Với sự ra đời của mạng 5G siêu tốc, nhu cầu về bảng mạch in (PCB) ngày càng trở nên bức thiết. Để đáp ứng tốc độ truyền tải dữ liệu khổng lồ của mạng 5G, các PCB phải hoạt động ở tần số cao hơn và đòi hỏi những đặc tính kỹ thuật phức tạp hơn so với các thế hệ trước. Bài viết này sẽ đi sâu vào những khó khăn trong thiết kế PCB 5G và cách thiết kế mạch in PCB tích hợp công nghệ 5G hay còn được gọi là PCB 5G.

1. PCB 5G là gì?

Bảng mạch PCB 5G là một bước tiến vượt bậc trong công nghệ sản xuất linh kiện điện tử. Bảng mạch PCB 5G được tối ưu hóa đặc biệt để đáp ứng những yêu cầu khắt khe của công nghệ mạng di động thế hệ thứ năm. Với cấu trúc và vật liệu tiên tiến, PCB 5G vượt trội so với các loại bảng mạch truyền thống, cho phép truyền tải dữ liệu tốc độ cao một cách ổn định và hiệu quả. Từ đó, mang đến những trải nghiệm kết nối không dây nhanh chóng và mượt mà hơn cho người dùng.

2. Những thách thức của 5G tác động tới thiết kế PCB

Mạng 5G hứa hẹn một cuộc cách mạng trong kết nối, với tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh hơn gấp nhiều lần, độ trễ thấp hơn đáng kể và khả năng kết nối đồng thời nhiều thiết bị hơn so với mạng 4G. Tuy nhiên, để hiện thực hóa những tiềm năng này, các nhà thiết kế phải đối mặt với những thách thức kỹ thuật vô cùng phức tạp.

>>>Chân pin HTV Việt Nam

Suy giảm tín hiệu tần số cao khi gặp vật cản

Mạng 5G sử dụng các dải tần số cực cao (EHF) như sóng milimet. Khác với sóng radio truyền thống, sóng milimet dễ bị suy giảm khi gặp vật cản như tường, cây cối, thậm chí là mưa hoặc sương mù. Điều này đòi hỏi việc triển khai một mạng lưới dày đặc hơn để đảm bảo phủ sóng liên tục.

Yêu cầu kỹ thuật thiết kế PCB tiên tiến

Để tận dụng tối đa các đặc tính của sóng milimet, các thiết bị 5G phải trang bị nhiều ăng-ten nhỏ gọn và linh hoạt. Công nghệ MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) với nhiều ăng-ten phát và nhận sẽ được ứng dụng rộng rãi, giúp tăng cường khả năng định hình chùm tia và cải thiện hiệu suất truyền dẫn. Việc tích hợp nhiều ăng-ten vào một không gian nhỏ đòi hỏi các kỹ thuật thiết kế PCB tiên tiến, đảm bảo các tín hiệu không bị nhiễu lẫn nhau.

>>>Camera Module Socket- LEENO

Tổn thất tín hiệu thấp và yêu cầu tản nhiệt

Để đáp ứng yêu cầu về tổn thất tín hiệu thấp và tản nhiệt hiệu quả, đặc biệt đối với các thành phần RF được tích hợp trực tiếp trên PCB, các vật liệu có hằng số điện môi thấp và độ dẫn nhiệt cao là điều tối quan trọng. Đối với các dải tần trên 6GHz, việc lựa chọn vật liệu còn phải phù hợp với đặc tính của sóng milimet với mạng 5G đòi hỏi băng thông lên tới 100 MHz đối với các dải tần dưới 6 GHz và thậm chí có thể đạt 400 MHz ở các dải tần trên 6 GHz.

Khó khăn trong thiết kế IoT cho PCB 5G

Khi bắt tay vào thiết kế, các kỹ sư thường tập trung vào việc chọn lựa bộ xử lý và bộ nhớ mạnh mẽ để đảm bảo hiệu năng hoạt động. Thế nhưng, việc ưu tiên hiệu năng có thể dẫn đến tăng tiêu thụ điện năng, làm giảm thời gian sử dụng của thiết bị.

Để đạt được mục tiêu này, các kỹ sư có thể áp dụng nhiều giải pháp như lựa chọn các linh kiện điện tử có hiệu suất năng lượng cao, tối ưu hóa thuật toán phần mềm, và sử dụng các chế độ hoạt động tiết kiệm năng lượng. Nhờ đó, các thiết bị IoT sẽ trở nên bền bỉ hơn, hoạt động ổn định hơn và đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người dùng.

>>>Công nghệ chế tạo vi mạch

3. Gợi ý thiết kế PCB 5G

Giảm kích thước bảng mạch in PCB 5G

Trong xu hướng miniat hóa thiết bị điện tử, việc giảm thiểu kích thước và độ dày của bảng mạch in (PCB) là ưu tiên hàng đầu. Để giải quyết vấn đề về phần nhô ra của các đầu nối, các kỹ sư thiết kế đang chuyển hướng sang các giải pháp đầu nối cấu hình thấp. Điều này không chỉ giúp giảm chiều cao tổng thể của PCB mà còn tối ưu hóa không gian bên trong thiết bị.

>>>Chân pin Ingun

Lựa chọn vật liệu điện môi tối ưu

Việc lựa chọn vật liệu điện môi phù hợp là một trong những yếu tố quyết định hàng đầu để đảm bảo hiệu suất tối ưu của các thiết bị RF thế hệ thứ 5. Các vật liệu truyền thống như FR-4, mặc dù có chi phí thấp, lại tiềm ẩn nhiều hạn chế khi ứng dụng trong môi trường tần số cao. Hằng số điện môi không đồng nhất và góc tổn hao lớn của FR-4 dễ gây ra hiện tượng méo tín hiệu, tăng tổn thất truyền dẫn và làm giảm đáng kể hiệu suất của thiết bị.

Để khắc phục những hạn chế trên, các kỹ sư thiết kế thường ưu tiên lựa chọn các vật liệu điện môi có hằng số điện môi thấp, ổn định và tổn hao thấp. Bên cạnh đó, các yếu tố như khả năng chống ẩm, hệ số giãn nở nhiệt, độ dày và chất lượng lớp đồng cũng cần được xem xét kỹ lưỡng. Việc kết hợp hài hòa các yếu tố này sẽ giúp tạo ra một nền tảng vững chắc cho các thiết bị RF, đảm bảo chúng hoạt động ổn định và hiệu quả trong các điều kiện làm việc khắc nghiệt.

>>>Linh kiện bán dẫn

Vị trí đặt ăng-ten

Vị trí đặt ăng-ten cũng đóng vai trò quan trọng. Đặt ăng-ten bên trong vỏ thiết bị không chỉ bảo vệ chúng khỏi tác động môi trường mà còn giúp giảm thiểu sự can nhiễu từ các thành phần khác. Tuy nhiên, việc tìm kiếm vị trí tối ưu đòi hỏi phải cân nhắc kỹ lưỡng đến hình dáng và kích thước của thiết bị.

Định tuyến tín hiệu RF

Định tuyến tín hiệu RF là một yếu tố khác không thể bỏ qua. Sử dụng các lớp ngoài của PCB và tránh các đường dẫn quá dài sẽ giúp giảm thiểu tổn hao tín hiệu. Đối với các ăng-ten FPC, việc định tuyến cáp một cách cẩn thận là rất quan trọng để đảm bảo độ bền và linh hoạt của hệ thống.

>>>Chân Pin (Ict/Fct Test Probe)

Khớp trở kháng và sử dụng quy trình chế tạo mSAP

các kỹ thuật như khớp trở kháng và sử dụng quy trình chế tạo mSAP cũng góp phần nâng cao hiệu suất của ăng-ten. Khớp trở kháng giúp đảm bảo sự tương thích giữa ăng-ten và các thành phần khác trong hệ thống, trong khi mSAP giúp tạo ra các dấu vết chính xác, giảm thiểu tổn hao tín hiệu ở tần số cao.

Ưu tiên các giải pháp tiết kiệm năng lượng

Thay vì chỉ tập trung vào hiệu năng xử lý, nên ưu tiên chọn các vi điều khiển, SoC, FPGA và các mạch tích hợp khác có mức tiêu thụ điện năng thấp nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu tính toán của hệ thống. Tận dụng chế độ ngủ sâu khi không hoạt động. Tận dụng các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, động năng hay áp điện để cung cấp năng lượng cho thiết bị IoT.

>>>Đơn vị cung cấp chân pin uy tín

MỌI THÔNG TIN XIN LIÊN HỆ

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI HTV VIỆT NAM

Chuyên cung cấp các máy móc, thiết bị và robot tự động hóa trong các nhà máy sản xuất lĩnh vực công nghiệp điện tử, công nghiệp phụ trợ và tự động hóa.

🏭Địa chỉ: Tuyến số 2, khu công nghiệp Lai Xá, Kim Chung, Hoài Đức, Hà Nội

☎︎Hotline: 024 8588 3625      Email: infor@htvtools.com

🌐Website: htvtools.com, robotcongnghiep.com.vn, pogopin.com.vn