Tehnologija milimetarskih (mmWave) filtera ključna je komponenta u omogućavanju 5G bežične komunikacije, no suočava se s brojnim izazovima u pogledu fizičkih dimenzija, proizvodnih tolerancija i temperaturne stabilnosti.
U području mainstream 5G bežične komunikacije, budući fokus će se preusmjeriti na korištenje frekvencija iznad 20 GHz unutar mmWave spektra kako bi se povećao kapacitet propusnosti, što će u konačnici povećati brzine prijenosa.
Poznato je da zbog visokih frekvencija i značajnog gubitka puta, milimetarski valovi zahtijevaju manje antene. Ove antene su grupirane zajedno kako bi tvorile antenski niz uskog snopa i visokog pojačanja.
Jedna od glavnih poteškoća u dizajnu filtera leži u prilagođavanju dimenzijama antene, posebno kod visokofrekventnih filtera. Osim toga, proizvodne tolerancije i temperaturna stabilnost filtera značajno utječu na svaki aspekt dizajna i proizvodnje proizvoda.
Ograničenja veličine u mmWave tehnologiji
U tradicionalnim sustavima antenskih nizova, razmak između elemenata mora biti manji od polovice valne duljine (λ/2) kako bi se izbjegle smetnje. Ovo načelo jednako vrijedi i za 5G antene za oblikovanje snopa. Na primjer, antena koja radi u pojasu od 28 GHz ima razmak elemenata od približno 5 mm. Posljedično, komponente unutar niza moraju biti izuzetno male.
Fazni nizovi koji se koriste u mmWave primjenama često usvajaju planarni strukturni dizajn, kao što je prikazano dolje, gdje su antene (žuta područja) montirane na tiskane ploče (PCB) (zelena područja), a tiskane ploče (plava područja) mogu se spojiti okomito na ploču antene.
Prostor na tim tiskanim pločicama je već minimalan, ali nove tehnologije istražuju još kompaktnije ravne strukture, što implicira da filteri i drugi blokovi sklopova moraju biti znatno manji kako bi se mogli montirati izravno na stražnju stranu tiskane ploče antene.
Utjecaj proizvodnih tolerancija na filtere
S obzirom na značaj mmWave filtera, proizvodne tolerancije igraju ključnu ulogu, utječući i na performanse filtera i na cijenu.
Kako bismo dodatno istražili ove čimbenike, usporedili smo tri različite metode proizvodnje filtera od 26 GHz:
Sljedeća tablica prikazuje tipične ekstremne tolerancije koje se susreću u proizvodnji:
Utjecaj tolerancije na mikrotrakaste filtere na PCB-u
Kao što je prikazano dolje, prikazan je dizajn mikrostripnog filtera.
Krivulja simulacije dizajna je sljedeća:
Za proučavanje utjecaja tolerancije na ovaj PCB mikrotrakasti filtar odabrano je osam potencijalnih ekstremnih tolerancija, što je otkrilo značajne razlike.
Utjecaj tolerancije na PCB trakaste filtere
Dizajn stripline filtra, prikazan dolje, je sedmerostupanjska struktura s dielektričnim pločama RO3003 debljine 30 mil na vrhu i dnu.
Pad je manje strm, a pravokutni koeficijent je lošiji od onog kod mikrostripnog signala zbog odsutnosti nula u blizini propusnog pojasa, što rezultira suboptimalnim harmonijskim performansama na udaljenim frekvencijama.
Slično tome, analiza tolerancije pokazuje bolju osjetljivost u usporedbi s mikrostripnim linijama.
Zaključak
Za postizanje većih brzina 5G bežične komunikacije, nužna je mmWave tehnologija filtera koja radi na frekvencijama od 20 GHz ili više. Međutim, izazovi i dalje postoje u pogledu fizičkih dimenzija, stabilnosti tolerancije i složenosti proizvodnje.
Stoga se utjecaj tolerancija na dizajn mora pažljivo razmotriti. Očito je da SMT filteri pokazuju veću stabilnost od mikrostripnih i striplinskih filtera, što sugerira da bi SMT površinski montirani filteri mogli postati glavni izbor za buduće mmWave komunikacije.
Concept, renowned for its expertise in RF filter manufacturing, offers a comprehensive selection of filters tailored to meet the unique requirements of 5G solutions. As a professional Original Design Manufacturer (ODM) and Original Equipment Manufacturer (OEM), Concept provides an extensive RF filter list for reference, ensuring compatibility and optimal performance for diverse 5G applications. To explore the available options, please visit their website at www.concept-mw.com . For further inquiries or to discuss specific project needs, feel free to contact the sales team at sales@concept-mw.com.
Vrijeme objave: 17. srpnja 2024.