ نقصان کی خاصیت: فریکوئنسی کے ہر دوگنا ہونے پر، میڈیم میں سگنلز کی ترسیل کا نقصان تقریباً دوگنا ہو جائے گا۔ 10GHz سے اوپر والے فریکوئنسی بینڈ میں عام fr4 بورڈز کا نقصان 3-ہائی-فریکوئنسی پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ کے 3-گنا سے زیادہ ہو جائے گا، اور طویل فاصلے کے RF سگنل ٹرانسمیشن کو سپورٹ نہیں کر سکتا۔
ہائی فریکوئنسی پی سی بی کے بنیادی جسمانی اصول: کم ڈائی الیکٹرک مستقل (Dk) اور کم ڈائی الیکٹرک نقصان (Df)
ڈائی الیکٹرک مستقل (Dk) کا جسمانی اثر: سگنل ٹرانسمیشن کی شرح مواد کے ڈائی الیکٹرک مستقل کے مربع جڑ کے الٹا متناسب ہے۔ ہائی فریکوئنسی پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ میں استعمال ہونے والے مواد جیسے Rogers اور PTFE کی Dk ویلیو 2.2-3.5 کے درمیان مستحکم ہے، جو عام fr4 کے 4.2-4.8 سے کہیں کم ہے، جو سگنل ٹرانسمیشن میں تاخیر کو نمایاں طور پر کم کر سکتی ہے اور ملٹی چینل سگنل ٹائمنگ سنکرونائزیشن کو یقینی بنا سکتی ہے۔
ڈائی الیکٹرک نقصان کی بنیادی قیمت (Df): اعلی-فریکوئنسی پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ کی Df قدر عام طور پر 0.005 سے کم ہوتی ہے، اور کچھ انتہائی-کم نقصان والے مواد 0.001 تک کم ہو سکتے ہیں۔ ملی میٹر ویو فریکوئنسی بینڈ میں، یونٹ انچ سگنل کے نقصان کو 0.3dB کے اندر کنٹرول کیا جا سکتا ہے، RF سگنلز کی ترسیل کے دوران میڈیم کے ذریعے بڑی مقدار میں توانائی جذب کرنے سے گریز کیا جا سکتا ہے۔
Dk/Df کے لیے استحکام کے تقاضے: 5G بیس اسٹیشنوں کے آپریٹنگ درجہ حرارت کی حد -40 ڈگری ~ 125 ڈگری پر محیط ہے، اور اعلی-فریکوئنسی PCB مواد کا Dk اتار چڑھاؤ مکمل درجہ حرارت کی حد میں 0.2 سے کم یا اس کے برابر ہے، بغیر کسی رکاوٹ کے، ماحولیاتی تبدیلیوں کی وجہ سے درجہ حرارت میں بڑی تبدیلیاں ہو سکتی ہیں۔ MIMO صفیں۔
کنٹرول شدہ رکاوٹ اور سگنل کی سالمیت کی جسمانی بنیادی منطق
سخت مائبادا مماثلت کے تقاضے: 5G RF لنکس کے لیے مائبادا رواداری کی ضرورت ±3% کے اندر کنٹرول کی جاتی ہے۔ ہائی فریکوئنسی پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ درمیانے درجے کی موٹائی اور لائن کی چوڑائی کو درست طریقے سے کنٹرول کرکے اور ٹرانسمیشن اور ریسیپشن لنکس میں سگنل کی عکاسی سے گریز کرتے ہوئے 50 Ω RF روٹنگ اور 90 Ω ڈفرنسل روٹنگ کے اعلی-پریزین امپیڈینس کنٹرول کو حاصل کرتا ہے۔
سگنل کراسسٹالک کو دبانے کے لیے جسمانی ڈیزائن: 5G کی تیز-اسپیڈ Serdes لنک کی رفتار 100Gbps تک پہنچ سکتی ہے۔ ہائی فریکوئنسی پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ لائنوں کے درمیان الیکٹرک فیلڈ کپلنگ کو نمایاں طور پر کم کر سکتا ہے اور مکمل گراؤنڈ پلین کا حوالہ دے کر اور وائرنگ سپیسنگ کو فزیکل ڈیزائن میں لائن کی چوڑائی سے تین گنا سے زیادہ کنٹرول کر کے ملحقہ ہائی-اسپیڈ چینلز کے درمیان سگنل کراسسٹالک سے بچ سکتا ہے۔
جلد کے اثر کی موافقت اور اصلاح: ہائی-فریکوئنسی سگنلز کا کرنٹ صرف تار کی سطح پر مائکرو میٹر لیول کی ایک پتلی پرت میں مرتکز ہوتا ہے۔ ہائی-فریکوئنسی پی سی بی کم کھردری کاپر فوائل استعمال کرتا ہے تاکہ ہائی فریکوئنسیوں پر کنڈکٹر کے نقصان کو 40% سے زیادہ کم کیا جا سکے، جلد کے اثر کی وجہ سے اضافی سگنل کی کشیدگی سے بچتا ہے۔
5G بڑے پیمانے پر MIMO اور مرحلہ وار صف کے لیے جسمانی موافقت کی ضروریات
ملٹی چینل فیز مستقل مزاجی کے تقاضے: 5G AAU کے بڑے-پیمانے کے اینٹینا ارے کے لیے درجنوں یا یہاں تک کہ سینکڑوں RF سگنلز کے فیز فرق کو 5 ڈگری کے اندر کنٹرول کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ اعلی-فریکوئنسی پی سی بی کی مادی یکسانیت اور روٹنگ کی لمبائی کی درستگی اس بات کو یقینی بناتی ہے کہ ہر سگنل کی ترسیل میں تاخیر انتہائی مستقل ہے، جو کہ اعلی-پریزین بیم فارمنگ کو سپورٹ کرتی ہے۔
ہائبرڈ اسٹیکنگ کا جسمانی ڈھانچہ فائدہ: 5G بیس اسٹیشن عام طور پر "Rogers high-frequency RF layer+fr4 ڈیجیٹل پرت" کا ہائبرڈ ڈھانچہ اپناتے ہیں، جو نہ صرف RF لنکس کی کم نقصان کی ضروریات کو پورا کرتا ہے، بلکہ وائرنگ کی کثافت اور ڈیجیٹل سرکٹس کی مینوفیکچرنگ لاگت کو بھی متوازن کرتا ہے۔ یہ فی الحال 5G میکرو اور چھوٹے اسٹیشنوں کے لیے مرکزی دھارے کا پی سی بی حل ہے۔
حرارت کی کھپت کا جسمانی ترسیل کا راستہ: 5G ایمپلیفائر چپس کی ہیٹ فلوکس کثافت 4G ڈیوائسز سے کہیں زیادہ ہے۔ ہائی فریکوئنسی پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈز کا ہائی تھرمل چالکتا سبسٹریٹ، دھاتی دفن سوراخوں اور حرارت کی کھپت کے چینل کے ڈیزائن کے ساتھ مل کر، RF فرنٹ-کی گرمی کو تیزی سے ختم کر سکتا ہے، اعلی درجہ حرارت پر میٹریل Dk ڈرفٹ اور ڈیوائس کی خرابی سے بچتا ہے، اور آلات کے طویل مدتی مستحکم آپریشن کو یقینی بناتا ہے۔