Cómo lograr un equilibrio entre resistencia mecánica y permitividad de la señal dando cobertura a frecuencias 5G con materiales compuestos

Si bien la tecnología 5G mejora claramente la capacidad de conectividad global, las exigencias que impone su funcionamiento plantean retos a los fabricantes de equipos de telecomunicaciones.

Por ejemplo, las frecuencias utilizadas con 5G son más altas que las de 4G y esas señales no pueden penetrar fácilmente en algunos materiales y pueden verse obstruidas fácilmente, lo que ha ocasionado problemas de atenuación de la señal.

En este artículo, Juha Pesonen, responsable del segmento de telecomunicaciones de Exel Composites, fabricante mundial de materiales compuestos explica cómo lograr un equilibrio entre resistencia mecánica y permitividad de la señal en los radomos 5G fabricados con compuestos.

El valor del 5G radica en el hecho de que puede operar a frecuencias más altas que sus predecesores, consiguiendo velocidades de datos máximas de hasta 10 Gbps y hasta 10 000 veces más tráfico que redes anteriores. Sin embargo, la instalación de redes 5G no es barata, pues requiere una inversión importante en la actualización de la infraestructura para darles cabida. Dado que la banda 5G se extiende por el espectro de frecuencias más altas, menos concurrido, entre 1 GHz y 6 GHz —o utilizando ondas milimétricas en nuevas radiofrecuencias por encima de 24 GHz—, puede quedar bloqueada fácilmente por obstáculos como edificios y árboles e incluso verse alterada por la lluvia o la humedad.

Los radomos son una parte fundamental de la infraestructura de telecomunicaciones, ya que cubren los equipos de los sistemas de antenas para protegerlos del entorno, pero su uso en las redes 5G ha planteado retos en la selección de un material que no obstruya las comunicaciones 5G. Por ello, los radomos para redes de alta frecuencia deben fabricarse con materiales de baja atenuación en los que puedan penetrar las frecuencias más altas.

Radomos de compuestos para redes 5G

El reto fundamental para fabricar radomos adecuados para redes 5G es encontrar el equilibrio adecuado entre las propiedades mecánicas necesarias para la protección continua del sistema y la permitividad de la señal deseada. Si bien ya se han utilizado materiales compuestos como la fibra de vidrio en la fabricación de radomos 2G, 3G y 4G, estos compuestos no ofrecen resultados óptimos en sistemas de frecuencias más altas.

Para superar el reto de la selección de materiales para radomos 5G, Exel Composites ha patentado recientemente un nuevo diseño de radomo para estaciones base 5G macro y MIMO que incorpora un núcleo de panal de abeja con finas paredes de fibra de vidrio. Este proceso permite fabricar una ventana de señal en la estructura del radomo y conseguir un equilibrio entre requisitos mecánicos y fabricación rentable por pultrusión continua. La combinación de tipo de fibra, resina y tamaño y ubicación de la ventana de señal puede modificarse para mejorar las propiedades específicas en función de la aplicación. Por ejemplo, el diseño puede adaptarse para mejorar la resistencia mecánica o aumentar la permitividad de la señal en las zonas requeridas según el entorno en el que se encuentre el radomo.

Los procesos de fabricación continua, como la pultrusión, están diseñados para la producción de grandes volúmenes de acuerdo con especificaciones concretas y con altos y constantes niveles de calidad, lo que garantiza la entrega de soluciones de materiales compuestos robustas, fiables y rentables. Otros procesos de fabricación que implican más pasos manuales dificultan y encarecen la fabricación de estructuras en grandes volúmenes, y no tienen los mismos niveles de repetibilidad que los procesos de fabricación continua. Por ello, la pultrusión es una opción ideal de proceso de fabricación de compuestos en aplicaciones 5G, donde la calidad y la rentabilidad son de suma importancia.

En última instancia, en los radomos para aplicaciones 5G todo se reduce a un equilibrio entre propiedades mecánicas y eléctricas. Aunque inicialmente pueda parecer un proceso desalentador, este reto puede superarse consultando con un socio experto que entienda todas las consideraciones y pueda recomendar la solución más adecuada. Por ejemplo, Exel Composites cuenta con conocimiento experto y capacidad de fabricación para orientar a los clientes a lo largo del proceso y para encontrar la solución de compuestos más adecuada para una aplicación específica.