5G室外小基站中的電容應用

電子發燒友網報道（文/李寧遠）隨著5G網絡的持續建設，5G業務場景正逐漸從室內向室外延展，而小基站作為宏站信號的有效補充迎來了不少市場機會，在小基站演進到5G的過程里其中的設計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小基站設計過程中有關電容元件使用的諸多問題。

5G小基站電路設計難點

在小基站的設計中，電路功耗大、空間有限、內部溫度高、電容路數多、PCB占板面積和可鋪線面積少的矛盾等等都是常見的設計難點。其中讓設計人員最為難的電容設計主要體現在三個方面，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展的趨勢，達到了八十幾度，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，設備內的空間是有限的，而現在的電路設計里主芯片附近需要放置越來越多的電容來滿足設計目標阻抗的要求，一多一少的發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模塊需要給多個功放供電，那么射頻噪聲，射頻信號的諧波噪聲很容易進入電源，干擾到其他通道。這三個困難在5G小基站的電路設計中經常出現。

解決小基站設計困擾的被動元件

現在通用的電容器，都在往小型化和大容量方向演進，傳統攻防電路去耦電容設計，通常是以鋁電容作為一個大容量的選擇，在驅動級PA末級PA上有著重要作用。但隨著溫度越來越高，在平均能達到90度左右的情況下，鋁電容的壽命可能達不到設計要求。

此時大容量的陶瓷電容只要在實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MLCC也是替代鋁電容的一種辦法，將多個MLCC并聯，可靠性高布局也相對靈活。

MLCC 有一個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，電壓越高容量會越小。在設計的過程中這是需要留意的一點，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特點，這也是致使元器件使用數量增加的原因。高頻化導致設備的發熱進一步增大，高Q值的電容是應用在此類小基站的不二之選。高頻下損耗更小的材料能讓電容達到比較高的Q值和更低的ESR。ESR引發的基站電路故障是很難檢測的，因此在選用初期就應考慮好。

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

那另外一種應用一般是被用在處理器的周邊，改善電壓抖動，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路阻抗并降低占板面積，契合現在基站設計里低壓大電流的發展。

小結

未來室外小基站作為宏站的補充，數量會快速增加。其中涉及5G小基站電路設計的電容也朝著更契合5G的方向發展，這些特性的電容元件未來會進一步打開市場空間。