【行业资讯】5G带动复合材料的发展

2019/10/30 406

文章来源:华东交通大学 万云 供稿

(部分图片、文字资料来源于网络)

2019年6月6日,工信部正式向中国电信、中国移动中国联通中国广电发放5G商用牌照,中国正式进入5G商用元年。5G给我们带来的是超越光纤的传输速度、超越工业总线的实时能力以及全空间的连接, 5G的发展将开启充满机会的新时代。

随着1G、2G、3G、4G的发展,使用的电磁波频率是越来越高的。而频率越高,速度越快;频率越高,频段越宽。目前,国际上主要使用28GHz的频率进行试验。根据c=λυ,可以得出一个结论——5G信号用的是毫米波。高中物理曾经学过,频率越高,波长越短,波绕过障碍物的能力越差。所以5G信号速度快的代价就是信号随距离的衰减比4G信号还要严重。为此,要实现全覆盖的话就需要建设远比4G多的基站。但是根据天线长度设计的规则,天线的最佳长度为波长的1/4时,传输效果最佳,而目前5G信号使用毫米波,也就意味着,5G信号用天线的长度也是毫米级的!所以这就需要通过增加天线数量来弥补路径损耗,也就意味着需要更多的基站,更小的天线,这时,复合材料就派上用场了。   

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4G基站

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5G基站

相较于4G基站,5G基站由于天线很小,其一系列的配件就很精小,因此其整体就很小。而根据主流的方案,5G基站将采用大规模天线关键技术(Massive MIMO),原本4G基站的天馈系统和RRU(射频拉远单元)合并,形成全新部分AAU(有源天线)。AAU集成了RRU和传统天线的功能,数字接口独立控制每个天线振子,构成主动式天线阵列。Massive MIMO的应用,将使得天线数量达到64、128或256,相比4G基站数量增长4、8倍或16倍。每两个天线对应一个天线振子,对应的天线振子可达32、64或128个,而目前的4G的天线单元一般不超过8个天线振子。这就意味着天线振子的需求将会暴增,对于天线的保护也要做的更好。

目前使用天线罩作为对天线的保护装置。首先天线罩又具有良好的电磁波穿透特性,其次机械性能上要能经受外部恶劣环境的侵蚀如暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等。复合材料绝缘防腐、防雷、抗干扰、经久耐用以及透波效果非常好的性能刚好能满足这些要求,因此在5G的趋势下,合适的复合材料成为备受欢迎的天线罩材料。

目前满足这种要求的复合材料主要是由增强纤维和树脂基体构成的,树脂基体实现天线罩的透波性,增强纤维则实现天线罩的力学性能。两种材料组合在一起共同实现天线罩的各种性能要求。

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5G基站天线罩

5G基站重要构件就是天线振子,天线振子也是天线的核心部件。天线振子作为天线的主要组成部分,主要负责将信号放大和控制信号辐射方向,同样可以使天线接收到的电磁信号更强。根据天线的形态不同,可以分为杆状、面状等;根据加工方式的不同,可以分为金属压铸/钣金、PCB贴片和塑料振子。4G时代多以金属压铸/钣金方式加工,组装更多的靠人工,效率低下。5G时代由于频段更高且采用Massive-MIMO技术,天线振子尺寸变小且数量大幅增长,综合考虑天线性能及AAU安装问题,塑料天线振子方案相较于金属压铸/钣金方案有一定的综合优势。

而所谓的塑料天线振子即采用内含有机金属复合物的改性塑料材料,用注塑成型的方式将复杂的3D立体形状一次性制造出来,再利用特殊技术使塑料表面金属化。塑料振子在保证天线满足 5G 电器性能的同时,产品重量大大减轻,减少了危险过程工序,也节约了成本。在当前大力推广5G的趋势下,塑料振子将会取代金属压铸/钣金成为主要的天线振子加工方式。

更多复合材料相关资讯,可前往今年11月28日-30日第四届中国国际复合材料科技大会(4TH CHINA INTERNATIONAL CONGRESS ON COMPOSITE MATERIALS, CCCM-4),将设有52个学术+产业专题交流分会场,敬请关注!

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第四届中国国际复合材料科技大会(4TH CHINA INTERNATIONAL CONGRESS ON COMPOSITE MATERIALS, CCCM-4)将于2019年11月28日-30日在珠海国际会议中心召开。大会以“复合新材,料定未来”为主题,设立50多个主题学术分论坛及多个特色分会场,预计参会专业人士3000名。同期举办的第三届国际复合材料产业创新成果技术展览会的展示面积计划为20000平方米。大会在全球范围内邀请复合材料领域专家学者与企业代表出席,重点研讨复合材料学科与产业发展的动态、前沿与趋势,展示复合材料最新技术与应用。大会为各界搭建协同创新平台,设立特色分会场,组织学术界与产业界深入交流对接,共论产业发展趋势与导向,探寻材料复合化对经济社会发展的深刻影响,促进复合材料产业链、创新链、服务链、资金链的有效对接,完善复合材料产业创新创业生态。

同期举办的第三届国际复合材料产业创新成果技术展览会已有中国航发航材院、中科院化学所、国家纳米科学中心、306所、上交大金属基复合材料国家重点实验室、西交大机械制造系统工程国家重点实验室、大工工业装备结构分析国家重点实验室、西工大超高温结构复合材料重点实验室等数十家科研院所及重点实验室,中车四方、中航复材、中复神鹰、威海光威、格力电器、北玻院、江苏澳盛、研索仪器、航天海鹰、常熟汽饰、天津爱思达、艾达索等上百家企业参展。

“珠玉在侧,海纳百川”。CCCM-4设在粤港澳大湾区的核心地带,适逢祖国华诞70周年,必将汇聚复合材料各界英才,形成殚精竭智、实干报国的共识,在我国复合材料科学发展史上留下精彩的印记。

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第四届中国国际复合材料科技大会(CCCM-4)

组委会秘书处

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展览/招商:         周静/段云方 电话 +8610-82026120

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