Tehnologija filtera milimetarskih talasa (mmWave) ključna je komponenta u omogućavanju glavne 5G bežične komunikacije, ali se suočava s brojnim izazovima u pogledu fizičkih dimenzija, proizvodnih tolerancija i temperaturne stabilnosti.
U domenu mainstream 5G bežične komunikacije, budući fokus će se pomjeriti na korištenje frekvencija iznad 20 GHz unutar mmWave spektra kako bi se povećao kapacitet propusnog opsega, u konačnici povećavajući brzine prijenosa.
Dobro je poznato da zbog svojih visokih frekvencija i značajnog gubitka putanje, mmWave signali zahtijevaju manje antene. Ove antene su grupisane zajedno da formiraju antene uskog snopa i velikog pojačanja.
Jedna od primarnih poteškoća u dizajnu filtera leži u prilagođavanju dimenzijama antene, posebno za visokofrekventne filtere. Osim toga, proizvodne tolerancije i temperaturna stabilnost filtera značajno utiču na svaki aspekt dizajna i proizvodnje proizvoda.
Ograničenja veličine u mmWave tehnologiji
U tradicionalnim sistemima antenskih nizova, razmak između elemenata mora biti manji od polovine talasne dužine (λ/2) da bi se izbegle smetnje. Ovaj princip se podjednako odnosi i na 5G antene za formiranje snopa. Na primjer, antena koja radi u opsegu 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 aplikacijama često usvajaju planarnu strukturu, kao što je ilustrovano ispod, gdje su antene (žute oblasti) postavljene na štampane ploče (PCB) (zelene površine), a ploče (plave oblasti) mogu biti povezane okomito na antenska ploča.
Prostor na ovim pločama je već minimalan, ali nove tehnologije istražuju još kompaktnije ravne strukture, što implicira da filteri i drugi blokovi kola moraju biti znatno manji da bi se mogli montirati direktno na poleđinu PCB-a antene.
Utjecaj proizvodnih tolerancija na filtere
S obzirom na značaj mmWave filtera, proizvodne tolerancije igraju ključnu ulogu, utičući i na performanse filtera i na cenu.
Da bismo dalje istražili ove faktore, uporedili smo tri različite metode proizvodnje filtera od 26 GHz:
Sljedeća tabela prikazuje tipične ekstremne tolerancije koje se susreću u proizvodnji:
Uticaj tolerancije na mikrotrakaste filtere PCB-a
Kao što je prikazano u nastavku, prikazan je dizajn mikrotrakastog filtera.
Kriva simulacije dizajna je sljedeća:
Za proučavanje uticaja tolerancije na ovaj PCB mikrotrakasti filter, odabrano je osam potencijalnih ekstremnih tolerancija, otkrivajući značajne razlike.
Uticaj tolerancije na PCB trakaste filtere
Dizajn trakastog filtera, prikazan ispod, je struktura od sedam stupnjeva sa 30 mil RO3003 dielektričnih ploča na vrhu i dnu.
Opadanje je manje strmo, a pravougaoni koeficijent je inferiorniji od koeficijenta mikrotrakaste zbog odsustva nula u blizini pojasa propusnosti, što rezultira suboptimalnim harmonijskim performansama na udaljenim frekvencijama.
Slično, analiza tolerancije ukazuje na bolju osjetljivost u odnosu na mikrotrakaste linije.
Zaključak
Za 5G bežičnu komunikaciju kako bi se postigle veće brzine, tehnologija mmWave filtera koja radi na 20 GHz ili višim frekvencijama je imperativ. Međutim, i dalje postoje izazovi u pogledu fizičkih dimenzija, stabilnosti tolerancije i složenosti proizvodnje.
Stoga se mora pažljivo razmotriti utjecaj tolerancija na dizajn. Očigledno je da SMT filteri pokazuju veću stabilnost od mikrotrakastih i trakastih filtera, što sugeriše da se SMT filteri za površinsku montažu mogu pojaviti kao 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: Jul-17-2024